CN1119421A - 端面铣刀 - Google Patents
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Abstract
金属切削机床所用端面铣刀有两条或更多条主切削刃(5′)。沿着该端面铣刀旋转轴线周围的各主切削刃之间的分区不相同。分区角度最大值定义为公式ωn＝(360±σ)/z，其中ωn为分区角度，σ为一不超过90度的常数，z为主切刃的数目。然而，介于至少两个分区角度之间的最小差异不超过4°/z。有了这种有差异的分区，就避免高度振动，而此种振动有时发生于公知的端面铣刀上。
Description
本发明涉及一种具有权利要求1的特征部分所述特征的端面铣刀。
符合本发明的端面铣刀，与要求表面光洁度很高之难度高的加工工艺中所用的一批先进刀具有关。例如在航空航天工业中就是这样，可能导致加工件破损甚至破裂的不平滑或槽缝均不允许出现。另外，在航空工业中，近年来航空器的壁厚度已逐渐变薄，以便减轻不同部件的重量，当然这样可能加剧振动的趋向。
目前，有一种使铣床更小从而也就会使其更不牢靠的趋势，且主轴转速越来越高(达15,000—60,000转/分)。而且，这种趋势就带来更多的振动问题。由于这些因素，人们可以得出结论说，在航空工业中有两个附加的振动源：一个是薄壁材料，另一个是不牢靠的高速加工机床。这些振动问题，由于磁铁或空气支撑的机床主轴而更加厉害。端面铣刀在这类机床中通常都要使用。
本发明的第一个目的因而就是提供一种减少甚至消除振动问题的端面铣刀。
本发明的另一个目的是使薄壁工件上加工出平滑的表面。
这些以及其他目的已经以一种简单得令人吃惊的方式而达到了，这就是构造一种具有权利要求1的特征部份限定的特征的端面铣刀。这样，用符合本发明的端面铣刀，用所谓高速铣削加工法(HSM加工法)，已使薄壁工件上的Ra—值降低至0.4μm。
为了说明而非限定的目的，下面参照显示本发明一些推荐实施例的附图对本发明作更详细的说明，同样的零部件在图中用同样的标号：
图1是按照现有技术的带有两条切削刃的端面铣刀的侧视图；
图2是按照现有技术的带有两条切削刃的球头端铣刀的侧视图；
图3是按照本发明的带有3条切削刃的端面铣刀的侧视图；
图4是沿图3A—A线的横截面图；
图5是带有两条切削刃之端面铣刀的相应于图4之截面图；
图6是符合本发明的端面铣刀之透视图；
图7是符合本发明的另一种端面铣刀之侧视图。
现有技术的端面铣刀(如图1和图2所示)和本发明的端面铣刀(如图3至图7所示)，一般均由一根细长的圆柱形刀体构成。它可由多种不同的金属材料例如锋钢、硬质合金、硬质合金等材料制成，也可由一种所谓“科洛耐特(Coronite)”(商标)的材料制成，此种材料由占到体积30％至70％的金属粘接剂的超细硬材料组成，参看瑞典专利SE—C—392482号。这种材料有着可与高组锋钢相比的优良耐磨性，因而可置于硬质合金与锋钢之间的与特性有关的间隙中。另外，在瑞典专利SE—C—440753号中，已经说明在暴露于钻削高速下的区域特别要用上述材料，而在中心区域用锋钢的优质合成刀具怎样获得。这种合成材料也能有利地用于制造符合本发明的端面铣刀，特别是那些也能用来镗孔的端面铣刀。
根据现有技术(如图1和图2所示)，围着刀具的中心轴线沿圆周方向隔开等距间隙有若干螺旋扭转的刃带2，通常是两条、三条或四条。刃带2被排屑槽3定界。由于在同一根端面铣刀上的各刃带2径向延伸范围相同，一般而言几何形状也相同，且由于两个相邻刃带之间的距离总是相等，就使所有的排屑槽3也具有相同的几何形状。还可断定，所有的主切削刃4会导致同样速度的相等铣削力脉冲，这种脉冲会引起振动和共振，尤其是当加工速度与刀具自身的频率相应时更是如此。
与上述现有技术相反，符合本发明的端面铣刀围着刀具的旋转轴线有差异地沿圆周方向分布主切削刃，以便减小甚至消除振动问题。换言之，介于至少两个切削刃之间的圆周角是不同的。这种有差异的分布导致每一个单个切削刃不同大小的铣削力脉冲，以及不同铣削力脉冲之间不同大小的时间间歇。这种构造在图4与图5中显示出来，其中，主切削刃分别用5与5′标示。经过多次试验，已推断有差异的分割角度之一个适宜的最大值可用公式ωn＝(360±σ)/Z定义。公中的ωn是分割角度，σ为一个常数，Z是主切削刃的数目。一般而言，σ的值不应超过90度。该常数不应超过60度，以不超过40度为好，若是不超过35度则更好，而若是不超过30度则最好。另一方面，在至少两个分割角度之间的差异，一般不应小于4°/z，最好不小于8°/z。
在符合图4那种有三条主切削刃的端面铣刀中，ωn1，ωn2和ωn3分别约为128°，110°和113°
在符合图5那种有两条主切削刃的端面铣刀中，有差异的分割角度ωn1为160°，而ωn2为200°。
