CN1326653C - 具有擦拭器半径的铣刀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种柄式铣刀，包括用来将柄式铣刀(1)固定到铣床上的柄部(2)，和用来与工件啮合的切削部(3)，其中，该切削部的包络面基本为圆柱形，至少一个主切削刃(5)排列在切削部***表面上和至少一个副切削刃(7)排列在切削部端面上，该切削部的端部直径为Dc。为了提供一种使得端铣削能够在高进给速度和高的去屑效率下完成，同时得到高质量的加工表面的柄式铣刀，根据本发明提出，副切削刃(7)在包含铣刀轴线的平面上的投影具有凸的弯曲部分，其曲率半径rwiper＞Dc/2，并且曲率中心M离铣刀轴线间隔dOffset＜Dc/2。

Description

具有擦拭器半径的铣刀
技术领域
本发明涉及一种柄式铣刀。
背景技术
铣削是一种使用旋转刀具的切削加工方法。在该过程中，切削刃借助于其围绕刀具中心轴线的旋转产生切削运动。该进给运动可以产生在各个方向上。它们由刀具或工件产生，甚至同时由这两方面产生。与车削和钻削相比，切削刃不总是啮合在一起。当在工件上切削之后，它们以脱离的状态回到首次切削的点上。结果，它们可以冷却下来并将屑片从排削槽中排出。
大体上，圆周铣削、端铣削和端部圆周铣削三种不同的铣切削方法之间存在着差别。圆周铣削，也被称为齿轮滚铣，在该铣削方法中，刀具***的主切削刃产生理想的工件表面；因此，铣刀轴线平行于工件表面且垂直于铣刀进给方向延伸。在端铣削方法中，所要生成的理想的工件表面是铣刀轴线垂直的面，在这种情况下，铣刀的进给方向平行于产生的工件表面。然而，在这种情况下，必要的去屑操作同样的主要由排列在***表面的主切削刃来实现。刀具端部的副切削刃使被铣表面变得平滑，从而产生工件表面。最后，在端部圆周铣削方法中，主切削刃和副切削刃都产生理想的工件表面。
相对高质量的表面可以通过端铣削来生产。在这方面，副切削刃完全决定了产生的表面。它们在一个平面内运动，而不是像在圆周铣削中产生工件表面的主切削刃那样在弯曲的工件表面内运动。平坦表面的精细后加工可能采用合适的端铣刀。
一般认为，铣削产生的特别平坦光滑的表面的质量主要决定于切削刃弯角形状和副切削刃的取向。
然而，为了通过传统端铣刀获得高水平的表面质量，必须选择非常低的进给速度，和非常小的加工深度或切屑厚度，而这些都会导致更长的加工时间，从而导致更高的成本。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种柄式铣刀，使用该柄式铣刀，端铣削可以实现高进给速度和高的去屑效率，同时得到高质量的加工表面。
根据本发明，该目标通过一种柄式铣刀实现，该柄式铣刀包括一个被用来与工件啮合的切削部，其中该切削部的包络面基本为圆柱形，至少一个主切削刃排列在切削部***表面上，并且至少一个副切削刃(端面切削刃)排列在切削部端面上，该切削部的端部直径为Dc，其特征在于：该副切削刃在包含铣刀轴线的平面上的投影具有凸的弯曲部分，其曲率半径rwiper＞Dc/2，并且曲率中心M离铣刀轴线的间隔dOffset＜Dc/2，且该间隔dOffset＞0。
更特别地，意外的发现，根据平坦表面最终加工的质量可以通过根据本发明副切削刃的结构得到显著改善，该副切削刃带有仅仅稍微弯曲的部分，且同时具有相当大的进给速度。在该方面，该副切削刃对去屑效率的水平也起到主要作用。优选地，根据本发明弯曲的区域具有一个点，该点在朝向柄部的侧面上的轴线方向上最大限度地突出，因此，当刀具被引导到相对工件的轴线运动方向时，首先与工件接触，换句话说，曲率中心相对铣刀轴线间隔为dOffset，这比端铣刀的半径Dc/2要小。
这样就确保了工件表面的最终加工由根据本发明的弯曲部分产生，而不是由例如切削刃弯角产生。
在端铣削中，切削刃弯角和副切削刃通常在工件表面留下弧形的加工轨迹。这些弧线是由旋转刀具运动和大致直线的进给运动叠加所产生的摆线的一部分。这些弧线以近似切削刃的进给来相互间隔。根据本发明的铣刀结构使得消除弧形加工轨迹成为可能。依照半径rwiper弯曲的副切削刃部分实现了类似“擦拭器”的功能或平滑或修整的功能，这样使得可能由切削刃弯角产生的加工轨迹得到有效清除。根据本发明的端铣刀使得进给速度得到显著提高，从而使加工速度显著增加，表面质量也具有相当高的水平。有利地，根据本发明弯曲的部分基本被排列在副切削刃朝向主切削刃的侧面上。
