專利名稱：用于精銑的端銑刀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種意圖用于精銑的端銑刀，該類型的端銑刀一方面包括基體，該基 體可在預(yù)定的方向上圍繞中心軸線旋轉(zhuǎn)且具有前端表面以及與中心軸線同心的包絡(luò)表面， 并且該類型的端銑刀另一方面包括可更換的銑削刀片，該可更換的銑削刀片安裝在刀座中 且具有包括前側(cè)、后側(cè)和多個側(cè)表面的多邊形的形狀，所述多個側(cè)表面成對會聚于角部，且 所述多個側(cè)表面中的至少一個側(cè)表面形成切屑表面，該切屑表面與前側(cè)一起限定了切削 刃，切削刃與假想?yún)⒖计矫嫦嗲校摷傧雲(yún)⒖计矫娲怪庇谥行妮S線延伸且在向前方向上與 基體的前端表面軸向間隔開，此外，銑削刀片的前側(cè)以一定間隙角相對于參考平面傾斜，銑 削刀片的切削刃在兩個端點之間延伸，所述兩個端點中的第一端點在銑刀旋轉(zhuǎn)期間在第二 端點前面且沿著圓形路徑移動，該圓形路徑的半徑小于在旋轉(zhuǎn)方向上位于后面的第二端點 沿著移動的圓形路徑的半徑，此外，切削刃與假想徑向線形成負(fù)徑向角，該假想徑向線從基 體的中心軸線延伸且與切削刃的第一端點相交叉。提供一種意圖用于精銑或表面擦拭且特別適于加工短切屑金屬如灰口鑄鐵、硬鋼 和鋁的端銑刀的目的形成本發(fā)明的基礎(chǔ)。端銑刀的期望性能是端銑刀應(yīng)能夠快速且有效地 從未加工的或粗加工的工件剝離薄表面層(最大0. 5mm)，且留下這樣的表面，該表面的平 滑度或其表面光潔度足以在許多應(yīng)用中使研磨等形式的精加工變得不必要。
背景技術(shù)：
開始提到類型的端銑刀之前已知于US 4743144。但是，在這種端銑刀中，切削刃 和連接切削刃的切屑表面為拱形彎曲形的或圓形的。這意味著工作的切削刃(取決于彎曲 線或弧線的上升部)將更多或更少深入地切入正在加工的表面內(nèi)，從而在完成的表面中引 起明顯的凹形槽(參見所述文獻中的圖11)。換句話說，表面光潔度遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到最佳，當(dāng)銑 削刀片為圓形且各個切削刃的弧線具有大的上升部時尤其如此。已知的端銑刀的另一缺點 是其銑削刀片具有負(fù)的切削幾何形狀，即前側(cè)和后側(cè)具有相等的形狀和尺寸，由此沿拱形 切屑表面的任何給定的母線垂直于前側(cè)和后側(cè)延伸。這意味著所要去除的材料將被(旋轉(zhuǎn) 地)推到切屑表面的前面且被壓入工件表面內(nèi)，而不是從工件表面被切掉或從工件表面剝 離。US 4743144中公開的端銑刀(其被示出配備有多個銑削刀片)的另一缺點是各個銑削 刀片被可拆卸地安裝在刀夾的刀座中，而刀夾則半永久性地固定在基體的外圍槽中，更準(zhǔn) 確地說通過螺釘連接而固定在基體的外圍槽中。與銑削刀片的刀座直接凹入適當(dāng)?shù)幕w中 的這樣的銑刀相比，這種類型的刀夾引起很多問題，其中有端銑刀整體制造的復(fù)雜和昂貴 以及為了在確切的相同的平面中定位所有工作的切削刃而調(diào)節(jié)銑削刀片的不方便性。就此 而言，不能確保完全不可移動地安裝在基體中的多個刀夾的簡單存在構(gòu)成了錯誤的危險來 源。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明的目的和特征
本發(fā)明旨在消除前面已知的US 4743144的端銑刀的上述缺點。因此，本發(fā)明的主 要目的是提供一種能夠從具有略微或適度地不均勻表面的工件去除薄表面皮同時產(chǎn)生具 有極高表面光潔度的精加工表面的端銑刀。在旨在使用端銑刀的應(yīng)用中，切削深度較不是 重要的且實際上最大可達(dá)到約0. 5mm，其中低至Ιμπι的表面光潔度應(yīng)是可達(dá)到的。本發(fā)明 額外的目的是提供一種端銑刀，其能以每個加工表面單位較短加工操作的方式操作；所有 的最終目的是將所述加工操作的成本降到最低。而且，刀具的可更換的銑削刀片應(yīng)不僅是 以允許快速切削工藝為目的而是容易切削的而且也堅固到保證最佳使用壽命和良好的加 工經(jīng)濟性。本發(fā)明的又一目的是提供一種能配備有大量銑削刀片而沒有使銑削刀片面臨關(guān) 于產(chǎn)生均勻表面所沿著的平面或線被錯誤安裝的危險的端銑刀。而且，端銑刀的制造以及 端銑刀的操作應(yīng)能以有效且經(jīng)濟的方式實現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明，主要目的至少由獨立權(quán)利要求1的特征部分限定的特征來實現(xiàn)。根 據(jù)本發(fā)明的端銑刀的優(yōu)選實施例進一步在從屬權(quán)利要求2-17中限定。在進一步說明本發(fā)明之前，至關(guān)重要的是，當(dāng)考慮本發(fā)明的銑削刀片時，保持本發(fā) 明的銑削刀片一方面單獨地在基體旁邊而另一方面安裝在基體中的特征分開。在第一狀態(tài) 中，銑削刀片被考慮且一般被限定在平面視圖或側(cè)視圖中，其中出現(xiàn)的間隙、間隙角和傾角 是額定的且與銑削刀片自身的中心軸線、其切屑表面以及其前側(cè)和下側(cè)有關(guān)。