带有四条主切削刃的差分端面铣刀也可制造，尽管此类铣刀未显示为一个推荐实施例亦如此。然而，对于符合本发明的所有差分端面铣刀，介于至少两个分区之间、沿着整个刀具纵向延伸范围的差分率不应小于1度。带有三条或四条主切削刃的端面铣刀，应当有至少两个有差异的分割角度。
由于有差异的分割，已获得令人惊异的良好铣削数据资料。比起均分的相应端面铣刀来，差分铣刀进刀较大，铣速更高，铣得更深且工件表面更平滑(Ra—值约为0.4μm)。由于振动趋向被压低，也就有可能使用更长的刀具。
只要所有主切削刃的螺旋角λ基本相等，螺旋角可在大范围内变动。为端面铣刀的所有主切削刃配备设置基本相等的螺旋角，这带来了许多有益的效果。例如，端面铣刀的制造得到显著的简化。另外，也比较容易为某类材料及保证工件质量而优选共用的螺旋角。而且，不同的螺旋角可使沿刀具轴线在一定程度上消除有差异的重新分区成为可能。一般而言，螺旋角介于5至60度之间，以25至50度之间为好，35至45度之间则更好。特别是作所谓批量铣削加工(package milling)时，螺旋角小得仅为约6度。
铣削的几何形状可以是负的，然而，为了控制铣削力，最好有一如图5所示的正前角γ。一般而言，选用前角介于0至20度之间，以5至15度之间为好，8至12度之间则更好。而且一根端面铣刀上不同的主切削刃之前角也不必都相等。
为了保证相对于加工工件的足够自由间隙，沿铣削方向位于铣刃之后的后角面6的不太大的一部份，可与工件接触。适宜的后角α介于5至20度之间，最好依端面铣刀的铣削直径而定。一般来说，直径较小的端面铣刀比起直径较大者来，其后角较大。因此，铣削直径为25毫米的端面铣刀的后角约为11度，而铣削直径为4毫米的端面铣刀的后角可为约17度。另外，后角α对于不同的主切削刃其大小也可是不同的。刀具的铣削直径通常为4至40毫米。
端面铣刀的加工端可为不同的形状。它可为与图1所示现有技术的基本平直的刀头，或为与图2所示现有技术的球形刀头，因此，后者通常称为球头端铣刀具球形刀头表面的半径通常与该端面铣刀铣削半径相符合。这一实施例的优点在于端面铣刀也可用于钻孔。平直刀头的端面铣刀在其加工刀头表面配上一个或多个切削刃7、8，也可具备钻孔能力。为了有效发挥钻镗功能，这些刀头部的切削刃中起码要有一个切削刃直达刀具的旋转轴线上。据图6，刀头部的切削刃7就直达旋转轴线，而刀头部的切削刃8则被凹部9分断，此凹部特别有助于传送切屑。介于刀头部切削刃与主切削刃之间的刃棱，可如图6所示那样锋利，或如图7所示那样为斜面的倒棱，或为半圆棱。
为了使铣屑细碎，可在主切削刃上如图7那样配备分屑槽。
所示的实施例均涉及整体端面铣刀即各切削刃是同一件刀具本身的一部份，或铣刃是在刀具上开出刃口。然而，在本发明的结构中，也可以把刀具制成带有可加入镶装刀片的端面铣刀。按照这种实施例，主切削刃，还可包括刀头部切削刃，是由用螺丝上在刀具上的一个或多个镶装刀片构成的。当然，在这种实施例中，符合本发明的有差异的分区也包括了。对于带有可加入式镶装刀片的端面铣刀，也可用其他材料例如钢和铝来制造支承工具。
为了使端面铣刀刀具保养得尺寸精密度准确以及刀具使用寿命长，并有可靠的铣削数据，刀具上可覆有薄薄一层TiN，Ti(C，N)和/或Ti(Al)N。TiCN所用厚度为2至4μm，特别是考虑到这种材料要附着得牢实更是如此。周知的PVD处理法(PVD代表物理蒸汽沉积)适用于为端面铣刀的加工部份覆盖这一薄层。
Claims (8)
1.切削机床所用端面铣刀，包括带有两条或更多条主切削刃(5、5′)及主切削刃间的排屑槽(3)的基本呈长圆柱形的刀体，使这些主切削刃之间沿圆周方向的分区有差异，其特征在于：分区角度最大值可定义为公式ωn＝(360±σ)/z，其中的ωn是分区角度，σ为一不超过90度常数，z为主切削刃的数目；介于至少两个分区之间的最小角度差为4°/z。
2.如权利要求1所述的端面铣刀，其特征在于：σ不超过60度。
3.如权利要求1所述的端面铣刀，其特征在于：σ不超过40度。
4.如权利要求1、2或3所述的端面铣刀，其特征在于：介于至少两个分区之间的最小角度差为8°/z。
5.如以上任一条权利要求所述的端面铣刀，其特征在于：在其加工部份，该端面铣刀包括两、三或四条主切削刃(5、5′)及在主切削刃之间的排屑槽(3)。
6.如以上任一条权利要求所述的端面铣刀，其特征在于：在加工刀头表面设有端部切削刃(7、8)，以便可以钻孔。
7.如以上任一条权利要求所述的端面铣刀，其特征在于：其加工刀头表面基本为平直的。
8.如以上任一条权利要求所述的端面铣刀，其特征在于：其加工刀头表面为球形的。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C01 | Deemed withdrawal of patent application (patent law 1993) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |