CN1310069A - 圆头铣刀 - Google Patents

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国森永年
金田泰幸
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

这种圆头铣刀,旨在对譬如硬钢的切削中,将切削表面的表面粗糙度Rz提高到1.6μm或以下。它包括含有20%到95%体积比的立方体氮化硼的多晶硬烧结材料制成的切削刀片。该切削刀片有由5到30μm的曲率半径形成的刀刃部分。该刀刃通过该曲率半径与切削刀片的侧面和前倾面或背面光滑连接。该切削刀片的刀刃部分就10点平均粗糙度(Rz)而言,具有0.1到1.0μm的表面粗糙度。

Description

圆头铣刀
本发明涉及一种用于加工连续接合面球槽的圆头铣刀，具体地说，涉及由含有立方体氮化硼的多晶硬烧结材料制成的圆头铣刀切削刀的形状。
用各种粘结剂与细立方体氮化硼粉末烧结而成的材料对高硬度的铁基金属及铸铁加工方面表现出极佳的性能。若采用立方体氮化硼烧结材料所作切刀来加工有特别高硬度的硬化钢材，其加工表面粗糙度和尺寸精度可与磨削获得的相媲美。因此部分原本要用普通磨床来完成的切削正在被用立方体氮化硼烧结材料切刀的切削所代替。
而在有色金属材料切削方面，其较为先进的精密切削是采用单晶钻石。其主要应用为诸如存储器盘板及多边形镜的铝合金加工。最新趋势是用一种较为便宜且易于加工的多晶金刚石取代单晶金刚石。采用多晶金刚石，要是因在晶体界面处有台阶、而在刀片刃口上造成一些大的不平整的话则即使前后面都是磨成的，这种不平整也不得去除。而留在磨成表面上的这些不平整就会影响到工件。也就得不到精确加工。
在日本专利号为6-190610中公开了一种多晶金刚石刀具，通过将切削刃制成前倾面解决了这个问题。它公开了将多晶金刚石嵌入到磨削表面形成切削刃的侧面而不会产生磨痕，并且通过磨平刀锋刃部而在该处提供了小倒角。但是由于构成金刚石的碳会与钢起化学反应，所以对于多晶金刚石刀具来讲，不能用它切削较硬的钢及铸铁。
用如S50C碳钢制成的连续接合面的壳体和球槽，经粗加工后，热处理达到HRC50-60的硬度。在壳体上倾斜形成的球槽，要求其通过精加工形成小的几何公差和高精度的球形。即使圆头铣刀的材料和形状与热处理后较硬的工件相对应，如图5所示靠侧面定位在夹杆上的圆头铣刀也不是令人满意的。
图5A是带有夹头刀杆连接部分的剖视图，图5B显示沿图5A中X-X线的一个剖面。图5A中，圆头铣刀体100具有插入到夹杆102的夹紧孔中的柄101，并通过一个定位螺钉104来固定。但是如图5B所示，借助定位螺钉104柄101被推向夹紧孔103的一侧。因而圆头铣刀体100的轴线具有S距离的偏心。即使偏心只有几微米那么小，但是当从夹杆102的轴线测量时也会增加。这样，对于球槽的高精度加工来讲，这种布置就不适合了。
本发明的一个目的是在切削较硬钢的过程中，通过使用一种多晶硬烧结刀具来改善切削表面的粗糙度Rz到1.6μm或更小，即通过提高由立方体氮化硼硬烧结材料制成的切削刀具的切削刃的形状和表面粗糙度，来获得光洁的表面粗糙度和高的尺寸精度。Rz表示一种10点式平均粗糙度，详见JIS B0601“表面粗糙度-定义和说明”。
为了获得这样的尺寸精度，还必须提高圆头铣刀体和夹杆之间的联结方式。如果采用热装配合联结，就要使用一种刚度高和热膨胀系数小的材料来制造刀柄。
将一种含有20～95％(体积百分比)的立方体氮化硼的多晶硬烧结材料制成圆头铣刀的切削刃，该切削刃的刀锋磨成5～30μm的圆角半径。切削刃的侧面、前倾面或背面通过该圆角半径与刀锋光滑连接。切削刃的刀锋表面粗糙度为0.1～1.0μm，就10点平均粗糙度而言(Rz)。
更好地，切削刃的侧面、前倾面或背面具有0.1～0.5μm的表面粗糙度，就10点平均粗糙度而言(Rz)。侧面和前倾面之间夹角或侧面和背面之间的夹角最好在65°～125°之间。
对于多晶硬烧结材料来讲，最好具有20～95％(体积百分比)的立方体氮化硼及0.1～5μm的平均粒子直径。外涂层组成以氮化物、碳化物、氧化物中的至少一种，和从元素周期表的4a,5a,和6a族所包含的元素中选出来至少一种元素的一种固溶体，和元素Al、Si和B或从该组中选出的至少一种金属元素通过物理或化学沉积法形成刀片的表面。
将一种粘接的碳化物或烧结的超重元素合金制成圆头铣刀体。刀柄部分具有便于与夹柄热装配合连接的形状以便使切削刃的偏心率最小并且通过利用刀柄部分和夹柄之间的不同热膨胀系数实现两者之间的牢固连接。
本发明的其它特征和目的参照附图从以下的描述中能变得清楚，其中：
图1A是根据本发明圆头铣刀的正视图；
图1B是其侧视图；
图2是根据本发明具有背面的切削刃的放大视图；
图3根据本发明不具有背面的切削刃的放大视图；
图4示出工件的形状和尺寸；并且
图5A和5B是常用的带有夹柄的侧面固定形式的圆头铣刀。
实施例详述
作为圆头铣刀的一种形式，如果作为切削刀的准确性是重要的时，最好切削刃和刀体作成一体的整体形式。如果认为切削刃固定部分和圆头铣刀体刀柄部分功能分担，从经济方面考虑切削刃的损耗是重要的时，切削刃可采用分开调整式，块状刀片。
图1示出了带有由多晶硬烧结形成的切削刃的一种整体形式的圆头铣刀。图1A是正视图图1B的侧视图。
图1A中，圆头铣刀刀体1是通过熔结一种含90～97％(重量百分比)碳化物或钨，其它成分是Co,Ni,Fe和Cu的烧结超重合金而形成的。因为烧结超重合金具有280～370GPa的纵向模量和高刚度，比钢小的热膨胀系数，保证了圆头铣刀在夹柄中收缩时具有足够的过盈(没有画出)。切削刃2具有一个两层的结构，是由一层多晶硬烧结体2a和一层粘结碳化物的金属基体2b结合在一起构成的。切削刃2焊接在圆头铣刀体1上。切屑槽3在圆头铣刀体1上形成。
在图1B中，切削刃2是钎焊在圆头铣刀体1上的。刀柄部分4靠热装插入夹柄中(没有画出)。由于刀柄部分4具有的这种形状，使得在现有技术中对应于侧面固定形式产生的问题不会再出现了。用图1所示的中心孔5，切削刃的磨削能很容易地获得高质量。
下面，利用图2和图3，即图1A的切削刃A部分放大视图，来说明切削刃中的技术术语。图2是切削刃的放大的局部视图，其中含有一个背面11。12是切削刃的侧面，13是前倾面，14是刀尖。图2中切削刃的刀尖14与背面11光滑连接，或按图3所示以曲率半径R与前倾面13和侧面12连接。光滑连接与不带任何夹角的连续连接是相同的。与水平线15的夹角θ1，是切削时的参考线，背面11倾斜一个角度，铅垂线16与侧面12之间的夹角θ2是后角。背面11和侧面12之间的角度θ3是刀刃的楔角。在图2中倾斜角θ1是负值，在图3中，倾斜角θ1是正的并且没有背面。
图3中侧面12和前倾面13的一部分、或是由图2中侧面12和背面11相会或相交形成了切削刃的刀尖14。曲率半径R和切削刃的刀尖14的表面粗糙度是非常重要的。也就是说，切削刃的刀尖14形成一个5～30μm的曲率半径与侧面12、前倾面13和背面11的光滑连接是非常重要的。另外，通过将切削刃的刀尖14按10点平均粗糙度(Rz)限制在表面粗糙度0.1～1μm之间，才可能达到高质量的表面粗糙度和高精确的加工。
在此，由含有立方体氮化硼的多晶硬烧结材料制成的切削刀片2其刀刃是利用金刚石颗粒直径约#600砂轮，通过磨削侧面12和前倾面13或侧面12和背面11来形成的。但是具有按照这种方法形成切削刃的刀片2，切削刃的刀尖14通常要承受严重的崩碎。
如果一种高硬度的材料例如较硬的钢通过使用由立方体氮化硼烧结材料制成的切削刀片来进行切削，切削刃的刀尖14形状能转换到工件的表面。这样，为了将高硬度的材料加工出光洁的表面粗糙度，切削刃的刀尖14光滑并且具有良好的表面粗糙度、没有由立方体氮化硼烧结材料形成的崩碎是必要的。如果切削力高，会在工件的表面发生所谓的振动。这样，为了解决本发明存在的问题，首先将切削刃的刀尖14表面粗糙度变得光滑，其次降低切削力是很重要的。
具有切削刃刀尖14表面粗糙度限小的切削刃2，能够利用金刚石颗粒直径约#3000～#4000的砂轮磨床，通过花费更多的时间克服更多麻烦而制成。但是难于实现切削刃刀尖14和侧面12、前倾面13之间或和背面11之间的光滑连接。
按照本发明，由多晶烧结材料制成的切削刀，其刀刃是利用金刚石颗粒直径约#600～#3000的砂轮，通过磨削侧面12和前倾面13或背面11来形成。另外，已经发现，利用一个转动的刷子，使用金刚石粒子直径大约#1500～#3000的研磨剂，研磨紧靠上面形成的切削刃部分是很有效的。通过切削刃刀尖14和侧面12、前倾面13之间或和背面11之间的光滑连接，切屑能顺畅地排出。另外，提高降低切削刃刀尖14的表面粗糙度可能提高研磨表面的粗糙度。
再有，为了降低切削力，已经在研究减小切削刃刀尖14的曲率半径R。在研究的过程中，业已发现如果曲率半径太小，工业上难于获得需要的表面粗糙度。这是因为曲率半径太小时，不可能使切屑所在的槽光滑。
作为试切结果，已经发现如果曲率半径R在5～30μm的范围内时，切削力会降低。如果超过30μm，因为倾斜角θ1在负的方向上增加，切削力也会增加，那样切削的锋利性在加工中会降低。尤其在加工高硬度、高精度材料中，侧向压力高而振动大。因此难于获得高的尺寸精度。
在此，高硬度材料通过磨削加工的表面通常的表面粗糙度就10点平均粗糙度(Rz)而言，大约为1.6μm。为了通过切削获得这样的表面粗糙度，已经发现切削刃刀尖14的表面粗糙度按10点平均粗糙度(Rz)最好是1.0μm或之下。另外，已经确定即使切削刃刀尖14的表面粗糙度最终小于0.1μm，其效果却改进有限，而从经济观点看是不利的。这样，切削刃刀尖14的表面粗糙度按10点平均粗糙度(Rz)而言应该在0.1到1.0μm范围内。
因为在切削过程中切削刃会磨损，刃尖14就会退化。重新构成的刀尖14是由磨损的侧面12和前倾面13或背面11构成。这样，为了在加工中保持良好的表面粗糙度和防止刀具月牙洼的磨损及侧面的磨损，侧面12和前倾面13或背面11尽可能光滑是必要的。这样，侧面12和前倾面13或背面11最好表面粗糙度就10点平均粗糙度(Rz)而言在0.1到0.5μm范围内。
另一方面，为了加工高硬度材料，切削刀的材料也需要高的硬度。在多晶烧结基体中立方体氮化硼的容积最好是20到95的体积百分比。另外，如果仅仅考虑硬度，单晶氮化硼，也可以考虑用于高硬度材料的加工。但是在使用单晶时，会出现一个问题，即由于晶间分离会产生缺口。这样，最好使用不易产生晶间分离的、多晶立方体氮化硼的烧结材料。
另外，如果侧面12和前倾面13之间或侧面12和背面11之间的楔角θ3是小于65度，在切削高硬度材料的最初阶段，因为楔角θ3小而容易出现震荡。另一方面，如果楔角θ3大于125度，尽管能够获得需要的加工表面粗糙度，但是不可能获得需要的尺寸精度。这样，侧面12和前倾面13之间或侧面12和背面11之间的楔角θ3最好是在65到125度之间。
另外，为了将切削刃刀尖14的表面粗糙度限制在按10点平均粗糙度(Rz)为0.1到1.0μm范围内，含有立方体硼的氮化物最好具有0.01到5μm的平均颗粒直径。如果小于0.01μm，细粒子的聚合物会出现在烧结基体上，而切削刃的缺口会出现。这样，立方体硼的氮化物的平均粒子直径不应该太大或太小，最好在0.01到5μm之间。
另外，最好是在切削刀片的表面通过物理或化学的方法沉积构成其外涂层，从而提高抗磨损性和抗粘着性。该外涂层由选自氮化物，碳化物，氧化物中至少一种化合物，和选自元素周期表中4a,5a和6a族中的元素所组成的一组中选出的至少一种元素的固熔体，和Al、Si、和B、或从所述组中选出的至少一种金属所组成。
另外，对于将要粘结上一种多晶烧结部件的基体金属来讲，可以使用粘接的碳化物或钢。为了加工高精度高硬度材料，需要基体金属也具有高的刚度。这样，作为基体金属的材料，可以选择粘接的碳化物，烧结的超重合金等。
下面通过圆头铣刀的实施例对本发明进行说明。
实施例1
为了测定曲率半径和由含有立方体氮化硼的多晶硬烧结材料制成的切削刀刀尖表面粗糙度对工件已加工表面粗糙度和加工精度的影响，表1示出准备好的、由含有立方体氮化硼的、多晶硬烧结材料制成的圆头铣刀。
表1中的圆头铣刀是图1所示的切削刀与圆头铣刀基体为一体的整体形式的。切削刀片2包括含有50％体积比立方体氮化硼、平均粒子直径为0.5到1μm的多晶硬烧结件2a。切削刀片2与基体金属2b粘结在一起再焊接到图1所示的转角部分上。为了制成切削刃，使用#1000金刚石砂轮来进行磨削。之后，将具有5到8μm粒子直径(相当于#2000)的自然的金刚石研磨剂撒在转动的刷子表面上并且将其压靠到每一个切削刃2的前倾面上，研磨刀尖。这时，通过改变加工时间，准备不同曲率半径的切削刀刀尖的样品。对于每个样品，切削刃的楔角是83度。
切削刃刃口的曲率半径利用曲线测量仪来测量。曲线测量仪的测量原理与表面粗糙度测量仪的相同。它通过使纵向放大倍数和横向放大倍数彼此相等来测量曲线的曲率。在每个样品切削刃刀尖的表面粗糙度测量中，尽管一个刀刃样的探针呈直角地压在切削刃上，也不可能获得足够的测量距离。这样测量在随后的条件下进行，即间隔值设定在0.08mm而测量长度为1.0mm。
粗糙度测量仪的探针形状：刀刃样探针
测量长度：1mm
探针进给速度：0.03mm/sec
间隔值：0.08mm
测量的纵向放大倍数：20000倍
测量的横向放大倍数：100倍
对于样品1A，其切削刃刃口的曲率半径是较小的，在前倾面或侧面的加工过程中就不可能将切削刃刃带上产生的研磨崩痕清除干净。因此表面粗糙度明显大。对于这五个样品，切削试验是在下面的条件下进行的。
图4示出了工件200的形状和尺寸，它是碳化至硬度为HRC60的渗碳钢(SCM415)。在倾斜表面中，有五个半径为10mm的球槽201。表2示出了在圆头铣刀体1已经线性往复运动四回之后，已加工表面的粗糙度，每一回是在槽中从点α运动到点β。下面对切削条件进行详细描述
切削速度：250m/min
切削深度d：0.2mm
进给速率：0.2mm/rev
槽切削的数目：5
圆头铣刀刀片的数目：2
工件的已加工表面粗糙度的目标值：Rz=1.2μm或更小
对于样品1A来讲，其切削刃刃口的曲率半径是较小的，因而刀尖的表面粗糙度是大的，转移给工件后已加工表面的粗糙度就很大。这样，获得所希望的表面粗糙度就不可能了。另一方面，对于样品1E来讲，其刀尖的曲率半径是较大的，尽管刀尖的表面粗糙度是小，由于大的切削力，载荷波动留下了痕迹并且局部出现振荡。这样，也不能获得所希望的表面粗糙度。
相反，对于样品1B-1D来讲，它们是在本发明的范围内，因为刀尖的表面粗糙度小，就能获得极好的表面粗糙度。除此之外，还发现因为在刀尖处的曲率半径小，所以限制了切削力的增加，这样没有振荡出现并且精密加工也可能了。
实施例2
为了测定曲率半径和由含有立方体氮化硼的多晶硬烧结材料制成的切削刀片前倾面的表面粗糙度和切削刃刃口的粗糙度对工件已加工表面粗糙度的影响，表3示出准备好的、由含有立方体氮化硼的、多晶硬烧结材料制成的圆头铣刀。
表3中的圆头铣刀是图1所示的整体形式的刀具。切削刃2包括含有65％体积比的立方体氮化硼、平均粒子直径为1到3μm的多晶硬烧结件2a，将其与基体金属2b粘结在一起再焊接到图1所示的转角部分上。为了制成切削刃，使用#1200金刚石砂轮来进行磨削。
之后，对于样品2A，将覆盖有相当于#800的金刚石研磨剂的钢丝刷子，当其旋转时，压靠到切削刀片上，对切削刃进行研磨。对于样品2B，将平均粒子直径为8到16μm(相当于#1500)的自然的金刚石研磨剂撒在转动的刷子表面上，再将刷子压靠到每个切削刀片2的前倾面上，来研磨切削刃。对于样品2C，与2B一样，将平均粒子直径为5到8μm(相当于#2000)的自然的金刚石研磨剂撒在刷子表面上，利用刷子来研磨切削刃。对于每个样品，切削刃的楔角是115度。
下面，按照实施例1相同的方式，对每个样品切削刃的粗糙度进行测量。对前倾面的表面粗糙度的测量，是通过将一个刀形有刃的探针呈直角地压在前倾面上进行的，间隔值设定在0.08mm而测量长度为1.0mm并在随后的条件下：
粗糙度测量仪的探针形状：刀刃样探针
测量长度：1mm
探针进给速度：0.03mm/sec
间隔值：0.08mm
测量的纵向放大倍数：20000倍
测量的横向放大倍数：100倍
对于样品2A，是通过使用具有相对粗大粒子直径的金刚石钢丝刷对切削刃进行研磨的，前倾面和侧面的表面粗糙度提高的效果是小的。另外，刀尖的表面粗糙度也大。对于这三个样品，切削试验是在下面的条件下进行的。
工件的材料、形状和尺寸与图4中使用的相类似，在倾斜表面中，有15个半径为10mm的球槽201。表5示出了在圆头铣刀沿箭头B方向已经线性往复运动四回时，第一和六十次走刀之后已加工表面的粗糙度，每一次是在每一个槽中从点α运动到点β。下面对切削条件进行详细描述。
切削速度：200m/min
切削深度d：0.15mm
进给速率：0.2mm/rev
槽切削的数目：15
圆头铣刀刀片的数目：2
工件的已加工表面粗糙度的目标值：Rz=1.2μm或更小
对于样品2A，因为刀尖的表面粗糙度是较大并且会转移到工件表面，因此从切削开始阶段到最后时，获得所需的表面粗糙度是不可能的。相反，对于样品2B和2C，它们的刀尖表面粗糙度是较小，从切削开始阶段就可以获得极好的已加工表面的粗糙度。这样确保获得所需的表面粗糙度。
实施例3
对于含有立方体氮化硼的、多晶硬烧结材料制成切削刀片，为了测定立方体氮化硼的粒子直径对切削刃刃口的粗糙度和工件已加工表面粗糙度的影响，表5示出准备好的、由含有立方体氮化硼的、多晶硬烧结材料制成的圆头铣刀。
表5中的圆头铣刀是图1所示的整体形式的刀具。切削刀片2包括含有55％体积比的立方体氮化硼、平均粒子直径为1到3μm的多晶硬烧结件2a，将其与基体金属2b粘结在一起再焊接到图1所示的转角部分上。为了制成切削刃，使用#1000金刚石砂轮来进行磨削。
之后，按照与实施例1相同的方式对切削刃进行磨削，切削刃的楔角是108度。
在表5中，样品3A的立方体氮化硼平均粒子直径非常小，由于不平结构的存在导致在烧结材料上细粒子的聚集，因此切削刃强度很低易于出现缺口。而样品3B-3F却不会出现缺口，切削试验在下面的条件下进行。
工件的材料、形状和尺寸与图4中使用的相类似，在倾斜表面中，有10个半径为10mm的球槽201。表6示出了在圆头铣刀沿箭头B方向已经线性往复运动四回时，已加工表面的粗糙度，每一回是在每一个槽中从点α运动到点β。下面对切削条件进行详细描述。
切削速度：250m/min
切削深度d：0.2mm
进给速率：0.3mm/rev
槽切削的数目：10
圆头铣刀刀片的数目：4
工件的已加工表面粗糙度的目标值：Rz=1.2μm或更小
对于样品3A其立方体氮化硼的平均粒子直径是很大的，因此刀尖的粗糙度很大，获得所需的工件已加工表面的粗糙度是不可能的。相反，对于样品3B和3E，它们是在本发明的范围内，因此切削刀刀尖的表面粗糙度较小，已经证实稳定地获得所需的工件已加工表面的粗糙度和实现高精度的加工是可能的。
实施例4
在含有立方体氮化硼的、多晶硬烧结材料的切削刀片中，为了测定楔角，即侧面和背面之间的夹角，对加工精度和工件已加工表面粗糙度的影响，表7示出准备好的、由含有立方体氮化硼的、多晶硬烧结材料制成的圆头铣刀。
表7中的圆头铣刀是图1所示的整体形式的刀具。切削刀片2包括含有70％体积比的立方体氮化硼、平均粒子直径为1.2μm的多晶硬烧结部件2a，将其与基体金属2b粘结在一起再焊接到图1所示的转角部分上。通过连接不同的侧面和背面，表7准备了具有不同楔角的六个样品。为了制成切削刃，使用#1500金刚石砂轮来进行磨削，样品4A-4F，切削刃刀尖的曲率半径是28μm，按实施例1相同的方式准备。切削刃刀尖的背面粗糙度在Rz范围内是0.3μm到0.8μm。
工件的材料、形状和尺寸与图4中使用的相类似，在倾斜表面中，有5个半径为10mm的球槽201。表8示出了在圆头铣刀沿箭头B方向已经线性往复运动四回时，已加工表面的粗糙度，每一回是在每一个槽中从点α运动到点β。下面对切削条件进行详细描述。
切削速度：230m/min
切削深度d；0.2mm
进给速率：0.2mm/rev
槽切削的数目：5
圆头铣刀刀片的数目：2
工件的已加工表面粗糙度的目标值：Rz=1.2μm或更小
从表8的结果中清楚可见，样品4A在侧面和背面之间的楔角是较小的，因为小的楔角，切削力易于波动并且振荡会出现，尽管并不影响使用。另外，对于样品4F其楔角较大，因为楔角大，切削力相对也大，这样振荡也会出现，尽管并不影响使用。相反，对于样品4B-4E，楔角是在本发明范围之内，切削力小并且波动也小，这样振荡也不会出现。这样就会获得所希望的加工表面粗糙度。
实施例5
为了当在切削刀的表面具有外层时检测工件已加工表面的效果，如表9所示进行准备具有外层的圆头铣刀。
表9中的圆头铣刀是图1所示的整体形式的刀具。切削刀片2包括含有65％体积比的立方体氮化硼、平均粒子直径为1到3μm的多晶硬烧结件2a，将其与基体金属2b粘结在一起再焊接到图1所示的转角部分上。对于每一个样品5A,5B，为了制成切削刃，使用#1200金刚石砂轮来进行磨削，这样每一个的楔角是105度。
另外，将具有8到16μm粒子直径(相当于#1500)的自然的金刚石研磨剂撒在转动的刷子表面上。通过将刷子压靠到每一个切削刀片2的前倾面上，来将切削刃刀尖研磨成具有15μm的曲率半径。之后，对于样品5B，在每个切削刃2的表面通过物理沉积法沉积2μm厚度的钛形成外层。按实施例2相同的方式，测量出每个切削刃刃口的粗糙度。
对于这两个样品，切削试验在下面所示的条件下进行
切削速度：200m/min
切削深度d：0.15mm
进给速率：0.2mm/rev
槽切削的数目：20
圆头铣刀刀片的数目：2
工件的已加工表面粗糙度的目标值：Rz=1.2μm或更小
工件的材料、形状和尺寸与图4中使用的相类似。在倾斜表面中，有20个半径为10mm的球槽201。表10示出了在圆头铣刀沿箭头B方向已经线性往复运动四次后，第一次和第八十次走刀后已加工表面的粗糙度，每一次是在每一个槽中从点α运动到点β。结果表示在表10中。
对于两个示例，获得Rz=1.2μm所需的工件已加工表面的粗糙度是可能的。样品5B已加工表面的粗糙度在第一次和第八十次都超过样品5A。这是因为外层钛的抗粘附性造成的。通过增加往复切削次数，抗磨损性的效果也会出现，因此可能延长工具的寿命。
对于按照本发明的圆头铣刀来讲，切削刃刃口的曲率半径是在5μm到30μm范围内，而切削刃刀尖的表面粗糙度是在0.1μm到1.0μm范围内，通过改变形状和与夹柄的连接方式，通过切削刀片的最少量的偏心，使高精度地加工例如硬钢和铸铁等材料成为了可能。也就是说，通过利用按照本发明的圆头铣刀，可能获得光滑的加工表面，即，表面粗糙度在1.6μm或更低。结果，使用切削可能会极大提高加工效果从而代替现有的效率不高的磨削工艺。
表1
样品序号 曲率半径 刀尖的表面粗糙度(Rz)
比较例     1A     1μm     5.34μm
    实例     1B     5μm     0.97μm
    1C     15μm     0.85μm
    1D     30μm     0.63μm
比较例     1E     40μm     0.49μm
表2
    样品序号 第20次走刀后球槽的表面扫糙度(Rz)
比较例     1A     1.82μm
    实例     1B     091μm
    1C     0.84μm
    1D     0.57μm
比较例     1E     1.52μm
表3
样品序号 曲率半径 前倾面的粗糙度(Rz) 刀尖的粗糙度(Ra)
比较例     2A     16μm     0.75μm     1.25μm
实例     2B     16μm     0.38μm     0.52μm
    2C     16μm     0.27μm     0.46μm
表4
样品序号 第1次走刀的球槽表面粗糙度(Rz) 第60次走刀后球槽的表面粗糙度(Ra)
比较例     2A     2.10μm     1.87μm
实例     2B     0.88μm     0.71μm
    2C     0.67μm     0.58μm
表5
样品序号 立方晶格硼氮化物粒子的平均粒子直径     刀尖的粗糙度(Ra)
比较例     3A     0.004μm     裂缝出现
实例     3B     0.01μm     0.23μm
    3C     0.1μm     0.26μm
    3D     1.0μm     0.31μm
    3E     5.0μm     0.59μm
比较例     3F     8.0μm     1.67μm
表6
样品序号 第40回走刀后球槽的表面粗糙度(Rz)
实施例     3B     0.75μm
    3C     0.81μm
    3D     0.88μm
    3E     0.92μm
比较例     3F     1.67μm
表7
    样品序号     后角     倾斜角     楔角
    4A     30°     O°     60°
    4B     25°     O°     65°
    4C     15°     15。     90°
    4D     10°     20°     100°
    4E     10°     45°     125°
    4F     10°     50°     130°
表8
样品序号 第20次走刀后球槽的表面粗糙度(Rz)     振荡出现否
    4A     1.55μm     出现
    4B     0.93μm     未出现
    4C     0.89μm     未出现
    4D     0.81μm     未出现
    4E     0.78μm     未出现
    4F     1.43μm     出现
表9
    样品序号     外层 刀尖相糙度(Rz)
    5A     没有     0.51μm
    5B     2μm厚的钛     0.50μm
表10
样品序号 第1次走刀的球槽表面粗糙度(Rz) 第60次走刀后球槽的表面粗糙度(Ra)
    5A     0.87μm     0.73μm
    5B     0.82μm     0.68μm

Claims (6)

1．一种圆头铣刀，其特征为，包括一个含有20％到95％体积比的立方体氮化硼的多晶硬烧结材料制成的切削刀片，该切削刀片有由5到30μm的曲率半径的曲面形成的一个刀刃，该刀刃通过该曲率半径与切削刀片的侧面和前倾面或背面光滑连接，该刀刃就10点平均粗糙度而言(Rz)，具有0.1到1.0μm的表面粗糙度。
2．如权利要求1所述的圆头铣刀，其特征在于，所述的切削刀片的侧面和前倾面或背面就10点平均粗糙度而言(Rz)，具有0.1到0.5μm的表面粗糙度。
3．如权利要求1或2所述的圆头铣刀，其特征在于，在切削刀片的侧面和前倾面之间或在侧面和背面之间的楔角是65度到125度。
4．如权利要求1所述的圆头铣刀，其特征在于，所述的多晶硬烧结材料含有20％到95％体积比的立方体氮化硼，该立方体氮化硼具有0.01到5μm的平均粒子直径。
5．如权利要求1-4中任一项所述的圆头铣刀，其特征在于：在所述的切削刀片表面上还具有一个外涂层，该外涂层由选自氮化物，碳化物，氧化物中至少一种化合物，和选自元素周期表中4a,5a和6a族中的元素所组成的一组中选出的至少一种元素的固熔体，和Al、Si、和B、或从所述组中选出的至少一种金属所组成。
6．如权利要求1-5中任一项所述的圆头铣刀，其特征在于：所述的圆头铣刀刀体是由烧结碳化物或烧结的超重合金构成，并且该刀柄部分具有适于过盈热装配方式装进夹头刀柄的一种形状。
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