CN104551162A

CN104551162A - 立铣刀

Info

Publication number: CN104551162A
Application number: CN201310484991.0A
Authority: CN
Inventors: 骆金龙; 屈建国
Original assignee: Shenzhen Jinzhou Precision Technology Corp
Current assignee: Shenzhen Jinzhou Precision Technology Corp
Priority date: 2013-10-16
Filing date: 2013-10-16
Publication date: 2015-04-29

Abstract

本发明提供了立铣刀，包括刀柄部、刀颈部以及切削部，所述切削部采用钻尖型槽型结构，所述切削刃的前刀面与所述垂直面之间形成前角γ，所述前角γ的角度为5～15°，所述切削刃的后刀面与所述切削面之间形成后角α，所述后角α的角度为18～35°。本发明所提供的立铣刀的切削刃更为锋利，可以提高排屑效率以及延长铣刀的使用寿命，由于其刀刃更为锋利使得其更为适用于特殊PCB板材的加工，该特殊PCB板材不仅包括PCB铝基板，还可以是PCB厚铜板以及PCB软板等不同材质的PCB板材，采用该立铣刀加工此类特殊PCB板材，能够避免铣刀对PCB板的线路层以及绝缘层造成不必要的划伤，减少披锋、爆孔、毛刺等不良问题的出现。

Description

立铣刀

技术领域

本发明涉及精密加工刀具领域，尤其是涉及一种加工PCB铝基板使用的立铣刀。

背景技术

PCB（Printed circult board）板，又称印制电路板，以绝缘板作为基材，切成一定尺寸，其上至少附有一个导电图形，并布有孔（如元件孔、紧固孔、金属化孔等），用来替代以往装置电子元器件的底盘，并实现电子元器件之间的相互连接。而现有的PCB铝基板多采用铝基材上设置绝缘层以达到绝缘板的基材，最后在绝缘层上设置线路层。因此，PCB铝基板包括了铝基板、绝缘层和线路层三层组成。现有的关于PCB铝基板的钻铣以及铣削加工时多采用用于铝合金的铣刀作为PCB铝基板的铣刀，该铣刀的槽型图如图5所示，其前角γ和后角α的角度都较小，因此所形成的切削槽的体积较小，且其切削刃不够锋利，强度也不够。由于PCB铝基板还包括了线路层以及绝缘层，因此其PCB板材的硬度以及绝缘层上树脂的粘性，使得在使用铝合金专用铣刀加工PCB板材时，容易出现披锋、爆孔等问题的出现。并且，由于铝合金专用铣刀的排切屑空间小、切削刃不够锋利，使得加工过程中容易PCB板容易产生毛刺等不良品。

发明内容

本发明的目的在于解决现有特殊PCB铝基板、厚铜PCB板、PCB软板的钻铣加工中采用铝合金专用铣刀导致的容易出现披锋、爆孔以及毛刺等不良品的缺点，提供一种立铣刀，针对此类PCB板材的特性而专门设计的用于PCB板材钻铣加工的特殊铣刀。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：立铣刀，包括依次首尾相连的刀柄部、刀颈部以及切削部，于所述切削部上具有两个可绕中心轴线旋转的切削刃以及可沿两所述切削刃绕轴线旋转的螺旋状的切削槽，两所述切削刃的尖端处具有一切削面以及垂直于所述切削面的垂直面，所述切削刃具有前刀面和后刀面，所述切削槽的螺旋角β为40～50°，所述切削部采用钻尖型槽型结构，所述切削刃的前刀面与所述垂直面之间形成前角γ，所述前角γ的角度为5～15°，所述切削刃的后刀面与所述切削面之间形成后角α，所述后角α的角度为18～35°。

进一步地，所述切削部包括首尾相连的第一刀刃段和第二刀刃段，所述第二刀刃段的另一端与所述刀颈部固定连接，所述第一刀刃段的中心厚度为芯厚K₁,所述第二刀刃段的中心厚度为芯厚K₂，所述第一刀刃段的芯厚K₁由切削部的顶部向第二刀刃段处逐渐增厚，所述第二刀刃段的芯厚K₂由与第一刀刃段的连接处向与所述刀颈部的连接处逐渐增厚，所述第二刀刃段的芯厚K₂大于所述第一刀刃段的芯厚K₁。

