CN108698140A - 一种立铣刀 - Google Patents

Abstract

一种立铣刀，具有柄部(2)和与其连接的切削部(4)。所述切削部包括支撑至少两个间隔开的刀齿(6‑9)的芯(5)，所述刀齿具有相对于所述立铣刀的旋转轴线(3)在轴向方向上延伸的切削刃(10‑13)。每个切削刃具有与其相关联的排屑槽(15‑18)，并且对于所述立铣刀的垂直于其旋转轴线的每个横截面，每个排屑槽在所述芯上具有与所述旋转轴线相距最短距离的底部点。至少两个排屑槽具有所述最短距离，该最短距离随着距所述立铣刀的切削端(14)的距离而不同地变化。

Description

一种立铣刀

技术领域

本发明涉及一种根据所附权利要求1的前序部分的立铣刀。

背景技术

这种立铣刀通常具有多于两个带有切削刃的刀齿，例如四个，并且这些刀齿通常但不是必需围绕立铣刀的旋转轴线螺旋扭转。待保持在旋转驱动装置中的切削部和柄部可以是整体的，或者切削部可以布置在可拆卸地连接到柄部的可更换头部上。

通过将切削部的切削刃作用在工件上，这种类型的立铣刀可以用于不同的加工目的，并且本发明特别涉及用于粗加工的立铣刀，即用于高速(快速)从工件上以切屑形式移除大量材料。这种重型加工在立铣刀上产生应力，这可能导致特别是立铣刀工具的颤动或再生振动。这种颤动可能反过来产生噪声，从而对立铣刀的用户产生环境问题。颤动的另一个结果是立铣刀进行的加工的精度变差以及立铣刀的使用寿命缩短。

EP 1 478 484公开了一种在引言中定义的立铣刀，其中每个排屑槽的距立铣刀的旋转轴线的最短距离在朝向立铣刀的切削端的方向上减小，即，芯直径朝向立铣刀的尖端逐渐变细。立铣刀的切削部的这种形状的目的是在加工操作中获得对施加到立铣刀上的弯曲力矩的良好的抵抗力。然而，这种立铣刀用于粗加工时所述的颤动问题将仍然存在。

发明内容

本发明的目的是提供一种在引言中限定的立铣刀，从而解决了上述的颤动问题。

根据本发明，该目的是通过提供具有所附权利要求1的特征部分中列出的特征的立铣刀而获得的。

因此，对于具有预定长度的切削部的每个所述轴向部分，至少两个排屑槽具有底部点到旋转轴线的最短距离，该最短距离不同地变化，一个增加而另一个减小，当使用立铣刀进行粗加工时，可能实现：颤动随着在轴向方向上距立铣刀的切削端的距离而显著减小。因此，对于在这样的轴向部分中垂直于立铣刀的旋转轴线的立铣刀的至少一个横截面，所述至少两个排屑槽中的一个排屑槽的最短距离不同于该至少两个排屑槽中的另一个排屑槽的最短距离。因此，这种芯横截面是不规则的。

由于这些创造性的特征，立铣刀的刚度在芯横截面是不规则的情况下在立铣刀的不同方向上将是不同的，这导致在切削过程中，立铣刀的切削部的振动的幅度变化，因此通过所加工的工件表面上的立铣刀的不同刀齿所造成的不同波(wave)可能被破坏或至少部分地相互抵消而减少了颤动现象，并且将避免再生效应。因此，波将相移并且通过该相移相互抵消。因此，通过使至少两个排屑槽具有所述最短距离，该最短距离随着在轴向方向上距立铣刀的切削端的距离而不同地变化，芯横截面在切削部的轴向方向上变化，由此大部分的芯横截面将是不规则的，可以显着减少加工过程中产生的颤动。并且，仍然可以保持工具所需的刚度。

根据本发明的一个实施例，芯的横截面积在切削部的大部分上或所有的所述轴向部分上基本恒定或恒定。基本在这里意味着差异小于5％。因此，横截面在不同的轴向位置上将具有不同的形状，而横截面的面积在所有的轴向位置上将保持基本相同。这意味着可以将有利的颤动减少与工具的优异强度相结合。

根据本发明的一个实施例，具有预定长度的所述轴向部分短于所述底部点的任意所述最短距离的尺寸或者短于所述尺寸的一半。已经证明，优选的是使权利要求1的特征部分的特征存在于具有这种受限长度的每个轴向部分中，以便实现：在用立铣刀进行铣削，特别是粗加工时颤动的影响大幅减小。

根据本发明的一个实施例，芯的中心轴线在切削部的整个长度上对应于立铣刀的旋转轴线。这使得立铣刀稳定并延长其使用寿命。

根据本发明的一个实施例，至少一个排屑槽具有所述最短距离，该最短距离在排屑槽的整个纵向延伸上随着距切削端的距离而变化。这导致立铣刀的芯的横截面沿立铣刀的切削部的轴向方向连续变化，因此刚度不仅在旋转立铣刀时在给定的横截面上变化，也可以沿立铣刀的旋转轴线在不同的轴向部分上连续地变化。因此，通过这样，该排屑槽所属的刀齿的刚度将沿着该排屑槽的纵向延伸而变化。

根据本发明的一个实施例，至少一个排屑槽的所述最短距离通过包括连续逐渐减小的部分和逐渐增加的部分而变化，这是简单且有效的，并且通过这种有利方式获得所述至少一个排屑槽的底部点到立铣刀的旋转轴线的最短距离的变化，以便有效地减少立铣刀的立铣操作中的颤动。

根据构成上述实施例的进一步发展的本发明的实施例，至少一个排屑槽的所述最短距离在凹槽的纵向延伸上周期性地变化，例如当相对距切削端的距离描画时，作正弦曲线或锯齿形曲线。

根据本发明的一个实施例，至少一个排屑槽的所述最短距离的最大值超过其最小值至少10％，25-60％，30-50％或35-45％。已经证明，所述至少一个排屑槽的所述最短距离的变化至少为10％，这对于在立铣操作中有效降低高轴向啮合中的颤动是必需的，并且这种减少在一些粗加工操作中尤其有效，如当所述最短距离的最大值超过其最小值30-50％时。如果最短距离的最大值超过其最小值超过60％，则对于某些加工，立铣刀的稳定性可能是不足的。

根据本发明的一个实施例，相比另一个排屑槽的最短距离的最小值和最大值，一个排屑槽在不同的轴向位置处具有最短距离的最小值和最大值。芯横截面将是不规则的。

根据本发明的一个实施例，立铣刀有至少两个排屑槽，所述排屑槽具有所述最短距离，所述最短距离在立铣刀的轴向方向上周期性地变化并且相对于彼此相移，其中优选的是具有180°相移，所以当对于一个排屑槽，最短距离具有最小值时，对于另一个排屑槽，最短距离具有最大值。

根据本发明的一个实施例，所有的排屑槽具有所述最短距离，在切削部的纵向延伸上，该最短距离在距切削端的不同距离处是不同的。“在不同距离处不同”应被广义地解释并且意味着所有的排屑槽具有所述最短距离的变化，但是在某些距离处(例如当周期性变化时)仍然可以呈现相同的值。

根据本发明的一个实施例，具有切削刃的所述刀齿围绕立铣刀的旋转轴线螺旋扭转，通过使切削过程平顺且使切屑排出有效，使得立铣刀在立铣操作中的表现优秀。

根据本发明的一个实施例，立铣刀有四个刀齿，每个刀齿具有所述切削刃，并且根据该实施例的进一步发展，相对于立铣刀的预期旋转方向的每隔一个排屑槽在切削部的纵向延伸上、在立铣刀的每个所述芯横截面处具有相同的最短距离。这意味着立铣刀的刚度将在立铣刀的不同方向上具有适当的变化，并且由此使颤动有效减小。