然而，在安裝 于基體中的狀態(tài)中，銑削刀片的傾角和間隙角是功能性的或是有效的且取決于基體的幾何 形狀。換句話說，所述角根據(jù)其是額定的(即僅對于銑削刀片本身特定的)或是有效的(即 鑲裝在刀具中)而是不同的。在接下來的內(nèi)容中，端銑刀的具有多邊形形式的銑削刀片的相同的表面被稱為 “側(cè)表面”或“切屑表面”。因而，當(dāng)引用多邊形幾何形狀時使用名稱“側(cè)表面”，而“切屑表 面”涉及的是與從工件去屑的配合的切削刃相關(guān)的表面的功能。為了進一步方便理解本發(fā)明的本質(zhì)，現(xiàn)在應(yīng)弄清楚，一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的平面銑削刀片 以及另一方面US 4743144中公開的以及為本發(fā)明的主題的類型的精銑削刀片之間的基本 差異。可轉(zhuǎn)位類型的具有均勻厚度的傳統(tǒng)的平面銑削刀片通常具有平面形狀，其特征為一 對上側(cè)面和下側(cè)面(或前側(cè)面和后側(cè)面)中的至少一個用作切屑表面，而通常薄的側(cè)表面 與切屑表面一起限定多個切削刃，該薄的側(cè)表面用作間隙表面。每一個工作的切削刃包括 去屑主刃、表面擦拭輔助刃或擦拭刃，其中先提到的去屑主刃沿著圓形路徑旋轉(zhuǎn)并實現(xiàn)適 當(dāng)?shù)娜バ迹瑫r產(chǎn)生回轉(zhuǎn)表面，而后提到的表面擦拭輔助刃或擦拭刃與其他銑削刀片的輔 助刃一起在垂直于銑刀或基體的中心軸線延伸的平面中移動，以便產(chǎn)生平面表面。盡管關(guān) 于所述平面形成某一設(shè)定角的主刃中的每一個主刃從工件切出切屑，但是在同一平面中操 作的輔助刃實現(xiàn)所產(chǎn)生的平面表面的擦拭或平滑，而不產(chǎn)生具有可測量尺寸的任何切屑。 就此而言，銑削刀片被鑲裝(tipped-in)在基體中，使得在旋轉(zhuǎn)方向上在去屑主刃后面的 相對較薄的側(cè)表面或間隙面離開由銑削刀片產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)對稱的表面，同時在旋轉(zhuǎn)方向上位 于表面擦拭輔助刃后面的表面離開所產(chǎn)生的平面表面。為了允許可觀的切削深度，去屑主 刃通常比表面擦拭輔助刃長。而且，根據(jù)US 4743144的端銑刀中使用的銑削刀片一般具有平的基本形狀，使得 其前側(cè)面和后側(cè)面為平的且相互平行。然而，在此情形，前側(cè)面和后側(cè)面都不用作切屑表 面，而相反地是在前側(cè)面和后側(cè)面之間延伸的相對較薄的側(cè)表面。在這點上，各個切削刃被限定在切屑表面(其特征為拱形的或圓形的)和背離基體的前端表面的平面前側(cè)面之間。 因而，適當(dāng)?shù)娜バ荚谂c切削刃共同的平面中執(zhí)行，而不是沿某些周邊回轉(zhuǎn)表面。現(xiàn)有技術(shù)的進一步闡明此外，主要地具有與根據(jù)US 4743144的端銑刀相同設(shè)計的端銑刀已知于JP 52-35160 9/1977。在此情形中，銑削刀片的工作的切削刃本身是直的且位于公共平面中， 如根據(jù)本發(fā)明規(guī)定的那樣。但是，該端銑刀的嚴(yán)重缺點是，一方面切削刃的負(fù)徑向角非常有 限(小于45° )，且另一方面銑削刀片的有效傾角(即，各個銑削刀片的切屑表面和所產(chǎn)生 的平面表面之間的角度)是負(fù)的，即小于90°。有限的負(fù)徑向角意味著，不僅當(dāng)銑削刀片進 入工件時而且也在其進入工件之后，銑削刀片都將受到非常大的應(yīng)力。這與負(fù)傾角結(jié)合起 來使得銑削刀片變?yōu)殁g切削，脫落的金屬材料往往會被向內(nèi)/向下壓靠于未加工的表面， 而不是被帶到遠(yuǎn)離未加工的表面的方向。此外，進給銑刀所需的力變得相當(dāng)大。


在附圖中圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的配備有三角形銑削刀片的端銑刀的透視分解圖，圖2是示出在以在工件上產(chǎn)生平面表面為目的而擦拭工件的過程中的端銑刀的 透視圖，圖3是示出端銑刀中包括的銑削刀片的透視圖，更準(zhǔn)確地說從斜著從后面看的透 視圖，圖4是示出從前面看的相同銑削刀片的平面圖，圖5是示出從后面看的銑削刀片的平面圖，圖6是銑削刀片的側(cè)視圖，更準(zhǔn)確地說相對于參考平面處于傾斜狀態(tài)，圖7是示出從前面看的銑刀基體的放大端視圖，圖8是圖7中放大的詳細(xì)截面VIII-VIII，圖9是圖7中放大的詳細(xì)截面IX-IX，圖10-圖12是具有方便理解本發(fā)明的功能的目的的一系列示意性和簡化圖片，圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的端銑刀也可用于加工圓柱形或其他旋轉(zhuǎn)對稱包絡(luò)表面 的透視圖，圖14是示出利用方形銑削刀片的端銑刀的可選實施例的透視分解圖，圖15-圖18是對應(yīng)于圖3-圖6且示出方形銑削刀片的設(shè)計的一系列圖片，圖19是三角形銑削刀片的可選實施例的后平面視圖，圖20是圖19中放大的詳細(xì)截面XX-XX，圖21是根據(jù)圖19的銑削刀片的前視平面視圖，并且圖22是根據(jù)本發(fā)明的用于端銑刀的銑削刀片的另外可選實施例的透視圖。
