CN104968459B - 用于加工钛的具有非对称转位角布置的端铣刀 - Google Patents

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Abstract

一种用于加工钛的端铣刀(10)包括具有与沟槽(22)交错的钝齿的切削部分(14)。各个沟槽(22)按顺序包括切削刃口(30)、前角表面(28)、凹形弯曲部分(38)、凹形排出部分(36)和齿后角刃口(32)。凹形排出部分(36)具有排出高度E，其能够在排出部分(36)的顶点到从沟槽(22)的相邻弯曲部分(36)的最低点延伸到相邻齿后角刃口(32)的假想直线之间测得。在垂直于端铣刀(10)的旋转轴线(AR)的平面中，排出高度E和切削部分直径DE满足条件0.010DE＜E＜0.031DE。

Description

用于加工钛的具有非对称转位角布置的端铣刀
技术领域
本申请的主题涉及构造用于加工钛的端铣刀。
背景技术
钛可认作是相对难铣削的材料，因为其性质可使端铣刀快速退化。理论上相信此类退化至少部分地由于由钛制成的工件与加工工件的端铣刀的热传递。
除热传递之外，在设计端铣刀时的另一个考虑是排空碎屑。因此在端铣刀设计期间考虑沟槽形状。CN 20145538、CN 102303158和CN 202199817公开了具有根据不同数学模型的沟槽形状的端铣刀。
又一个考虑在于减少端铣刀颤动。擅动的减少理论上可通过将端铣刀设计成具有非对称特征来实现，例如，如US 6,991,409、US 7,306,408和US 8,007,209中公开的。US 8,007,209的图1还公开了一种具有锯齿的端铣刀(图1，附图标记7)。
尽管许多端铣刀看起来相似，但在仔细检查时，通常存在许多小但相关的差异，一些差异对于端铣刀是否可实现特定类型的材料的期望加工操作或在特定切削条件下实现而言为关键的。
通常，切削刃口相对于彼此置于不同转位角，螺线、径向前角和轴向前角可在不同的切削刃口处改变，并且甚至可沿单个切削刃口改变。端铣刀中的各个元件的定向、位置和尺寸可对其性能具有显著影响。
鉴于设计可能的极其大数量的变化，存在正在进行的研究来尝试和找到更有效的端铣刀，尤其是对于加工特殊材料如钛。
本发明的目的在于提供一种新且改进的端铣刀。
发明内容
已经发现组合了特定齿形和特定沟槽形的端铣刀可在某些条件下加工钛时实现令人惊讶的寿命。
更确切地，齿形包括钝切削刃口(切削刃口在前角切削子表面与后角表面的交点处)和从后角切削子表面延伸的凹入的后角子表面(下文中称为"后角凹入子表面")。
尽管钝切削刃口可认作是有害的，但由于由此引起的相对增加的加工功率要求，故实验结果以其它方式显示。
更确切地，钝切削刃口限定为具有形成在前角切削子表面与后角表面的交点处的实际内部切削角，实际内部切削角具有大于在前角凹入子表面的假想延伸线与后角表面的交点处形成的假想内切削角的值。
将理解的是，用语"钝"的使用在下文中提到切削刃口时能够与以上定义互换。
理论上相信将前角凹入子表面设在后角切削子表面(即，相邻的前角凹入子表面相比于相邻的前角切削子表面关于穿过切削刃口的假想径向线进一步凹入到齿中，或换言之，前角切削子表面在前角凹入子表面上方关于穿过切削刃口的假想径向线升高)附近会在加工钛时减小至端铣刀的热传递。
类似地，使前角切削子表面的长度最小化也被认为通过减小碎屑与端铣刀前角表面的接触而减小了热传递。
现在参照上文提到的沟槽形，沟槽包括凹形弯曲部分，后接特定尺寸的凸形排出部分。
弯曲部分构造用于在铣削操作期间使钛碎屑弯曲。CN 102303158的图4中示出了包括弯曲部分的沟槽。
一般而言，凸形沟槽部分可向齿提供结构强度(即，允许其增大的厚度)，以及增大的惯性矩。然而，此类凸出部分的存在减小了沟槽的截面形状，这被认为是对碎屑从沟槽排空有害的。不具有此类凸出部分的沟槽在CN 102303158的图3中示出。
