CN1981964B - 端铣刀 - Google Patents

Abstract

一种端铣刀，包括：刀柄，其一端由夹盘夹紧，并且该刀柄可以绕着预定的旋转轴线旋转；以及刀体，其连接到所述刀柄的另一端，并且可以与该刀柄一起旋转。刀体具有这样的形状，其中在垂直于旋转轴线的平面中的横截面的面积随着离刀柄的距离的增加而减小，并且该刀体包括在距离旋转轴线某个距离处的平行于旋转轴线的线性切削刃。可以设置在切削刃的纵向上与该切削刃邻接的副切削刃。刀体包括例如：侧面表面，其包括侧面，并且其形状是锥体的曲面的一部分；前刀面表面，其包括前刀面，并且在两个部分中与该侧面表面邻接；以及线性切削刃，其形成于该侧面表面和该前刀面表面彼此相接的位置之一处。

Description

端铣刀

技术领域

本发明涉及端铣刀和制造端铣刀的方法。更为特别地，本发明涉及连接到铣削设备等的主轴上的端铣刀，该端铣刀用于机加工工件以形成细纹沟的情况，并且本发明涉及制造该端铣刀的方法。 

背景技术

在光电器件中，使用了诸如散射光栅和微透镜阵列之类的具有精密结构的光元件。在这种元件中，根据诸如减小光源的波长和使器件小型化之类的技术发展趋势，需要形成更精密的结构。此外，光集成电路的商用化正在发展中，在该光集成电路中结合了在衬底上形成的光波导。 

在另一方面，在医疗和生物化学等领域中，也使用具有用于处理非常少量样品的结构的器械。这种器械包括生物芯片、微针阵列和化学微反应器。在这种器械中，也需要具有更高的精度和更平滑的精加工质量的精密结构。 

具有这种精密结构的产品的整体尺寸大约是几毫米到几十毫米。在另一方面，对于结构的成形精度和表面粗糙度，需要亚微米级到大约几十微米的精度。作为处理亚微米级的精密形状的方法，光刻技术是一种已知方法，其中应用了半导体制造技术。然而，应该注意，因为这种技术中的模制方法利用了化学反应，因此处理深度的可控性和诸如边缘之类的细节的模制的可控性较低。 

此外，在化学处理方法中，用于完成产品的步骤的数目较大，并且每个步骤会花费一定的时间。另外，因为利用了具体的化学反应，因此对作为处理对象的材料存在限制。所以难以使用化学处理方法对例如铌酸锂进行模制，铌酸锂是用于光波导、在红外光系统中使用的 锗透镜等的材料。 

除了上述化学处理方法，日本专利公开公报No.2002-283174公开了一种可以执行精密机械加工的高精度的机床。这使得可以以微米级的精度来控制处理刀具的位置。此外，日本专利公开公报No.2004-148471公开了一种端铣刀的结构，该端铣刀可以被连接到上述机床以执行显微机械加工。这使得可以使用具有金刚石刀尖的刀具形成精密结构。此外，日本专利公开公报No.2004-345031公开了一种具有其他结构的用于显微机械加工的端铣刀。这使得甚至可以在诸如金属之类的高硬度材料中形成精密结构。 

然而，由于在专利文献2中描述的由端铣刀进行机械加工的对象是树脂材料，所以该端铣刀的切削刃部分的弯曲强度较低。因此，如果使用这种端铣刀来对形成为例如模具中的金属材料进行机械加工，则存在容易发生断裂的问题。 

而且，在专利文献3中描述的端铣刀上存在结构限制，即端铣刀的结晶取向是特定的。例如，在工件中形成纹沟的情况下，容易形成开口侧较宽的V形横截面的纹沟，但是，在另一方面，难以形成平行于端铣刀的旋转轴线的机械加工表面。 

发明内容

为了解决上述问题，作为本发明的第一方面，提供了一种端铣刀，包括：刀柄，其一端由主轴夹紧，并且该刀柄可以绕着预定的旋转轴线旋转；以及刀体，其结合到刀柄的另一端，并且可以与刀柄一起旋转。刀体具有这样的形状，其中在垂直于旋转轴线的平面中的横截面的面积随着离刀柄的距离的增加而减小，并且该刀体包括在距离旋转轴线某个距离处的平行于旋转轴线的线性切削刃。因为该端铣刀具有平行于旋转轴线的切削刃，所以可以机械加工出具有垂直于机械加工对象的表面的侧壁的矩形纹沟。此外，因为刀体具有随着离刀柄的距离增加而减少的横截面面积，所以在机械加工期间来自切削刃的反作用力被分散到整个刀体上，并且可以防止在特定的部分中产生应力集 中。相应地，提供了较高的抗断裂强度，并且还可以对诸如加工材料之类的高硬度材料进行机械加工。 