具體實施例方式圖1和圖2所示的根據(jù)本發(fā)明的端銑刀包括基體或銑刀本體1以及多個可更換的 銑削刀片2。基體1包括前端3和后端4，中心軸線Cl在前端和后端3、4之間延伸，基體可 圍繞中心軸線Cl旋轉(zhuǎn)，更具體地可在一個預(yù)定的旋轉(zhuǎn)方向R上旋轉(zhuǎn)。在該示例中，基體的前端表示為垂直于中心軸線Cl延伸的平的、大體圓形的端表面3。旋轉(zhuǎn)對稱的、部分圓柱形 的、部分圓錐形的包絡(luò)表面5在朝向后的方向上從前端表面3延伸，包絡(luò)表面5與中心軸線 Cl同心。在此情形中，后端4被包括在C0R0MANTCAPTO 類型的凸形連接部分6中，通過 該連接部分6，基體能連接到機器的心軸，以將轉(zhuǎn)矩傳遞到基體。拉動機構(gòu)能插入中空空間 6a中，通過該拉動機構(gòu)，凸形連接部分能被拉入機器中包括的配合的凹形部分中。在通常的方式下，基體1可由鋼或鋁制成，而各個銑削刀片由較硬材料如硬質(zhì)合 金、陶瓷、金屬陶瓷等制成。在該示例中，每個單獨的銑削刀片2為三角形的且可轉(zhuǎn)位的。為了允許轉(zhuǎn)位，在此 情形中，在三個不同的位置之間，銑削刀片2通常為均勻的厚度。在圖2中，示出了在精銑通常平面的過程中根據(jù)本發(fā)明的端銑刀，盡管在示意性 示出的工件WP上的未加工的表面US為平行六面體形式，但是更具體地是銑刀在方向F上 縱向進給，與此同時銑刀在旋轉(zhuǎn)方向R上旋轉(zhuǎn)。在這樣做時，表面層SL被擦掉或剝掉，該表 面層SL的厚度實際上可在0. 1-0. 5mm的范圍內(nèi)，同時露出精加工表面FS。在該示例中，銑 削以向上銑削的方式進行，但是也可考慮向下銑削。現(xiàn)參考圖3-圖6，以放大比例示出了銑削刀片2的詳細(xì)設(shè)計。銑削刀片包括前側(cè) 7和后側(cè)8，三個側(cè)表面9在前側(cè)7和后側(cè)8之間延伸，三個側(cè)表面9通常于指定為11的角 部彼此相遇。限定銑削刀片的基本形狀的幾何三角形為等邊的，其中在角部11相遇的每一 對切削刃10之間的角度α達(dá)到60°。根據(jù)本發(fā)明的銑削刀片2的特征一方面在于切削刃10為直的，且另一方面在于切 削刃10可被認(rèn)為具有正的、額定切削幾何形狀，更準(zhǔn)確地說，通過使前側(cè)7的面積大于后側(cè) 8的面積，前側(cè)7和各個切屑表面9之間的角度β為銳角，即小于90°。在所示示例中，角 度β達(dá)到79°。這意味著前側(cè)7和垂直于切屑表面9的假想平面IP之間的額定間隙角 Y (參見圖6)將達(dá)到11°。實際上，角度β可不同于精確的79°。但是，其一方面應(yīng)不大 于83°而另一方面應(yīng)不小于65°。在該示例中，切削刃10被限定在前側(cè)7和每一個側(cè)表面9之間。換言之，在此情 形中，銑削刀片包括三個交替使用的切削刃10，所有三個側(cè)表面9靠近切削刃形成切屑表如圖5所示，切削刃10在兩個端點15、16之間延伸，且在兩個端點15、16之間具有 指定為Ll的長度。在形成主去屑切削刃的各個切削刃10的延伸中，在所示優(yōu)選實施例中， 形成了輔助切削刃12，更具體地說，其靠近角部11。在此示例中，其中銑削刀片具有三角形 基本形狀，輔助切削刃12為凸形的且通過被限定在前側(cè)7和凸拱形角部表面13之間而呈 拱形，凸拱形角部表面13形成在角部11彼此相遇的兩個切屑表面9之間的過渡部。在此 示例中，角部表面13在從輔助切削刃12向后的方向上漸縮且轉(zhuǎn)變成具有均勻窄度的部分 表面13a。L2為輔助切削刃12在主直切削刃10的延伸中延伸出多遠(yuǎn)的測量值(如側(cè)視圖所 示)。如圖5所示，L2僅等于Ll的一小部分(約1/80)，更具體地是因為切削刃12的半徑 相當(dāng)小的緣故。當(dāng)然，所述半徑可以做得較大，其中L2相對于Ll增大。也應(yīng)提到，角部表 面13可做成沿其在前側(cè)7和后側(cè)8之間的整個延伸部具有均勻窄度。在所示示例中，不僅前側(cè)7和后側(cè)8都為平面，而且每個切屑表面9也為平面。就此而言，應(yīng)指出，在該示例中，平面的后側(cè)8包括由三角形緣狀邊界8b包圍的淺埋頭孔8a， 其與基體直接接觸。而且，切屑表面9也可為凹形的，如截面圖所示。通孔14在前側(cè)7和后側(cè)8之間延伸。該孔的中心線指定為C2，該孔為中心的，以 致從其中心軸線C2到所有切削刃10和角部11的徑向距離分別等大。除了圓柱形部分之 外，孔14包括靠近前側(cè)7的圓錐形表面14a(參見圖4)。銑削刀片的尺寸可相當(dāng)大地變化。但是，實際上主切削刃10的長度Ll可在5_25mm 的范圍內(nèi)。為了使銑削刀片獲得平的基本形狀，其厚度T(參見圖6)必須顯著地小于切削 刃長度Li。在所示示例中，厚度T達(dá)到切削刃長度Ll的約25%。實際上，T應(yīng)等于Ll的 至多40%且至少15%。