專利名稱：具有防碎屑和斷裂的增強(qiáng)徑向刃的徑向端銑刀的制作方法
背景技術(shù)：
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對金屬模等工件進(jìn)行仿形雕刻加工操作的一種徑向端銑刀的改進(jìn)，尤其是一種用于高速進(jìn)給切削的徑向端銑刀的改進(jìn)。
2、背景技術(shù)通常球頭端銑刀用于金屬模等的仿形雕刻加工操作。但目前需要進(jìn)行高效的切削加工，因此在使用中，徑向端銑刀就經(jīng)常代替球頭端銑刀。
和球頭端銑刀相比，徑向端銑刀的切削刃和工件在很短的長度上接觸。另外，因?yàn)榍蝾^端銑刀的尖端部位于其工具旋轉(zhuǎn)軸線，所以球頭端銑刀不可能獲得高切削(銑削)速度。另一方面徑向端銑刀卻可以獲得足夠高的切削(銑削)速度，徑向端銑刀切削力小，切削干凈，很適合于高效的切削。
另外，對于徑向端銑刀，在實(shí)際應(yīng)用中，已經(jīng)有了不同的改進(jìn)。例如JP-A-7-246508就公開了一種改進(jìn)的增強(qiáng)角R刃。以及JP-A-11-216609公開了一種提高切削性能(可切削性)的改進(jìn)。
而且作為金屬模等的加工，例如角加工，深切削加工或其他的大工具外伸長度加工都已經(jīng)很常見。在這樣的切削(銑削)加工過程中就會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)。這樣適合于這些加工方法中端銑刀進(jìn)給的進(jìn)給(工作臺(tái)進(jìn)給速度)就會(huì)減小，因?yàn)檫@種使進(jìn)給減小的方法根據(jù)NC程序能夠很容易的進(jìn)行加工。但是對于使該進(jìn)給減小的方法，不僅使加工效率減小了，而且使抑制振動(dòng)的效果也降低了，這樣每齒(刃)進(jìn)給就成比例減小了。所以切削刃和工件接觸的頻率就增加了，因而增大了磨損。
另外，在已知的方法中可以通過降低切削(銑削)速度來保持高效的振動(dòng)抑制效果。但這些方法也成比例的減少了上述進(jìn)給，并降低了加工效率。近來，在高速進(jìn)給切削中，切削(銑削)速度雖然減小了，但是進(jìn)給(工作臺(tái)進(jìn)給速度)卻增加了。也就是，每齒(刃)進(jìn)給卻極大地增加了。
但是，該徑向端銑刀卻存在這樣的問題，就是當(dāng)每齒(刃)進(jìn)給大幅度增加的時(shí)候，切削負(fù)載卻集中在角R刃，角R刃的機(jī)械強(qiáng)度不可能承擔(dān)這樣的切削負(fù)載，所以角R刃就會(huì)在其端部斷裂或破碎。尤其是，當(dāng)在加工粗糙表面或其他大切削量的切削加工中進(jìn)行高速進(jìn)給切削時(shí)，切削力就會(huì)很大，就更容易發(fā)生破碎，所以切削條件就必須寬松，這就意味著當(dāng)前的切削條件還不能達(dá)到高切削效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于前述的情況，其目的是提供一種徑向端銑刀，它可以抑制角R刃破碎和斷裂，從而可以進(jìn)行高進(jìn)給切削。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種徑向端銑刀，其既能夠增強(qiáng)角R(徑向)刃對破碎和斷裂的阻力，又能夠提高角R刃所產(chǎn)生碎屑的排放性能，從而能夠保證高進(jìn)給切削。