在上述端铣刀中，刀体可以包括在切削刃的纵向上与该切削刃邻接的副切削刃。这使得可以有效地将端铣刀从机械加工对象的表面戳入该机械加工对象中。 

在上述端铣刀中，副切削刃可以形成为与切削刃成直角，并且可以被设置为从旋转轴线向一侧位移。这减少了副切削刃的每个部分的机械加工量，并且机械加工是由非常耐用的副切削刃进行的。由此可以将所形成的纹沟、孔等的底面精加工得平滑。 

在上述端铣刀中，副切削刃可以被倾斜地设置为随着离切削刃的距离的减小而越发突出。这增加了副切削刃的刀尖端的机械加工量，并且可以执行高速机械加工。此外，因为刀尖可以被设置为更加靠近旋转轴线，所以可以形成具有更窄机械加工宽度的端铣刀。 

在上述端铣刀中，刀体可以包括：侧面表面，其包括侧面，并且其形状是锥体的曲面的一部分；以及前刀面表面，其包括前刀面，并且在两个部分中与该侧面表面邻接；并且可以在该侧面表面和该前刀面表面彼此相接的两个部分之一中形成该切削刃。这使得支撑切削刃的刀体具有横截面形状连续变化的形状，并且在机械加工期间切削刃经受的反作用力以三维方式分散到整个切削刃上。因此，可以避免在切削刃的特定部分中产生应力集中。 

在上述端铣刀中，锥体的中心轴线和刀柄的旋转轴线可以彼此相交。这使得在锥体的曲面上形成的切削刃能够被设置为平行于刀柄的旋转轴线。 

在上述端铣刀中，刀柄的旋转轴线的延长线可以经过刀体的刀尖端处的一个位置，该位置离侧面表面比离副切削刃更近。这使得切削刃旋转得更快，以提高机械加工速度，并且使得经机械加工的表面的精加工质量平滑。 

在上述端铣刀中，锥体可以是圆锥体，并且前刀面表面可以平行于圆锥体的中心轴线。这使得可以通过研磨容易地形成刀体。 

在上述端铣刀中，前刀面表面可以是圆锥表面和圆柱表面中的任意一个的一部分。这使得可以使用旋转研磨工具形成具有高精度的前刀面表面。 

在上述端铣刀中，可以通过使用具有圆锥研磨表面和圆柱研磨表面中的任意一个研磨表面的工具来研磨平坦表面来形成前刀面表面。这可将切削刃精加工得很锋利。 

在上述端铣刀中，刀柄的另一端可以具有相对于旋转轴线倾斜的端面和垂直于所述端面而形成的连接孔，并且刀体由刀尖的一端支撑，该刀尖的另一端插入连接孔中。这使得可以形成端铣刀，在该端铣刀中可以更换刀尖和位于比刀尖更远离刀柄的元件。 

在上述端铣刀中，连接孔可以是通过在形成相对于旋转轴线倾斜的端面之后在该端面上垂直戳入刀具而形成的直孔。这使得可以形成具有高精度的连接孔。因而可以提高刀尖和连接到该刀尖的刀体的位置精度。 

在上述端铣刀中，刀柄可以具有垂直于连接孔从连接孔的曲面形成的螺纹孔，并且刀尖通过拧在螺纹孔中的螺钉而被固定在合适的位置。这使得有助于连接和更换刀尖和刀体。 

在上述端铣刀中，刀尖可以具有结合到刀体的整个底面的结合表面。这使得能够在较宽的范围上支持刀体并将刀体固定在合适的位置。由此提高了端铣刀的耐用性。 

在上述端铣刀中，刀尖可以具有结合到刀体的结合表面，其中该结合表面包括结合到刀体的前刀面表面的一部分的结合表面。这使得能够在较宽的范围上支持刀体并将刀体固定在合适的位置。另外，通过将刀尖连接到刀体的一部分可以提高刀体的实际弯曲强度。 