現(xiàn)參考圖7、8和9，其中圖7從前面以端視圖示出基體1。應(yīng)觀察到，在該狀態(tài)中 基體被表示為呈現(xiàn)與圖1和圖2中的位置相同的位置，即，中心軸線Cl水平地定向且端表 面3豎直地定向。在所示實施例中，基體1配備有十個可轉(zhuǎn)位的銑削刀片2，該十個可轉(zhuǎn)位的銑削刀 片2被示出以36°的節(jié)距角沿基體的周邊均勻分布。在根據(jù)圖7的銑削刀片的安裝狀態(tài)中， 三個切削刃10中只有一個是工作的，而兩個其他的切削刃是不工作的。為了將切削刃的功 能狀態(tài)彼此分開，工作的切削刃設(shè)置有后綴“a”，而兩個不工作的切削刃帶有后綴“b”。每個銑削刀片2安裝在凹進到基體中的刀座或刀片座(通常指定為17)中。該刀 座由底表面18和兩個側(cè)支撐表面19、20限定，如根據(jù)圖7的平面圖中觀察到的，底表面18 和兩個側(cè)支撐表面19、20相互形成60°的角度以便能夠接納銑削刀片2的內(nèi)側(cè)角部。在兩 個側(cè)支撐表面19、20徑向內(nèi)側(cè)，有間隙表面21，該間隙表面21中容納銑削刀片的最內(nèi)側(cè)部 分，而該最內(nèi)側(cè)部分不與側(cè)支撐表面19、20接觸。在所示的優(yōu)選實施例中，刀座17外周地 沿基體1設(shè)置，且刀座17不僅在端表面3中敞開而且也在包絡(luò)表面5中敞開。在刀座17的底表面18中，開有螺紋孔22，固定螺釘24 (參見圖1)上的陽螺紋23 能擰入螺紋孔22中。該螺釘M除了陽螺紋23之外還包括用于壓靠于孔12中的圓錐形表 面1 的部分圓錐形螺釘頭25，在本領(lǐng)域技術(shù)人員所知類型的示例中，該螺釘M被稱為“彈 性偏壓的”螺釘。這意味著合適地由具有某種固有彈性的鋼制成的螺釘能彎曲。由于銑削 刀片中的中心孔12距離不工作的切屑表面9的距離比螺紋孔22距兩個側(cè)支撐表面19、20 的距離略大，所以在緊固時螺釘不僅使銑削刀片的后側(cè)8壓靠于座的底表面18，而且也在 徑向向內(nèi)的方向上擠壓銑削刀片，使得兩個不工作的切削刀片IOb的切屑表面9壓靠于側(cè) 支撐表面19、20。實際上，不同的刀座17能例如通過沿其包絡(luò)表面和端表面包括切削刃的柄端銑 刀以非常高的尺寸精度來制造。這樣，刀座能被銑出，使得底表面18關(guān)于基體的端表面3 精確地定位在相同的水平上。每個刀座17的空間位置為這樣的性質(zhì)，即使得每個銑削刀片2上的工作的切削 刃IOa將與假想徑向線A(參見圖7)形成負(fù)徑向角δ，該假想徑向線A從基體的中心軸線 Cl延伸，且與切削刃IOa的兩個端點中的一個相交，S卩與在銑刀旋轉(zhuǎn)過程中在第二端點16 前頭的第一端點15相交。根據(jù)本發(fā)明，所述徑向角δ應(yīng)達(dá)到至少70°。如圖7進一步所示，工作的切削刃IOa的前端點15在銑刀旋轉(zhuǎn)過程中沿圓形路徑 Sl移動，該圓形路徑Sl的半徑指定為巧，而在旋轉(zhuǎn)方向上位于后面的第二端點16沿圓形路徑S2移動，該圓形路徑S2的半徑指定為r2。因為端點16比端點15距中心線Cl更靠外 定位，所以r2當(dāng)然Γι比大。在圖7中，巧和巧之間的差指定為W。該測量值限定在銑刀旋 轉(zhuǎn)過程中(在沒有工作臺進給的情況下)由切削刃IOa掃過的環(huán)形(圓形)表面的寬度。 寬度測量值W取決于徑向角δ以及切削刃長度Li，并且可從一種應(yīng)用到另一種應(yīng)用變化。 在根據(jù)圖7的示例中，W等于圓形路徑S2的半徑r2的約12%，且實際中應(yīng)在r2的5-20% 的范圍內(nèi)。換句話說，T1應(yīng)達(dá)到r2的至少80%和至多95%。W的增加能通過增加切削刃長 度Ll或減小徑向角δ或這些測量值的組合來實現(xiàn)。W的減小以相反的方式實現(xiàn)。就此而言，應(yīng)指出，切削刃IOa的徑向角δ甚至可以大于90°，但是只在假定巧 > T1時可以。在圖7中，應(yīng)進一步指出，中心貫通通道沈(也參見圖1)開口于基體的前端表面 3中。該通道的目的是將冷卻介質(zhì)或潤滑劑從后面的驅(qū)動機器輸送直到工作的銑削刀片。現(xiàn)參考圖8和9，其一方面示出各個銑削刀片2以某一間隙角ε鑲裝于基體1內(nèi)， 且另一方面示出所有銑削刀片2的工作的直切削刃IOa定位在共同的參考平面RP上，該參 考平面RP在向前方向上從基體的前端表面3軸向間隔開。在該示例中，該前端表面為平面 且與參考平面RP平行。圖8所示的間隙角ε實際上為適中的且可達(dá)到2°至3°的大小， 該間隙角ε由刀座的相對于基體的前端表面3以相同角度ε定位的底表面18提供。就 這點而言，銑削刀片圍繞工作的切削刃IOa鑲裝(也在圖7的截面VIII-VIII指明)，由此 銑削刀片的在旋轉(zhuǎn)方向上處于切削刃IOa后面/內(nèi)部的整個前側(cè)7將離開由切削刃產(chǎn)生的 平面表面。換句話說，在操作中，前側(cè)7將用作銑削刀片的間隙表面，而側(cè)表面9用作切屑 表面。在圖9中，“d”表示基體的前端表面3和參考平面RP之間的軸向距離。如果最大 切削深度被計算出達(dá)0. 5mm，則該測量值“d”必須大于0. 5mm，但是不必明顯超過該值。