CN100479958C - 切削刀具和用于切削材料的方法 - Google Patents

Abstract

用于切削材料的刀具，其具有：具有旋转轴线的可旋转本体；以及切削刃，该切削刃用于在本体沿着平行于旋转轴线的第一方向运动期间切削材料。为了在切削期间稳定所述刀具，所述切削刃包括内部切削刃，该内部切削刃布置在第一回转表面上，该第一回转表面在较大直径处是较高的，而在较小直径处是较低的。本发明包括使用上述刀具的方法。

Description

切削刀具和用于切削材料的方法

技术领域

本发明涉及一种用于切削材料的刀具。已知的切削刀具具有的缺点有：当切削不对称的切削部分时，切削刀具往往在垂直于旋转轴线的方向上滑移到侧面。这引起精度不够的问题，并要求材料必须在较低切削速度和/或进给速率下进行加工。

特别地，本发明涉及一种设计用作端铣刀的切削刀具，然而，其中，所述端铣刀特别构造成用于轴向铣削，即在切削过程中沿着轴向进给。

背景技术

轴向铣削是对于制造深的凹坑特别有效的切削操作，上述制造深的凹坑需要刨削掉对应的大量材料。

通常的端铣刀仅仅用于少量的轴向进给，同时主要进给方向将垂直于刀具的轴线，以便在工件上制造出任意形状的凹坑，例如具有等于或大于铣刀直径的宽度的槽沟。通常使用端铣刀时，后者将首先被轴向进给一定少量深度，然后横向移动，以便制造出具有对应于原始轴向进给深度的深度的槽沟。另一种操作方法是同时轴向和横向进给，从而制造倾斜的底部斜坡表面，其中，轴向进给速率一般小于横向进给速率。可以重复这些步骤，以便增大槽沟的深度，直到达到最终的深度，其中，横向进给总是在对应的轴向进给之后才发生或者与之一起发生。

然而，在凹坑的轴向深度与其横向和纵向尺寸相比较大的情况下，结果是通过步进式增大槽沟深度的操作与类似于重复钻孔的操作相比效率要低，其中，刀具的轴向进给使得，通过仅仅轴向进给刀具就立即获得凹坑的希望的最终深度，然后在刀具已经从孔里清除然后横向移位之后再重复所述步骤，因此再次发生轴向进给。一旦刀具移位了等于或大于刀具的直径的数量时，就会铣削出一个单独的圆孔。然而，这将是对应于钻出许多个相邻圆孔的操作，其中，因为被钻的孔基本被刀具自身所塞住，所以钻孔操作可能具有关于切屑移除的具体缺点，最大进给速率必须要保持在很小，以便确保足够的切屑通过对应钻头的容屑槽而移出。相应地，在铣刀足够稳定以便经受住引起在垂直于旋转轴线上侧向滑移的横向作用力的情况下，在各个轴向进给步骤之间相应铣刀产生的横向移位小于刀具直径，特别是甚至小于刀具直径的一半。相应地，在每个轴向进给步骤时，从圆孔开始，加工和切削出工件的或多或少的镰刀形部分。在那种情况下，即使容屑槽不是很宽，并且即使容屑槽的轴向尺寸可能小于制造的凹坑的轴向深度，凹坑的以前加工的部分也会提供足够的空间，用于接收和移除切屑，而这对于普通钻孔操作而言是不可能出现的。因此，在对应铣削操作的情况下，可以使用这样的铣刀，该铣刀具有相当短的容屑槽，并且在刀具的前端具有轴向比随其制造的凹坑的深度短的切削部分，这会产生这样的效果，即从紧邻切削端部开始的刀具的轴部分更加稳定且刚度更大，并能更好地经受横向切削力，该横向切削力往往可能使得刀具从直的轴向进给方向上偏斜。

然而，至今，还不可能提供主要设计用于如前所述进行轴向铣削、并且具有的直径低于30毫米且低于30毫米很多的对应铣刀。这是因为这样的事实，即如果现有技术的刀具在直径小于30毫米或者甚至小于30毫米相当多时使用，当铣削工件的镰刀形部分时，特别是硬质和坚韧工件例如不锈钢，施加在刀具上的不对称作用力是如此强大，以致于使得具有的直径小于30毫米的普通铣刀将会向侧面并垂直于刀具的步进式运动的方向偏斜，使得产生的凹坑将变得精度不够。

