CN101096057B - 面铣刀片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及面铣刀片，其包括：与第一间隙表面(6)相邻的除屑主切割刀刃(3)，和与第二间隙表面(7)相邻的表面擦拭辅助刀刃(4)，所述主切割刀刃(3)与辅助刀刃(4)的延长的假想直线(L)形成45°角。在主切割刀刃(3)和辅助刀刃(4)之间形成与第三间隙表面(12)相邻的中间切割刀刃(11)，所述中间切割刀刃比主切割刀刃(3)短，并且与所述延长线(L)形成20-40°范围内的角。所述中间切割刀刃(11)经由与凸间隙表面(15，16)相邻的弓形部分刀刃(13，14)而转变到相邻刀刃(3，4)。

Description

面铣刀片
技术领域
本发明涉及如下类型的面铣刀，其包括多个协作的切割刀刃，即邻近第一间隙表面的去屑主切割刀刃，邻近第二间隙表面的表面擦拭辅助刀刃，和在主切割刀刃和辅助刀刃之间形成的并且与第三间隙表面相邻的中间切割刀刃，所述中间切割刀刃比主切割刀刃短，并且所述中间切割刀刃经由与凸间隙表面相邻的弓形部分刀刃而转变到相邻刀刃。
背景技术
对于金属毛坯或工件(如发动机缸体毛坯)的除屑面加工，使用面铣刀，其整个直径为从80mm到700mm，并且面铣刀设有数量从十到一百以上改变的可更换铣刀片。这样的铣加工切割工具的、长期以来使用的铣刀片具有三角形的基本形状，并且通过包括两个相对的平面的、互相平行的支撑面，以及两个通常环形的外周刀刃线，其中所述刀刃线相对于所述支撑面是埋头的，并且每个刀刃线包括六个去屑主切割刀刃(沿着每个三角形边两个)和六个表面擦拭辅助刀刃，或擦拭器刀刃(与角部相邻)，所述铣刀片是可转位的和可转换的。在操作当中，仅一对刀刃，也即一个主切割刀刃和一个辅助刀刃合作，它们被向前转位到这样的位置，在此位置，在主切割刀刃位于与垂直于铣刀旋转轴线的假想平面成45°角(＝设定角)的同时，辅助刀刃位于垂直铣刀的旋转轴线的假想平面中。当在一个相同的铣刀，如顺时针旋转的铣刀中使用铣刀片时，在铣刀片的一侧上可用三对刀刃，且在相对侧上三对刀刃，即一共六对刀刃。而且，讲求经济的使用者甚至可以用十二对刀刃，也就是如果铣刀片移动到沿反向旋转(逆时针)的铣刀。在工具中，单独的铣刀片被以负的轴向和径向角安装，以便保证必须的间隙。
以前，发动机缸体是由灰口铸铁制造，并且利用面铣刀机进行面加工，铣刀的刀片的特点是，单独的直线主切割刀刃经由角部而转变到类似的平直表面擦拭的辅助刀刃，该角部，即使不是完全尖锐的，仍是以最多具有一个微小曲率半径为特征。然而，这些铣刀片具有源自灰口铸铁的鳞片状结构产生的问题，其表现为所谓的边缘崩落。当沿铣刀的外周的铣刀片的边缘接近工件表面的结束端部边缘时，便会发生这类损坏。即，如果材料结构的鳞片的取向不利，则留下的工件的边缘可能会与材料的其余部分松开。在很多情况下，这样的边缘崩落造成毛坯不得不报废。
后来，通过修改铣刀片的几何形状，上述问题得以克服。具体地说，辅助刀刃形成为弓形，代替直线形，以致与主切割刀刃相邻的平面间隙表面允许转变到与辅助刀刃相邻的、具有较小半径的凸间隙表面。沿主切割刀刃分开的部分，这样的刀刃对所产生的铣屑厚度基本上等同，但是沿由弓形辅助刀刃分开的部分，该铣屑连续地变得越来越薄。通过这个修改，相对毛坯的留下的边缘部分指向的分力被重新分布，使得合力比横向来说更向下作用。即，如果横向分力相对于向下的分力大，则这样大的应力作用到工件边缘部分上，使其横向松裂开，特别是当鳞片结构取向不适当时更是如此。
在这方面，应指出，一般来说，圆形或弓形切割刀刃通常产生比直线刀刃更多的热。其简单原因是，对于给定切割深度和给定设定角，直线刀刃具有最小的长度，且因此分开具有最小宽度的铣屑，而对于相同的切割深度和相同的设定角，弓形刀刃较长，且分开较宽的铣屑。
近来，开发了新的生铁材料，其称为CGI(致密灰口铁)并且被推广用于制造发动机缸体。与取向的灰口铸铁的鳞片或薄片结构不同，CGI结构是非各向异性的或珊瑚状的，即缺乏一定取向。但是，想要利用已经对灰口铸铁成功的、具有圆形或弓形辅助刀刃来面铣工件并未产生良好结果。由于难以理解的原因，在与沿所产生的、铣刀退出的表面的边缘线相邻处，发生毛刺。
现有技术的进一步说明