因 此，該測量值“d”可有利地在0. 5-1. Omm的范圍內(nèi)。如果銑刀被設(shè)計成用于小于0. 5mm的 最大切削深度，則“d”當(dāng)然可以相應(yīng)地減小。就此而言，應(yīng)指出，沿工作的切削刃IOa的整 個長度被移除的切屑將側(cè)向向外徑向地被拋出銑刀，而不會進入在端表面3和所產(chǎn)生的工 件的表面之間產(chǎn)生的間隙。如前面指出的，在該示例中，銑削刀片2的額定間隙角γ達(dá)到11° (90° -79° = 11° )。在安裝到基體中的狀態(tài)中，銑削刀片以角度ε =2。鑲裝。這樣的結(jié)果是銑削刀 片的有效傾角ο (參見圖8)，即切屑表面9和垂直于所將產(chǎn)生的表面的假想平面之間的角 度將達(dá)到約9° (11° -2° =9° )。本發(fā)明的功能和優(yōu)點為了以簡單的方式說明本發(fā)明的功能和優(yōu)點，現(xiàn)參考圖10-圖12中的示意圖。這 里，可想象，平面底層E(例如，地面)將通過使刀片100(例如鏟子)沿底層線性地向前推動 以暴露直的(與結(jié)合銑削的圓形相比)通道G而由晶粒狀材料(例如，雪或礫石)的表面 層Y清潔。在圖10中，刀片100以與進給方向F的垂線A的中等角度S1(約35° )被向 前推進。這意味著暴露的通道H的寬度Wl(參考圖7中的測量值W)變得相對較大，且較大 量的表面材料需要被帶到一邊。因此推離材料所需的力將是相當(dāng)大的，即，由于角度\是 中等的緣故。但是，在圖11中，相同的刀片100以約為角度S1兩倍大的角度32被向前推 進。這意味著向前推刀片所需的力明顯變小。實際上，在力方面上的獲益以通路G的寬度W2的減小為代價，但在許多應(yīng)用中，力的減小是緊要的，而無論暴露是否應(yīng)能夠在沒有問題 的情況下達(dá)成。在圖12中，另外可以看到，刀片100在從底層向上/向后的方向上傾斜，如 在運動方向觀察到的(參考切屑表面9相對于待產(chǎn)生的表面的有效傾角0)。類似于楔子， 刀片從底層向上提升材料且有利于從底層移除材料。考慮到圖10-圖12所示的比喻，應(yīng)指出，根據(jù)本發(fā)明的端銑刀的功能基于三個密 切相關(guān)的特征的組合，即a)工作的切削刃的負(fù)徑向角δ是較大的，達(dá)到至少70°，b)銑削刀片的有效傾角σ是正的，并且c)所有工作的切削刃是直的且位于共同的平面中。單獨的，特征“a”實現(xiàn)的優(yōu)點是工作的切削刃容易地切穿工件的表面層。此外，有 利于使銑削刀片進入工件，因為工作的切削刃成功地、相當(dāng)緩慢地且因而平穩(wěn)地(即不會 暫時地受到任何突然的且強烈的旋轉(zhuǎn)運動阻力)切入材料。特征“b”保證從加工表面拋出 的目標(biāo)被施加到由切削刃弄斷的實際上短的金屬切屑。就此而言，切削刃可被比做裂開或 剝離表面層并從待產(chǎn)生的完成的表面扔掉切屑的楔子或刮刀(doctor blade)。而且，由于 切削刃的大的負(fù)徑向角，該切削刃從基體徑向地甩出切屑，而不是在旋轉(zhuǎn)方向上向前(特 別是當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度較大且因此離心力較大時)，所以切削刃明顯有助于良好的排屑。特征“C” 則保證所產(chǎn)生的表面獲得最佳的平整度和表面光潔度，而沒有任何凹槽或其他煩人的可見 的不規(guī)則，例如劃痕、槽或鼓起。使用根據(jù)本發(fā)明的端銑刀的實際試驗相應(yīng)地顯示出能實現(xiàn) Iym或更好的表面粗糙度Ra。現(xiàn)參考圖13，其中示出了根據(jù)本發(fā)明的端銑刀用于精銑除了精確平面以外的其他 表面(如圓柱形或圓錐形)。在該示例中，圓柱形工件WP被夾在夾頭上，通過該夾頭，圓柱 形工件WP能以相對適中的速度旋轉(zhuǎn)，更準(zhǔn)確地說圍繞中心軸線C3旋轉(zhuǎn)。根據(jù)本發(fā)明的端 銑刀被布置成使其中心軸線Cl垂直于C3。通過沿工件的圓柱表面的母線在兩個方向(其 在圖13中通過雙箭頭示出)中的任一方向縱向進給該銑刀，同時銑刀以相對高的旋轉(zhuǎn)速度 旋轉(zhuǎn)，能從圓柱表面剝離薄的表面層，同時產(chǎn)生具有高的表面光潔度的加工的圓柱形表面。在該內(nèi)容中，應(yīng)強調(diào)，各個銑削刀片的去屑主要地沿直的主切削刃10執(zhí)行。但是， 在某種程度上，最靠近主切削刃的在旋轉(zhuǎn)方向上的后端點16的輔助切削刃12也參與去屑。 因為銑削刀片以相對于參考平面RP的角度ε傾斜，更具體地圍繞主切削刃10的切削刃線 傾斜，因而輔助切削刃12也呈現(xiàn)相對于參考平面RP且因而相對于所產(chǎn)生的工件的平面表 面傾斜的位置。這樣的結(jié)果將是在銑刀的旋轉(zhuǎn)和進給過程中，輔助切削刃12在剩余的未加 工的表面層中切出凹形回轉(zhuǎn)表面。這意味中輔助切削刃也有助于使銑削刀片容易切削。現(xiàn)參考圖14-圖18，示出了利用方形銑削刀片2而不是三角形銑削刀片的可選刀 具設(shè)計。在該情形中，基體1的各個刀座17為U形的而不是V形的。更具體地說，除了底 表面18外，該刀座還包括彼此成90°定向的兩個側(cè)支撐表面19、20。與側(cè)支撐表面20相 對的第三側(cè)表面20a與側(cè)支撐表面20間隔開的距離大于兩個直徑方向上相對的切屑表面9 之間的距離。這意味著只有與兩個不工作的切削刃相鄰的切屑表面得到了支撐，即靠著側(cè) 支撐表面19、20得到支撐，而與第三不工作的切削刃相鄰的切屑表面不與刀座接觸。在其 他方面，工作的切削刃IOa以前述方式相對于基體的外周向外傾斜，即，使得切削刃的旋轉(zhuǎn) 方向上位于后面的端點16距離中心軸線C 1的徑向距離比前面的端點15大。