发明内容

鉴于上述情况，本发明的一个目的是提供一种切削刀具，特别是一种设计主要用于轴向铣削的铣刀，其在操作中更加稳定，并仅仅经受少量的横向切削力，即使不对称轴向铣削发生即轴向铣削操作发生时也是如此，其中，要加工的材料不是均匀地分布在刀具的横截面上。

根据本发明的一个方面，一种用于切削材料的刀具包括：具有旋转轴线的可旋转本体；以及切削刃，该切削刃用于在所述本体沿着平行于所述旋转轴线的第一方向运动期间切削材料，其中，所述切削刃包括内部切削刃，该内部切削刃布置在第一回转表面上，该第一回转表面在第一方向上在较大直径处是较高的，而在较小直径处是较低的，其特征在于，直径比所述内部切削刃大的外部切削刃布置在第二回转表面上，该第二回转表面在第一方向上在较大直径处是较低的，而在较小直径处是较高的，并且第一回转表面和第二回转表面在一个圆处相交，并且所述内部切削刃和所述外部切削刃延伸到这个圆。。在加工中，内部切削刃将在切削刀具上产生防止侧向滑移的稳定作用力，使得可以在较高切削速度和/或进给速率下获得更加精确的加工。

因为在铣刀的前端处的切削刃能获得稳定效果，所以刀柄的刚度即使仍然还很重要，但是也变为较为不重要的因素了，这会产生这样的效果，即对应的铣刀甚至在刀具直径低于30毫米很多且特别是在2.5-30毫米的范围内时，可以用于不对称铣削操作。对于较大的尺寸，根据本发明形成的切削刃即使不是必然发生的但也是很有利的，以便确保由刀具产生的结构的足够精度。另外，即使具有更大的直径，运用了本发明的有利特征的刀具将经受较少的机械应力并且相应地减少振动和磨损。

在本发明的一个优选实施例中，所述刀具的直径比所述内部切削刃大的外部切削刃布置在第二回转表面上，该第二回转表面在第一方向上在较大直径处是较低的，而在较小直径处是较高的。以这种方式，旋转切削刀具在切削期间被进一步稳定。

在本发明的另一个优选实施例中，所述刀具的第一回转表面和第二回转表面在一个圆处相交，并且所述内部切削刃和所述外部切削刃延伸到这个圆。以这种方式，在切削刃上的作用力就更加稳定了。

在本发明的再一个优选实施例中，所述刀具的所述圆的直径至少为所述外部切削刃的最大直径的一半。这将确保内部切削刃在本体上产生足够的稳定作用力。

在本发明的另一个优选实施例中，所述刀具的第一回转表面和/或第二回转表面是锥形的。这有利于例如通过研磨磨快切削刃。

在本发明的另外一个优选实施例中，所述刀具的第一回转表面的锥顶角和第二回转表面的锥顶角大致相等。通过对第一锥体和第二锥体给定大致相同的顶角，从材料切削来的切屑将具有类似的形状，这使得处理更加容易。

在本发明的另外一个优选实施例中，在所述外部切削刃附近，所述可旋转本体在其外部周边上设置有布置在平行于所述旋转轴线的大致圆柱形表面里的支撑面。支撑面支撑着本体以便防止侧向移动，从而在加工期间进一步稳定切削刀具。

在本发明的另外一个优选实施例中，所述刀具的内部切削刃和外部切削刃形成切削齿。这使得更加容易地磨快切削刃。

在本发明的另外一个优选实施例中，所述刀具的所述支撑面位于所述切削齿上。以这种方式，支撑面和切削刃处于相同的位置处，使得可以更加容易形成用于切屑移除的槽沟。

在本发明的另外一个优选实施例中，所述刀具具有至少两个切削齿，优选具有四个切削齿。这使得可以在一次中具有足够的切削刃切削，同时切削齿的强度保持足够大，以便经受住切削力。