本發(fā)明的另一目的是提供一種徑向端銑刀，其可以提高角R刃的機(jī)械強(qiáng)度，從而增加使用壽命。
本發(fā)明的又一目的是提供一種徑向端銑刀，其既可以提高角R(徑向)刃的機(jī)械強(qiáng)度，又可以提高可切削性，從而保證能夠可切削性本發(fā)明的又一目的是提供一種徑向端銑刀，其可以在保持角R(徑向)刃可切削性的情況下，提高外周刃破碎和斷裂的阻力，從而更有效地進(jìn)行高進(jìn)給切削。
為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明，提供有一種徑向端銑刀，其具有一個(gè)形成在其端面的底刃，一個(gè)形成在其角部并設(shè)計(jì)成基本為四分之一圓弧的徑向刃，一個(gè)螺旋形成在其側(cè)面的外周刃，該底刃和徑向刃在連接點(diǎn)A彼此連接，而該徑向刃和外周刃在連接點(diǎn)B彼此連接，R代表徑向端銑刀的軸向方向和在該徑向刃的任何位置的法線方向之間的交角，該連接點(diǎn)A對應(yīng)于該徑向刃的R＝0°位置，而連接點(diǎn)B對應(yīng)于該徑向刃的R＝90°位置，其特征在于，在一個(gè)沿著穿過連接點(diǎn)A、B的平面中，而且由R剖視圖表示一個(gè)沿著穿過連接點(diǎn)A、B且和上述徑向刃的傾斜面相交叉的平面取的視圖，徑向刃的傾斜面設(shè)計(jì)成具有一條從連接點(diǎn)A延伸到連接點(diǎn)B的凸曲線。
在本發(fā)明的徑向端銑刀中，MO代表在R剖面視圖中，該凸曲線上離線段AB最遠(yuǎn)的位置，MO處于連接點(diǎn)A和在凸曲線上對應(yīng)于線段AB的中點(diǎn)的位置之間的位置。
在本發(fā)明的徑向端銑刀中，在R剖面視圖中該徑向刃的傾斜面的凸曲線的曲率在從連接點(diǎn)A到連接點(diǎn)B的方向逐漸變化。
在本發(fā)明的徑向端銑刀中，凸曲線的最大曲率位置位于凸曲線上在連接點(diǎn)A和凸曲線上對應(yīng)于線段AB的中點(diǎn)的位置之間的任何位置。
在本發(fā)明的徑向端銑刀中，在凸曲線上的在連接點(diǎn)A和凸曲線上對應(yīng)于線段AB的中點(diǎn)的位置之間的凸曲線的平均曲率大于在凸曲線上在連接點(diǎn)B和凸曲線上對應(yīng)于線段AB的中點(diǎn)的位置之間的凸曲線的平均曲率。
在本發(fā)明的徑向端銑刀中，構(gòu)成徑向刃的傾斜面的表面從徑向刃的R＝90°位置到R＝0°位置設(shè)計(jì)成一種凸曲面，底刃的傾斜面從徑向刃的R＝0°位置到徑向端銑刀工具的旋轉(zhuǎn)軸線基本上是平的。徑向刃的傾斜面的傾斜角(或傾角)可以在徑向刃的法線方向和徑向端銑刀的徑向方向，在整個(gè)徑向刃R＝90°位置和R＝0°位置之間的區(qū)域內(nèi)設(shè)定為一個(gè)負(fù)角。
在本發(fā)明的徑向端銑刀中，底刃的傾斜面的工具旋轉(zhuǎn)軸線的傾斜角小于徑向刃在R＝0°位置的傾斜面的傾斜角。
底刃的傾斜面為一個(gè)張口加工面。
在本發(fā)明的徑向端銑刀中，徑向刃的刃角從銳角逐漸變化到鈍角，再從徑向端銑刀的底刃側(cè)面到外周刃側(cè)面從鈍角變化到銳角，徑向刃至少從R＝30°位置到R＝60°位置的刃角為一個(gè)鈍角。
