CN113557098B - 切削刀具、制造切削刀具的方法和加工工件的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于加工蜂窝芯的可旋转切削刀具(1)，其具有纵向轴线(A)，该刀具能够绕该纵向轴线(A)在旋转方向(R)上旋转，该刀具包括：前端(2)；后端(3)；外围表面(4)，其在所述前端和所述后端之间延伸；一组螺旋排屑槽(5)，其以第一螺旋角45°≤α≤65°形成在所述外围表面中，并且具有第一深度(d1)；一组螺旋脊(6)；至少一个螺旋凹槽(7)，其以第二螺旋角90°<β≤100°形成在所述外围表面(4)中，并且具有小于所述第一深度的第二深度(d2)，其中所述至少一个螺旋凹槽与所述螺旋脊相交，从而在每个螺旋脊上形成多个切削齿(11)，其中每个切削齿包括在两个刀棱面(8)之间的过渡部中形成的第二脊(10)、在所述刀棱面中的一个刀棱面和螺旋排屑槽之间的过渡部中形成的切削刃(9)和间隙边缘(16)，其中所述第二脊、切削刃和间隙边缘在构成所述切削齿的径向最外点的齿尖(12)中会合。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据本发明的用于加工包括蜂窝芯的工件的可旋转切削刀具。特别地是但不排它地是，该切削刀具适合用于加工由蜂窝芯构成的工件。本发明还涉及一种用于制造这种切削刀具的方法和一种用于加工包括蜂窝芯的工件的方法。
背景技术
蜂窝结构通常用于航空航天应用，因为它们能够以相对低的重量提供高强度。通常，蜂窝结构包括蜂窝芯材料，该蜂窝芯材料被层叠在例如纤维增强塑料材料的薄板之间，以形成夹层结构。对于这种结构的加工，通常使用具有多个外围切削刃的可旋转切削刀具，所述多个外围切削刃形成在围绕切削刀具的纵向轴线延伸的螺旋脊上。
DE102009015262公开了一种可用于加工这种层叠的蜂窝结构的切削刀具。在切削刀具的外围表面中，用于排屑的一组相对较深的螺旋排屑槽延伸，并且相对较浅的凹槽相对于螺旋排屑槽以一定角度延伸。在两个相邻的深的螺旋排屑槽之间的过渡部中，形成沿螺旋排屑槽延伸的线性切削刃。所述切削刃被由所述较浅的凹槽形成的刀棱面中断。该刀具构造导致相对坚固的切削刃，其适合用于加工包括纤维增强塑料层的层叠的结构，但也导致在加工期间出现大的切削力和大量热量，从而降低刀具寿命并增加加工成本。
对于加工包括蜂窝芯但不一定被包括在夹层结构中的工件，将期望的是提供一种切削刀具，通过该刀具可以实现增加的刀具寿命和改进的加工经济性。
发明内容
本发明的主要目的是克服或减轻现有技术的缺点中至少一个缺点，或者提供一种有用的替代方案。特别地是，目的是提供一种适合于加工包括蜂窝芯的工件或由蜂窝芯构成的工件(即，蜂窝芯不被包括在夹层结构中)的切削刀具。此外，与现有技术的切削刀具相比，目的是提供这种具有改进的刀具寿命的切削刀具，从而提供改进的加工经济性。
根据本发明的第一方面，至少主要目的是通过最初限定的切削刀具实现的，该切削刀具呈现本发明中限定的特征。
切削刀具具有纵向轴线，该切削刀具能够围绕该纵向轴线在旋转方向上旋转，并包括：
-前端；
-后端，其与前端相反，切削刀具适于被紧固到刀架或机床主轴；
-外围表面，其在前端和后端之间围绕纵向轴线延伸；
-一组螺旋排屑槽，其形成在外围表面中，用于排屑，该螺旋排屑槽从前端朝向后端以相对于纵向轴线的第一螺旋角α延伸，其中45°≤α≤65°，螺旋排屑槽具有第一深度；
-一组螺旋脊，每个螺旋脊与一对相邻的螺旋排屑槽相关联并在它们之间形成，所述一对相邻的螺旋排屑槽包括第一相关联的螺旋排屑槽和第二相关联的螺旋排屑槽，其中，第二相关联的螺旋排屑槽在旋转方向上定位在第一相关联的螺旋排屑槽后方，
-至少一个螺旋凹槽，其形成在外围表面中，所述至少一个螺旋凹槽具有小于第一深度的第二深度，使得所述至少一个螺旋凹槽被螺旋排屑槽中断，
其中所述至少一个螺旋凹槽与螺旋脊相交，从而在每个螺旋脊上形成多个刀棱面，每个刀棱面在第一相关联的螺旋排屑槽和第二相关联的螺旋排屑槽之间延伸，并且使得在每个螺旋脊上形成多个切削齿，每个切削齿至少由所述多个刀棱面中的一对相关联的相邻的刀棱面定界，所述一对相关联的相邻的刀棱面包括第一相关联的刀棱面和第二相关联的刀棱面，其中第二相关联的刀棱面与第一相关联的刀棱面相比定位在距前端更大的轴向距离处。