在本发明的另外一个优选实施例中，所述刀具的不同切削齿的顶部位于围绕所述刀具的中心的相同圆上。这使得可以使用切削刀具加工深的槽沟和开口。

本发明也涉及一种刀具加工材料的方法，从而刀具被转动，并在第一运动中沿着该刀具旋转轴线的方向移入材料中，并且缩回和沿着垂直于其旋转轴线的方向移动步进距离，然后在下一运动中沿着其旋转轴线方向移入材料中，从而切削材料的镰刀形部分。这种方法的缺点是，在切削期间，切削刀具由于在本体上的变化的作用力而可能滑移到侧面。为了克服这个缺点，所述步进距离是这样的，使得由内部切削刃从材料的镰刀形部分加工的体积大致等于由外部切削刃加工的体积。这确保了内部切削刃和外部切削刃经受了相同的切削力，这样在切削期间稳定了所述刀具。

本发明也涉及一种刀具加工材料的方法，从而所述刀具被转动，并在第一运动中沿着其旋转轴线的方向移入材料中，并且缩回和沿着垂直于其旋转轴线的方向移动步进距离，然后在下一运动中沿着其旋转轴线方向移入材料中，从而切削材料的镰刀形部分。这种方法的缺点是，在切削期间，所述切削刀具可能由于在本体上的变化的作用力而发生滑移。为了克服这个缺点，所述步进距离是这样的，使得在任何时刻至少两个内部切削刃切削材料的镰刀形部分。这确保了当开始切削材料或终止切削材料时在内部切削刃上的变化作用力通过在切削材料中接合的至少一个其它内部切削刃所稳定。

本发明参考以下实施例和附图进行进一步解释和描绘，然而这些不应该被认为是在任何方面对本发明的限制。

附图说明

在附图中：

图1是切削刀具的第一实施例的侧视图；

图2是更详细的图1的切削刀具的切削本体的侧视图；

图3是图1的切削刀具的底视图；

图4是更详细的图1的切削刀具的切削刃的侧视图；

图5是切削刀具的第二实施例的切削刃的类似于图4的视图的侧视图；

图6是图5的切削刀具的切削刃的底视图；

图7是当使用切削刀具直径的0.2倍的步进距离进行加工时图1的切削刀具切削的镰刀形区域的示意图；

图8是当使用切削刀具直径的0.3倍的步进距离进行加工时图1的切削刀具切削的镰刀形区域的示意图；以及

图9是当使用切削刀具直径的0.4倍的步进距离进行加工时图1的切削刀具切削的镰刀形区域的示意图。

具体实施方式

图1、2和3显示了夹紧表面3夹紧在刀具夹具2里的切削刀具1。刀具夹具2是数字或传统控制机床的一部分，并可以定位切削刀具并将切削刀具移向要加工部件。在使用中，切削刀具1围绕旋转轴线L以一定旋转速度旋转，并在进给方向上以进给速率A进给到要切削的材料中。切削刀具1设置有切削齿5，该切削齿5通过刀柄4与夹紧表面3连接。切削齿的数目可以变化，并通常在两个到五个之间的范围里，优选为四个。切削齿5具有切削直径D和切削高度H。在远离刀柄4的一侧，即在下侧，切削齿5具有用于切削材料的切削刃10。由于切削刃10处于切削刀具1的端部，所以这种刀具也被称为端铣刀。在周边处，切削齿5具有支撑面8，该支撑面8在加工期间一部分将切削刀具1支撑靠在加工之后保留的那部分的圆柱表面上。如图所示的切削刀具1具有四个切削齿5，切削刃10处于离刀具夹具2的距离为L的位置，并且这个距离至少为直径D的四倍，使得可以加工既窄又深的槽沟。

切削齿5例如通过研磨而通过在圆柱本体里的加工容屑槽11而生成，这意味着切削齿和刀具本体是成一整体的。圆柱本体的外部尺寸和支撑面8和切削刃10的最终外部尺寸相同。加工容屑槽11形成了切削面9，该切削面9和圆柱本体的外部周边相交，从而在下侧形成切削刃10并沿着支撑面8形成锋利的刀刃。在所示出的实施例里，有四个容屑槽11，但是这个数目是可以变化的，通常在从大约两个到大约五个的范围内变化。在这个实施例里，切削面9处于包括了旋转轴线L的平面里，但是这并不是必需的。