现在已经发现提供凸出部分(不管特定尺寸)可在钛工件的加工期间提供有利的碎屑排出效果(因此，本申请的主题的凸形部分题名为"排出部分")。更切确地，已经发现此类排出部分在具有用于碎屑排空的有限空间的钛开槽操作期间提供更好的加工性能，其中特别良好的结果在相对高的钛加工速度下显示。
在加工钛时的又一个考虑在于减少颤动，典型地通过端铣刀的非对称特征。具有非对称转位角布置的端铣刀被发现具有相当的寿命。
为了说明书和权利要求的目的，具有对称转位角布置的端铣刀限定为一种，其中在切削端面处，各个沟槽具有等于相对沟槽的转位角值的转位角值。相反，具有非对称角布置的端铣刀为并未落入该定义内的一种。
根据本申请的主题的第一方面，提供了一种用于加工钛的端铣刀，端铣刀包括切削部分，其具有与螺线形沟槽交错的齿，以及切削部分直径DE；各个齿包括形成在前角切削子表面与后角表面的交点处的钝切削刃口，并且前角凹入子表面比前角切削子表面更凹入在齿中；在垂直于端铣刀的旋转轴线的平面中，各个沟槽包括连接于凸形排出部分的凹形弯曲部分，凸形排出部分具有满足条件0.010DE＜E＜0.031DE的排出高度E。
根据本申请的主题的另一方面，提供了一种用于加工钛的端铣刀，其具有沿纵向延伸的旋转轴线AR，并且包括：柄部分，以及从柄部分延伸至切削端面并且与同螺线形沟槽交错的至少四个切削齿集成地形成并且具有切削部分直径DE的切削部分；各个齿包括前角表面、后角表面、形成在前角表面与后角表面的交点处的切削刃口，以及与切削刃口间隔开并且形成在后角表面和齿之后的沟槽的相邻表面的交点处的后角刃口；各个前角表面包括前角凹入子表面、定位成比前角凹入子表面离旋转轴线更远并且在前角凹入子表面上方关于穿过切削刃口的假想径向线升高的前角切削子表面，以及形成在前角凹入子表面与前角切削子表面的交点处的前角间断；其中各个齿包括形成在前角切削子表面与后角表面的交点处的实际内部切削角，实际内部切削角具有大于形成在前角凹入子表面的假想延伸线与后角表面的交点处的假想内部切削角的值；其中在垂直于旋转轴线AR的平面中，各个沟槽包括凸形的排出部分和凹形的弯曲部分，该凹形的弯曲部分连接排出部分和前角凹入子表面；其中排出部分具有排出高度E，其能够在排出部分的顶点与从相邻弯曲部分的最低点延伸至相邻后角刃口的假想直线之间测得，排出高度E具有满足条件0.010DE＜E＜0.031DE的大小；并且其中，在切削端面处，沟槽的转位角呈非对称转位角布置。
根据本申请的主题的又一方面，提供了一种用于加工钛的端铣刀，其具有沿纵向延伸的旋转轴线AR，并且包括：柄部分，以及从柄部分延伸至切削端面并且与同螺线形沟槽交错的至少四个切削齿集成地形成并且具有切削部分直径DE的切削部分；各个齿包括前角表面、后角表面、形成在前角表面与后角表面的交点处的切削刃口，以及与切削刃口间隔开并且形成在后角表面和齿之后的沟槽的相邻表面的交点处的后角刃口；各个前角表面包括前角凹入子表面、定位成比前角凹入子表面离旋转轴线更远并且在前角凹入子表面上方关于穿过切削刃口的假想径向线升高的前角切削子表面，以及形成在前角凹入子表面与前角切削子表面的交点处的前角间断；其中各个齿包括形成在前角切削子表面与后角表面的交点处的实际内部切削角，实际内部切削角具有大于形成在前角凹入子表面的假想延伸线与后角表面的交点处的假想内部切削角的值；其中各个齿具有从其前角间断到其切削刃口测得的前角切削子表面长度大小LC，其满足条件0.01RT＜LC＜0.05RT，其中RT为沿从旋转轴线到切削刃口的直线测得的齿的半径大小；其中各个齿具有6°到-6°的范围内的径向前角；其中各个沟槽具有满足条件30°＜H＜50°的螺线角H；其中在垂直于旋转轴线AR的平面中，各个沟槽包括凸形的排出部分和凹形的弯曲部分，该凹形的弯曲部分连接排出部分和前角凹入子表面；其中排出部分具有排出高度E，其能够在排出部分的顶点与从相邻弯曲部分的最低点延伸至相邻后角刃口的假想直线之间测得，排出高度E具有满足条件0.010DE＜E＜0.031DE的大小；并且其中，在切削端面处，沟槽的转位角呈非对称转位角布置。
将理解的是，上述是概述，并且以上方面中的任一个还可包括下文所述的特征中的任一个。具体而言，单独或组合的以下特征可适用于以上方面中的任一个：