此外，作为本发明的第二方面，提供了一种制造端铣刀的方法，该端铣刀包括刀柄和在下述状态下连接到刀柄一端的刀体和刀尖中的任意一个，在该状态中，刀体和刀尖的中心轴线在纵向上相对于刀柄的旋转轴线倾斜。该方法包括如下步骤：对该刀柄的一端进行机械加工，以形成具有相对于旋转轴线成倾角的斜端面，其中所述倾角对 应于中心轴线与旋转轴线之间的倾角的补角；在斜端面中垂直戳入刀具以形成连接孔，该刀体和该刀尖中的任意一个被插入该连接孔；以及在下述状态下将该刀尖和该刀体的与切削刃相对的端部中的任意一个固定在合适的位置，在该状态中该刀尖和该刀体的相对端部被插入该连接孔。这防止了用于形成连接孔的刀具在该刀具被戳入时产生振动。相应地，可以以较高的精度形成与刀柄的旋转轴线成合适角度的连接孔。另外，插入连接孔中的刀尖或刀体使得可以通过刀柄以合适的角度可靠地握持切削刃。 

上述制造端铣刀的方法还包括步骤：垂直于连接孔形成铣削在刀柄内部的螺纹孔；以及将刀体和刀尖中的任意一个固定在合适的位置，并且通过使用拧在螺纹孔中的螺钉将插入在连接孔中的刀体和刀尖中的任意一个向该连接孔的内表面按压，将刀体和刀尖中的任意一个固定在合适的位置。这使得能够通过简单的操作将刀体或刀尖可靠地固定在合适的位置。同样，通过松开螺钉，可以重新调整切削刃的位置，并且可以容易地更换损坏的切削刃。 

此外，作为本发明的第三方面，提供了一种铣削设备，其包括：主轴头，其用于支持可旋转的主轴；以及端铣刀，其由主轴夹紧，并且可以绕着预定的旋转轴线旋转。该端铣刀包括刀柄和刀体，其中刀柄的一端由主轴夹紧；刀体具有这样的形状，其中在垂直于旋转轴线的平面中的横截面的面积随着离刀柄的距离的增加而减少，该刀体包括在距离旋转轴线某个距离处的平行于旋转轴线的线性切削刃，并且该刀体结合到刀柄的另一端以便可以与刀柄一起旋转。这使得可以使用具有上述特征的端铣刀的切削刃在诸如加工材料之类的高硬度材料中通过机械加工形成精密结构。因此，可以快速且容易地制备例如适合用于光波导、微反应器等的大规模生产的模具。 

应该注意，对本发明的上述概述没有列出本发明的所有特征，并且本发明还可以包括这些特征的组合。 

附图说明

为了更全面地理解本发明和本发明的优点，现在参考以下结合附图而进行的描述。 

图1是示出铣削设备10的示意形状的视图，铣削设备10通过在其上连接端铣刀170而用于机械加工。 

图2是示出其上连接有刀体240的端铣刀170的刀尖端附近的布局的透视图。 

图3是图2示出的端铣刀170的侧视图。 

图4是以放大比例示出的端铣刀170的刀尖端的视图。 

图5是以放大比例示出的刀体240的刀尖端的视图。 

图6是示出从刀体240的刀尖端的方向看到的端铣刀170的视图。 

图7是示意性地示出刀体240与工件30接触的情况的视图。 

图8是示出由端铣刀170形成的矩形纹沟的形状的视图。 

图9是示出在制造刀体240的工艺中的刀材料40的形状的视图。 

图10是示出在制造刀体240的工艺的下一步中的刀材料40的形状的视图。 

图11是示出形成为刀体240的刀材料40的形状的视图。 

图12是示出用于刀体240的副切削刃244的副切削刃侧面246的形状的视图。 

图13是示出副切削刃244在刀体240中的设置的视图。 

图14是示出副切削刃244在刀体240中的另一种设置的视图。 

图15是示出其上连接有刀尖230的刀体240的视图。 

图16是示出在刀柄210的制造过程中刀柄210的端面216的形成的视图。 

图17是示出在刀柄210的制造过程中连接孔212的形成的视图。 

图18是示出在刀柄210的制造过程中螺纹孔214的形成的视图。 

图19是其中使用刀体250的刀尖端的形状来示出端铣刀170的另一个实施例的视图。 

图20是示意性地示出将刀体250戳入工件31中的情况的视图。 

图21是示出由端铣刀170形成的纹沟的形状的视图。 

具体实施方式

在下文中，将使用本发明的实施例来描述本发明。然而，以下的实施例并不旨在限制与权利要求的范围相当的本发明，并且在实施例中描述的特征的组合的全部对于本发明的解决手段而言并非必然是不可或缺的。 

图1是示出可以用于微机械加工的铣削设备10的总体形状的透视图。如图1所示，该铣削设备10包括顺序堆叠在基座110上的活动台120和机械加工台130，直立在基座110后面的支撑柱140和由支撑柱140的前表面支撑的主轴头150。 

在基座110的上表面中，形成了一对导向纹沟112，其在由图1中的箭头Y指示的前后方向上延伸。在活动台120的下表面上，形成突起(在图1中不可见)以装配进导向纹沟112中。相应地，活动台120可以在前后方向上运动。 

在活动台120的上表面中，形成一对导向纹沟122，其在基座110的宽度方向上延伸，该方向由图1中的箭头X指示。在机械加工台130的下表面上，形成突起(在图1中不可见)以装配进导向纹沟122中。相应地，机械加工台130可以沿左右方向运动。 

通过对活动台120的运动和机械加工台130的运动进行组合，可以在某个范围内将机械加工台130运动到任何位置。应该注意，尽管没有示出，但分别来说，用于控制活动台120的运动量和用于限制活动台120的非必要运动的进给螺杆连接在基座110与活动台120之间，用于控制机械加工台130的运动量和用于限制机械加工台130的非必要运动的进给螺杆连接在活动台120与机械加工台130之间。此外，在旨在执行精确机械加工的铣削设备10中，提供了用于沿某个方向偏压活动台120或机械加工台130的装置，以便消除每个进给螺杆的间隙。 

在另一方面，在支撑柱140的前表面中，还形成了一对导向纹沟142，其在由图1的箭头Z指示的垂直方向上延伸。在主轴头150的 后表面上，形成突起(在图1中不可见)以装配进导向纹沟142中。相应地，主轴头150可以沿着支撑柱140在上下方向上运动。应该注意，尽管同样没有示出，但用于控制主轴头150的运动量和用于限制主轴头150的非必要运动的进给螺杆连接在支撑柱140与主轴头150之间。此外，提供了用于沿某个方向偏压主轴头150的装置，以便消除该进给螺杆的间隙。 

主轴头150从其前端附近向前延伸，配备有夹盘160的主轴朝着机械加工台130向下延伸。夹盘160由未示出的驱动装置驱动与主轴一起绕着垂直旋转轴线旋转。夹盘160可以夹紧端铣刀170，并且被夹紧的端铣刀170与夹盘160一起旋转。 

在铣削设备10中，由未示出的固定装置将作为机械加工对象的工件180固定到机械加工台130的上表面。在旋转由夹盘160夹紧的端铣刀170的同时，主轴头150朝着工件180向下运动，并且最后将端铣刀170的下端戳入工件180中。而且，通过在这种状态下运动机械加工台130或者活动台120，在工件180的上表面中形成具有期望形状的孔或纹沟。此外，通过除了运动活动台120和机械加工台130之外轻微地上下运动主轴头150，还可以改变在工件180中形成的纹沟的深度。应该注意，还可以通过数字控制活动台120和机械加工台130的运动以及主轴头150的上下运动来自动进行这些操作。 

图2是一个透视图，其中单独地上下颠倒地示出了在连接到铣削设备10的状态下使用的端铣刀170，并且其中示意性地示出了端铣刀170的刀尖端(图1中的下端)的附近。如图2所示，该端铣刀170包括在图1中的下端处由铣削设备10的夹盘160夹紧的刀柄210、连接到刀柄210的端面216的刀尖230和结合到刀尖230的尖端的刀体240。端铣刀170还包括用于使用如下所述的方法将刀尖230固定到刀柄210的螺钉220。应该注意，刀尖230延伸到刀柄210的内部，并且该延伸部分被插入在形成于刀柄210内的连接孔212中。 

图3是单独示出在下述状态下从将螺钉拧进端铣刀170的方向看到的端铣刀170的侧视图，在该状态中将图1示出的端铣刀170上下 倒置且将刀柄210的中心轴线直立放置。如图3所示，刀体240被连接到刀柄210的端面216上从刀柄210的旋转轴线线C_R向图3的右侧移动的位置处。而且，刀体240具有锥形外形，其随着离刀体240的刀尖端的距离的减小而变窄。然而，应该注意，刀体240在图3中看起来是三角形，其是侧视图。 