在切削刀具1的大致垂直于每个切削面9的下侧处，切削齿5沿着切削刃10具有第一卸荷面6，从而在使用期间，切削齿5的下侧不会和要切削的材料相干涉。第一卸荷面6和切削面9具有这样的相对于彼此和相对于由于切削刀具1的旋转引起的材料的运动方向的角度，使得用于那种材料的切削条件和其它的切削条件以公知的方式进行最优化。

切削齿5具有足够的厚度，以便承受在使用中在切削面9上产生的切削作用力。为了切削齿5在切削刀具1的下侧上不受要加工的材料的影响，在切削齿5的下侧上加工有第二卸荷面7，该第二卸荷面7确保切削齿5的下侧保持在由切削刃10产生的回转体内。第二卸荷面7沿着支撑面8的长度向上继续延伸，使得从圆柱本体的外部周边仅仅保持有如支撑面8那样的窄带，这降低了对加工材料的摩擦。

在图4里，更加详细地显示了切削刃10。切削刃10包括外部切削刃12，该外部切削刃12大致为直线，和旋转轴线L的方向形成角度α₁，并且被支撑面8限制在外部直径处，并被下面极限点13限制在内部，下面极限点13是切削齿5的最下面的点。角度α₁通常具有大约80度的值，但是可以为从60度到90度之间范围内的值，优选的范围是75度到88度，最优选的范围是80度到87度之间。当角度α₁接近90度值时，由旋转的外部切削刃产生的回转表面是小角度锥体或者就只是一个平面。

在下面极限点13内部，切削刃10包括内部切削刃14，该内部切削刃14大致是直线的，和旋转轴线L的方向形成角度α₂。角度α₂通常具有大约80度的值，优选地属于从60度到90度的范围内，特别是75度到88度，最优选的是77度到85度。相应地，由旋转内部切削刃14产生的回转表面是锥体。

因为在切削刀具的其切削刃处由工件施加的平衡作用力作用在下面极限点13的两侧上并由此具有相反的方向，所以在切削齿5的在垂直于旋转轴线L的平面里产生的作用力减小了，使得在切削期间所述刀具更加稳定了。在角度α₁大致为90度的情况下，在内部切削刃14上产生的力(并且具有的角度α₂<90度)通过在支撑面8上的力进行补偿。支撑面8在关于在前端附近其外部直径处平行于刀具的轴线L延伸的次要切削刃方面而言实际上是卸荷面。然而，因为刀具的进给沿着轴向方向进行，所以表面8的卸荷角度可以相当小，特别是如同钻头那样接近于零，从而它们可以在事实上起到沿着径向方向的支撑表面的作用。此外，次要切削刃当从前端朝向容屑槽的后端延伸时朝向刀具的轴线稍微向内倾斜，这提供了刀具空间以便自由旋转，从而防止额外的摩擦，因此也防止了促使刀具径向离开工件的额外作用力的产生。

从切削刃12朝向次要切削刃16的过渡部分(对于普通端铣刀而言这将是主要切削刃)形成半径为R的圆角，该半径R通常约为刀具直径D的1/5到1/20，这也会在切削操作期间产生径向向内指向的作用力，从而平衡由于其与工件的接合而引起的(相反)斜坡内部切削刃施加的径向向外指向作用力。

在尖端13处的半径r形成了从外部切削刃12到内部切削刃14的过渡部分，该半径r大约为0.1-2毫米，优选地为0.2毫米。

在图1到4所示的实施例里，角度α₁和α₂几乎具有相同的值，并属于75-80度的范围内。然而，所述的两个角度α₁和α₂不必相同，其中，应该注意到，角度α₁和α₂的值越大，则由切削作用力产生的横向(向中心和平衡)作用力就越小，或者更精确的讲，平衡切削作用力的作用力就越小。然而，如果例如角度α₁大于角度α₂，那么这可以通过切削刃14接合工件的长度大于切削刃12而得到补偿。此外，通过在从外部切削刃12到次要切削刃16的过渡部分处具有半径R的圆角部分也可以产生朝向轴线L作用的力，这再次被接合工件的切削刃14的额外长度所平衡。这将特别根据图7到9进行详细描述。