A. 排出高度E可具有满足条件0.014DE＜E＜0.029DE的大小。详细而言，范围0.010DE＜E＜0.031DE被认为对于加工钛可行，然而范围0.014DE＜E＜0.029DE在测试期间实现了良好的结果。理论上，此类中等排出高度(即，0.010DE＜E＜0.031DE)可便于适合的齿强度(通过允许适合的齿宽度)和惯性矩。
B. 在垂直于旋转轴线AR的端铣刀的有效切削部分的各个平面中，可存在排出部分和弯曲部分。在各个平面中，排出部分可具有满足上文提到的条件(即，0.010DE＜E＜0.031DE，或0.014DE＜E＜0.029DE)的排出高度E。
C. 至少一个螺线角可不同于另一个螺线角。
D. 沟槽中的一个的螺线角和排出部分半径可小于沟槽中的另一个的相应螺线角和排出部分半径。
E. 相比沟槽间的最小螺线角更接近沟槽间的最大螺线角的螺线角可认作是相对大的螺线角，并且相比沟槽间的最大螺线角更接近最小螺线角的螺线角可认作是相对小的螺线角。具有相对大螺线角的各个沟槽可具有大于具有相对小螺线角的各个沟槽的排出部分的排出部分半径。
F. 沟槽中的一个的螺线角和弯曲部分半径可小于沟槽中的另一个的相应螺线角和弯曲部分半径。
G. 相比沟槽间的最小螺线角更接近沟槽间的最大螺线角的螺线角可认作是相对大的螺线角，并且相比沟槽间的最大螺线角更接近最小螺线角的螺线角可认作是相对小的螺线角。具有相对大螺线角的各个沟槽可具有大于具有相对小螺线角的各个沟槽的弯曲部分的弯曲部分半径。
H. 沟槽中的一个的弯曲部分半径可小于其排出部分半径。各个沟槽的弯曲部分半径可小于该沟槽的排出部分半径。
I. 具有非对称转位角布置的端铣刀的加厚部分的潜在有益的布置可如下。在切削端面处，各个沟槽可包括连接排出部分和其后角刃口的凹形加厚部分。此类加厚部分可增大齿宽度和因此加工钛所需的结构强度。加厚部分中的一个可沿切削部分的仅一部分从切削端面延伸。除沿切削部分的仅一部分延伸的一个加厚部分之外的各个加厚部分可沿整个切削部分延伸。
J. 在切削部分处，芯直径DC可满足条件0.47DE＜DC＜0.60DE。芯直径DC可为0.53DE±0.01DE。先决条件(0.47DE＜DC＜0.60DE)被认作是提供用于碎屑排空的沟槽尺寸与可提供加工钛的可接受结果的可接受惯性矩之间的可行平衡。理论上，更接近0.53DE的值被认为是最佳的，并且此类值实际上在测试期间实现良好的结果。
K. 实际的内部切削角可具有与假想内部切削角差别为4°到15°的值。实际内部切削角可与假想内部切削角差别为8°到13°。先决条件(4°到15°)被认为是对于加工钛而言可行的。理论上，减小差别(具体是8°到13°)被认为是最佳的，并且后一范围实际上在测试期间实现良好的结果。
L. 各个齿的径向前角可在6°到-6°的范围内。径向前角可为2°±1°和-2°±1°。先决条件(6°到-6°)被认为是对于加工钛而言可行的。理论上，较小的角(即，使用小于6°和-6°的径向前角)被认为是提高了钛的加工性能。实际上，大约2°和大约-2°的值在测试期间实现良好的结果。
M. 端铣刀的齿可呈其中各个第二径向前角具有相同的值的布置，该值与交错的齿的径向前角不同。
N. 各个齿可具有从前角间断到相同齿的切削刃口测得的满足条件0.01RT＜LC＜0.05RT的前角切削子表面长度大小LC，其中RT为沿从旋转轴线到切削刃口的直线测得的齿的半径大小。前角切削子表面长度大小LC可为0.026RT±0.005RT。先前范围(0.01RT＜LC＜0.05RT)被认为是对于加工钛而言可行的。理论上，更接近0.026RT的切削子表面长度大小LC值被认为是最佳的，并且此类值实际上在测试期间实现良好的结果。
O. 在切削端面处，沟槽的转位角可呈非对称转位角布置。沟槽的转位角可沿切削部分的整个长度呈非对称转位角布置。
P. 切削端面处的所有转位角可为不同的。切削部分的各个截面处的转位角可为不同的。
Q. 在端视图中，端铣刀可包括相对较长的齿和相对较短的齿。较长的齿可关于彼此倾斜(即，非平行)。
R. 切削端面处的所有齿宽度可具有相同大小。此类布置便于生产。