图4是以放大比例示出图3中由虚线A包围的端铣刀170的刀尖端部的视图。如图4所示，在该端铣刀170中，刀体240的一个边缘部分平行于刀柄210的旋转轴线C_R放置以形成切削刃242。相应地，刀体240在图4中看起来是等腰三角形，其中心线Cc相对于垂直线V倾斜一个倾角α。刀体240的中心线Cc垂直于端面216而放置。相应地，刀柄210的端面216相对于水平平面H倾斜一个倾角α。应该注意，尽管在图4中切削刃242看起来刚好与刀柄210的旋转轴线C_R一致，但是两者之间存在一个微小的间隙。 

图5是以放大比例示出在图4中由虚线B包围的刀体240的刀尖端的附近的视图。如图5所示，作为刀体240的一条边的切削刃242被放置为平行于刀柄210的旋转轴线C_R且在离刀柄210的旋转轴线C_R为D的距离处。在刀体240的顶端，将作为副切削刃244的水平边缘形成为与切削刃242邻接。因此，当将刀体240的总体形状看作等腰三角形时，中心线Cc与由虚线示出的刀柄210的旋转轴线C_R 相交。当端铣刀170绕着旋转轴线C_R旋转时，切削刃242拖曳出半径等于距离D的圆(圆柱)。因此，通过在端铣刀170的刀尖端与工件彼此接触的状态下将端铣刀170的刀尖端抵压到工件上，将副切削刃244戳入工件中。 

应该注意，副切削刃244被设置为从旋转轴线C_R向一侧(图5中的左侧)偏移，并且副切削刃244不在旋转轴线C_R上。因此，在端铣刀170旋转期间，整个副切削刃244都参与机械加工，并且由此副切削刃244的每个部分的机械加工量变小。因此，提高了副切削刃244的耐用性，并且工件的机械加工表面的特性也变得良好。 

图6是示出从图4中的箭头E指示的刀体240的刀尖端的方向看 到的端铣刀170的视图。如图6所示，刀体240和刀尖230在其上端部附近的每个部分具有相同的作为圆锥体的一部分的形状，并且其形状类似于通过沿着圆锥体的中心轴线切割圆锥体而获得的具有水平半圆横截面的半个锥体。在刀体240中，切削刃242形成在圆锥体的曲面与切割面的相交线上。 

该端铣刀170在图6的箭头R指示的方向上绕着旋转轴线C_R旋转。因此，对于切削刃242，圆锥体的切割面用作前刀面表面。在另一方面，对应于圆锥体的曲面的表面是侧面表面，其包括切削刃242的切削刃侧面241。因而，当在刀体240的刀尖端戳入工件中的状态下端铣刀170在横向上运动时，切削刃242切割在运动方向上处于切削刃242前面的一部分工件。 

使用上述端铣刀170使得可以用相对简单的设备来机械加工出具有大约几十微米宽度的精密间隙纹沟。而且，因为端铣刀170的刀体240具有高强度，所以除了可以对诸如树脂和玻璃之类的功能性材料进行机械加工之外，还可以对诸如铜和镍之类的加工材料进行机械加工。由此，还可以制造具有精细结构的光波导或具有矩形纹沟以便生产微反应器的模具等。 

图7是示意性地示出端铣刀170的刀体240被戳入工件30中的情况的视图。如图7所示，在其刀尖端从工件30的机械加工表面310戳入工件30中的刀体240中，副切削刃244在被戳入工件30中时形成底面314。而且，切削刃242形成侧壁312。因此，通过该机械加工形成的一对侧壁312之间的距离变为端铣刀170的旋转轴线C_R与切削刃242之间的距离D的两倍。因此，当从工件30的上表面看时，端铣刀170形成具有圆形形状的纹沟，并且具有平坦的底面。 

图8是示出可使用端铣刀170来形成的矩形纹沟的形状的视图。如图7所示，通过在刀体240的刀尖端被戳入工件30中的状态下运动工件30，在工件30中形成具有底面314和一对侧壁312的矩形纹沟。此时，根据图7中示出的横截面视图，显然矩形纹沟的底面314平行于机械加工表面310。而且，矩形纹沟的侧壁312中的每一个侧 壁都垂直于机械加工表面310。 