图5和6显示了切削刀具的第二实施例，其中，内部切削刃14和外部切削刃12都终止在下面极限点13处，并具有不同于直线的形状。因为下面极限点13距离旋转轴线L有一定距离并且存在内部切削刃14，所以在切削期间刀具更加稳定。在这个实施例里，显示的通道15是为了提供冷却流体。可选择的是，冷却流体可以从外部或者通过轴进行供给。

如在图3和图6中均可看出的那样，所述刀具的四个齿都是相同的，切削齿的尖端部分13都离刀具的中心具有大约相同的距离，即，限定尖端部分13的位置的圆对于所有的切削齿是相同的，目前这就是优选的实施例。然而，可以设想出这样的实施例，其中仅仅成对的相反切削齿形成为尖端部分到刀具的中心的距离是相同的，而其它对相反布置的齿居于的上述部分的位置不同于上述的第一种配置。

另外，如在图3和6中均可看出的那样，次要切削刃16包括相当小的卸荷角度，这产生了这样的效果，即，使得铣削刀具横向进给到工件里几乎是不可能的；然而，在以根据图7到9讨论的方式制造槽沟的情况下，切削刃16可能仍然是有效的，通过多个进行很大重叠的钻孔形成上述槽沟，从而产生槽沟的壁的波浪形状或者由此产生的任何其它凹坑。一旦仅仅通过轴线铣削形成对应槽沟，那么仍然可以沿着槽沟的纵向方向并平行于其波浪形壁使得刀具横向进给，其中，次要切削刃16将变得有效，并切开波浪形侧壁的向内突起部分，这样最终会通过现在的刀具制造出凹槽或槽沟的平滑表面。

如果所述凹槽或槽沟具有的深度大于刀具带有次要切削刃的前端的高度H，那么在第一平滑步骤里，就有必要使得刀具从槽沟缩回，直到前端在小于H的深度处接合槽沟，从而可以发生刀具的横向运动，而在下面步骤里，刀具被再次轴向送进稍微小于最大距离H，并沿着相应凹坑的壁或槽沟并沿着横向方向再次送进，重复上述动作，直到到达凹坑或槽沟的最终深度。

除了此处所示的实施例之外，切削刃10的设计可以用于各种形状的端铣刀里。例如，容屑槽11的数目可以变化，切削面9可以是螺旋形的，并且/或者切削高度H可以减小或增大到切削直径D的十倍或二十倍。切削刀具1可以由HHS制成，或者由碳化物制成，如果需要的话，它可以涂有TiN涂层或任何其它合适涂层。不采用如此处所述由一个完整本体来制造切削刀具1，碳化物插件可以用于切削刃10。

在图7中，显示的区域是在使用切削刀具1加工期间移除的材料。切削刀具1具有直径D和旋转轴线L。在第一次通过时，切削刀具1的旋转轴线L在旋转中心M₁处，同时以取决于沿着旋转轴线L的方向以进给速率A***的切削刀具1的周边处的最大容许速度的旋转速度进行旋转，它移除了等于0.5D的切削半径R_T的材料。在第一次切削通过之后，通过机床缩回切削刀具1，并使得切削刀具1移动步进距离S_D，使得旋转轴线L现在处于旋转中心M₂，并且切削刀具1沿着旋转轴线L的方向***。结果，移除了材料的镰刀形区域。

如果切削深度大于切削齿的长度H，对应第一次通过可以使用对应的钻头，否则可以使用根据本发明的刀具，其中紧邻前端切削部分的刀柄部分具有减小的直径，使得通过前端加工的切屑仍然可以移除并通过容屑槽传输，并经过减小直径的刀柄部分。作为一种可选实施例，可能有必要在第一次通过达到小于H的深度之后，切削刀具缩回，并移动步进距离S_D，并再次轴向进给距离H或稍微小于2H，这是因为已经制造到深度H的相邻孔允许切屑从第二次通过的较深部分移除。可以重复这个步骤，直到到达最终希望的深度，因此通过进一步移除镰刀形区域并轴向沿着相应凹槽或凹坑的整个深度进给刀具来继续铣削过程。