根据本发明的另一个实施例，立铣刀的切削部布置在构造成可拆卸地连接到柄部的可更换头部上。

从下面的描述中可以看出本发明的其它有利特征以及优点。

附图说明

参考附图，下面是作为示例引用的本发明实施例的具体描述。

在附图中：

图1是根据本发明第一实施例的立铣刀的视图，

图2是图1中的立铣刀垂直于其旋转轴线的横截面图，

图3a和3b是沿着图1中的线a-a和b-b的立铣刀的切削部的芯的横截面图，分别示出了刀齿6，8和刀齿7，9的芯尺寸，

图4是表示根据图1的属于立铣刀的两个相邻刀齿的排屑槽的立铣刀的芯尺寸相对于立铣刀的旋转角度的曲线图，

图5和6是简化视图，示出了由根据本发明的立铣刀进行的逆铣，和

图7是表示根据本发明第二实施例的立铣刀的透视图。

具体实施方式

图1中示出了根据本发明的实施例的立铣刀1。该立铣刀1具有柄部2，该柄部2将被保持在旋转驱动装置中，用于使立铣刀围绕旋转轴3旋转，以对工件进行铣削加工。

切削部4连接到柄部2，并且该切削部包括芯5，该芯5支撑四个间隔开的刀齿6-9，每个刀齿具有切削刃10-13。刀齿和切削刃围绕立铣刀的旋转轴线3螺旋扭转，并且从切削部与柄部的连接部处延伸到立铣刀的切削端14。切削部的轴向延伸I在该实施例中为25mm，而由切削刃的旋转产生或限定的圆柱形的直径d为10mm。立铣刀通过压制粉末混合物然后进行烧结而由硬质合金制成整体。

每个切削刃具有与其相关联的排屑槽15-18，并且该排屑槽在立铣刀的预期旋转方向R上位于切削刃之前。每个排屑槽对于立铣刀的垂直于其旋转轴线的每个横截面具有处于芯5上的、刀齿6-9的底部点b₆-b₉，其在距旋转轴线3的最短距离x处，如图2中所示。

因此，相对于立铣刀的预期旋转方向，每隔一个排屑槽，即属于刀齿6和8的排屑槽以及属于刀齿7和9的排屑槽，在立铣刀的沿切削部的纵向延伸上的每个横截面处具有相同的所述最短距离x。然而，对于具有预定长度的切削部的每个轴向部分，这里预定长度是无限短的，所有的刀齿6-9的排屑槽具有在轴向方向上随着距立铣刀的切削端14的距离而不同的所述最短距离x，且对于具有预定长度的每个所述轴向部分，这里预定长度是无限短的，其包括立铣刀的垂直于其旋转轴线的横截面，其中属于刀齿6和8的排屑槽的所述最短距离x与属于刀齿7和9的排屑槽的最短距离x不同，因此该芯横截面是不规则的。图2中示出了一个这样的横截面的不规则性。

图3a和3b示出了对于属于刀齿6和8(图3a)及刀齿7和9(图3b)的排屑槽，最短距离x如何在立铣刀的切削部4的旋转轴线3的方向上沿纵向延伸变化。显然，对于每个排屑槽，所述最短距离在旋转轴线3的方向上周期性地按照锯齿形曲线变化，并且刀齿6和8的排屑槽相对于刀齿7和9的排屑槽相移180°，因此，所述最短距离x对于属于刀齿6和8的排屑槽在横截面上具有最小值mi，这时对于属于刀齿7和9的排屑槽在横截面上具有最大值ma，并且反之亦然。因此，将存在这样的横截面，其中对于所有的四个排屑槽，所述最短距离x在最大值和最小值之间大约一半的位置上都是相同的。或者，换句话说，是在其中两个排屑槽的最短距离在立铣刀的轴向方向上增加而对于另外两个排屑槽而言最短距离减小并且这些最短距离“相遇”的位置上。然而，这将只在沿着立铣刀的旋转轴线的几个轴向位置上是这样的情况，因此具有预定长度的切削部的每个轴向部分将始终具有这样的横截面，对于该横截面，其中两个排屑槽的最短距离与另外两个排屑槽的最短距离不同，不管所述轴向部分有多短。

在该实施例中，最短距离在最小值mi处为2.5mm并且在最大值ma处为3.5mm，因此最大值超过最小值的最短距离40％。一个排屑槽的每个最小值与连续最大值之间的轴向距离为5mm，因此最短距离的变化周期为10mm。