具体地，所述第一刀刃段的芯厚K₁为切削部直径φ的15%～55%，所述第二刀刃段的芯厚K₂为切削部直径φ的15%～55%。

具体地，所述第一刀刃段的长度为切削部直径φ的1～10倍。

进一步地，两所述切削刃在所述切削部的顶端形成一顶角σ，所述顶角σ为100～150°。

具体地，所述顶角σ为130°。

进一步地，所述刀柄部的直径为3～3.2mm，所述切削部的直径为0.3～6.0mm。

具体地，所述立铣刀的长度为38mm。

具体地，所述前角γ为8°，所述后角α为30°。

具体地，所述切削部外表面设有Ta-C涂层。

本发明的有益效果在于：

（1）、本发明所提供的立铣刀，其切削部采用了钻尖型槽型结构，使得刀具能够同时应付钻孔和铣削加工，同时结合钻头和铣刀的优点，使得立铣刀在使用前无需预钻孔，并且采用钻尖型槽型结构，增加了排尘空间，使切屑可以包含在切削槽内，沿着切削槽向上排出，从而更能适应钻铣一体加工的性能要求；

（2）、本发明所提供的立铣刀采用了钻尖型槽型结构后，其增大了第一刀刃段的芯厚K₁，该切削部前端的芯厚越大，刀具的抗断性能越好，同时缩小了第二刀刃段的芯厚K₂，使得切削部中后段的切削槽更深，这样可增大铣刀的排屑空间，且第一刀刃段的芯厚K₁和第二刀刃段的芯厚K₂均采用逐渐增厚的阶梯状设计，可以提高铣刀的机械强度。而传统的铣刀槽型因槽型较小，切屑挤压入板边导致毛刺情况极为严重，且此设计使得刀具中心位置芯厚较小，从而减小其轴向力，改善断刀，亦提高其机械强度；

（3）、采用本发明所提供的立铣刀的切削刃更为锋利，可以提高排屑效率以及延长铣刀的使用寿命，通过清边的设计，增大了前角γ和后角α的角度，这两个角度的增大可以因此提高切削刃的锋利程度以及切削刃的机械强度，减小铣刀的切削力，并且减少粘刀的现象，并且后角α角度的增大，可以减小切削刃后刀面与工作表面的摩擦。由于其刀刃更为锋利使得其更为适用于特殊PCB板材的加工，该特殊PCB板材，不仅包括普通PCB铝基板，还可以是PCB厚铜板以及PCB软板等不同材质的PCB板材，采用该立铣刀加工PCB板材，能够避免铣刀对PCB板的线路层以及绝缘层造成不必要的划伤，同时可以减少披锋、爆孔、毛刺等不良问题的出现；

（4）、与Ta-C涂层结合，减小其表面摩擦系数，能更好的发挥刀具的性能，更适应铝基PCB板、柔性PCB板、厚铜PCB板的加工。

附图说明

图1是本发明实施例提供的立铣刀的正视图；

图2-1是本发明实施例提供的立铣刀的切削部的侧视图（槽型图）；

图2-2是本发明实施例提供的立铣刀的切削部的侧视图（槽型图）；

图3是图1中A-A处的全剖视图；

图4是图1中B-B处的全剖视图；

图5是传统铝合金专用铣刀的切削部的俯视图（传统铣刀的槽型图）；

图中：10-立铣刀

1-刀柄部 2-刀颈部 3-刀刃部

31-中心轴线 32-切削刃 33-切削槽

34-第一刀刃段 35-第二刀刃段

311-切削面 312-垂直面

321-前刀面 322-后刀面。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1-4，为本发明所提供的立铣刀10，包括依次首尾相连的刀柄部1、刀颈部2以及切削部3，于切削部3上具有两个可绕中心轴线31旋转的切削刃32以及可沿两切削刃32绕轴线旋转的螺旋状的切削槽33，两切削刃32的尖端处具有一切削面311以及垂直于切削面311的垂直面312，切削刃32具有前刀面321和后刀面322，切削槽33的螺旋角β为40～50°。在本实施例中，该切削槽33的螺旋角β为30°。该切削面311为切削刃32的尖端处的切线所形成的切削平面。该垂直面312为两个切削刃32的两个尖端处连接穿越中心轴线33所形成的垂直平面。且该切削平面与该垂直平面相互垂直。而本发明所提供的立铣刀10，其切削部3采用钻尖型槽型结构，即结合了钻头的顶端以及铣刀的螺旋型切削槽结构，将钻孔和切削合二为一。该钻尖型槽型结构通过立铣刀的刀头尖端的顶角σ以及切屑刃3的前角γ和后角α的等众多参数以限定其铣刀的形状。该钻尖型槽型不仅使得切削部3的尖端能够具有一顶角σ，还采用了清边的设计，能够增大切削刃3的前角γ和后角α的角度，这两个角度的增大可以提高切削刃3的锋利程度以及切削刃3的机械强度，减小铣刀10的切削力，并且减少粘刀的现象，并且后角α角度的增大，可以减小切削刃后刀面与工作表面的摩擦。由于本发明所提供的立铣刀10具有钻尖型槽型结构，如图2-1和图2-2所示，使得刀具能够同时应付钻孔和铣削加工，同时结合钻头和铣刀的优点，使得立铣刀在使用前无需预钻孔。在本发明中如图2-1和图2-2所示，切削刃3的前刀面321与垂直面312之间形成一前角γ，该前角γ的角度为5～15°，切削刃3的后刀面322与切削面311之间形成一后角α，后角α的角度为18～35°。由于采用了钻尖型槽型结构，可以增大切削槽33的体积，使切削槽33的体积占整个切削部3体积的50%～60%，能够明显的提高切削部3的排屑量，使得排屑空间更大，使切屑可以包含在切削槽33内，沿着切削槽33向上排出，可以避免铣刀在钻铣过程中，因为铝屑难以排出而产生断刀的情况，可以延长立铣刀10的使用寿命。因此，本发明所提供的立铣刀10非常适用于特殊PCB板材的加工，该特殊PCB板材不仅包括普通的铝合金材质的PCB铝基板，还可以是PCB厚铜板以及PCB软板等不同材质的PCB板材。

传统的铣刀如图5所示，由于其槽型结构的限制，使得其前角γ一般仅能加工到4～5°，而后角α也只能在18～23°之间。而本发明所提供的立铣刀10，其前角γ的角度能够加工到5～15°，后角α的角度能够加工到18～35°。本发明所提供的立铣刀10与传统的铣刀相比，本发明所提供的立铣刀10在前角γ和后角α均具有较大的提高。而前角γ和后角α增大能够提高切削刃3的锋利程度以及切削刃3的机械强度。特别是后角α的增大能够减小切削刃3后刀面322与切削工作表面的摩擦。对于PCB板的钻铣加工以及铣削加工来说，提高了切削刃3的锋利程度，能够在钻孔过程中，使得孔边缘更为光滑，避免披锋以及爆孔等不良问题的出现。而对于铣削加工来说，切削刃3更为锋利也可使得切削面更为光滑平整、避免毛刺的出现。特别是针对PCB铝基板来说，其板材的硬度较铝合金板的硬度更大，因此需要本发明所提供的立铣刀进行切削或者钻孔，并且PCB板的绝缘层的树脂材质更容易产生粘刀的现象，更为锋利且机械强度更高的立铣刀10将会有利于PCB板的铣钻切削加工，避免加工过程中造成对PCB板材的绝缘层以及线路层所不必要的损坏。因此，能够提高PCB板材的加工效率以及成品率，提高PCB板材加工表面的光洁度。同时，立铣刀10的切削刃3更为锋利且强度更高，能够提高铣刀的加工效率以及铣刀自身的使用寿命。

进一步地，如图1所示，本发明所提供的立铣刀10的切削部3包括首尾相连的第一刀刃段34和第二刀刃段35，第二刀刃段35的另一端与刀颈部2固定连接。第一刀刃段34的中心厚度为芯厚K₁，第二刀刃段35的中心厚度为芯厚K₂。第一刀刃段34的芯厚K₁由切削部3的顶部向第二刀刃段35处逐渐增厚，第二刀刃段35的芯厚K₂由与第一刀刃段34的连接处向与刀颈部2的连接处逐渐增厚，第二刀刃段35的芯厚K₂大于第一刀刃段34的芯厚K₁。该第一刀刃段34以及第二刀刃段35的芯厚采用梯度递增的方式设计，能够提高刀具的刀刃部3的机械强度。该第一刀刃段34的芯厚K₁越大，则铣刀的抗断刀的性能越好。该第二刀刃段35的芯厚K₂越小，则切削槽33越深。若切削槽33越深，则排屑空间越大，能够容纳的排屑越多，越有利于铣刀的排屑。

如图3-4所示，为本实施例立铣刀10的第一刀刃段34的芯厚K₁和第二刀刃段35的芯厚K₂，该两端的芯厚均与切削部3的直径φ有关。其中第一刀刃段34的芯厚K₁为切削部3直径φ的15%～55%，第二刀刃段35的芯厚K₂为切削部3直径φ的15%～55%。即，第一刀刃段34的芯厚K₁与切削部3的直径φ之比在0.15～0.55之间；第二刀刃段35的芯厚K₂与切削部3的直径φ之比在0.15～0.55之间。但是第二刀刃段35的芯厚K₂仍然是大于第一刀刃段34的芯厚K₁。此第一刀刃段34的芯厚K₁可保证刀具切削铝材时前端的排尘性能，足够的芯厚亦可防止断刀，第二刀刃段35的芯厚K₂可保证刀具后端的刚性足够防止断刀，亦兼顾了刀具的排尘性能。

进一步地，该第一刀刃段34的长度也与与切削部3的直径φ有关。该第一刀刃段34的长度为切削部3直径φ的1～10倍。该第一刀刃段34的长度的设定与加工材料的厚度以及加工材料的成分密切相关，而该第一刀刃段34的长度决定了第一刀刃段34内切削槽33的槽长，并且还决定了刀具加工的加工质量与刀具的使用寿命。因此，在保证加工质量和效率的情况下，尽量缩短第一刀刃段34处切削槽33的槽长，以延长刀具使用的寿命。