在图7里，步进距离S_D为0.2D或0.4R_T。可以看出，在切削刀具1的外部周边附近以窄的镰刀形切削材料，使得切削速度在用于镰刀形区域的较大部分的周边处的最大允许切削速度。因为切削***在镰刀形区域的内部直径附近也是相当高的，所以进给速率a可以设定在高的值，使得使用这个步进距离S_D的切削刀具1的切削容量也很高。

通过增大步进距离S_D，如图8和9所示，将会增加在一次通过中加工的镰刀形面积。这使得损失了较少的用于重新定位步进距离S_D所需的时间，同时进给速度A必须随着在旋转轴线L附近的切削条件的恶化而降低。因此，最优切削条件和最优步进距离S_D将取决于要切削的材料，并取决于切削刀具1的材料。已经发现，通常如果步进距离S_D为大约如图8所示的0.3D，可以获得良好的切削结果和切削容量。

使用切削刀具1进行切削的稳定性取决于切削刃10的设计，并特别取决于极限点13的半径。对于切削刃10的下面极限点13的半径优选的解决方案是这样的半径，即由内部切削刃14从镰刀形区域加工的体积等于由外部切削刃12加工的镰刀形区域的体积。给出了这个半径的最小值的估计。在图7、8和9中，显示出的第一半径R₁是下面极限点13的半径的最小值，显示出的小半径R₃是切削刃10切削镰刀形区域的最小半径。R₃的值等于刀具半径R_T减去步进距离S_D。计算第一半径R₁，使得内部半径等于小半径R₃且外部半径等于第一半径R₁的环具有和内部半径等于第一半径R₁且外部半径等于刀具半径R_T的环相同的表面。已经发现，如果切削刃10的下面极限点13至少等于第一半径R₁，在内部切削刃14上的切削作用力将足够使得切削刀具1稳定。然而，应该注意，附图不是完全按照比例画的，特别是，在图7中的R₁显示的稍微有点大。

在一些情况下，如果至少两个内部切削刃14切削镰刀形区域，发现比较稳定。在存在四个切削齿5的情况下，切削刃10的下面极限点13应该等于第二半径R₂。在存在更多切削齿5的情况下，所述切削齿5可能具有较大直径D，其中存在有至少两个内部切削刃14切削镰刀形区域的第二半径R₂可以做成更小。在这样的情况下，优选的是，具有的切削刃10的下面极限点13的半径至少等于第一半径。

如前所述，分别通过内部切削刃14和外部切削刃12加工的材料的相对数量取决于通过切削刃的长度和工件的材料的接合产生的具体的径向作用力。因为这些作用力不太依赖于旋转速度和离中心的距离，而取决于轴向进给速率，所以平衡条件是简单的几何问题，其中，与工件接合的切削刃的每个单独部分δ_i提供的径向作用力分别正比于δ_icosα₁和δ_icosα₂，i表示相应的内部或外部切削刃，其中，当然由内部切削刃14的对应部分δ_i产生的力的符号和由切削刃12的长度提供的力(引起径向向内指向的作用力)相反(即远离中心轴线)。

总之，圆的最优位置R₁，即从内部切削刃到外部切削刃的过渡部分，取决于多个可独立设定的参数，例如角度α₁、α₂的值以及决定内部切削刃的部分δ₁的长度的步进距离S_D，该部分δ₁将和工件形成接合，同时外部切削刃总是和其总的长度充分接合(即，对于外部切削刃总是等于外部切削刃的总的长度，并基本对应于半径R_t-R₁的差值)。

另外，一旦在从外部切削刃12到次要切削刃18的过渡部分处的半径增大时，这个过渡部分可以进一步增大在轴向进给下通过切削产生的径向向内方向的作用力。这可以通过与角度α₁相比减小角度α₂而得到补偿，这会使得内部切削刃具有更加深的斜坡，并增大由内部切削刃产生的径向向外指向的反应力，从而补偿由于从外部切削刃12到次要切削刃8的圆角过渡部分的较大直径产生的较大作用力。