图4示出了如何测量刀齿6，8的排屑槽(实线)和刀齿7，9的排屑槽(虚线)的所述最短距离x形式的芯尺寸，同时围绕立铣刀的旋转轴线沿着一半符合排屑槽，且因此芯尺寸随着立铣刀的旋转角度Ra而变化，从而表明立铣刀的完整旋转将覆盖每个排屑槽的最短距离x的两个变化周期。

刚刚与不规则横截面和所述横截面在立铣刀的旋转轴线的方向上的变化的组合一起描述的根据本发明的实施例的立铣刀的切削部的设计在立铣刀操作过程中将如何影响颤动的产生将在下面参考附图5和6进行说明，图5和6示出用这种立铣刀进行逆铣。这些图是简化的，仅用于解释本发明的目的。芯5以横截面示出，其中与刀齿6和8的排屑槽相关联的最短距离x₁短于与刀齿7和9相关联的排屑槽的最短距离x₂。这意味着刀齿6和8的刚度与刀齿7和9的刚度将不同，因此工件19表面上的振动的幅度将不同。图5中示出了由刀齿6引起的工件表面上的振动波v₁，图6示出了由刀齿7引起的工件表面上的振动波v₂。对于标准的对称的圆柱形芯而言，颤动的减少将是显着的，对于标准的对称的圆柱形芯，由铣削作用造成的振动波将具有相同的幅度，而没有任何相移，并且在粗加工的情况下具有相当大的颤动。这种颤动的显著减少一方面是由于幅度不同，所以避免了生成效应，并且另一方面是由于振动波相移。在立铣刀的旋转轴线3的方向上的芯横截面的变化将进一步抑制工具处的振动和颤动。

已经对以下立铣刀进行了加工测试：根据图1和3a，3b的立铣刀，以及这样的立铣刀(图3a，3b中所示的为2.5mm的最小值，最大值为3mm，即超过最小值20％)，还有具有标准的圆柱形芯的立铣刀。事实证明，对于最短距离的最大值超过最小值40％的立铣刀来说，颤动的减少是最有效的，但是关于具有标准的圆柱形芯的立铣刀的颤动的显着减少已经由最短距离的最大值超过其最小值20％而获得。然而，使最短距离的最大值超过其最小值多于60％可能减小变化的芯直径对颤动产生的正面影响。

图7示出了根据本发明第二实施例的立铣刀，其与图1中所示的立铣刀的不同之处在于，切削部4′布置在可更换头部20上，该可更换头部20构造成通过头部20的连接部22的外螺纹21所示的螺纹连接而可拆卸地连接到柄部2′。

本发明当然不限于本发明的上述实施例，而是在不脱离如所附权利要求书限定的本发明的范围的情况下，对本发明进行修改的许多可能性对于本领域技术人员来说是显而易见的。

可能的是，并非所有的或甚至仅其中两个与立铣刀的切削部的刀齿相关联的排屑槽具有所述最短距离的变化，并且其它排屑槽沿着该排屑槽的纵向延伸具有恒定的最短距离。切削部的所述轴向部分的预定长度可以具有这样的值，即：使得对于所有的排屑槽，所述最短距离在切削部的轴向延伸的较小部分上是恒定的，例如在所述最短距离为3毫米的情况下，在1mm上是恒定的。

不同排屑槽的最短距离可以在该排屑槽的纵向延伸上周期性不同地变化，使得例如一个排屑槽的最短距离将作锯齿形曲线，而另一个排屑槽将作正弦曲线。

立铣刀的刀齿的数量可以是任何适合于其预期用途的数目，例如5或6或任何其它数目。

通过切削刃的旋转产生的圆柱形的直径可以是立铣刀的任意可想到的直径，这取决于立铣刀的预期的用途。

Claims (16)

1.一种立铣刀，具有

·待保持在旋转驱动装置中的柄部(2，2′)

·连接到所述柄部的切削部(4，4′)，其中所述切削部包括芯(5)，该芯(5)支撑至少两个间隔开的刀齿(6-9)，所述刀齿(6-9)具有切削刃(10-13)，该切削刃相对于所述立铣刀的旋转轴线(3)在轴向方向上延伸到所述立铣刀的切削端(14)，该切削端与最靠近与所述柄部连接的连接部的切削部端部相对，