已经发现，曲率半径应当有利地被选择为非常大，例如大于0.66Dc。应当注意，大于800mm的曲率半径实际上并不能进一步改善表面质量，但是，根据沿着副切削刃接触工件所在的较大区域的热量的进一步发展，仅导致刀具的非期望磨损，同时注意到，对优选也小于500mm的曲率半径来说，800mm表示合适的最大值上限。
应该理解，该弯曲部分还可以包括多个互相成一定角度关系的直部件。
在一个优选实施例中，曲率半径的中心或以半径rwiper弯曲的副切削刃部分所在的概念圆周的中心，并不在铣刀的旋转轴线上，换句话说，间隔dOffset在任何情况下均大于零。
这种布置使得副切削刃在其朝向主切削刃的侧面上相对于铣刀柄的旋转轴线尽可能垂直地延伸。在一个优选实施例中，中心M和旋转轴线之间的间隔dOffset大于或等于Dc/6，优选大于Dc/4，特别优选大于Dc/3。关于特别好的加工表面，这种尺寸提供了副切削刃结构的进一步改进。测试已经显示，总的来说，中心M距离旋转轴线的间隔应当尽可能大。应当注意，对于大于Dc/2的间隔，根据本发明的效果不会被进一步的改进。
在另一特别优选的实施例中，由主切削刃向副切削刃过渡而形成的切削刃弯角具有小于Dc/2的弯角半径。根据该切削刃弯角的结构，刀具寿命可以得到显著改善。在这种情况下，该曲率可以通过多个相互成一定角度关系的直部件得到近似。
作为选择，在另一个优选实施例中，由主切削刃向副切削刃过渡而形成的切削刃弯角具有一个斜面，该斜面优选以介于30°到60°之间、特别优选介于40°到50°之间的角度相对于垂直于旋转轴线延伸的平面倾斜。
该尺寸也使得柄式铣刀切削刃弯角可以得到仔细并轻柔地处理，以使全部端铣刀的使用寿命得到增加。
在一个特别优选的实施例中，副切削刃以至少1°的间隙角排列。然而，严格地说，这要参考邻接以半径rwiper在铣刀中心方向上弯曲的半径的副切削刃的区域。该尺寸使得端铣刀在对端面的平面视图中向内圆锥地倾斜。
测试显示，依据以半径rwiper弯曲的副切削刃，间隙角也可以有利地被选择为明显大于1°，如介于1.5°至10°之间，优选介于2.5°到10°之间。该尺寸进一步减小了工件和副切削刃之间的接触区域，使得在工作中铣刀受热降到较小的程度，从而提高了使用寿命。
根据本发明的柄式铣刀优选为端铣刀，其切削部有利地至少部分地包括硬质金属、金属陶瓷、PCD(多晶金刚石)、CBN(立方氮化硼)或SiN(氮化硅基陶瓷)。
本发明进一步的优点、特征和可能的应用通过优选实施例和附图中的下述说明将变得显而易见。
附图说明
图1a-1c示出了现有技术中端铣刀的视图。
图2a-2c示出了根据本发明适当设计的带主切削刃的端铣刀的实施例。
具体实施方式
图1a示出了现有技术中柄式铣刀1端部的侧视图。其包括柄部2和切削部3。此处，柄部2为圆柱形柄的形式。然而，应当理解，还可能使用其它的柄形，如莫氏锥柄、大锥角锥柄、削平型直柄(Weldonshank)或径向侧固柄(whistle notch shank)。
在此，切削部3具有被两个螺旋槽4彼此分隔开来的两个主切削刃5。该主切削刃设置在圆柱形切削部3的***表面上。切削部端面具有副切削刃7。如图1a所示，铣刀的端部直径为Dc。
图1b和1c示出了图1a中切削刃弯角部分的放大尺寸的详视图，图1b和1c分别示出了不同的结构。
在如图1b所示的结构中，切削刃弯角6的曲率半径为rε。如图1c中所示的结构与图1b中所示结构的区别，主要在于切削刃弯角6不具有rε的曲率半径，而具有一个斜面9。这两种尺寸基本用来使弯角被仔细并轻柔地处理，从而用来提高铣刀1的使用寿命或工作寿命。
从图1b和1c中可以清楚看出，副切削刃7形成一个间隙角8。因此，在图1b和1c的视图中，一直都存在一个形成铣刀最深部的弯角部分，其最深入的啮合到工件中。