此外，在刀具具有以大约90度的基本相等的圆周距离设置在刀具的横截面周围的至少四个切削刃的情况下，基于图7-9可以认识到，当通过外部切削刃12和镰刀形部分第一次接合时，直径相对的切削刃的甚至外部切削刃12仍然和镰刀形部分的另一端部接合，其中，通过这两个外部切削刃的接合引起的向内指向的作用力甚至不需要内部切削刃14提供任何贡献就能彼此补偿，这是因为所述外部切削刃12布置在直径相对的位置处。

然而，对于在两个前述的切削刃之间以90度布置的切削刃，不存在和工件接合的直径相对的刀刃，同时内部切削刃14和外部切削刃12两者都和工件在预定位置处接合，并产生平衡作用力，一旦过渡点13设置在合适选择的半径R₁处，就基本平衡该作用力。然后，如果刀具进一步旋转，使得一个第一次提及的外部切削刃离开镰刀形切削部分，除了已经接合的外部刀刃之外，在直径相对侧上的两个内部切削刃变得和工件接合，再次趋向于平衡由外部和内部切削刃12、14分别产生的作用力。

由于在刀具的轴向进给中铣削出的特定的镰刀形截面的几何形状，应该注意到，通过内部切削刃和工件的接合产生的径向向外指向的作用力，总是从当和镰刀形部分第一次接合时的最小值变化到在镰刀形具有最宽尺寸(即沿着步进距离S_D的方向)情况下达到最大值，然后，一旦内部切削刃14离开镰刀形横截面时，这个作用力就再次减小到零。

因此，最合理的是，具有至少四个切削刃(即四个内部切削刃和四个外部外部切削刃)，并提供足够的步进距离S_D，例如在图8中所示的S_D＝0.3D，产生的效果是，一旦一个内部切削刃已经通过了和工件具有最大接合的点，由此其径向平衡力减小时，下一内部切削刃就进入镰刀形横截面，开始把增大的平衡力传递到刀具上。

相应地，在刀具的一个完整回转期间，由斜坡切削刃产生的径向向内和向外指向的作用力不能够精确平衡，但是以其它方式(不是斜坡切削刃)产生的不平衡显著地降低了，作用在刀具上的任何产生的径向作用力将仅仅稍微在由部分或甚至全部平衡作用力限定的任何确定减小的平均值附近变化。

总之，上述的内部切削刃应该切削和外部切削刃大致相等数量的材料的规则仅仅是对于最优条件的粗略估计，该最优条件仍然取决于所有进一步的参数。把上述情况放在一起考虑，已经发现，在下面情况下可以获得对于具有四个切削刃的刀具的一组最优参数：由过渡点13限定的圆的半径属于刀具半径的0.74到0.78倍的范围内，角度α₁、α₂设定为相等，并且两者都是大约80度，例如在79度和82度之间，并且步进距离S_D选择为大约0.3×D，其中D是刀具的直径。另外，然后从外部切削刃12到次要切削刃16的过渡部分的半径R应该是大约0.1×R_T，R_T为刀具的半径。

Claims (25)

1.一种用于切削材料的刀具，包括：具有旋转轴线(L)的可旋转本体；以及切削刃(10)，该切削刃用于在所述本体沿着平行于所述旋转轴线的第一方向运动期间切削材料，其中，所述切削刃(10)包括内部切削刃(14)，该内部切削刃布置在第一回转表面上，该第一回转表面在第一方向上在较大直径处是较高的，而在较小直径处是较低的，其特征在于，直径比所述内部切削刃(14)大的外部切削刃(12)布置在第二回转表面上，该第二回转表面在第一方向上在较大直径处是较低的，而在较小直径处是较高的，并且第一回转表面和第二回转表面在一个圆处相交，并且所述内部切削刃(14)和所述外部切削刃(12)延伸到这个圆。