其中每个切削刃(10-13)具有与其相关联的排屑槽(15-18)，并且该排屑槽在所述立铣刀的预期旋转方向(R)上位于所述切削刃之前，且

对于所述立铣刀的垂直于其旋转轴线的每个横截面，每个排屑槽(15-18)在所述芯上具有与所述旋转轴线(3)相距最短距离(x)的底部点(b₆-b₉)，

其特征在于，

具有预定长度的所述切削部(4，4′)的每个轴向部分具有至少两个具有所述最短距离(x)的排屑槽(15-18)，所述最短距离(x)随着在所述轴向方向上距所述立铣刀的所述切削端(14)的距离而不同地变化，一个增加而另一个减小。

2.根据权利要求1所述的立铣刀，其特征在于，所述芯(5)的横截面面积在所述切削部(4，4′)的大部分上或所有的所述轴向部分上基本恒定或恒定。

3.根据权利要求1或2所述的立铣刀，其特征在于，每个具有预定长度的所述轴向部分短于所述底部点(b₆-b₉)的任意所述最短距离(x)的尺寸或短于所述尺寸的一半。

4.根据前述权利要求中任一项所述的立铣刀，其特征在于，所述芯(5)的中心轴线在所述切削部(4，4)的整个长度上对应于所述立铣刀的所述旋转轴线(3)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的立铣刀，其特征在于，至少一个排屑槽(15-18)具有所述最短距离(x)，所述最短距离(x)在该排屑槽的整个纵向延伸上随着距所述切削端(14)的距离而变化。

6.根据前述权利要求中任一项所述的立铣刀，其特征在于，至少一个排屑槽(15-18)的所述最短距离(x)通过包括连续逐渐减小的部分和逐渐增加的部分而变化。

7.根据权利要求6所述的立铣刀，其特征在于，至少一个排屑槽(15-18)的所述最短距离(x)在该排屑槽的纵向延伸上周期性变化，例如作正弦曲线或锯齿形曲线。

8.根据前述权利要求中任一项所述的立铣刀，其特征在于，至少一个排屑槽(15-18)的所述最短距离(x)具有超过其最小值(mi)至少10％，25-60％，30-50％或35-45％的最大值(ma)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的立铣刀，其特征在于，所述立铣刀具有这样的排屑槽(15，17)，相比与另一个排屑槽(16，18)的所述最短距离的最小值(mi)和最大值(ma)，该排屑槽(15，17)在不同的轴向位置处具有所述最短距离的最小值(mi)和最大值(ma)。

10.根据权利要求9所述的立铣刀，其特征在于，所述立铣刀有至少两个排屑槽(15-18)，其具有所述最短距离(x)，所述最短距离在所述立铣刀的轴向方向上周期性地变化并且相对于彼此相移。

11.根据权利要求10所述的立铣刀，其特征在于，所述相移为180°，使得当所述最短距离(x)对于一个排屑槽(15，17)具有最小值(mi)时，所述最短距离对于另一个排屑槽(16，18)具有最大值(ma)。

12.根据前述权利要求中任一项所述的立铣刀，其特征在于，所有的排屑槽(15-18)具有所述最短距离(x)，在所述切削部(4，4′)的纵向延伸上，所述最短距离在距所述切削端(14)不同的距离处是不同的。

13.根据前述权利要求中任一项所述的立铣刀，其特征在于，具有切削刃(10-13)的所述刀齿(6-9)围绕所述立铣刀的所述旋转轴线(3)螺旋扭转。

14.根据前述权利要求中任一项所述的立铣刀，其特征在于，所述立铣刀有四个刀齿(6-9)，每个刀齿具有所述切削刃(10-13)。

15.根据权利要求14所述的立铣刀，其特征在于，在所述切削部(4，4′)的纵向延伸上，相对于所述立铣刀的预期旋转方向(R)的每隔一个排屑槽(15，17和16，18)在所述立铣刀的每个芯横截面上具有相同的所述最短距离(x)。

16.根据前述权利要求中任一项所述的立铣刀，其特征在于，所述切削部(4′)布置在可更换头部(20)上，所述可更换头部(20)构造成可拆卸地连接到所述柄部(2′)。