CN104271295A - 压缩切削刀具 - Google Patents

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Abstract

一种旋转刀具，包括具有第一端和第二端的刀体。多个第一螺旋出屑槽从所述刀体的第一端延伸，所述多个螺旋出屑槽中的每个第一螺旋出屑槽限定相应的第一切削刃。多个第二螺旋出屑槽与所述第一螺旋出屑槽在与所述刀体的第一端和第二端相距非零距离处相交，所述多个第二螺旋出屑槽中的每个第二螺旋出屑槽限定相应的第二切削刃。所述第一螺旋出屑槽和第二螺旋出屑槽具有相反旋向。所述第一螺旋出屑槽具有第一螺距，且所述第二螺旋出屑槽具有第二螺距。多个分屑器凹槽沿着每个第一切削刃形成。

Description

压缩切削刀具
技术领域
本发明总体涉及切削刀具，并且更具体地，涉及压缩切削刀具。
背景技术
发明人已发现，当利用具有螺旋切削刃和出屑槽的切削刀具加工工件时，工件将由于刀具的螺旋结构而具有被向上拉的趋势。期望减小这种趋势。
发明人已发现，当加工诸如纤维强化复合材料的具有纤维的材料时，纤维具有在刀具的螺旋结构的方向上被拉动的趋势。标准压缩刀具趋于将纤维拉入到工件的中心中。这促进了将纤维拉出刀具与工件接触的部分。期望避免这一点。
发明内容
根据本发明的一方面，一种旋转刀具包括：刀体，该刀体包括第一端和第二端；多个第一螺旋出屑槽，所述多个第一螺旋出屑槽从刀体的第一端延伸，所述多个螺旋出屑槽中的每个第一螺旋出屑槽限定相应的第一切削刃；多个第二螺旋出屑槽，所述多个第二螺旋出屑槽与第一螺旋出屑槽在与刀体的第一端和第二端相距非零距离处相交，所述多个第二螺旋出屑槽中的每个第二螺旋出屑槽限定相应的第二切削刃，第一螺旋出屑槽和第二螺旋出屑槽具有相反旋向，第一螺旋出屑槽具有第一螺距，第二螺旋出屑槽具有第二螺距；以及多个分屑器凹槽，所述多个分屑器凹槽沿着每个第一切削刃形成。
根据本发明的另一方面，一种旋转刀具包括：刀体，该刀体包括第一端和第二端；多个第一螺旋出屑槽，所述多个第一螺旋出屑槽从刀体的第一端延伸，所述多个螺旋出屑槽中的每个第一螺旋出屑槽限定相应的第一切削刃；及多个第二螺旋出屑槽，所述多个第二螺旋出屑槽与第一螺旋出屑槽在与刀体的第一端和第二端相距非零距离处相交，所述多个第二螺旋出屑槽中的每个第二螺旋出屑槽限定相应的第二切削刃，并且第一螺旋出屑槽和第二螺旋出屑槽具有相反旋向，其中，当从第一端朝向第二端看刀具时，第一螺旋出屑槽在顺时针方向和逆时针方向中的一个方向上螺旋，并且每个第一切削刃相应地布置在它相应的第一螺旋出屑槽的顺时针侧和逆时针侧中的一个上，并且第一螺旋出屑槽具有第一螺距，且第二螺旋出屑槽具有大于第一螺距的第二螺距，第二螺距比第一螺距大5°-50°之间。
根据本发明的又一方面，一种制造旋转刀具的方法，包括：确定借助于旋转刀具所要在工件中形成的孔的深度；在刀体中形成多个第一螺旋出屑槽，该刀体包括第一端和第二端，所述多个第一螺旋出屑槽从刀体的第一端延伸，所述多个螺旋出屑槽中的每个第一螺旋出屑槽限定相应的第一切削刃，并且在刀体中形成多个第二螺旋出屑槽，其与第一螺旋出屑槽相交，所述多个第二螺旋出屑槽中的每个第二螺旋出屑槽限定相应的第二切削刃，第一螺旋出屑槽和第二螺旋出屑槽具有相反旋向，第一螺旋出屑槽具有第一螺距，第二螺旋出屑槽具有第二螺距，其中第二螺旋出屑槽和第一螺旋出屑槽在距刀体的第一端一定距离处相交，作为所述孔的深度的函数确定该距离。
附图说明
通过结合附图阅读以下详细描述更好地理解本发明的特征和优点，图中相同的标记指示相似的元件，并且其中：
图1是根据本发明的一方面的切削刀具的侧视图；
图2是根据本发明的一方面的切削刀具的一端的透视图；
图3是图2的切削刀具的侧视图；
图4是根据本发明的一方面的切削刀具的一部分的横剖视图，该横剖视图大体沿着刀具的纵向轴线截取；
图5是根据本发明的一方面的切削刀具的一部分的横剖视图，该横剖视图大体垂直于刀具的纵向轴线截取；及
图6是根据本发明的一方面的切削刀具的侧视图，该切削刀具用于在工件中形成通孔。