2.如权利要求1所述的刀具，其中，所述内部切削刃基本上延伸到所述刀具的中心。

3.如权利要求1或2所述的刀具，其特征在于，所述外部切削刃基本上延伸到所述刀具的外部直径。

4.如权利要求1所述的刀具，其中，所述圆的直径至少为所述外部切削刃(12)的最大直径的一半。

5.如权利要求1所述的刀具，其中，所述圆的直径属于在0.5D和0.9D之间的范围内，其中D为刀具的直径。

6.如权利要求5所述的刀具，其中，所述圆的直径在0.6D和0.8D之间。

7.如权利要求5所述的刀具，其中，所述圆的直径在0.74D和0.78D之间。

8.如权利要求1所述的刀具，其中，第一回转表面和/或第二回转表面是锥形的。

9.如权利要求8所述的刀具，其中，旋转轴线与内部切削刃及外部切削刃之间的角度(α₂，α₁)都大于65度。

10.如权利要求9所述的刀具，其中，所述旋转轴线与内部切削刃及外部切削刃之间的角度大于75度。

11.如权利要求9所述的刀具，其中，所述旋转轴线与内部切削刃及外部切削刃之间的角度在77度和87度之间。

12.如权利要求9所述的刀具，其中，所述旋转轴线与内部切削刃及外部切削刃之间的角度在79度到82度之间。

13.如权利要求8或9所述的刀具，其中第一回转表面的内部切削刃与旋转轴线之间的角度(α₂)和第二回转表面的外部切削刃与旋转轴线之间的角度(α₁)大致相等。

14.如权利要求1所述的刀具，其中，从内部切削刃到外部切削刃的过渡部分沿着圆形顶部出现，该圆形顶部具有的曲率半径(r)在0.1毫米和2毫米之间。

15.如权利要求14所述的刀具，其中，该圆形顶部的曲率半径(r)在0.2毫米和0.5毫米之间。

16.如权利要求1或2所述的刀具，其中，在所述外部切削刃(12)附近，所述可旋转本体在其外部周边上设置有布置在平行于所述旋转轴线(L)的大致圆柱形表面里的支撑面(8)。

17.如权利要求1或2所述的刀具，其中，内部切削刃(14)和外部切削刃(12)形成切削齿(5)。

18.如权利要求13所述的刀具，其中，所述支撑面(8)位于所述切削齿上。

19.如权利要求17所述的刀具，其中，所述刀具(1)具有至少两个切削齿(5)。

20.如权利要求19所述的刀具，其中，所述刀具(1)具有四个切削齿(5)。

21.如权利要求15所述的刀具，其中，不同切削齿的顶部(13)位于围绕所述刀具的中心的相同圆上。

22.如权利要求1或2所述的刀具，其中，所述刀具(1)设置有用于将所述刀具紧固到机床夹具(2)里的刀柄(4)，所述刀柄具有这样的长度，使得在所述夹具和切削刃(10)之间的距离至少为所述切削刃的直径(D)的四倍。

23.使用如前面权利要求中任一项所述的刀具加工材料的方法，从而所述刀具被转动，并在第一运动中沿着该刀具旋转轴线(L)的方向移入材料中，并且缩回和沿着垂直于其旋转轴线的方向移动步进距离(S_D)，然后在下一运动中沿着其旋转轴线方向移入材料中，从而切削材料的镰刀形部分，其特征在于，所述步进距离(S_D)是这样的，使得由内部切削刃(14)从材料的镰刀形部分加工的体积大致等于由外部切削刃(12)加工的体积。

24.使用如权利要求1-22任一项所述的刀具加工材料的方法，从而所述刀具被转动，并在第一运动中沿着其旋转轴线(L)的方向移入材料中，并且缩回和沿着垂直于其旋转轴线的方向移动步进距离(S_D)，然后在下一运动中沿着其旋转轴线方向移入材料中，从而切削材料的镰刀形部分，其特征在于，所述步进距离(S_D)是这样的，使得在任何时刻至少两个内部切削刃(14)切削材料的镰刀形部分。

25.权利要求23所述的方法，其特征在于，所述步进距离(S_D)是这样的，使得在任何时刻至少两个内部切削刃(14)切削材料的镰刀形部分。

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