在圖16中，可以看到，切屑表面9和前側(cè)7之間的角度β比前述示例中的小。更 準(zhǔn)確地說，在該情形中，β等于70°，這意味著額定間隙角Y將為20°。因此，在其安裝狀 態(tài)下，如果銑削刀片的有效間隙角仍等于2° (20° -2° =18° )，則銑削刀片得到約18° 的有效傾角。與前述三角形銑削刀片相比，根據(jù)圖15-18的方形銑削刀片的優(yōu)點當(dāng)然是在 銑削刀片必須被丟棄之前有另外的第四切削刃可利用。在所示的方形銑削刀片2中，每對相遇的主切削刃之間的輔助切削刃部分12包括 直刃部分12a以及在直刃部分和兩個主切削刃10之間的兩個拱形刃部分12b、12c。直刃部 分1 連接到平面的切屑部分表面9a并與主切削刃10形成鈍角ω (參見圖17)。在該示 例中，ω達(dá)到135°。拱形刃部分12b、12c連接到凸拱形切屑部分表面9b、9c。如圖17所 示，兩個刃部分12b、12c可具有相同的半徑R。還應(yīng)注意，在該情形中，測量值L2相對于測 量Ll來說明顯較大。在去屑過程中，除了主直切削刃10之外，至少鄰近的刃部分12b也參與。如果切 削深度非常小，則只有刃部分12b參與，但是在較大切削深度時，直刃部分12a也參與。如 果切削深度接近最大，即高達(dá)0. 5mm，則第三刃部分12c也能是工作的。在圖19-21中，示出了三角形銑削刀片2，該三角形銑削刀片2的輔助刃部分12在 主直切削刃10的延伸中具有由在前側(cè)7和凹拱形部分表面9d之間限定的凹形形狀。由于 部分表面12d的凹形形狀，因而能在部分表面12d和鄰近的(不工作的)切屑表面9之間 形成極尖的第二切削刃28 (角部刃)，且該極尖的第二切削刃觀能以有效的方式切入待去 除的表面層。輔助刃部分12的長度L2和半徑R可以改變。在該示例中，主刃部分10的長 度Ll達(dá)到14. 3mm,而L2達(dá)到2. Imm,半徑R達(dá)到3mm。弧結(jié)構(gòu)的上升部H于是將為0. 2mm。 在該示例中，切屑表面9和前表面7之間的鈍角χ (在圖16中等于90° +γ)達(dá)到101°， 部分表面12d的最深部分和前側(cè)7之間的角度φ達(dá)到99°。就根據(jù)本發(fā)明的銑削刀片而論，該銑削刀片應(yīng)被認(rèn)為與所述類型的端銑刀密切相 關(guān)，即目的是僅剝離薄表面層的銑刀，其銑削刀片是平的且包括比較薄的切屑表面，該比 較薄的切屑表面在與銑刀的旋轉(zhuǎn)軸線垂直的平面中去除切屑。因此，簡單地表述，切削刃能 被認(rèn)為躺著而不是站著操作，傳統(tǒng)的端銑刀也是這一情形。換句話說，該銑削刀片應(yīng)與上面 分別提到的US和JP文獻中所示的這樣的銑削刀片相比，而不是與傳統(tǒng)的平的面銑削刀片 相比，該平的面銑削刀片的薄側(cè)表面形成間隙表面而其前側(cè)面形成切屑表面。在圖22中，示出了所描述的三角形銑削刀片2的改進實施例。在此情形中，在切 屑表面9中形成了用于斷屑器的坑或埋頭孔27。該斷屑器的形狀和尺寸可根據(jù)銑刀的具體 應(yīng)用而顯著變化，除此之外其還取決于待加工的材料。盡管圖14示意性地示出僅一個斷屑 器27，但是當(dāng)然所有的切屑表面9應(yīng)以相同的方式形成。而且，前面說明的凹形部分表面 12d限定了在某種程度上用作斷屑器的埋頭孔。如前面提到的，徑向角δ應(yīng)達(dá)到至少70°，其中徑向角甚至可超過90°。但是， 實際上，徑向角在75-85°，適合地在77-81°的范圍內(nèi)是優(yōu)選的。銑削刀片2的有效間隙 角ε不應(yīng)小于2°，且不應(yīng)超過4°。為了為銑削刀片提供充分大的有效傾角σ，銑削刀片 因而應(yīng)具有達(dá)到至少7°的額定間隙角Y。另一方面，Y不應(yīng)大于25°。有利地，γ可在 10-20°的范圍內(nèi)。本發(fā)明的可行改進
本發(fā)明不僅限于上面說明且附圖中示出的實施例。因此，將根據(jù)本發(fā)明的端銑刀 設(shè)計成具有比精確地10個多和少的銑削刀片(例如僅一個)是可行的。如果銑刀配備有多 個銑削刀片，則其不必均勻地分布。它們也不必與基體的中心軸線等間距地間隔開。而且， 銑削刀片不必沿銑刀本體外圍設(shè)置。因而，各個銑削刀片可安裝在沉入銑刀本體的端表面 中的刀座中而不必在包絡(luò)表面中形成開口。代替螺釘，可使用其他裝置來固定銑削刀片，例 如嵌入在銑刀本體中的緊固機構(gòu)。在銑刀本體中，如果需要，也可以嵌入調(diào)節(jié)設(shè)備來單獨地 調(diào)節(jié)不同銑削刀片的空間位置。如果在銑削刀片的切屑表面中形成埋頭孔形式的斷屑器， 則其可以被給予偏離于圖22所示的設(shè)計的變化最大的設(shè)計。