用于加工由纖維強化塑料組成的構(gòu)件的切削刀具和用于分離所述構(gòu)件的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的用于加工纖維強化材料的切 削刀具和一種根據(jù)權(quán)利要求14的前序部分所述的用于分離由纖維強化塑料組成的薄板的 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 所述類型的用于加工纖維強化的材料（纖維復(fù)合材料），如CFK(碳纖維強化塑 料）、GFK(玻璃纖維強化塑料）或用聚酯絲線強化的塑料的切削刀具并且特別是端銑刀除 了多個主出肩槽還具有所述多個主出肩槽相對應(yīng)的多個分別沿周向緊隨一個主出肩槽的 副出肩槽，所述主出肩槽沿周向?qū)⑾鄳?yīng)多個預(yù)加工刀片相互間隔開并與分別跟隨的預(yù)加工 刀片構(gòu)成帶有預(yù)加工刃的切割楔，所述副出肩槽分別使一個再加工刀片與沿周向先行的預(yù) 加工刀片沿周向隔開間距并與再加工刀片構(gòu)成帶有再加工刃的切割楔。
[0003] 這對應(yīng)于由金屬加工已知的精整-粗加工銑刀，如例如根據(jù)德國專利文獻DE 3742942 C1、德國實用新型文獻DE 8609688 Ul或美國專利文獻US 4 285 618 B的銑刀， 在這些文獻中，每個粗加工切割刃配設(shè)一個跟隨的精整切割刃。
[0004] 除了這種布置系統(tǒng)的由金屬加工已知的目的，即在唯一一個工序中能夠既完成預(yù) 加工，即粗加工工序，也完成再加工，即精絞或精整工序，并由此以較少的加工時間實現(xiàn)良 好的表面質(zhì)量，由此還應(yīng)在對纖維強化的材料進行銑削或鉆孔加工時克服另一個問題。這 是因為當(dāng)用傳統(tǒng)的用于切削加工的刀具加工由這種材料制成的工件時，這里通常會出現(xiàn)個 別纖維的拉出或出現(xiàn)絲線的扯開。就是說個別纖維被從加工部位的邊緣拉出，在刀具經(jīng)過 時其他纖維又被壓向加工部位的邊緣，從而
[0005] 所述纖維只在突出于加工部位的邊緣的端部上被切割并且因此在加工之后仍突 出于所述邊緣。通過精加工應(yīng)保證將突出的纖維端部分離并且同時允許實現(xiàn)預(yù)加工切割刃 較鈍、不易導(dǎo)致單根纖維被拉出的設(shè)計，所述預(yù)加工切割刃完成主切割工作。
[0006] 例如德國實用新型文獻DE 202 09 768 U示出一種用于加工夾層材料的階梯鉆 頭，其中階梯上的各主切割刃相互錯開，使得一個主切割刃進行預(yù)切割，而另一個主切割刃 進行精絞（nachreiben)。德國實用新型文獻DE 202 11 589 Ul示出另一種用于加工夾層 工件的鉆頭，其中兩個預(yù)加工刀片在一定程度上較鈍地構(gòu)造成拉刀并且沿周向分別跟隨的 再加工刀片具有較鋒利的副刃作為絞刀。實用新型文獻DE 202 11 592 Ul和DE 203 04580 Ul示出類似的鉆頭，這里使用了用于使鉆孔硬化的寬的圓形磨削倒棱和用于避免拉出絲線 的倒圓的切割角部。
[0007] 歐洲專利申請EP 2 554 309 Al示出一種刀具，所述刀具一方面具有直線延伸的 切割刃，另一方面具有右扭轉(zhuǎn)的切割刃，并且設(shè)定為用于切削材料，如碳纖維強化的塑料。 在日本文獻JP 2010-234462 A示出的刀具中，左扭轉(zhuǎn)和無扭轉(zhuǎn)的切割刃交替。