具体实施方式
图1中示出了根据本发明的一方面的旋转刀具21。刀具21尤其可用作压缩切削刀具。刀具21包括刀体23，该刀体23包括第一端25和第二端27。第二端27通常形成刀具21的刀柄的一部分。
多个第一螺旋出屑槽29从刀体的第一端25延伸。图2中所示的实施例包括五个出屑槽29。所述多个螺旋出屑槽中的每个第一螺旋出屑槽29限定相应的第一切削刃31。
如图1中所示，根据第一出屑槽的长度L1和第一及第二出屑槽的长度L2，多个第二螺旋出屑槽33在与刀体23的第一端25和第二端27相距非零距离处与第一螺旋出屑槽29相交。所述多个第二螺旋出屑槽中的每个第二螺旋出屑槽33限定相应的第二切削刃35。通常，第二螺旋出屑槽33和第一螺旋出屑槽29在一些重叠长度L3上重叠。
第一螺旋出屑槽29和第二螺旋出屑槽33具有相反旋向，即，当从刀体23的第一端25朝向第二端27看时，当第一螺旋出屑槽在顺时针方向上旋转时，那么第二螺旋出屑槽在逆时针方向上旋转，反之亦然。通常第一螺旋出屑槽29的数目与第二螺旋出屑槽33的数目相等。如果第一螺旋出屑槽29在顺时针方向上旋转，则第一切削刃31通常布置在它们相应的第一螺旋出屑槽的顺时针一侧上，而如果第一螺旋出屑槽在逆时针方向上旋转，则第一切削刃通常布置在它们相应的第一螺旋出屑槽的逆时针一侧上。类似地，如果第二螺旋出屑槽33在顺时针方向上旋转，则第二切削刃35通常布置在它们相应的第二螺旋出屑槽的顺时针一侧上，而如果第二螺旋出屑槽在逆时针方向上旋转，则第二切削刃通常布置在它们相应的第二螺旋出屑槽的逆时针一侧上。
第一螺旋出屑槽29具有第一螺距，并且第二螺旋出屑槽33具有第二螺距。第一螺距和第二螺距通常不同，并且更具体地，第一螺距小于第二螺距。第二螺距通常比第一螺距大5°-50°之间，在当前优选的实施例中，第一螺距在20°-29°之间，并且第二螺距在30°-40°之间。刀具21的如下部分通常被称作“上剪切”部分，在该部分上，第一螺旋出屑槽29延伸；并且刀具的如下部分通常被称作“下剪切”部分，在该部分上，第二螺旋出屑槽33延伸。当使用刀具21加工工件100(图1中以虚线示出)时，上剪切部分趋于将工件在从刀具的第一端25至第二端27的方向上(图1中向上)拉动，而下剪切部分趋于在从第二端朝向第一端的相反方向上(图1中向下)推动工件。
如图2-4中所示，多个分屑器凹槽37(分屑器)通常沿着每个第一切削刃31形成，并且也通常沿着每个第二切削刃35形成。沿着第二切削刃35的分屑器凹槽将通常具有与沿着第一切削刃31的分屑器大体相同的形状，并且应该理解，对沿着第一切削刃的分屑器的讨论适于沿着第二切削刃的分屑器，除非另外指明。分屑器37从切削刃31和35分别至少延伸到与切削刃相邻的刃带(land)39(图1-3和图4)和41(图1-3)上。
例如，如图2-图4中所示，沿着第一切削刃31设置一系列分屑器37，通常在连续的分屑器之间具有如图4中所示的均匀的间隔L4。与刀体23的第一端25最近的分屑器37与第一端的间隔通常小于距离L4。
刀具21可具有任何期望数目的第一出屑槽29和第二出屑槽33，并且可具有不同数目的第一出屑槽和第二出屑槽。在当前优选的实施例中，对于具有五个第一出屑槽29和五个第二出屑槽33的刀具21，芯直径(即，出屑槽的底部的半径的2倍)为0.3500英寸(0.8890cm)，并且刀柄直径(即，刀具的未开出屑槽的部分的直径)为0.5000英寸(1.2700cm)，最靠近第一端25的分屑器37以距第一端0.0500英寸(0.1270cm)的距离L5居中，第一切削刃31上的每个连续的分屑器与每个前一个分屑器相距0.1250英寸(0.3175cm)的距离L4。对于沿着第二切削刃35的分屑器37，将通常保持相同的间距。如图4中所示，分屑器37的当前优选的形式是在沟槽的底部倒圆的大致V形的槽口或沟槽(当前优选的半径R最大等于0.0050英寸(0.013cm))，沟槽的侧面43是平坦的并且一起形成直角AC。这种分屑器37的当前优选的深度DC为0.0250英寸(0.0635cm)。在这种刀具21中，刃带39和41的宽度W为0.0025英寸(0.0064cm)，并且刃带的主后角(reliefangle)Al为14°。辅助后角A2为22°。应该理解，可提供具有不同几何形状和尺寸的分屑器37，并且分屑器可更加靠近在一起地定位，或者沿着切削刃31和35的长度分开更远地定位。
径向延伸的切削刃45通常设置在切削刀具21的第一端25处。这些切削刃45也通常与刃带47关联。在迄今为止描述的刀具的当前优选的实施例中，刃带47的宽度为0.0035英寸，并且与如下平面形成等于14°的第一后角Α1’，该平面与刀具21的纵向轴线A垂直。该刀具的第二后角A2’为22°。
通常参照刀具21所应用的任务来制造刀具21。如图1中所示，刀具21将通常用于在工件100(以虚线示出)中形成孔200。孔200可为具有与刀具21的直径大体相同的直径的圆形孔，或为沟槽或伸长孔，或者用于去除材料(即，通常为一系列重叠沟槽)。孔200可为通孔，或者，如图所示的盲孔。
为了制造刀具21，确定借助于旋转刀具所要在工件100中形成的孔200的深度DH。形成刀具21以使得第二螺旋出屑槽33与第一螺旋出屑槽29在与刀体的第一端相距距离L1(即，至少大约为第一螺旋出屑槽的长度)处相交，作为孔的深度DH和孔的类型的函数确定距离。
如果所要形成的孔200是如图1中所示的盲孔，则距离L1将通常小于孔的深度。这样，第一出屑槽29与第二出屑槽33的重叠长度L3的区域将布置为远离工件的表面。由于纤维将趋于在除工件的表面上之外的位置处折断，因此可最小化工件100层离的可能。
如图6中所示，如果所要形成的孔200’是通孔，则距离L1可与工件100’的厚度一样大，使得能够在第二切削刃35到达孔之前完全形成孔，并且使得当刀具21相对于工件位于它的期望深度时，第一出屑槽29与第二出屑槽33的重叠长度L3的区域能大体布置在工件的中心中。这样，由于纤维将趋于朝向孔的中心折断而非在工件的表面上折断，因此可最小化工件层离的可能性。然而，距离L1可比孔200’的长度短或长，但仍然允许重叠区L3布置为远离工件的任一表面。
通过在与工件中所要形成的孔的深度相关地确定的位置处设置第二螺旋出屑槽33，当刀具21已将材料加工到期望深度时，借助于第二出屑槽/切削刃抵抗工件继续爬上刀具的趋势，该第二出屑槽/切削刃在与第一出屑槽/切削刃的方向相反的方向上旋转。而且，通过设置比第一出屑槽/切削刃具有更大螺距的第二出屑槽/切削刃，与借助于第一出屑槽/切削刃相比，借助于第二出屑槽/切削刃能提供更大的力抵抗工件100继续爬上刀具的趋势。这样，能最小化工件中发生谐振的可能性。
通过沿着第一切削刃31和(通常)第二切削刃35设置分屑器37，允许工件中的纤维松驰，回到它们的原始位置，而不是被不断地拉动到刀具的相交点的中心中。这趋于减小纤维被拉出的问题。遍及零件的整个表面，纤维都能整齐地折断。
在本申请中，诸如“包括”的术语的使用是开放式的，并且旨在具有与诸如“包含”的术语相同的含义，并且不排除存在其它结构、材料或行为。类似地，虽然诸如“能”或“可”的术语的使用旨在是开放式的并且反映结构、材料或行为不是必需的，但是未使用这样的术语不意味着反映结构、材料或行为是必需的。就当前认为结构、材料或行为是必要的程度，它们是这样认定的。
虽然已经根据优选实施例示出和描述了该发明，但是应该理解，在不偏离权利要求书所述的本发明的情况下，本文可作出修改和改变。
美国专利申请No.13/460,985中的公开内容以引用方式并入本文中，本申请要求该专利申请的优先权。

Claims (19)

1.一种旋转刀具，包括：
刀体，所述刀体包括第一端和第二端；
多个第一螺旋出屑槽，所述多个第一螺旋出屑槽从所述刀体的第一端延伸，所述多个螺旋出屑槽中的每个第一螺旋出屑槽限定相应的第一切削刃；
多个第二螺旋出屑槽，所述多个第二螺旋出屑槽与所述第一螺旋出屑槽在与所述刀体的第一端和第二端相距非零距离处相交，所述多个第二螺旋出屑槽中的每个第二螺旋出屑槽限定相应的第二切削刃，所述第一螺旋出屑槽和所述第二螺旋出屑槽具有相反旋向，所述第一螺旋出屑槽具有第一螺距，所述第二螺旋出屑槽具有第二螺距；以及