例如，延伸各個埋頭孔使得其 基本上沿切屑表面的整個長度延伸是可能的。就這點而言，限定埋頭孔的形成刀刃的材料 部分可被給予明顯小于附圖中所示傾角β的傾角。還應(yīng)提到，銑削刀片的兩個前側(cè)和后側(cè) 可有利地被研磨，以保證在銑削刀片的安裝狀態(tài)中的精細(xì)的位置精度。此外，各個切屑表面 不必為平面。其截面也可以為凹拱形的。在此方面，也應(yīng)指出，概念“直切削刃”也應(yīng)被認(rèn) 為包括這樣的切削刃，即該切削刃在制造中存在與絕對平直度的微觀形態(tài)偏差。為了避 免切削刃得到凹形輪廓形狀(本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)為其對加工表面的平滑度有破壞性)，因 此通常設(shè)計必要的壓縮模制擠壓，以使得切屑表面和連接到切屑表面的切削刃獲得一定拱 形，該拱形的上升部可達(dá)到一微米或幾微米。當(dāng)制造結(jié)果良好時，所述拱形保持，但是如果 結(jié)果變得較差，例如沿周邊有收縮時，則所述拱形保證最終燒結(jié)的切削刃在任何情況下不 變成凹形。盡管在該實例中基體的前端表面為平面且在垂直于中心軸線的平面中延伸，但 是該前端表面不必為平面。因而，端表面可為拱形的，特別是凹拱形，其周邊圓形限制線位 于所述平面中。在附圖中，銑削刀片被示出具有尖切削刃，沿該尖切削刃，平面的前側(cè)與平 面的切屑表面沿平直切削刃線相遇。通常，所述切削刃線能以各種方式加強，例如通過在所 述切削刃線之間形成加強斜邊或通過刷光同時使所述切削刃線略微圓化。此外，銑刀的基 體可通過除了精確的C0R0MANTCAPTO 類型之外的其他連接器而連接到驅(qū)動機器。因此， 應(yīng)提到，銑刀中包括的銑削刀片一方面可為單刃的，即是不可轉(zhuǎn)位的，且另一方面可由除了 精確的傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金如陶瓷、金屬陶瓷、CBN(立方氮化硼)、PCD等之外的許多其他硬質(zhì) 材料制成。當(dāng)然，銑削刀片的主切削刃不必結(jié)合有輔助切削刃，而是其可以完全地延伸到各 個角落。
權(quán)利要求
1.用于精銑的端銑刀，其一方面包括基體(1)，所述基體(1)能在預(yù)定的方向(R)上圍 繞中心軸線(Cl)旋轉(zhuǎn)且具有前端表面(3)以及與所述中心軸線同心的包絡(luò)表面(5)，并且 所述端銑刀另一方面包括可更換的銑削刀片(2)，所述銑削刀片(2)安裝在刀座(17)中且 具有包括前側(cè)(7)、后側(cè)(8)和多個側(cè)表面(9)的多邊形的形狀，所述多個側(cè)表面(9)成對 會聚于角部，且所述多個側(cè)表面(9)中的至少一個側(cè)表面形成切屑表面(9)，所述切屑表面 (9)與所述前側(cè)一起限定切削刃(10)，所述切削刃(10)與假想?yún)⒖计矫?RP)相切，所述假 想?yún)⒖计矫?RP)垂直于所述中心軸線(Cl)延伸且在向前方向上與所述基體的前端表面 (3)軸向間隔開，此外，所述銑削刀片的前側(cè)(7)以間隙角(O相對于所述參考平面(RP) 傾斜，且所述銑削刀片的切削刃(10)在兩個端點(15、16)之間延伸，所述兩個端點(15、16) 中的第一端點(15)在所述銑刀旋轉(zhuǎn)期間在第二端點(16)前面且沿著圓形路徑(Si)移動， 所述圓形路徑(Si)的半徑(巧)小于在旋轉(zhuǎn)方向上位于后面的第二端點(16)沿著移動的圓 形路徑(S2)的半徑(r2)，此外，所述切削刃(10)與假想徑向線㈧形成負(fù)徑向角(δ)，所 述假想徑向線(A)從所述基體的中心軸線(Cl)延伸且與所述切削刃的所述第一端點(15) 相交叉，其特征在于，所述銑削刀片的前側(cè)(7)和切屑表面(9)相互形成額定角(β)，所述 額定角(β)至多達(dá)到83° ；并且所述切削刃(10)是直的且在其整個長度上位于所述參考 平面(RP)中，而所述切削刃(10)的負(fù)徑向角(δ)至少達(dá)到70°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的端銑刀，其特征在于，所述銑削刀片(2)的直切削刃(10)形 成主切削刃，在所述主切削刃的延伸中，靠近所述銑削刀片的角部(11)形成有輔助切削刃 (12)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的端銑刀，其特征在于，所述銑削刀片⑵的輔助切削刃(12) 為凸形的且通過被限定在所述前側(cè)(7)與凸拱形角部表面(13)之間而呈拱形，所述凸拱形 角部表面(13)形成兩個側(cè)表面(9)之間的過渡部。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的端銑刀，其特征在于，所述銑削刀片(2)的輔助切削刃(12) 包括直刃部分(12a)和拱形刃部分(12b)，所述直刃部分(12a)與所述主切削刃(10)成鈍 角(ω)延伸，所述拱形刃部分(12b)形成所述主切削刃(10)與所述直刃部分(12a)之間 的過渡部。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的端銑刀，其特征在于，所述銑削刀片⑵的輔助切削刃(12) 通過被限定在所述前側(cè)(7)與凹拱形部分表面(12d)之間而呈凹形，所述凹拱形部分表面 (12d)還連接有第二切削刃(28)，所述第二切削刃(28)從所述前側(cè)(7)向后延伸。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的端銑刀，其特征在于，所述銑削刀片(2)是可轉(zhuǎn) 位的，因此其具有均勻厚度，且包括多個切削刃，所述多個切削刃中的一個切削刃(IOa)在 操作過程中工作，而其他的切削刃(IOb)不工作。