应该注意，在使用端铣刀170制造的产品是模具的情况下，形成的矩形纹沟中的开口侧稍宽，因此可以取出已模制的产品。相应地，在该情况下，还使得切削刃242稍微倾斜。 

图9是示出用于制造刀体240的工艺的实施例的一个例子的视图。如图9所示，圆锥形的刀材料40被用作刀体240的材料，该圆锥形刀材料40围绕中心轴Cc形成，并且具有圆形的底面248。可以通过将金刚石、氮化硼、氮化铝、氮化硅、氧化铝、碳化钨等制成的圆棒切割成合适的长度，并且接着旋转地研磨它来形成这种刀材料40。应该注意，这些材料具有极高的硬度，并且因此可以用于对包括金属在内的硬材料进行机械加工。 

图10是示出在用于制造刀体240的工艺的下一步骤中的刀材料40的形状的视图。如图10所示，在原本具有圆锥形状的刀材料40中，形成包含中心轴线Cc的平坦表面，这样刀材料40的底面248变成半圆形。该平坦表面可以通过研磨来形成。因此，在圆锥形状的曲面的端部形成一条脊，该脊最终用作切削刃242。而且，圆锥形状的曲面的其余部分作用切削刃242的切削刃侧面241。 

应该注意，尽管在这个实施例中用作前刀面的面是平行于旋转轴线的平坦面，但是该面可以是随着离圆锥形状的底面的距离的减小而变得越发靠近上述曲面且越发远离旋转轴线的曲面或斜面。例如，在形成曲面的情况下，可以通过使用具有圆柱形研磨表面的工具并且在用作切削刃242的脊与研磨工具的旋转轴线彼此平行的状态下执行研磨，来形成锐利的切削刃242。作为替代，使用具有圆锥形研磨表面的研磨工具，可以通过在刀材料40的中心轴线Cc与研磨工具的旋转轴线彼此平行的状态下执行研磨，来形成具有锐利的切削刃242和对称的形状的刀体240。 

图11是示出通过进一步在图10示出的刀材料40上执行下一步骤而制备的刀体240的形状的透视图。如图11所示，刀体240是图10示出的刀材料40，其中副切削刃244和用作副切削刃侧面246的 平坦表面形成于刀体240的刀尖端中。该用作副切削刃侧面246的平坦表面是通过使用具有平坦研磨表面的研磨工具来研磨刀材料40的刀尖端而形成的。 

图12是一个侧视图，其示出从图11所示箭头Q的方向看到的刀体240，并且特别地示出了副切削刃侧面246在刀体240中的设置。如图12所示，副切削刃侧面246形成为将副切削刃244作为副切削刃侧面246的一条边，并且以后角β倾斜。这使得可以将副切削刃244戳入工件30中，并且对工件30进行机械加工。 

图13是示出从图11所示的箭头P的方向看到的刀体240的侧视图。应该注意，在图13中，将切削刃242描绘为是垂直的。如图13所示，在刀体240中，如此形成副切削刃244，当切削刃242垂直放置时，副切削刃244变成水平的，如图13的水平线H所指示。因此，切削刃242和副切削刃244彼此成直角。这使得可以机械加工出矩形纹沟，其中底面314和侧壁312彼此垂直。 

图14是示出副切削刃244在刀体240中的另一种设置的视图。如图14所示，在这个实施例中，副切削刃244与切削刃242的夹角小于直角，并且副切削刃244与水平线H成γ角。也就是说，副切削刃244形成为倾斜的，因此随着离切削刃242的距离的减小，副切削刃244在朝着其刀尖端的方向上越发突出。这使得在副切削刃244的刀尖端处的机械加工量较大，并且因此当端铣刀170戳入工件30中时机械加工速度变高。而且，因为参与机械加工的是在切削刃242侧的副切削刃244的刀尖端部，所以可以将端铣刀170的旋转轴线C_R 的延长线设置为经过副切削刃244的一端与其另一端之间。由此可以通过进一步减小切削刃242与旋转轴线C_R之间的距离D来机械加工出具有窄宽度的纹沟。 

图15是示出通过将刀体240结合到刀尖230而形成的组合体270的侧视图，其中刀体240是从图11中的箭头Q方向看到的。如图15所示，在刀尖230的刀尖端的附近，形成水平结合表面231和垂直结合表面233。刀体240的底面248和其前刀面表面的一部分通过例如 钎焊分别结合到结合表面231和结合表面233。因此，在较宽的范围上执行结合，并且因此获得足够的结合强度。而且，因为形成垂直结合表面233的刀尖230的延伸部分232从侧面连接到刀体240，因此增强了刀体240的弯曲强度。 