由于本发明所提供的立铣刀的切削部3采用了钻尖型槽型结构，使得其两个切削刃32在切削部3的顶端形成一顶角σ，该顶角σ为100～150°。该顶角σ为两个切削刃3在中剖面内投影所形成的夹角。该顶角σ越小，则切削刃32越长，立铣刀10的钻头轴向稳定性越好。而在本实施例中，该顶角为130°。该顶角σ使得本发明所提供的立铣刀10更适合于PCB板的钻孔。

具体地，请再参见图1，在本实施例中，所提供的立铣刀10其刀柄部1的直径为3～3.2mm，切削部3的直径为0.6～3mm。根据不同尺寸的立铣刀10的要求，该切削部3的直径尺寸可以大于刀柄部1的直径尺寸，也可以小于刀柄部1的尺寸。而立铣刀的长度为一般都为38mm。在本实施例中，立铣刀10的前角γ为8°，后角α为30°。在该角度下，立铣刀10所加工的板材的板边效果最好，出现披锋、爆孔、毛刺等不良问题的概率很小。并且在该角度下，该立铣刀10的使用寿命最长。

并且，本发明所提供的立铣刀10，在其切削部3的外表面均设有TA-C涂层。该Ta-C涂层为纳米多层复合涂层，主要成分为C膜，其中SP3结构（金刚石）含量高达70%，因此涂层硬度较高，且该涂层厚度小于1μm。该立铣刀10的切削部表面设有Ta-C涂层之后，能够有效地防止崩刃，并且又能够保证铝材以及PCB板绝缘层以及线路层的切削品质。

综上所述，本发明所提供的立铣刀10由于采用了钻尖型槽型结构，使得刀刃部3的前角γ和后角α均具有较大的提高。该前角γ和后角α角度的增大，可以提高切削刃3的锋利程度以及切削刃3的机械强度，减小切削刃3后刀面322与切削工作表面的摩擦，并且可以增大切削槽33的体积，可以增大排屑空间，避免因为铝屑无法排除而造成断刀的情况。同时结合Ta-C涂层，能够更加增强铣刀的切削部3的强度，使得切削刃32更为锋利结实，可以延长铣刀的使用寿命以及加工效率。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.立铣刀，包括依次首尾相连的刀柄部、刀颈部以及切削部，于所述切削部上具有两个可绕中心轴线旋转的切削刃以及可沿两所述切削刃绕轴线旋转的螺旋状的切削槽，两所述切削刃的尖端处具有一切削面以及垂直于所述切削面的垂直面，所述切削刃具有前刀面和后刀面，所述切削槽的螺旋角β为40～50°，其特征在于，所述切削部采用钻尖型槽型结构，所述切削刃的前刀面与所述垂直面之间形成前角γ，所述前角γ的角度为5～15°，所述切削刃的后刀面与所述切削面之间形成后角α，所述后角α的角度为18～35°。

2.如权利要求1所述的立铣刀，其特征在于，所述切削部包括首尾相连的第一刀刃段和第二刀刃段，所述第二刀刃段的另一端与所述刀颈部固定连接，所述第一刀刃段的中心厚度为芯厚K₁,所述第二刀刃段的中心厚度为芯厚K₂，所述第一刀刃段的芯厚K₁由切削部的顶部向第二刀刃段处逐渐增厚，所述第二刀刃段的芯厚K₂由与第一刀刃段的连接处向与所述刀颈部的连接处逐渐增厚，所述第二刀刃段的芯厚K₂大于所述第一刀刃段的芯厚K₁。

3.如权利要求2所述的立铣刀，其特征在于，所述第一刀刃段的芯厚K₁为切削部直径φ的15%～55%，所述第二刀刃段的芯厚K₂为切削部直径φ的15%～55%。

4.如权利要求2所述的立铣刀，其特征在于，所述第一刀刃段的长度为切削部直径φ的1～10倍。

5.如权利要求1所述的立铣刀，其特征在于，两所述切削刃在所述切削部的顶端形成一顶角σ，所述顶角σ为100～150°。

6.如权利要求5所述的立铣刀，其特征在于，所述顶角σ为130°。

7.如权利要求1所述的立铣刀，其特征在于，所述刀柄部的直径为3～3.2mm，所述切削部的直径为0.3～6.0mm。

8.如权利要求7所述的立铣刀，其特征在于，所述立铣刀的长度为38mm。

9.如权利要求1-8任一项所述的立铣刀，其特征在于，所述前角γ为8°，所述后角α为30°。

10.如权利要求1-8任一项所述的立铣刀，其特征在于，所述切削部外表面设有Ta-C涂层。