多个分屑器凹槽，所述多个分屑器凹槽沿着每个第一切削刃形成。
2.根据权利要求1所述的旋转刀具，包括沿着每个第二切削刃形成的多个分屑器凹槽。
3.根据权利要求1所述的旋转刀具，其中，所述第一螺距小于所述第二螺距。
4.根据权利要求1所述的旋转刀具，其中，所述第一螺距在20°-29°之间，且所述第二螺距在30°-40°之间。
5.根据权利要求1所述的旋转刀具，其中，所述第二螺距比所述第一螺距大5°-50°之间。
6.根据权利要求1所述的旋转刀具，其中，当从所述第一端朝向所述第二端看所述刀具时，所述第一螺旋出屑槽在一个顺时针方向上螺旋。
7.根据权利要求7求所述的旋转刀具，其中，每个第一切削刃布置在它相应的第一螺旋出屑槽的顺时针侧上。
8.一种旋转刀具，包括：
刀体，所述刀体包括第一端和第二端；
多个第一螺旋出屑槽，所述多个第一螺旋出屑槽从所述刀体的第一端延伸，所述多个螺旋出屑槽中的每个第一螺旋出屑槽限定相应的第一切削刃；以及
多个第二螺旋出屑槽，所述多个第二螺旋出屑槽与所述第一螺旋出屑槽在与所述刀体的第一端和第二端相距非零距离处相交，所述多个第二螺旋出屑槽中的每个第二螺旋出屑槽限定相应的第二切削刃，所述第一螺旋出屑槽和所述第二螺旋出屑槽具有相反旋向，
其中，当从所述第一端朝向所述第二端看所述刀具时，所述第一螺旋出屑槽在顺时针方向和逆时针方向中的一个方向上螺旋，并且每个第一切削刃相应地布置在它相应的第一螺旋出屑槽的顺时针侧和逆时针侧中的一个上，并且所述第一螺旋出屑槽具有第一螺距，且所述第二螺旋出屑槽具有大于所述第一螺距的第二螺距，所述第二螺距比所述第一螺距大5°-50°之间。
9.根据权利要求8所述的旋转刀具，包括多个分屑器凹槽，所述多个分屑器凹槽沿着每个第一切削刃形成。
10.根据权利要求8所述的旋转刀具，包括沿着每个第二切削刃形成的多个分屑器凹槽。
11.根据权利要求8所述的旋转刀具，其中，所述第一螺距在20°-29°之间，所述第二螺距在30°-40°之间。
12.一种制造旋转刀具的方法，包括：
确定借助于旋转刀具所要在工件中形成的孔的深度；
在刀体中形成多个第一螺旋出屑槽，所述刀体包括第一端和第二端，所述多个第一螺旋出屑槽从所述刀体的第一端延伸，所述多个螺旋出屑槽中的每个第一螺旋出屑槽限定相应的第一切削刃，并且在刀体中形成多个第二螺旋出屑槽，其与所述第一螺旋出屑槽相交，所述多个第二螺旋出屑槽中的每个第二螺旋出屑槽限定相应的第二切削刃，所述第一螺旋出屑槽和所述第二螺旋出屑槽具有相反旋向，所述第一螺旋出屑槽具有第一螺距，且所述第二螺旋出屑槽具有第二螺距，其中所述第二螺旋出屑槽和所述第一螺旋出屑槽在距所述刀体的第一端一定距离处相交，作为所述孔的深度的函数确定所述距离。
13.根据权利要求12所述的方法，包括沿着每个第一切削刃提供多个分屑器凹槽。
14.根据权利要求13所述的方法，包括沿着每个第二切削刃提供多个分屑器凹槽。
15.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一螺距小于所述第二螺距。
16.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一螺距在20°-29°之间，且所述第二螺距在30°-40°之间。
17.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第二螺距比所述第一螺距大5°-50°之间。
18.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第二螺旋出屑槽与所述第一螺旋出屑槽在与所述刀体的第一端相距小于所述孔的深度的距离处相交。
19.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第二螺旋出屑槽与所述第一螺旋出屑槽在与所述刀体的第一端相距等于或大于所述孔的深度的距离处相交。
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