该刀具的特征在于，所述至少一个螺旋凹槽以相对于纵向轴线的第二螺旋角β延伸，其中90°<β≤100°，并且所述多个切削齿中的每个切削齿包括：
-第二脊，该第二脊形成在第一相关联的刀棱面和第二相关联的刀棱面之间的过渡部中，
-切削刃，其形成在第一相关联的刀棱面和第一相关联的螺旋排屑槽之间的过渡部中，以及
-间隙边缘，其形成在第二相关联的刀棱面和第一相关联的螺旋排屑槽之间的过渡部中，其中第二脊、切削刃和间隙边缘在构成切削齿的径向最外点并且位于切削刀具的切削半径处的齿尖中会合。
切削刀具具有从前端朝向后端延伸的切削部分，该切削部分包括所述切削齿。切削刀具还可具有从后端朝向前端延伸的安装部分。切削刀具可适于直接或通过中间部件紧固到刀架，但它也可与刀架一体地形成。切削刀具通常可适于紧固到刀架或机床主轴，其中后端面向刀架或机器主轴。
纵向轴线是切削刀具的中心轴线。
角度α对于螺旋排屑槽中的至少一个螺旋排屑槽或对于所述一组螺旋排屑槽内的所有螺旋排屑槽来说沿着一部分或沿着整个切削部分可以是恒定的。
特别地是但不排它地是，螺旋排屑槽可以彼此相同或基本相同并且/或者彼此等距间隔开。至少两个螺旋排屑槽可以彼此平行。
特别地是但不排它地是，一个螺旋排屑槽的第一深度沿着其延伸可以是恒定的。特别地是但不排它地是，所述一组螺旋排屑槽内的所有螺旋排屑槽可以沿着它们的延伸具有恒定的第一深度。
被包括在所述多个刀棱面中的刀棱面可以彼此相同或基本相同。替代性的是，被包括在沿一个螺旋脊的所述多个刀棱面中的刀棱面彼此相同或基本相同。
当第二螺旋角β在90°<β≤100°的范围内时，并且当第一螺旋角α在45°≤α≤65°的范围内时，第二螺旋角β和第一螺旋角α一起导致相对较低的切削力。角度β必须大于90°以创建螺旋凹槽。此外，如果角度β将等于90°，则该凹槽将不具有任何节距，这会导致切削齿和齿尖的不利轴向分布。此外，如果β大于100°，则与刀具相关的益处就会减少。由于相对较低的切削力，生成的热量相对少，这继而又增加了刀具寿命，从而也提高了加工经济性。
由于切削刃形成在由相对较浅的螺旋凹槽和螺旋排屑槽形成的刀棱面之间的过渡部中，并且由于第二脊形成在沿着一个螺旋脊彼此相邻形成的两个刀棱面之间的过渡部中，即相交部中，所以没有线性切削刃形成在两个相邻的螺旋排屑槽之间的相交部中，即过渡部中。取而代之的是，相邻的螺旋排屑槽通过形成在所述螺旋脊上的刀棱面(即一连串刀棱面)彼此分开，其中相邻的刀棱面仅由形成在其间的过渡部(即相交部)中的第二脊分开。因此，与包括沿螺旋排屑槽延伸的线性切削刃的切削刀具相比，在加工期间出现的切削力可以得以减小。因此，通过形成在刀棱面和螺旋排屑槽之间的过渡部中的切削刃而不是通过形成在两个相邻的螺旋排屑槽之间的相交部中的线性切削刃来执行切削作用。已经发现：在刀棱面和螺旋排屑槽之间的过渡部中形成的切削刃比这种线性切削刃具有更合适的延伸方向。
所提出的切削刀具的构造导致了相对锋利的切削刃，特别适用于蜂窝芯的加工。
所述至少一个螺旋凹槽不必具有与螺旋排屑槽相同的轴向延伸。螺旋凹槽可具有较短的轴向延伸，由此切削刀具的一个或多个部分可设有不同的切削几何形状。这可以适合例如用于加工包含被夹在薄层之间的蜂窝芯材料的层叠的结构，在这种情况下，不同的切削几何形状可以是提供更适合加工纤维增强聚合物的更坚固切削刃的切削几何形状。例如，具有不同切削几何形状的部分可提供为与切削刀具的前端关联和/或更靠近切削刀具的后端。
切削刀具可包括四个或五个或六个或更多个用于排屑的螺旋排屑槽。根据一个实施例，切削刀具可包括八个螺旋排屑槽。
切削刀具可以进一步包括形成在切削刀具的前端处的至少两个前切削刃。前切削刃的数目可以优选地小于用于排屑的螺旋排屑槽的数目。
第一螺旋角α应该在45°和65°之间。选择45°的下限，以保证有利的切削力方向，从而保证令人满意的切削作用。如果第一螺旋角α小于45°，则获得较为不利的切削力方向。选择65°的上限是因为螺旋角较大的排屑槽难以制造。
根据一个实施例，当在垂直于纵向轴线的平面中观察时，所述多个齿中的每个切削齿的切削刃以相对于在纵向轴线和齿尖之间延伸的径向线的角度γ从齿尖径向向内延伸。观察到：这种切削刃的延伸在加工蜂窝芯方面比在两个螺旋排屑槽之间的相交部中形成的切削刃的延伸更有利，在后一种情形中，切削刃围绕刀具的外围延伸并且不径向向内延伸。
根据进一步的一个实施例，当在垂直于纵向轴线的平面中观察时，角度γ使得-20°≤γ≤+30°，更优选地是-5°≤γ≤+20°并且最优选地是γ＝0°。已经观察到：值-20°≤γ≤+30°是最合适的。如果角度γ小于-20°，则实现较为不利的切削作用，并且生成更多的热量。如果角度γ大于+30°，则切削齿太弱。当-5°≤γ≤+20°时，观察到更加改进的性能。从制造的角度来看，γ＝0°是优选的。如果与齿尖相邻，角γ在旋转方向上在纵向轴线和齿尖之间延伸的径向线后方延伸，即如果在切削刀具的旋转方向上看时，切削刃的切线在径向线后方延伸，则角γ被定义为正的。
根据一个实施例，每个第二脊具有与齿尖重合的第一端以及在旋转方向上位于第一端后方的第二端。第二脊可以优选地形成直线并且/或者它可以具有与所述至少一个螺旋凹槽的延伸方向平行的延伸。
根据一个实施例，每个第二脊的第二端和纵向轴线之间的径向距离小于或等于每个第二脊的第一端和纵向轴线之间的径向距离。优选地是，在旋转方向上位于第一端后方的第二脊上的所有点与第一端相比位于距纵向轴线更小的径向距离处，从而在加工期间在第二脊和工件表面之间提供间隙。这从制造的角度来看是有益的，并且对切削力有积极的影响，这意味着切削力会降低。
根据一个实施例，当沿着所述至少一个螺旋凹槽的延伸方向测量时，所述多个刀棱面中的每一个刀棱面的最大刀棱面宽度小于当沿着所述至少一个螺旋凹槽的延伸方向测量时的位于两个相邻的螺旋脊上的所述刀棱面中的两个刀棱面之间的最短距离的30％，优选小于20％，更优选小于15％并且最优选地是小于10％。
根据一个实施例，当沿着所述至少一个螺旋凹槽的延伸方向测量时，所述多个刀棱面中的每一个刀棱面都具有沿着刀棱面所定位的螺旋脊的延伸方向变化的刀棱面宽度。
根据一个实施例，在位于同一螺旋脊上的每一对相邻的第二脊之间，所述一对相邻的第二脊包括第一相关联的第二脊和第二相关联的第二脊，第一相关联的第二脊与第二相关联的第二脊相比定位得更靠近前端，刀棱面宽度从第一相关联的第二脊朝向第二相关联的第二脊增加。因此，刀棱面宽度在远离第二脊的方向上增加，即：当沿着间隙边缘远离切削刀具的前端移动时增加。由于这一点，间隙边缘获得了其间隙功能，而同时容易地创建所述至少一个螺旋凹槽和刀棱面。
根据一个实施例，第一深度使得所述螺旋排屑槽中的每一个螺旋排屑槽的表面与纵向轴线之间的最短径向距离为切削半径的55-70％，或切削半径的60-65％。在所提及的55-70％的区间内，该刀具具有最佳的生产率。如果所述螺旋排屑槽中的每一个螺旋排屑槽的表面与纵向轴线之间的最短距离小于切削半径的55％，则由于螺旋排屑槽是较深的，故而刀具具有良好的排屑能力，但刀具可能太弱而以致无法承受高的进刀速率，因此必须降低进刀速率。如果代替地是，所述螺旋排屑槽中的每一个螺旋排屑槽的表面与纵向轴线之间的最短径向距离大于切削半径的70％，则刀具具有良好的强度，但排屑能力降低，并且进刀速率必须降低以避免因排屑困难而生成过多热量，这继而降低刀具寿命。当所述螺旋排屑槽中的每一个螺旋排屑槽的表面与纵向轴线之间的最短径向距离为切削半径的60-65％时，实现最佳性能和刀具寿命。
第一深度(即螺旋排屑槽的深度)与所述螺旋排屑槽中的每一个螺旋排屑槽的表面与纵向轴线之间的所述最短径向距离之和等于切削半径。
根据一个实施例，第二深度使得所述多个刀棱面中的每一个刀棱面的表面与纵向轴线之间的最短径向距离为切削半径的85-99.9％，更优选地为切削半径的92-99％，最优选地是切削半径的95-97％。在所提及的85-99.9％区间内，刀具可以实现其最佳生产率。如果所述多个刀棱面中的每一个刀棱面的表面与纵向轴线之间的径向距离为切削半径的至少85％，则切削齿足够坚固并且能够承受高的进刀速率。如果所述多个刀棱面中的每一个刀棱面的表面与纵向轴线之间的径向距离不大于99.9％，则间隙边缘具有足够的间隙角，并且因此限制热量生成。此外，可以赋予切削刃足够的长度以实现期望的生产率。
第二深度(即螺旋凹槽的深度)与每个刀棱面的表面与纵向轴线之间的所述最短径向距离之和等于切削半径。
根据一个实施例，所述多个刀棱面中的每一个刀棱面都是弯曲表面的形式。由于这一点，切削刃可以被赋予期望的角度γ并且间隙边缘也可以被赋予期望的间隙角。
根据一个实施例，在切削刀具的轴向方向上测量时，切削刀具(1)的两个齿尖之间的最小轴向距离y为0＜y≤0.3mm，优选为0.05≤y≤0.2mm。通过下限保证了切削齿位于不同的轴向位置处，并且上限保证了切削性能不恶化。在0.05≤y≤0.2mm的区间内，提供了良好的切削齿轴向分布，从而提高了刀具寿命。
根据一个实施例，所述最小轴向距离y是在位于所述螺旋脊中的第一螺旋脊上的第一齿尖和位于所述螺旋脊中的第二螺旋脊上的第二齿尖之间测量的，所述第二螺旋脊在旋转方向上位于第一螺旋脊正后方。其中，第二齿尖定位得比第一齿尖更靠近前端。由于这一点，材料被逐步去除，这进一步减少了热量生成并提高了刀具寿命。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于制造所提出的切削刀具的方法，该方法包括：
-提供带有圆形基部的圆柱形刀具毛坯，
-使用具有第一磨削表面和第二磨削表面的第一砂轮形成所述一组螺旋排屑槽，第二磨削表面相对于第一磨削表面优选地以35-55°的角度θ1形成，
-使用具有第一磨削表面和第二磨削表面的第二砂轮形成所述至少一个螺旋凹槽，第二磨削表面相对于第一磨削表面优选地以10-20°的角度θ2形成。
根据本发明的又另一方面，提供了用于加工包括蜂窝芯的工件的方法，该方法包括：
-提供所提出的切削刀具，
-同时在旋转方向上旋转切削刀具和在进刀方向上相对于工件移动切削刀具，或相对于切削刀具移动工件，使得切削齿的切削刃中的至少一些切削刃与蜂窝芯接合。
本发明的其它优点和有利实施例将从以下详细描述中显现。
附图说明
本发明的实施例将在下文中参考附图通过非限制性示例进一步解释，其中：
图1是根据本发明的实施例的切削刀具的侧视图，
图2是图1中的切削刀具的透视图，
图3是图1中的切削刀具的一部分的侧视图，
图4是图1中的切削刀具的一部分的透视图，
图5是示出图1中的切削刀具的一部分的详细视图，
图6是沿图1中的VI-VI线的截面图，
图7是沿图1中的VII-VII线的截面图，
图8是示出图6中的截面的一部分的详细视图，
图9是说明根据本发明的实施例的制造切削刀具的方法的流程图，以及
图10是说明根据本发明实施例的用于加工蜂窝结构的方法的流程图。
应当注意的是，附图是示意性的并且各个部件不一定按比例绘制，并且为了清楚起见可能已经夸大了本发明的一些特征的尺寸。
具体实施方式
图1-2示出了根据本发明的实施例的用于加工包括蜂窝芯或由蜂窝芯构成的工件的可旋转切削刀具1。切削刀具1具有纵向轴线A，切削刀具1可围绕纵向轴线A沿旋转方向R旋转，纵向轴线A在切削刀具1的前端2和相反的后端3之间延伸。提供了从后端3延伸的安装部分，该安装部分适于紧固到刀架(未示出)。因此，当安装时，切削刀具1的后端3面向刀架。还参考了图3-4和图6-7，图3-4更详细地示出了切削刀具1的包括前端2的一部分，图6-7示出了切削刀具1的截面图。
切削刀具1的外围表面4在前端2和后端3之间围绕纵向轴线A延伸。在外围表面4中，形成用于排屑的一组螺旋排屑槽5，在所示实施例中，形成八个螺旋排屑槽5。螺旋排屑槽5以第一螺旋角α相对于纵向轴线A从前端2朝向后端3延伸，其中45°≤α≤65°。
如图6和8所示，螺旋排屑槽5具有第一深度d1，该第一深度是从假想圆柱体上的点朝向纵向轴线A径向测量得到的，该假象圆柱体以纵向轴线A为中心并且具有对应于切削刀具1的切削半径r1的半径。第一深度d1使得螺旋排屑槽中的每个螺旋排屑槽的底部与纵向轴线之间的径向距离r2为切削刀具1的切削半径r1的55-70％，优选地为切削半径r1的60-65％。因此，d1+r2＝r1。
在每对相邻的螺旋排屑槽5'、5”之间，形成螺旋脊6。因此，在所示实施例中，形成一组八个螺旋脊6。每个螺旋脊6与包括第一相关联的螺旋排屑槽5'和第二相关联的螺旋排屑槽5”的一对相邻的螺旋排屑槽5'、5”相关联，其中第二相关联的螺旋排屑槽5”在旋转方向R上定位在第一相关联的螺旋排屑槽5'后方。
螺旋凹槽7形成在外围包络表面中，相对于纵向轴线A成第二螺旋角β，其中90°<β≤100°，如图3所示。为清楚起见，螺旋凹槽7的延伸用虚线标出。
在所示实施例中，β＝91°。如图3、6和8所示，螺旋凹槽7具有从上面已限定的假想圆柱体上的点朝向纵向轴线A径向测量得到的第二深度d2。第二深度d2小于第一深度d1，使得螺旋凹槽7被螺旋排屑槽5中断。为清楚起见，螺旋凹槽7的延伸在图3中用虚线标记。
第二深度d2使得每个刀棱面8的径向最内点与纵向轴线A之间的径向距离r3为切削刀具1的切削半径r1的85-99.9％，优选为切削半径r1的92-99％，更优选为切削半径r1的95-97％。因此，d2+r3＝r1。
螺旋凹槽7与螺旋脊6相交，使得在每个螺旋脊6上形成多个刀棱面8，每个刀棱面8在第一相关联的螺旋排屑槽5'和第二相关联的螺旋排屑槽5”之间延伸。螺旋凹槽7和螺旋脊6的相交还导致在每个螺旋脊6上形成多个相同的切削齿11。
每个切削齿11与所述多个刀棱面8中的一对相关联的相邻的刀棱面8'、8”、即第一相关联的刀棱面8'和第二相关联的刀棱面8”相关联并由其定界。每个切削齿11进一步由螺旋排屑槽5'、5”定界。第二相关联的刀棱面8”与第一相关联的刀棱面8'相比定位在距前端2更大的轴向距离处，因此在旋转方向R上还定位在第一相关联的刀棱面8'后方。
螺旋脊6上的每个切削齿11包括第二脊10，该第二脊形成在第一相关联的刀棱面8'和第二相关联的刀棱面8”之间的过渡部中。因此，多个尖锐的第二脊10形成在每个螺旋脊6上。第二脊10可以具有沿着螺旋凹槽7的较短的延伸，如在所示实施例中那样。此外，每个切削齿11包括切削刃9和间隙边缘16，切削刃9在第一相关联的刀棱面8'和第一相关联的螺旋排屑槽5'之间的过渡部中形成，间隙边缘16在第二相关联的刀棱面8”和第一相关联的螺旋排屑槽5'之间的过渡部中形成。第二脊10、切削刃9和间隙边缘16在齿尖12中会合，该齿尖12构成切削齿11的径向最外点并且位于切削刀具1的切削半径r1处。
参照图5，更详细地示出了相同的第一切削齿11'、第二切削齿11”和第三切削齿11”'，第一切削齿11'位于最靠近切削刀具1的前端2的位置。第二切削齿11”与所述一对相关联的相邻的刀棱面8'、8”相关联并由其定界。第一切削齿11'、第二切削齿11”和第三切削齿11”'分别与第二脊10'、10”和10”'、切削刃9'、9”和9”'以及间隙边缘16'、16”和16”'相关联。
刀棱面8'由所述一对相邻的第二脊10'、10”定界，其中的第一相关联的第二脊10'定位得比第二相关联的第二脊10”更靠近前端2。刀棱面8'从刀棱面8'上的位置看是凹形弯曲表面的形式，具有平坦或基本平坦的最前部8a和弯曲的最后部8b。
刀棱面8'的刀棱面宽度w沿着螺旋脊6的延伸方向变化。随着在从第一相关联的第二脊10'朝向第二相关联的第二脊10”之间移动，平坦的最前部8a的刀棱面宽度w朝向最后部8b增加。此后，当沿着弯曲的最后部8b移动时，刀棱面宽度w减小。对于每个刀棱面8，当沿着螺旋凹槽7的延伸方向测量时，刀棱面8的最大刀棱面宽度w小于当沿着螺旋凹槽7的延伸方向测量时的位于相邻的螺旋脊6'、6”上的所述刀棱面中的两个刀棱面8'、8”之间的最短距离w'的30％，优选小于20％，更优选小于15％，最优选小于10％。
第二切削齿11”的切削刃9”和第一切削齿11”的间隙边缘16'一起形成在所述一对相关联的第二脊10'、10”之间延伸的弯曲线。在加工工件期间，刀棱面8的最前部8a以及间隙边缘16形成间隙表面，该间隙表面不与已加工的蜂窝结构接触。对于位于螺旋脊6上的切削刃9，第一相关联的螺旋排屑槽5'构成前刀面。
当在垂直于纵向轴线的平面中观察时，每个切削齿11的切削刃9从齿尖12径向向内延伸，相对于在纵向轴线A和齿尖12之间延伸的径向线成角度γ。在所示实施例中，角γ是如图8所示的较小的正角。角度γ在与齿尖12相邻的切削刃9的第一端处测量得到的。如果在旋转方向R上观察，切削刃9在其第一端处的延伸方向使得切削刃9在纵向轴线A和齿尖12之间的径向线前方延伸，则角度γ具有负值。如果在旋转方向R上观察，切削刃9在其第一端处的延伸方向使得切削刃9在纵向轴线A和齿尖12之间的径向线后方延伸，则角度γ具有正值。在图8中，角度γ具有正值。当在垂直于纵向轴线的平面中观察时，角度γ可以是-20°≤γ≤+30°，更优选-5°≤γ≤+20°，最优选γ＝0°。
每个切削齿11的间隙边缘16也从齿尖12向内延伸，但是相对于在纵向轴线A和齿尖12之间延伸的径向线成角度φ，如图6所示。角度φ在所示实施例中约为70°。一般而言，并且与切削刀具的其它特征无关，角度φ应使得50°≤φ<90°。如果角度φ为90°或更大，则间隙边缘16不具有间隙功能，这导致不必要的发热和降低刀具寿命。如果角度φ小于50°，则齿的导热率较低，并且在齿的切削区域中产生的热量不能足够快地从齿尖传导出去，这可能导致刀具寿命缩短。
再次参考图5，每个第二脊10(由第二脊10”表示)具有与齿尖12重合的第一端13以及在旋转方向R上位于第一端13后方的第二端14。第二脊10的第二端14与纵向轴线A的径向距离小于或等于第二脊10的第一端13与纵向轴线A之间的径向距离。换言之，第二端14与第一端13相比定位得更靠近纵向轴线A。因此，在切削刃9后方，第二脊10在加工期间不与工件接触。
在切削刀具1的轴向方向上、即沿纵向轴线A测量时，切削刀具1的两个齿尖之间的最小轴向距离y为0＜y≤0.3mm。该距离y是在位于所述螺旋脊6中的第一螺旋脊上的第一齿尖12'和位于所述螺旋脊6中的第二螺旋脊上的第二齿尖12”之间测量得到的，该第二螺旋脊在旋转方向R中位于第一螺旋脊6的正后方，如图3所示。第二齿尖12”比第一齿尖12'定位得更靠近前端2。对于包括单个螺旋凹槽7的切削刀具1，两个齿尖12之间的最小轴向距离y可以近似为螺旋凹槽7的节距除以螺旋脊6的数目。对于具有八个螺旋脊6、8mm的切削半径r1和91°的第二螺旋角β的切削刀具1，轴向距离y大约为0.13mm。
所示实施例中的切削刀具1还包括形成在切削刀具1的前端2处的两个前切削刃15。如果刀具将仅用于轮廓加工或铣边，也可以提供没有前切削刃的切削刀具。而且，切削刀具的仅一部分可以设置有所述至少一个螺旋凹槽，即所述至少一个螺旋凹槽可以不必在与螺旋排屑槽沿纵向轴线相同的长度上延伸。例如，螺旋排屑槽可以从切削刀具的前切削刃延伸，而螺旋凹槽从更靠近切削刀具后端的位置延伸。
在所示实施例中，仅一个螺旋凹槽7形成在外围表面4中。然而，可以设置多于一个螺旋凹槽，只要形成在螺旋脊6中的一个螺旋脊上的两个相邻的刀棱面8相交以形成第二脊10即可。
根据本发明的一个实施例的用于制造如上所述的切削刀具的方法在图9的流程图中示出。
在第一步骤101中，提供具有圆形基部的圆柱形刀具毛坯。刀具毛坯可以是例如硬质合金刀具毛坯。
在第二步骤102中，使用具有第一磨削表面和第二磨削表面的第一砂轮形成用于排屑的所述一组螺旋排屑槽5，第二磨削表面相对于第一磨削表面优选地是以35-55°的角度θ1形成的。因此，第一磨削表面形成螺旋排屑槽5的第一侧壁并且第二磨削表面形成螺旋排屑槽5的第二侧壁。取决于螺旋排屑槽5的所需的底部轮廓，砂轮可以例如具有V形轮廓或圆化轮廓。
在第三步骤103中，使用具有第一磨削表面和第二磨削表面的第二磨削轮形成螺旋凹槽7或多个螺旋凹槽7，第二磨削表面相对于第一磨削表面优选地是以10-20°的角度θ2形成的。第二砂轮优选地是具有圆化轮廓，以在螺旋脊6上创建弯曲的刀棱面8。刀棱面8的刀棱面宽度w取决于在创建螺旋凹槽7时所使用的磨削深度。第一砂轮和第二砂轮可以是相同的砂轮，但优选地是，第二砂轮不同于第一砂轮。
步骤103可以在步骤102之前或之后执行。螺旋排屑槽5和螺旋凹槽7的磨削一起创建螺旋脊6、第二脊10、切削刃9和刀棱面8。
根据本发明的实施例的用于加工包括蜂窝芯的工件的方法在图10的流程图中示出。
在第一步骤201中，提供如上所述的切削刀具1并将其紧固到刀架。
在第二步骤202中，切削刀具1同时在旋转方向R上旋转和在进刀方向上相对于蜂窝状工件移动，使得使切削刀具1的切削刃9中的至少一些切削刃与蜂窝芯接合。多个切削刃9由此从蜂窝芯去除材料。在第二步骤202中，还可以将蜂窝状工件朝向刀具移动。也可以既移动切削刀具又移动蜂窝状工件。
本文中的实施例不限于上述实施例。可以使用各种替代例、修改例和等同例。因此，上述实施例不应被视为限制由所附权利要求书限定的实施例的范围。
Claims (25)
1.一种用于加工包括蜂窝芯的工件的可旋转切削刀具(1)，所述切削刀具具有纵向轴线(A)，所述切削刀具(1)能够围绕所述纵向轴线(A)在旋转方向(R)上旋转，所述切削刀具(1)包括：
-前端(2)；
-后端(3)，所述后端与所述前端(2)相反，所述切削刀具适于被紧固到刀架或机床主轴；
-外围表面(4)，所述外围表面在所述前端(2)和所述后端(3)之间围绕所述纵向轴线(A)延伸；
-一组螺旋排屑槽(5)，所述一组螺旋排屑槽形成在所述外围表面(4)中，用于排屑，所述螺旋排屑槽从所述前端(2)朝向所述后端(3)以相对于所述纵向轴线(A)的第一螺旋角α延伸，其中45°≤α≤65°，所述螺旋排屑槽具有第一深度(d1)；
-一组螺旋脊(6)，每个螺旋脊(6)与一对相邻的螺旋排屑槽(5'、5”)相关联并在所述一对相邻的螺旋排屑槽(5'、5”)之间形成，所述一对相邻的螺旋排屑槽(5'、5”)包括第一相关联的螺旋排屑槽(5')和第二相关联的螺旋排屑槽(5”)，其中，所述第二相关联的螺旋排屑槽(5”)在所述旋转方向(R)上定位在所述第一相关联的螺旋排屑槽(5')后方，
-至少一个螺旋凹槽(7)，所述至少一个螺旋凹槽(7)形成在所述外围表面(4)中，所述至少一个螺旋凹槽具有小于所述第一深度(d1)的第二深度(d2)，使得所述至少一个螺旋凹槽(7)被所述螺旋排屑槽(5)中断，
其中，所述至少一个螺旋凹槽(7)与所述螺旋脊(6)相交，使得在每个螺旋脊(6)上形成多个刀棱面(8)，每个刀棱面(8)在所述第一相关联的螺旋排屑槽(5')和所述第二相关联的螺旋排屑槽(5”)之间延伸，并且使得在每个螺旋脊(6)上形成多个切削齿(11)，每个切削齿(11)至少由所述多个刀棱面(8)中的一对相关联的相邻的刀棱面(8'、8”)定界，所述一对相关联的相邻的刀棱面(8'、8”)包括第一相关联的刀棱面(8')和第二相关联的刀棱面(8”)，其中，所述第二相关联的刀棱面(8”)与所述第一相关联刀棱面(8')相比定位在距所述前端(2)更大的轴向距离处，
其特征在于
所述至少一个螺旋凹槽(7)以相对于所述纵向轴线的第二螺旋角β延伸，其中90°<β≤100°，并且
所述多个切削齿中的每个切削齿(11)包括：
-第二脊(10)，所述第二脊(10)形成在所述第一相关联的刀棱面(8')和所述第二相关联的刀棱面(8”)之间的过渡部中，
-切削刃(9)，所述切削刃(9)形成在所述第一相关联的刀棱面(8')和所述第一相关联的螺旋排屑槽(5')之间的过渡部中，以及
-间隙边缘(16)，所述间隙边缘(16)形成在所述第二相关联的刀棱面(8”)和所述第一相关联的螺旋排屑槽(5')之间的过渡部中，其中，所述第二脊(10)、所述切削刃(9)和所述间隙边缘(16)在齿尖(12)处会合，所述齿尖(12)构成所述切削齿(11)的径向最外点并且位于所述切削刀具的切削半径(r1)处。
2.根据权利要求1所述切削刀具，其中，当在垂直于所述纵向轴线的平面中观察时，所述多个齿中的每个切削齿(11)的所述切削刃(9)从所述齿尖(12)以相对于径向线的角度γ径向向内延伸，所述径向线在所述纵向轴线(A)和所述齿尖(12)之间延伸。
3.根据权利要求2所述切削刀具，其中，当在垂直于所述纵向轴线的平面中观察时，-20°≤γ≤+30°。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的切削刀具，其中，每个第二脊具有与所述齿尖(12)重合的第一端(13)和在所述旋转方向(R)上位于所述第一端(13)后方的第二端(14)。
5.根据权利要求4所述的切削刀具，其中，每个第二脊的所述第二端和所述纵向轴线(A)之间的径向距离小于或等于每个第二脊的所述第一端和所述纵向轴线(A)之间的径向距离。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的切削刀具，其中，当沿所述至少一个螺旋凹槽(7)的延伸方向测量时的所述多个刀棱面中的每一个刀棱面的最大刀棱面宽度(w)小于当沿所述至少一个螺旋凹槽(7)的延伸方向测量时的位于两个相邻的螺旋脊(6)上的所述刀棱面中的两个刀棱面之间的最短距离(w')的30％。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的切削刀具，其中，当沿着所述至少一个螺旋凹槽(7)的延伸方向测量时，所述多个刀棱面中的每个刀棱面(8)具有刀棱面宽度(w)，所述刀棱面宽度(w)沿着所述刀棱面(8)所定位的所述螺旋脊(6)的延伸方向变化。
8.根据权利要求7所述的切削刀具，其中，在位于同一所述螺旋脊(6)上的每一对相邻的第二脊(10'、10”)之间，所述一对相邻的第二脊(10'、10”)包括第一相关联的第二脊(10')和第二相关联的第二脊(10”)，所述第一相关联的第二脊(10')定位得比所述第二相关联的第二脊(10”)更靠近所述前端(2)，所述刀棱面宽度(w)从所述第一相关联的第二脊(10')朝向所述第二相关联的第二脊(10”)增加。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的切削刀具，其中，所述第一深度(d1)使得所述螺旋排屑槽中的每一个螺旋排屑槽的表面与所述纵向轴线之间的最短径向距离(r2)为所述切削半径(r1)的55-70％。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的切削刀具，其中，所述第二深度(d2)使得在所述多个刀棱面的每一个刀棱面(8)的表面与所述纵向轴线(A)之间的最短径向距离(r3)是所述切削半径(r1)的85-99.9％。
11.根据权利要求1-3中任一项所述的切削刀具，其中，所述多个刀棱面中的每一个刀棱面(8)为弯曲表面的形式。
12.根据权利要求1-3中任一项所述的切削刀具，其中，在所述切削刀具(1)的轴向方向上测量时，所述切削刀具(1)的两个齿尖(12)之间的最小轴向距离y为0<y≤0.3mm。
13.根据权利要求12所述的切削刀具，其中，所述最小轴向距离(Y)是在第一齿尖(12')和第二齿尖(12”)之间测量的，所述第一齿尖(12')位于所述螺旋脊(6)中的第一螺旋脊上，所述第二齿尖(12”)位于所述螺旋脊(6)中的第二螺旋脊上，所述第二螺旋脊在所述旋转方向(R)中位于所述第一螺旋脊(6)正后方，其中，所述第二齿尖(12”)定位得比所述第一齿尖(12')更靠近所述前端(2)。
14.根据权利要求3所述切削刀具，其中，-5°≤γ≤+20°。
15.根据权利要求3所述切削刀具，其中，γ＝0°。
16.根据权利要求6所述的切削刀具，其中，当沿所述至少一个螺旋凹槽(7)的延伸方向测量时的所述多个刀棱面中的每一个刀棱面的最大刀棱面宽度(w)小于当沿所述至少一个螺旋凹槽(7)的延伸方向测量时的位于两个相邻的螺旋脊(6)上的所述刀棱面中的两个刀棱面之间的最短距离(w')的20％。
17.根据权利要求6所述的切削刀具，其中，当沿所述至少一个螺旋凹槽(7)的延伸方向测量时的所述多个刀棱面中的每一个刀棱面的最大刀棱面宽度(w)小于当沿所述至少一个螺旋凹槽(7)的延伸方向测量时的位于两个相邻的螺旋脊(6)上的所述刀棱面中的两个刀棱面之间的最短距离(w')的15％。
18.根据权利要求6所述的切削刀具，其中，当沿所述至少一个螺旋凹槽(7)的延伸方向测量时的所述多个刀棱面中的每一个刀棱面的最大刀棱面宽度(w)小于当沿所述至少一个螺旋凹槽(7)的延伸方向测量时的位于两个相邻的螺旋脊(6)上的所述刀棱面中的两个刀棱面之间的最短距离(w')的10％。
19.根据权利要求9所述的切削刀具，其中，所述第一深度(d1)使得所述螺旋排屑槽中的每一个螺旋排屑槽的表面与所述纵向轴线之间的最短径向距离(r2)为所述切削半径(r1)的60-65％。
20.根据权利要求10所述的切削刀具，其中，所述第二深度(d2)使得在所述多个刀棱面的每一个刀棱面(8)的表面与所述纵向轴线(A)之间的最短径向距离(r3)是所述切削半径(r1)的92-99％。
21.根据权利要求10所述的切削刀具，其中，所述第二深度(d2)使得在所述多个刀棱面的每一个刀棱面(8)的表面与所述纵向轴线(A)之间的最短径向距离(r3)是所述切削半径(r1)的95-97％。
22.一种用于制造根据权利要求1-21中任一项所述的切削刀具的方法，所述方法包括：
-提供带有圆形基部的圆柱形刀具毛坯，
-使用具有第一磨削表面和第二磨削表面的第一砂轮形成所述一组螺旋排屑槽(5)，
-使用具有第一磨削表面和第二磨削表面的第二砂轮形成所述至少一个螺旋凹槽。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述第一砂轮的所述第二磨削表面相对于所述第一砂轮的所述第一磨削表面的35-55°的角度θ1形成。
24.根据权利要求22所述的方法，其中，所述第二砂轮的所述第二磨削表面以相对于所述第二砂轮的所述第一磨削表面的10-20°的角度θ2形成。
25.一种用于加工包括蜂窝芯的工件的方法，所述方法包括：
-提供根据权利要求1-21中任一项所述的切削刀具，
-同时在所述旋转方向(R)上旋转所述切削刀具和在进刀方向上相对于所述工件移动所述切削刀具，或相对于所述切削刀具移动所述工件，使得所述切削齿的所述切削刃中的至少一些切削刃与所述蜂窝芯接合。
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