S. 对于具有呈非对称转位角布置的转位角的端铣刀，已经发现有益的是改变齿宽度。更确切地，齿宽度可在与切削端面间隔开的位置处变化。此类布置在某些情形中可提供结构强度。良好的结果在其中每隔一个齿宽度在宽度上增大并且每隔一个齿宽度在宽度上减小的布置中实现。
T. 在切削端面处，各个齿可具有满足条件0.13DE＜WT＜0.22DE的齿宽度WT。在切削端面处，齿宽度WT可为0.165DE±0.01DE。先决条件(0.13DE＜WT＜0.22DE)被认为是对于加工钛而言可行的。理论上，更接近0.165DE的齿宽度WT值被认为是最佳的，并且此类值实际上在测试期间实现良好的结果。
U. 各个相关联的前角切削子表面和前角凹入子表面可关于彼此布置，使得从工件切割的碎屑接触前角切削子表面，而非在远离切削刃口的一侧上紧邻前角间断的前角凹入子表面。
V. 各个齿可没有锯齿。
W. 端铣刀可在加工钛(具体是TI6AL4V)的同时，在80.0米每分钟的速度VC、0.08毫米每个齿的进料速率FZ、2.00毫米的碎屑厚度ac、22.0毫米的深度ap下具有至少60分钟的工具寿命。在此类加工条件下，工具寿命可为至少80分钟或至少90分钟。
X. 各个沟槽可具有满足条件30°＜H＜50°的螺线角H。螺线角H可为35°±1°或37°±1°。先前的范围被认作是对于加工钛而言可行的。理论上，更接近35°和37°的值可被认为是最佳的，并且此类值实际上在测试期间实现良好的结果。螺线角可均沿沟槽的长度为恒定的或可变的(即，一个或更多个点处的值变化，或沿切削部分的长度的各个点处的值变化)。
Y. 各个前角凹入子表面可为凹形。各个前角凹入子表面可具有同样的形状。
Z. 各个沟槽可定形为允许其单程生产(允许比多程生产更简单的制造)。
附图说明
为了更好地理解本申请的主题，并且为了示出实际上可如何执行其，现在将参照附图，在该附图中：
图1A为根据本申请的主题的端铣刀的透视图；
图1B为图1A中的端铣刀的侧视图；
图2A为图1A和1B中的端铣刀的端视图；
图2B为沿图1B中的线2B-2B截取的截面视图；
图2C为添加假想圆的图2B的放大视图；
图3A和3B为图2B中所示的切削刃口的放大视图；以及
图4A-4E示出了包括图1A-3B中的端铣刀的端铣刀的测试结果。
具体实施方式
参照示出典型地由极硬且耐磨的材料如硬质合金制成的端铣刀10的图1A和1B，端铣刀10构造用于加工钛并且用于围绕沿纵向延伸穿过其中心的旋转轴线AR旋转。在该实例中，端铣刀10的旋转方向DR为图2A中所示的视图中的逆时针方向。
端铣刀10包括柄部分12和从其延伸的切削部分14。
切削部分14具有切削部分直径DE，并且沿旋转轴线AR在从切削端面16到最远的沟槽端18的向后轴向方向DB上延伸。
切削部分14与同第一、第二、第三和第四螺线形沟槽22A,22B,22C,22D交错的第一、第二、第三和第四齿20A,20B,20C,20D集成地形成。
还参照图2A，转位角IA,IB,IC,ID为非对称转位角布置。转位角可均具有不同的值，具有以下图案：在切削端面16处，IA=92°、IB=86°、IC=88°、ID=94°认为是有效的。
另外，如图2A中所示，第一齿20A和第三齿20C比第二齿20B和第四齿20D更短，其中后一对关于彼此倾斜。
在下文中，在提到共同的特征时，最初以字母后缀(例如，"20A"、"20B")区分的相似元件随后可在说明书和权利要求中没有此类后缀(例如，"20")被提到。
还参照图2B，各个齿20包括后角表面26A,26B,26C,26D、前角表面28A,28B,28C,28D、形成在后角表面26与前角表面28的交点处的切削刃口30A,30B,30C,30D，以及形成在各个后角表面26与接连的沟槽22的相邻表面40的交点处的后角刃口32A,32B,32C,32D。在该实例中，在切削端面16处，下文进一步描述的加厚部分40为各个接连的沟槽22的最近(相邻)部分，并且因此，例如，在切削端面16处的第一后角刃口32A形成在第一后角表面26A与第四加厚部分的表面40D的交点处。