[0008] 德國專利文獻DE 11 2009 000 013 B4示出一種用于加工纖維強化的塑料的端銑 刀，其中同樣實現(xiàn)了在功能上分成完成主切割工作的先行的加工刀片和僅進行精加工、跟 隨的刀片的構(gòu)思。這里先行的預(yù)加工刀片具有左扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，而跟隨的精加工刀片具有右扭 轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。這里用于避免出現(xiàn)毛刺。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 由此出發(fā)，在用于加工纖維強化的材料的切削刀具中，分成先行的粗加工刀片和 跟隨的精加工刀片的功能分配構(gòu)思方面，本發(fā)明的目的在于，這樣改進用于加工這種材料 的端銑刀，使得能夠?qū)崿F(xiàn)更好的表面質(zhì)量。特別是應(yīng)實現(xiàn)一種用于在由纖維強化的塑料制 成的構(gòu)件上建立嵌接修補的端銑刀以及一種借助于這種刀具對由所述材料制成的受損構(gòu) 件進行修理的方法。
[0010] 在切削刀具方面，所述目的利用權(quán)利要求1的特征來實現(xiàn)，在分離方法方面，利用 權(quán)利要求14的特征來實現(xiàn)。
[0011] 這里，根據(jù)本發(fā)明的切削刀具的特征一方面在于，預(yù)加工切割刃交替地以左扭轉(zhuǎn) 繞刀具軸線和無扭轉(zhuǎn)地或至少接近無扭轉(zhuǎn)地沿刀具軸線延伸。另一方面，其特征還在于，跟 隨左扭轉(zhuǎn)的預(yù)加工切割刃的再加工切割刃無扭轉(zhuǎn)地或至少接近無扭轉(zhuǎn)地沿刀具軸線延伸， 并且跟隨無扭轉(zhuǎn)的或至少接近無扭轉(zhuǎn)的預(yù)加工切割刃的再加工切割刃繞刀具軸線左扭轉(zhuǎn) 地延伸。
[0012] 就是說，按已知的方式進行功能分配，即分成粗加工功能、即預(yù)加工和精加工功 能、即精整加工，其中，不同的加工功能通過不同地構(gòu)成的切割刃完成，即，設(shè)計成預(yù)加工刀 片上的預(yù)加工或者說粗加工切割刃以及在再加工刀片上的分別跟隨的再加工或者說精加 工切割刃。同樣如已知的那樣，在每個預(yù)加工刀片的后面跟隨一個再加工切割刃。此外已 知的是，由此實現(xiàn)了將在纖維強化材料的基質(zhì)上出現(xiàn)的載荷分配成先行的預(yù)加工切割刃的 作用和再后行進的再加工切割刃的作用，其中，較大的載荷部分在預(yù)加工時由先行的預(yù)加 工切割刃施加到材料上，而較小的載荷部分在精加工時由跟隨的再加工切割刃施加到材料 上。
[0013] 已經(jīng)證實，利用左扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)進行切割對于切割質(zhì)量是有利的。。這意味著，對于常 見的右旋轉(zhuǎn)的切削刀具，不會向材料上施加拉載荷，而是施加壓載荷，拉載荷會導(dǎo)致絲線或 纖維被從要加工的工件的材料中拉出。還已經(jīng)證實，在僅利用左扭轉(zhuǎn)的切割刃進行切割時， 被切下的材料會被壓入工件的被加工的表面，刺水所述材料傾向于在這里發(fā)生焊接并由此 對表面質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。
[0014] 因此根據(jù)本發(fā)明設(shè)定，以左扭轉(zhuǎn)繞刀具軸線延伸的預(yù)加工切割刃的后面可以分別 跟隨非左扭轉(zhuǎn)的、而是無扭轉(zhuǎn)的再加工切割刃，所述再加工切割刃不是將剛剛由先行的左 扭轉(zhuǎn)預(yù)加工切割刃分離的材料壓向工件表面，而是將其從所加工的工件表面上清除。通過 改變扭轉(zhuǎn)方向，在兩個彼此相繼的切割刃的作用時出現(xiàn)在纖維強化的材料基質(zhì)上的載荷分 別來自不同的方向，從而實現(xiàn)了至少對工件表面上沿軸向方向作用的載荷部分的一定補 償。纖維強化的材料，如例如CFK較為不均勻，從而可能出現(xiàn)，在切割刃以一個確定的載荷 方向作用時材料可能避開了這種作用，但在以另一個載荷方向作用時則不是這樣。如果現(xiàn) 在在左扭轉(zhuǎn)的預(yù)加工切割刃后面跟隨無扭轉(zhuǎn)的、中性的再加工切割刃，則材料、例如可能在 預(yù)加工切割刃以壓載荷作用時被錯過的絲線端部被沒有壓載荷地作用的再加工切割刃捕 獲（erfassen)并分離。