在机加工过程中，这会使得切削刃弯角或邻接副切削刃在工件表面上留下弧形机加工痕迹。当采用的进给速度越大时，这些痕迹变得越明显，且在使用端铣刀的情况下与铣刀旋转轴线垂直。
图2a至2c示出了根据本发明的铣刀的实施例视图。
图2a基本对应于图1a。在这种情况下，铣刀1也包括柄部2和圆柱形切削部3，其具有多个、例如两个主切削刃5和多个、例如两个副切削刃7。
根据本发明副切削刃7的结构在图2b和2c放大尺寸的详视图中变得清楚。在这种情况下，图2b和2c的区别也基本在于，一方面切削刃弯角具有曲率半径rε，另一方面，其带有斜面，该斜面相对于旋转轴线的垂线以45°倾斜。提供在切削刃弯角6的旋转轴线10方向上的副切削刃的弯曲部分，带有大的曲率半径rwiper。用于测量曲率半径rwiper的中心M并不在旋转轴线10上，而以值doffset与之分隔开。此处，值doffset大于端部半径Dc的三分之一。半径rwiper大于端部半径的一半，而例如切削刃弯角的曲率半径明显小于端部半径的一半。
特别地，可以从图2b和2c中看出，副切削刃最深区域不再位于切削刃弯角6的区域内，而是位于以半径rwiper弯曲的区域内。其结果是，通常在端铣削中产生的弧形加工痕迹不会产生。对比图1b和11c，由图2b和2c还可以清楚地看出，间隙角8，也可以说是副切削刃7相对于旋转轴线10的垂线倾斜，能够显著地增大。
根据本发明用于端铣削的柄式铣刀使得与已知的端铣刀相比，能提高进给速度，而且表面质量并不受到机加工影响。

Claims (15)

1.一种柄式铣刀，包括用于将柄式铣刀(1)固定到铣床上的柄部(2)，和用来与工件啮合的切削部(3)，其中，该切削部的包络面基本为圆柱形，至少一个主切削刃(5)排列在切削部***表面上，并且至少一个副切削刃(7)排列在切削部端面上，该切削部的端部直径为Dc，其特征在于：该副切削刃(7)在包含铣刀轴线的平面上的投影具有凸的弯曲部分，其曲率半径rwiper＞Dc/2，曲率中心M距离铣刀轴线的间隔dOffset＜Dc/2，且该间隔dOffset＞0。
2.如权利要求1所述的柄式铣刀，其特征在于：rwiper＞0.66Dc。
3.如权利要求2所述的柄式铣刀，其特征在于：rwiper小于800mm。
4.如权利要求1至3中任一项所述的柄式铣刀，其特征在于：中心M和旋转轴线(10)之间的间隔dOffset大于或等于Dc/6。
5.如权利要求1至3中任一项所述的柄式铣刀，其特征在于：中心M和旋转轴线(10)之间的间隔dOffset大于Dc/4。
6.如权利要求1至3中任一项所述的柄式铣刀，其特征在于：中心M和旋转轴线(10)之间的间隔dOffset大于Dc/3。
7.如权利要求1至3中任一项所述的柄式铣刀，其特征在于：由主切削刃(5)向副切削刃(7)过渡而形成的切削刃弯角(6)具有小于Dc/2的弯角半径rε。
8.如权利要求1至3中任一项所述的柄式铣刀，其特征在于：由主切削刃(5)向副切削刃(7)过渡而形成的切削刃弯角(6)具有一个斜面，该斜面相对于垂直于旋转轴线(10)的平面倾斜，其倾斜角度介于30°到60°之间。
9.如权利要求1至3中任一项所述的柄式铣刀，其特征在于：由主切削刃(5)向副切削刃(7)过渡而形成的切削刃弯角(6)具有一个斜面，该斜面相对于垂直于旋转轴线(10)的平面倾斜，其倾斜角度介于40°到50°之间。
10.如权利要求1至3中任一项所述的柄式铣刀，其特征在于：副切削刃(7)以至少1°的间隙角(8)排列。
11.如权利要求10述的柄式铣刀，其特征在于：间隙角(8)介于1.5°至10°之间。
12.如权利要求10述的柄式铣刀，其特征在于：间隙角(8)介于2.5°到10°之间。
13.如权利要求1至3中任一项所述的柄式铣刀，其特征在于：切削部(3)至少部分地包括硬质金属。
14.如权利要求1至3中任一项所述的柄式铣刀，其特征在于：切削部(3)至少部分地包括金属陶瓷、PCD、CBN或SiN。
15.如权利要求1至3中任一项所述的柄式铣刀，其特征在于：该柄式铣刀为端铣刀。
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