切削部分14具有从切削端面16延伸至垂直于旋转轴线AR延伸并且定位在沟槽22开始退出(即，变得更浅)或齿后角表面33不再有效的位置的切削长度平面PC的有效切削长度L。有效切削部分限定为从切削端面16到切削长度平面PC。
端铣刀10可有裂纹，并且在该实例中，端裂纹34在图2A中示出。
各个沟槽22包括凸形排出部分36A,36B,36C,36D，连接各个排出部分36和各个前角表面28的凹形弯曲部分38A,38B,38C,38D。
各个沟槽22还可包括连接相关联的排出部分36和其后角刃口32的第一、第二、第三和第四凹形加厚部分40A,40B,40C,40D中的对应一个。
如图1A和1B中所示，加厚部分，具体是标为40B的加厚部分仅沿切削部分14部分地延伸。相反地，其余加厚部分40A,40C,40D可沿整个切削部分14延伸。缺少沿切削部分14的一部分的加厚部分40B仅限于多个齿20中的一个。此类布置可有助于提供齿强度。
现在参照图2C，各个排出部分36、弯曲部分38和前角凹入子表面48(在下文中更详细描述)可为弯曲的，并且可具有对应于假想圆C的一部分的半径R。为了简单，以下描述仅涉及第二沟槽22B，但对应的元件和附图标记理解为对于该实例的各个沟槽22存在。更确切地：第二前角凹入子表面48B可具有对应于假想前角圆C1B的半径的前角半径R1B；第二弯曲部分38B可具有对应于假想弯曲圆C2B的半径的弯曲半径R2B；第二排出部分36B可具有对应于假想排出圆C3B的半径的排出半径R3B；并且第二加厚部分40B可具有对应于假想加厚圆C4B的半径的加厚半径R4B。在沟槽的截面内，从一个曲率变为另一个可在沿其的间断处发生。例如：第一沟槽间断42B可定位在第二前角凹入子表面48B与第二弯曲部分38B的交点处；第二沟槽间断44B可定位在第二弯曲部分38B与第二排出部分36B的交点处；并且第三沟槽间断46B可定位在第二排出部分36B与第二加厚部分40B的交点处。
将理解的是，实际端铣刀部分可略微偏离完美的圆形。因此，前角凹入子部分、弯曲部分、排出部分和加厚部分应当认作是大致具有此类半径。
参照作为实例的第一沟槽22A，排出高度E的测量例示如下：排出高度EA能够在第一排出部分36A的顶点AA与从相邻弯曲部分38A的最低点NA(即，最低点N为弯曲部分到端铣刀的中心点CP的最近点)延伸至相关联的相邻第二后角刃口32B(第二后角刃口32B为了方便限定为相关联的第二齿20B的一部分，然而还与相邻的接连第一沟槽22A相关联)的假想直线ILA之间测得。
各个沟槽22具有关于旋转轴线AR形成的螺线角H(图1B)。在该实例中，第一沟槽22A和第三沟槽22C的螺线角H为37°，并且第二沟槽22B和第四沟槽22D的螺线角为35°。具有37°的螺线角H的第一沟槽22A和第二沟槽22C被认为关于具有35°的螺线角H的第二沟槽22B和第四沟槽22D具有大螺线角。
用于不同直径实例的例示的可行大小在下表中示出(其中大小关于对应于所述端铣刀10实例的12mm实例)。
如图2B中所示，切削部分14具有芯直径DC。芯直径DC限定为从中心点CP到各个沟槽22的最近点的距离的和的两倍除以沟槽数量。在本实例中，沟槽所有都具有相等的深度，并且因此，芯直径DC为图2B中所示的内切圆CI的直径。详细而言，在其中沟槽具有不等深度的实例中，芯直径DC为从中心点CP到各个沟槽的最近点的平均距离的两倍。
参照图2C，各个齿20(提到第一齿20A作为实例)具有齿半径RTA和齿宽度WTA。
在所示的实例中，各个齿半径RT具有相同大小。结果，切削部分直径DE为齿半径RT的大小的两倍。在其中齿具有不等齿半径的实例中，切削部分直径DE限定为齿半径RT的和的两倍除以齿数。
齿宽度WTA能够在从中心点CP延伸至切削刃口30A的第一假想线与平行于第一假想线且与后角刃口32A相交的第二假想线之间测得。
在所示实例中，各个齿宽度WTA可至少在切削端面16处具有相同大小。对于齿强度，对于具有呈非对称布置的转位角的端铣刀，齿宽度在于与切削端面16间隔开的位置处变化时被认为是有效的。在该实例中，第一齿20A和第三齿20C在宽度上从切削端面16减小，并且第二齿20B和第四齿20D在宽度上从切削端面16增大。
为了简单，以下描述仅关于两个齿20B,20C作出。注意，在该实例中，齿20A的几何形状与齿20C相同，并且齿20B的几何形状与齿20D相同。
参照图3A和3B，前角表面28B,28C均包括前角凹入子表面48B,48C、前角切削子表面50B,50C，以及形成在其交点处的前角间断52B,52C。
为了使制造简化，前角凹入子表面48可具有相同形状，其可为如图3A和3B中所示的凹形。特别地，形状从相关联的前角切削子表面50凹入，以使从工件(未示出)切割的金属碎屑可优选越过前角凹入子表面48而没有接触，尤其是在紧邻前角间断52的点处，从而减小至端铣刀的热传递。
各个前角切削子表面50均具有实际内部切削角γB,γC，其具有大于假想内部切削角λB,λC的值。假想内部切削角λB,λC与相同齿20的前角凹入子表面48相关联。更具体而言，参照图3B作为实例，使第二前角凹入子表面48B从前角间断52B延伸的假想前角延伸线53B与使第二后角表面26B延伸的假想后角延伸线55B相交，并且在其交点处形成成锐角的内部切削角λB。
如图3A和3B中最佳所见，各个前角切削子表面50的截面可为直的。
各个齿20可具有前角切削子表面长度大小LC(仅在图3A中示出，但对于各个前角切削子表面50而言存在)。在该实例中，LC为0.026RT。
各个齿20可具有从端铣刀10的从旋转轴线AR延伸至切削刃口30的假想径向线LR到前角切削子表面50测得的径向前角β。
在所示实例中，第二齿20B的径向前角βB为-2°，并且第三齿20C的径向前角βC为2°。
后角表面26两者可形成相同的径向后角αB,αC，它们关于具有相关联的齿20的相同直径的假想圆线LTB,LTC测得。在所示的实例中，径向后角αB,αC为7°。
图4A到4E中所示的测试结果示出了设计用于加工钛的不同端铣刀的相当工具寿命。在各个情况中，工具寿命通过以预定间隔停止加工(或在检测加工的功率上升要求时)和确定工具的磨损来确定。此后停止继续加工的工具失效认作是在侧面磨损达到0.2mm或转角磨损达到0.5mm时。
在测试中，端铣刀标号如下：
"1号"根据本申请的主题；
"2号"显著地不同于端铣刀1号，其中切削刃口不是钝的，并且它们对于切削部分的整个长度具有不同的涂层、锯齿和公共螺线角；
"3号"具有与端铣刀1号相同的涂层，但显著差别包括锯齿，切削刃口不是钝的，以及用于切削部分的整个长度的公共螺线角；
"4号"具有与端铣刀1号相同的钝切削刃口，但显著差异包括不同的涂层、锯齿和公共螺线角；
"5号"具有与端铣刀1号相同的钝切削刃口和涂层，但显著差异包括锯齿和公共螺线角；
"6号"与2号相同，除了具有其不同基底；
"7号"具有根据本申请的主题的排出部分和相同涂层，但与端铣刀1号的一个显著差异为对称的转位角布置；并且
"8号"具有与端铣刀1号的相同涂层，但显著差别为切削刃口不是钝的。
更具体而言，图4A到4E均示出了通过在特定加工条件下切削不同金属来测试端铣刀的结果。以下的表1示出了图4A到4E中的各个之间的对应(关于切削的金属和加工条件)，而表2以表格形式呈现了测试结果。
表1-测试材料和加工条件
端铣刀号 图4A(分钟) 图4B(分钟) 图4C(分钟) 图4D(分钟) 图4E(分钟)
1 137.70，76.50 91.80(无工具失效) 48.00 40.00 10.00
2 45.90,122.40,76.50 15.30 36.00 未测试 未测试
3 107.10 15.30 未测试 未测试 25.00
4 122.40,76.50 15.30 未测试 未测试 未测试
5 91.80 15.30 未测试 未测试 未测试
6 91.80 30.60 未测试 未测试 未测试
7 未测试 未测试 未测试 30.00 10.00
8 未测试 未测试 62.00 40.00 未测试
表2-用于端铣刀的工具寿命(直至停止的时间)