EP1093874A1公开了一种面铣刀片，其包括：多个协作的切割刀刃，即与第一间隙表面相邻的除屑主切割刀刃，与第二间隙表面相邻的表面擦拭辅助刀刃，和在主切割刀刃和辅助刀刃之间形成的并且与第三间隙表面相邻的中间切割刀刃，所述中间切割刀刃比主切割刀刃短，并且所述中间切割刀刃经由与凸间隙表面相邻的弓形部分刀刃而转变到相邻刀刃。但是，在此情况下，主切割刀刃和擦拭刀刃之间的角度显著大于45°，更具体而言至少为60.5°。
发明内容
本发明的目的是避免上述现有技术面铣刀片的缺点，并且本发明提供一种改进的面铣刀片。因此，本发明的主要目的是提供一种面铣刀片，其在CGI的毛坯加工中不会形成毛刺。另一目的是提供一种面铣刀片，其提供所产生表面的良好的表面光洁度，而且寿命长，并保证有效除屑。
根据本发明，通过以下特征至少实现了本发明的主要目的。一种面铣刀片，其包括：多个协作的切割刀刃，即与第一间隙表面相邻的除屑主切割刀刃，与第二间隙表面相邻的表面擦拭辅助刀刃，和在主切割刀刃和辅助刀刃之间形成的并且与第三间隙表面相邻的中间切割刀刃，所述中间切割刀刃比主切割刀刃短，并且所述中间切割刀刃经由与凸间隙表面相邻的弓形部分刀刃而转变到相邻刀刃。所述主切割刀刃与辅助刀刃的延长的假想直线形成45°角，所述中间切割刀刃与所述延长线形成小于45°的角，并且在辅助刀刃和中间切割刀刃之间形成过渡的第一弓形部分刀刃具有小于1mm的半径，并且该半径小于第二弓形部分刀刃的半径。
EP1093874A1中的角度显著大于45°，这意味着与根据本发明的正好45°的设定角或进入角相比，这种刀片在操作期间切割缓慢得多并且产生的热量也较多。
附图说明
图1是包括可旋转基体(铣切割头)和多个可更换铣刀片的面铣刀的部分剖侧视图；
图2是根据本发明的铣刀片的鸟瞰视图；
图3是铣刀片的从下面看的视图；
图4是铣刀片的平面图；
图5是铣刀片的侧视图；
图6是部分放大透视图，其示出铣刀片的仅一个的工作切割刀刃；
图7是部分放大平面图，其示出工作切割刀刃的几何形状；和
图8是从毛坯除屑时的切割刀刃的剖视图。
具体实施方式
在图1中，标记1表示呈铣切割器头的基体，其能够围绕标记为C的中心轴线旋转。依据铣刀的直径，沿基体的外周布置可变数目的铣刀刀片2，此时，这些刀片具有三角形基本形状。在每个所述铣刀刀片中都包括主切割刀刃3和表面擦拭辅助切割刀刃或擦拭器刀刃4。所有的工作的辅助刀刃4都位于在与中心轴线C垂直延伸的公共平面中。在每个主切割刀刃3和平面P之间的设定角κ为45°。在操作当中，当铣刀在其旋转的同时直线移动时，主切割刀刃3以常规的方式从正在加工的毛坯上除去铣屑，同时辅助刀刃对所产生的表面进行平整或擦拭。
现在见图2-8，其详细示出根据本发明的铣刀片2的特性。一般来说，通过包括同一形状的顶侧和下侧5和通过包括三个同样的三角形角部，该铣刀片是可转位和可转换的。沿每个三角形的边，都有相邻顶侧和下侧的两个主切割刀刃3。每个主切割刀刃与辅助刀刃4合作，每对刀刃3，4均形成一个工作切割刀刃。第一间隙表面6连接到单个主切割刀刃3，而辅助间隙表面7连接至每个辅助刀刃4。
在图4中，B表示贯穿和限定出铣刀刀片的三个角部的三个等分角线之一。主切割刀刃3与等分角线B成30°延伸，而在辅助刀刃4和等分角线B之间的角为75°。这意味着，在主切割刀刃3和在辅助刀刃4的延长的直线L之间的角为45°(＝设定角κ)。
而且，应注意到，相邻的第二间隙表面7由径向过渡8分隔开，所述径向过渡8被等分角线B贯穿。另外，应注意，铣刀片的顶侧和下侧5是平表面，它们互相平行，并且具有比间隙表面6和7所确定的外轮廓小的延伸部。在限定出单独表面5的三叉形边界线9和周边之间(见图2)存在基本连续的除屑表面10，其基本具有凹拱形。此时，如图5清楚所示，在相对于单独的表面5埋头的连续或环形刀刃线中包括了不同的刀刃3和4。这意味着：单独的表面5能够用作支撑表面，而不会损坏非工作刀刃线。
从上面俯视观察，每个单独的主切割刀刃3具有直线形，但是从侧面观察是稍微弓形的。更确切地说，单独的主切割刀刃3沿着从铣刀片的角部朝向三角形边的中心的方向倾斜。从上面和侧面观察，单独的辅助刀刃4是基本直线的。但是，应指出，从上面观察，辅助刀刃4也可具有很微弱的弓形，即，间隙表面7可以是稍微弓形的。然而，这个辅助刀刃4的可能的弓形是很微小的，以致眼睛观察不到。因此，实际上，该弓形可具有50mm或更大的曲率半径。
至此，说明了所示的切割刀片，其都是以前周知的。
现在参见图6-8，它们以放大比例图示出了本发明的新特征。如图所示，有与第三间隙表面12相邻的中间切割刀刃11形成在主切割刀刃3和辅助刀刃4之间。所述的中间切割刀刃11与延伸线L形成一小于45°的角α。更确切地说，角α应为至少20°至多40°。最优选地，该角在25°-35°的范围内。在此例子中，α为30°。合适地，中间切割刀刃11是直线的，以致连接的间隙表面12是平面。通过相邻于都是凸的第四和第五间隙表面15和16的弓形部分刀刃13和14，中间切割刀刃11转变到相邻的刀刃3和4。在所述弓形部分刀刃当中，位于辅助刀刃4和中间切割刀刃11之间的部分刀刃13具有半径R1，其比另一部分刀刃14的半径R2小。实际上，R1最大应是R2的一半，且最大为1mm，而半径R2最大应为2mm。
中间切割刀刃11的长度L11比主切割刀刃3的长度L3以及辅助刀刃4的长度L4小得多。实际上，中间切割刀刃11的长度L11应不超过主切割刀刃3的长度L3的10％。有利地，L3可以为L11的20到40倍。
在铣刀片具有IC测量值12.7mm的实际实施例中，L3为5.6mm，而L11为0.18(L11不应超过0.5mm)。如果角α为30°，则R1为0.4mm，而R2为1mm。在此方面，应指出，选择部分刀刃13的曲率半径R1比选择部分刀刃14的曲率半径R2重要。为了使得形成毛刺可能性降到最小，如已指出的，半径R1应不超过1mm。但是，实际上，R1应显著地小，有利地在0.2-0.6mm范围内。如果R2大于R1，则选择部分刀刃14的弧半径R2较不重要。
概括地，参见图8，其示出与工件接合的工作切割刀刃，铣刀的进给方向由M表示，切割深度表示为ap。沿主切割刀刃3和刀刃14和11分离开铣屑的主要部分，且其由最小的弓形部分刀刃13终止或定界，同时通过辅助刀刃4施加的平整或表面擦拭效果，在毛坯上产生出平表面。
进行的测试已表明，所述的铣刀刀片具有良好的加工CGI的能力，而不会在邻近铣刀刀刃离开所生成的表面处的边界线处形成毛刺。其几个原因之一应是，在当除屑时，热的释放被保持在较低水平，这是因为切割刀刃在其与毛坯接合中具有相对较短的延伸(与圆形突出刀刃相比)。而且，与如果较陡峭的倾斜(leaning)的主切割刀刃11结束铣加工的情况相比，通过中间切割刀刃11施加到留下的工件边缘部分的分力指向较向下。即使中间切割刀刃11较短，也获得分力的“转向下”，确切地说，就在切割刀刃要离开毛坯之前，这是关键的。
本发明不限于具有三角基本形状的面铣刀片，而是可以应用于所有能够以45°设定角安装在铣加工切割刀头中的所有多边形的铣刀片。

Claims (6)

1.一种面铣刀片，其包括：多个协作的切割刀刃，即与第一间隙表面(6)相邻的除屑主切割刀刃(3)，与第二间隙表面(7)相邻的表面擦拭辅助刀刃(4)，和在主切割刀刃(3)和辅助刀刃(4)之间形成的并且与第三间隙表面(12)相邻的中间切割刀刃(11)，所述中间切割刀刃比主切割刀刃(3)短，并且所述中间切割刀刃(11)经由与凸间隙表面(15，16)相邻的弓形部分刀刃(13，14)而转变到相邻刀刃(3，4)，
其特征在于：所述主切割刀刃(3)与辅助刀刃(4)的延长的假想直线(L)形成45°角，所述中间切割刀刃(11)为直线的并与所述延长的假想直线(L)形成小于45°的角(α)，并且在辅助刀刃(4)和中间切割刀刃(11)之间形成过渡的第一弓形部分刀刃(13)具有小于1mm的半径(R1)，并且该半径小于第二弓形部分刀刃(14)的半径(R2)。
2.如权利要求1所述的面铣刀片，其特征在于：所述中间切割刀刃(11)相对于所述延长的假想直线的角(α)最多为40°。
3.如权利要求1或2所述的面铣刀片，其特征在于：所述中间切割刀刃相对于所述延长的假想直线的角(α)最少为20°。
4.如权利要求1-2中任何一项所述的面铣刀片，其特征在于：所述中间切割刀刃(11)的长度(L11)最多为所述主切割刀刃(3)长度(L3)的10％。
5.如权利要求1-2中任何一项所述的面铣刀片，其特征在于：所述中间切割刀刃的长度(L11)最多为0.5mm.。
6.如权利要求1-2中任何一项所述的面铣刀片，其特征在于：所述第二弓形部分刀刃(14)的半径(R2)最多为2mm。
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