[0015] 這里壓載荷和拉載荷應(yīng)盡可能相互交替。出于幾何上的原因，在主出肩槽和相應(yīng) 在后分布的副出肩槽以及由此還有預(yù)加工切割刃和再加工切割刃不相交的情況下，再加工 切割刃沿與預(yù)加工切割刃的相反方向扭轉(zhuǎn)是不可能的。因此，設(shè)有跟隨左扭轉(zhuǎn)的預(yù)加工切 割刃的再加工切割刃的無扭轉(zhuǎn)的而非左扭轉(zhuǎn)的分布走勢。但替代完全無扭轉(zhuǎn)的再加工切割 刃，也可以設(shè)置接近無扭轉(zhuǎn)的再加工切割刃，即再加工切割刃具有相對于直接先行的預(yù)加 工切割刃的左扭轉(zhuǎn)小的或更小的左扭轉(zhuǎn)，這里也可以設(shè)想小的或在數(shù)值上較小的右扭轉(zhuǎn)結(jié) 構(gòu)。
[0016] 如果僅考察一個先行的預(yù)加工切割刃和跟隨的再加工切割刃，則由此已經(jīng)實現(xiàn)了 對作用在纖維強化的工件的樹脂基質(zhì)上的壓力和拉力的一定補償。但通常的情況是這樣 的，即，在預(yù)加工切割刃上完成主切割工作，而在再加工切割刃行進經(jīng)過時，只還有較小的 載荷部分作用在材料上。如果所有預(yù)加工切割刃以左扭轉(zhuǎn)延伸，則因此構(gòu)成起壓作用的優(yōu) 選切割方向，因為預(yù)加工切割刃此時將分離的帶入工件的孔隙中或?qū)⑵浜附釉谀抢铮瑥亩?再加工切割刃在一些情況下不再能起作用并且由此使得載荷補償失效。
[0017] 因此，根據(jù)本發(fā)明，左扭轉(zhuǎn)的預(yù)加工切割刃不僅與無扭轉(zhuǎn)的在加工切割刃相交替。 而且，每個預(yù)加工切割刃的扭轉(zhuǎn)的方向相對于沿周向的下一個預(yù)加工切割刃也從左扭轉(zhuǎn)變 化到無扭轉(zhuǎn)，其中替代完全無扭轉(zhuǎn)的預(yù)加工切割刃，也可以設(shè)置接近無扭轉(zhuǎn)的預(yù)加工切割 刃，就是說，具有相對于直接先行的預(yù)加工切割刃的左扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)小的或較小的左扭轉(zhuǎn)，其 中，也可以設(shè)想小的或者說數(shù)值上較小的右扭轉(zhuǎn)。在無扭轉(zhuǎn)或接近無扭轉(zhuǎn)地沿著刀具軸線 延伸的預(yù)加工切割刃的后面分別跟著左扭轉(zhuǎn)的再加工切割刃。
[0018] 對于無扭轉(zhuǎn)或接近無扭轉(zhuǎn)的預(yù)加工和再加工切割刃的扭轉(zhuǎn)角已經(jīng)證實從-2°到 2°的范圍是合適的值，其中，所述預(yù)加工和再加工切割刃優(yōu)選完全無扭轉(zhuǎn)地以0°的扭轉(zhuǎn) 角延伸。對于左扭轉(zhuǎn)的切割刃，已經(jīng)證明從-10°到-6°的范圍是對于扭轉(zhuǎn)角合適的值，優(yōu) 選的是-8°的扭轉(zhuǎn)角。這里扭轉(zhuǎn)角是指切割刃在延伸穿過刀具軸線的平面上的投影相對于 刀具軸線的角度，其中左扭轉(zhuǎn)以負值給出，而右扭轉(zhuǎn)以正值給出。就是說，對于沿右扭轉(zhuǎn)方 向驅(qū)動的刀具，右扭轉(zhuǎn)的出肩槽首先在刀尖