图4B中所示的钛加工测试的结果指示了根据本申请的主题制造的端铣刀1号在80.0米每分钟的速度下具有比测试的其它端铣刀显著更长的工具寿命，其中其测试在进一步加工不认为必要时自动停止。
鉴于值得注意的结果，在另一个钛板上执行附加的验证测试(未示出)，以确认用于图4B中所示的测试中的板不是标准以下的。
然而，值得注意地，图4C-4E中所示的结果指示了相当的寿命在加工其它材料时并不明显，并且在图4A中的结果中在较低加工速度下并未清楚地示出。
以上描述包括示例性实施例，其并未从本申请的权利要求范围排除未例示的实施例。

Claims (35)

1.一种用于加工钛的端铣刀，具有沿纵向延伸的旋转轴线AR，并且包括：
柄部，以及
切削部分，其从所述柄部延伸至切削端面并且与同螺线形沟槽交错的至少四个切削齿集成地形成并且具有切削部分直径DE；
各个齿包括：
前角表面，
后角表面，
切削刃口，其形成在所述前角表面与所述后角表面的交点处，以及
后角刃口，其与所述切削刃口间隔开并且形成在所述后角表面与所述齿之后的所述沟槽的相邻表面的交点处，
各个前角表面包括
前角凹入子表面，
前角切削子表面，其定位成比所述前角凹入子表面离所述旋转轴线更远并且在所述前角凹入子表面上方关于穿过所述切削刃口的假想径向线升高，以及
前角间断，其形成在所述前角凹入子表面与所述前角切削子表面的交点处；
其中各个齿包括形成在所述前角切削子表面与所述后角表面的交点处的实际内部切削角，所述实际内部切削角具有大于形成在所述前角凹入子表面的假想延伸线与所述后角表面的交点处的假想内部切削角的值；
其中各个齿具有从其所述前角间断到其所述切削刃口测得的满足条件0.01RT＜LC＜0.05RT的前角切削子表面长度大小LC，其中RT为沿所述旋转轴线到所述切削刃口的直线测得的所述齿的半径大小；
其中各个齿具有在6°到-6°的范围内的径向前角；
其中各个沟槽具有满足条件30°＜H＜50°的螺线角H；
其中在垂直于所述旋转轴线AR的平面中，各个沟槽包括凸形的排出部分和凹形的弯曲部分，所述凹形的弯曲部分连接所述排出部分和所述前角凹入子表面；
其中所述排出部分具有排出高度E，其能够在所述排出部分的顶点与从相邻弯曲部分的最低点延伸至相邻后角刃口的假想直线之间测得，所述排出高度E具有满足条件0.010DE＜E＜0.031DE的大小；并且
其中在所述切削端面处，所述沟槽的转位角呈非对称布置。
2.根据前述权利要求所述的端铣刀，其特征在于，所述排出高度E具有满足条件0.014DE＜E＜0.029DE的大小。
3.根据权利要求1所述的端铣刀，其特征在于，所述排出部分、弯曲部分和排出高度E存在于垂直于所述端铣刀的有效切削部分的旋转轴线AR的各个平面中。
4.根据权利要求1所述的端铣刀，其特征在于，所述沟槽中的一个的螺线角和排出部分半径小于所述沟槽中的另一个的相应螺线角和排出部分半径。
5.根据权利要求4所述的端铣刀，其特征在于，相比所述沟槽的最小螺线角更接近所述沟槽的最大螺线角的螺线角认作是相对大的螺线角，并且相比所述沟槽的最大螺线角更接近最小螺线角的螺线角认作是相对小的螺线角，并且具有相对大的螺线角的各个沟槽具有大于具有相对小螺线角的各个沟槽的排出部分半径的排出部分半径。
6.根据权利要求1所述的端铣刀，其特征在于，所述沟槽中的一个的螺线角和弯曲部分半径小于所述沟槽中的另一个的相应螺线角和弯曲部分半径。
7.根据权利要求6所述的端铣刀，其特征在于，相比所述沟槽的最小螺线角更接近所述沟槽的最大螺线角的螺线角认作是相对大的螺线角，并且相比所述沟槽的最大螺线角更接近最小螺线角的螺线角认作是相对小的螺线角，并且具有相对大的螺线角的各个沟槽具有大于具有相对小螺线角的各个沟槽的弯曲部分半径的弯曲部分半径。
8.根据权利要求1所述的端铣刀，其特征在于，所述沟槽的弯曲部分半径中的一个小于其排出部分半径，或者各个沟槽的弯曲部分半径小于其各个排出部分半径。
9.根据权利要求1所述的端铣刀，其特征在于，在所述切削端面处，各个沟槽包括连接所述排出部分和所述后角刃口的凹形加厚部分。