在具有如上所述的形状和结构的刀体240和刀尖230的组合体270中，刀体240具有使得水平横截面形状整体上连续地改变的形状。因此，在机械加工期间切削刃242和副切削刃244经受的反作用力可以以三维方式完全分散，以避免发生在特定部分中发生应力集中。因此，刀体240的实际弯曲强度变高。 

图16是示出在刀柄210的制造过程中刀柄210在端面216附近的形状的侧视图，其中如上所述的刀体240和刀尖230的组合体270连接到该刀柄210。如图16所示，在刀柄210的制造中，在原本具有水平端面的圆棒的端部形成具有倾角α的斜端面216。应该注意，在图16中，当稍后组合体270连接到刀柄210时，刀体240的方向由图11示出的用于参考的箭头Q指示。 

图17是示出在制造工艺的下一步骤中在刀柄210中执行的制孔工艺的视图。如图17所示，通过将刀具垂直戳入斜端面216中，在刀柄210的端部中形成连接孔212。因为如前所述，端面216以倾角α倾斜，因此连接孔212形成为相对于水平面的倾角为倾角α的余角。应该注意，在该制孔工艺中，制孔刀具垂直接触端面216并戳入端面216中。由此，机械加工位置和机械加工角不会变动，从而精确地形成连接孔212。 

图18是示出在制造工艺的下一步骤中在刀柄210中制造螺纹孔214的工艺的视图。如图18所示，螺纹孔214具有通过结合攻出的内螺纹213和锪孔211而获得的形状，其中拧在孔中的螺钉220的头部紧密连接到锪孔211。垂直于连接孔212形成内螺纹213。由此，如果螺钉220在将组合体270插入连接孔212中的状态下被拧在合适的位置，则组合体270被向连接孔212的内壁垂直按压，并且因此连接位置在组合体270的纵向上没有位移。而且，连接孔212和组合体270 都具有圆形的横截面形状。因此，即使两者的直径彼此不同，组合体270的连接角也由于向连接孔212的内壁按压组合体270而自动地与连接孔212的倾角相匹配。而且，可以通过松开螺钉220容易地改变组合体270。 

图19是示出其中使用刀体250的刀尖端的形状的端铣刀170的另一个实施例的视图，并且其在图4中对应于由虚线B包围的刀体240的刀尖端的附近。如图19所示，将作为刀体250的一个边缘的线性切削刃252设置为平行于刀柄210的旋转轴线C_R且在离刀柄210的旋转轴线C_R为D的距离处。在刀体250的顶端，形成四分之一圆周形状的副切削刃254，其一端与切削刃252邻接。此处，副切削刃254的另一端延伸至与旋转轴线C_R相交的位置处。在该端点，副切削刃254的切线变为水平。 

当端铣刀170配备有如上所述的绕着旋转轴线C_R旋转的刀体250时，切削刃252拖曳出半径等于距离D的圆(圆柱)。而且，通过在端铣刀170的刀尖端与工件彼此接触的状态下向工件按压端铣刀170的刀尖端，副切削刃254被戳入工件中。而且，因为弧形副切削刃254旋转而在工件中形成孔或纹沟，因此孔或纹沟的底面具有半圆形的横截面形状。通过使用下述工具来研磨图10示出的刀材料40的刀尖端，可以制造具有这种形状的副切削刃254：内表面具有半球状研磨表面并且绕着研磨表面的中心旋转的旋转研磨工具，其外周表面具有带半圆横截面的纹沟的盘状旋转工具，等等。 

图20是示意性地示出端铣刀170的刀体250戳入工件31中的情况的视图。如图20所示，在其刀尖端从工件31的机械加工表面310戳入工件31中的刀体250中，在戳入工件31中的同时副切削刃254形成具有半圆横截面形状的底面314。切削刃252形成垂直于工件31的机械加工表面的侧壁312。应该注意，尽管图20是示意图，因而副切削刃254的刀尖端结束于旋转轴线C_R处，但是副切削刃254优选地延伸到旋转轴线C_R之外以使纹沟的底面平滑。在这种情况下，副切削刃254的形状是大于四分之一圆的弧形。 

图21是示出通过具有图19示出的刀体250的端铣刀170形成的纹沟的形状的视图。当在如图20所示的刀体250的刀尖端戳入工件31的状态下运动工件31时，在工件31中形成具有底面314和一对侧壁对312的纹沟。在此时，从图20示出的横截面图可以明显看出，纹沟的底面314具有半圆形横截面形状。另外，纹沟的侧壁312中的每一个侧壁都垂直于机械加工表面310。 