7.根據(jù)權(quán)利要求中6所述的端銑刀，其特征在于，所述銑削刀片(2)的前側(cè)(7)和后側(cè) (8)是平面的并且是相互平行的表面。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的端銑刀，其特征在于，所述銑削刀片(2)的刀座 (17)在所述基體(1)的前端表面(3)中敞開且包括底表面(18)，所述底表面(18)以與所 述銑削刀片的所期望的間隙角(O —致的角度相對于所述參考平面(RP)傾斜。
9.根據(jù)權(quán)利要求中8所述的端銑刀，其特征在于，除所述底表面(18)外，所述刀座 (17)還包括兩個直的側(cè)支撐表面(19、20)，靠近一對不工作的切削刃(IOb)的所述切屑表面(9)壓靠于所述兩個直的側(cè)支撐表面(19、20)。
10.根據(jù)權(quán)利要求中9所述的端銑刀，其特征在于，所述銑削刀片(2)通過螺釘(24)固 定在所述刀座(17)中，所述螺釘(24)與開口于所述刀座(17)的底表面(18)中的螺紋孔 (22)接合，且所述螺釘(24)被彈性偏壓，用以不僅使所述切削刀片的后側(cè)(8)壓靠于所述 刀座的底表面(18)，而且也使靠近所述不工作的切削刃(19b)的所述切屑表面(9)壓靠于 所述側(cè)支撐表面(19、20)。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求8-10中任一項所述的端銑刀，其特征在于，所述刀座(17)被周 向地設(shè)置且還在所述基體(1)的包絡(luò)表面(5)中敞開。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的端銑刀，其特征在于，所述銑削刀片(2)具有等 邊三角形的基本形狀且包括三個切削刃(10)。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求1-11中任一項所述的端銑刀，其特征在于，所述銑削刀片(2)具 有方形的基本形狀且包括四個切削刃(10)。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的端銑刀，其特征在于，所述基體的中心軸線 (Cl)與所述工作的切削刃(10)的第一端點(15)之間的徑向距離(Γι)達(dá)到所述中心軸線 (Cl)與所述切削刃的在旋轉(zhuǎn)方向上位于后面的第二端點(16)之間的徑向距離(r2)的至少 80%。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的端銑刀，其特征在于，所述銑削刀片(2)在所述 前側(cè)(7)與所述后側(cè)⑶之間的厚度⑴達(dá)到所述切削刃(10)的長度(Li)的至多50%。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的端銑刀，其特征在于，在所述銑削刀片(2)的切 屑表面(9)中形成有用作斷屑器的埋頭孔(27、12d)。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的端銑刀，其特征在于，所述端銑刀包括多個相互 間隔開的銑削刀片(2)，所述銑削刀片(2)的工作的切削刃(IOa)相互位于所述參考平面 (RP)中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于精銑的端銑刀，該端銑刀包括可旋轉(zhuǎn)基體和一個或多個可更換的銑削刀片，該可更換的銑削刀片中的每個銑削刀片包括前側(cè)、后側(cè)和經(jīng)由切削刃過渡到該前側(cè)的切屑表面。所述銑削刀片的工作的切削刃位于與所述基體的中心軸線垂直的參考平面中，且所述銑削刀片被鑲裝在所述基體中，使所述前側(cè)與所產(chǎn)生的表面獲得間隙。此外，所述銑削刀片以負(fù)徑向角設(shè)置，這導(dǎo)致所述切削刃的后端點沿著圓形路徑移動，所述圓形路徑的半徑大于前端點沿著移動的圓形路徑的半徑。根據(jù)本發(fā)明，所述銑削刀片的前側(cè)和切屑表面彼此形成至多83°的角，所述銑削刀片的工作的切削刃是直的且在其整個長度上位于所述參考平面中，此外，所述負(fù)徑向角達(dá)到至少70°。
文檔編號B23C5/06GK102101192SQ20101059784
公開日2011年6月22日 申請日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者斯圖雷·舍 申請人:山特維克知識產(chǎn)權(quán)股份有限公司