10.根据权利要求9所述的端铣刀，其特征在于，所述加厚部分中的一个沿所述切削部分的仅一部分延伸，或者除所述加厚部分中的所述一个外，各个加厚部分沿整个切削部分延伸。
11.根据权利要求1所述的端铣刀，其特征在于，在所述切削部分处，芯直径DC满足条件0.47DE＜DC＜0.60DE。
12.根据权利要求1所述的端铣刀，其特征在于，在所述切削部分处，芯直径DC为0.53DE±0.01DE。
13.根据权利要求1所述的端铣刀，其特征在于，所述实际内部切削角具有与所述假想内部切削角差别为4°到15°的值。
14.根据权利要求1所述的端铣刀，其特征在于，所述实际内部切削角具有与所述假想内部切削角差别为8°到13°的值。
15.根据权利要求1所述的端铣刀，其特征在于，所述齿的前角为2°±1°，或-2°±1°。
16.根据权利要求1所述的端铣刀，其特征在于，所述齿呈其中各个第二径向前角具有相同值的布置，所述值与交错的齿的径向前角不同。
17.根据权利要求1所述的端铣刀，其特征在于，各个齿具有从该同一齿的前角间断到切削刃口测得的、满足条件0.01RT＜LC＜0.05RT的前角切削子表面长度大小LC，其中RT为相应的齿的半径大小。
18.根据权利要求1所述的端铣刀，其特征在于，各个齿具有从该同一齿的前角间断到切削刃口测得的前角切削子表面长度大小LC，所述前角切削子表面长度大小LC为0.026RT±0.005RT，其中RT为相应的齿的半径大小。
19.根据权利要求1所述的端铣刀，其特征在于，所有所述转位角在以下处不同：(i)所述切削端面，或(ii)所述切削部分的各个截面，或(iii)在所述切削端面处以及在所述切削部分的各个截面处。
20.根据权利要求1所述的端铣刀，其特征在于，所述切削端面处的所有齿宽度为相同大小。
21.根据权利要求1所述的端铣刀，其特征在于，齿宽度在与所述切削端面间隔开的位置处与彼此不同。
22.根据权利要求21所述的端铣刀，其特征在于，每隔一个齿宽度都从切削端面起增大，而间隔的齿每隔一个齿宽度都从切削端面起减小。
23.根据权利要求1所述的端铣刀，其特征在于，在端视图中，所述端铣刀包括相对较长的齿和相对较短的齿，其中所述较长的齿关于彼此倾斜。
24.根据权利要求1所述的端铣刀，其特征在于，各个相关联的前角切削子表面和前角凹入子表面关于彼此布置成使得从工件切割的碎屑接触所述前角切削子表面，而非在远离所述切削刃口的一侧上紧邻所述前角间断的所述前角凹入子表面。
25.根据权利要求1所述的端铣刀，其特征在于，各个齿没有锯齿。
26.根据权利要求1所述的端铣刀，其特征在于，所述沟槽的转位角呈沿所述切削部分的整个长度的非对称布置。
27.根据权利要求1所述的端铣刀，其特征在于，所述沟槽的螺线角H为35°±1°。
28.根据权利要求1所述的端铣刀，其特征在于，所述沟槽的螺线角H为37°±1°。
29.根据权利要求1所述的端铣刀，其特征在于，在所述切削端面处的各个齿可具有满足条件0.13DE＜WT＜0.22DE的齿宽度WT。
30.根据权利要求1所述的端铣刀，其特征在于，在所述切削端面处的各个齿可具有为0.165DE±0.01DE的齿宽度WT。
31.一种加工钛工件的方法，包括如下步骤：提供根据权利要求1所述的端铣刀；以及以80.0米每分钟的速度VC加工所述工件。
32.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，包括以下步骤中的一个或更多个：
(a)以0.08mm每个齿的进料速率FZ加工所述工件；
(b)加工所述工件使得碎屑厚度ae为2.00mm；以及
(c)加工所述工件使得深度ap为22.0mm。
33.根据权利要求32所述的方法，其特征在于，在这样的加工条件下，所述端铣刀具有至少60分钟的工具寿命。
34.根据权利要求32所述的方法，其特征在于，在这样的加工条件下，所述端铣刀具有至少80分钟的工具寿命。
35.根据权利要求32所述的方法，其特征在于，在这样的加工条件下，所述端铣刀具有至少90分钟的工具寿命。
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