应该注意，在使用该端铣刀170制造的产品是模具的情况下，形成的纹沟的开口侧稍宽，这样可以取出已形成的产品。因此，在该情况下，还将切削刃252形成得稍微倾斜。 

如上所述，根据该实施例，因为设置了平行于旋转轴线的切削刃242或254，所以可以机械加工出矩形纹沟，其具有垂直于机械加工对象的表面的侧壁。而且，刀体240或250具有随着离刀柄210的距离的减小而变大的横截面面积，并且横截面面积的变化是连续的。因此，在机械加工期间来自切削刃242的反作用力被分散在整个刀体240或250上，并且不会在特定的部分中产生应力集中。因此，提供了较高的抗断裂强度，并且还可以对诸如加工材料之类的高硬度材料进行机械加工。 

尽管已经使用实施例描述了本发明，但是本发明的技术范围不局限于对实施例的描述的范围。本领域的普通技术人员显然清楚可以对上述实施例进行各种修改和改进。从权利要求的范围的描述显然可以看出进行了这些修改和改进的实施例也包括在本发明的技术范围内。 

尽管已经详细描述了本发明的优选实施例，但是应该理解，在不偏离所附的权利要求所限定的发明精神和范围的情况下，可以在这些实施例中进行改动、替换和变更。 

Claims (12)

1.一种端铣刀，包括：

刀柄，其一端由主轴夹紧，所述刀柄可以绕着预定的旋转轴线旋转；以及

刀体，其结合到所述刀柄的另一端，所述刀体可以与所述刀柄一起旋转，

其中所述刀体具有这样的形状，即，在垂直于所述旋转轴线的平面中的横截面的面积随着离所述刀柄的距离的增加而减小，并且所述刀体包括在距离所述旋转轴线某个距离处的平行于所述旋转轴线的线性切削刃，

其中所述刀体包括：

侧面表面，其包括侧面，并且其形状是锥体的曲面的一部分；以及

前刀面表面，其包括前刀面，并且在两个部分中与所述侧面表面邻接，

其中在所述侧面表面和所述前刀面表面彼此相接的两个部分之一中形成所述切削刃；

其中所述锥体的中心轴线和所述刀柄的旋转轴线彼此相交。

2.根据权利要求1所述的端铣刀，其中所述刀体包括在所述切削刃的纵向上与所述切削刃邻接的副切削刃。

3.根据权利要求2所述的端铣刀，其中所述副切削刃形成为与所述切削刃成直角，并且被设置为从所述旋转轴线向一侧移位。

4.根据权利要求2所述的端铣刀，其中所述副切削刃被倾斜地设置为随着离所述切削刃的距离的减小而越发突出。

5.根据权利要求1所述的端铣刀，其中所述锥体是圆锥体，并且所述前刀面表面平行于所述圆锥体的中心轴线。

6.根据权利要求1或5中任意一项所述的端铣刀，其中所述前刀面表面是圆锥表面和圆柱表面之一的一部分。

7.根据权利要求6中任意一项所述的端铣刀，其中通过使用具有圆锥研磨表面和圆柱研磨表面中的任意一个研磨表面的工具来研磨平坦表面而形成所述前刀面表面。

8.根据权利要求1所述的端铣刀，其中所述刀柄的另一端具有相对于所述旋转轴线倾斜的端面和垂直于所述端面形成的连接孔，并且所述刀体由刀尖的一端支撑，所述刀尖的另一端插入所述连接孔中。

9.根据权利要求8所述的端铣刀，其中所述连接孔是通过在形成相对于所述旋转轴线倾斜的所述端面之后在所述端面上垂直戳入刀具而形成的直孔。

10.根据权利要求9所述的端铣刀，其中

所述刀柄具有垂直于所述连接孔从所述连接孔的表面形成的螺纹孔，以及

所述刀尖通过拧在所述螺纹孔中的螺钉而被固定在合适的位置。

11.根据权利要求8至10中任意一项所述的端铣刀，其所述刀尖具有结合到所述刀体的整个底面的结合表面。

12.根据权利要求11中任意一项所述的端铣刀，其中所述刀尖具有结合到所述刀体的结合表面，所述结合表面包括结合到所述刀体的所述前刀面表面的一部分的结合表面。

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