在本發(fā)明的徑向端銑刀中，徑向刃的刃角從銳角到鈍角的過渡區(qū)域可以設(shè)定在徑向刃R＝5°位置和R＝30°位置之間，徑向刃的刃角從鈍角到銳角的過渡區(qū)域可以設(shè)置在徑向刃R＝60°位置和R＝85°位置之間。
在本發(fā)明的徑向端銑刀中，鈍角的最大值設(shè)定為95°或者更大，徑向刃的最大鈍角位置位于徑向刃R＝30°位置和R＝50°之間。
在本發(fā)明的徑向端銑刀中，穿過徑向刃的R＝0°位置和R＝90°位置的線段AB相對于穿過徑向刃的R＝0°位置的直線CL傾斜，沿著徑向端銑刀的軸向方向觀察徑向端銑刀的端部的時(shí)候，在從10°到50°的旋轉(zhuǎn)中心軸線方向的視圖中，徑向刃的刃脊線外伸量的最大值，即在垂直于徑向端銑刀的軸向方向的剖面圖中，從凸曲線段AB向外延伸的最大值設(shè)定為該角R半徑的15％到30％。
在本發(fā)明的徑向端銑刀中，該徑向刃的中凸的刃脊線的外伸量的最大的位置位于刃脊線上的位置在R＝30°位置和R＝50°位置之間。
本發(fā)明的徑向端銑刀中，對應(yīng)于徑向端銑刀沿著和其軸向方向在徑向刃作為參照點(diǎn)的連接點(diǎn)A(R＝0°位置)處交叉成45°的方向所得到的透視圖，在徑向端銑刀的角R45°方向視圖中，該徑向刃彎曲成中凸形狀，當(dāng)在上述角R45°方向視圖中，C代表一個(gè)線段AB上的突出位置，該線段AB穿過徑向刃的R＝0°位置A和R＝90°位置B，C位置相對線段AB，突出于線段AB并對應(yīng)中凸形狀的徑向刃的最大外伸量的位置，D代表一個(gè)線段AB上的突出位置，其突出于線段AB并對應(yīng)中凸形狀的徑向刃的最大外伸量3/4長度的位置，且靠近連接點(diǎn)A，E代表一個(gè)線段AB上的突出位置，其突出于線段AB并對應(yīng)中凸形狀的徑向刃的最大外伸量1/2長度的位置，且靠近連接點(diǎn)A，F(xiàn)代表一個(gè)線段AB上的突出位置，其突出于線段AB并對應(yīng)中凸形狀的徑向刃的最大外伸量1/4長度的位置，且靠近連接點(diǎn)A。線段CD，DE，EF，F(xiàn)A的長度各不相同，而且按順序逐漸減小，上述各個(gè)線段長度的變化量也逐漸減小。而且，線段CD的長度設(shè)置為線段AC的長度的50％或者更多。
本發(fā)明的徑向端銑刀中，線段AC的長度可以設(shè)置為不少于線段AB的長度的40％到50％之間范圍內(nèi)的任何值。
本發(fā)明的徑向端銑刀中，在徑向端銑刀的角R45°方向視圖中，中凸形狀的徑向刃的外伸量的最大值可以設(shè)定在角R半徑的15％到25％范圍內(nèi)。
本發(fā)明的徑向端銑刀中，G代表一個(gè)線段AB上的突出位置，其突出于線段AB并對應(yīng)中凸形狀的徑向刃的最大外伸量3/4長度的位置，且靠近連接點(diǎn)B，H代表一個(gè)線段AB上的突出位置，其突出于線段AB并對應(yīng)中凸形狀的徑向刃的最大外伸量1/2長度的位置，且靠近連接點(diǎn)B，I代表一個(gè)線段AB上的突出位置，其突出于線段AB并對應(yīng)中凸形狀的徑向刃的最大外伸量1/4長度的位置，且靠近連接點(diǎn)B。線段AB上的線段CG，GH，HI，IB按順序長度逐漸減小，變化量也逐漸減小。
本發(fā)明的徑向端銑刀中，徑向刃的法線方向的離隙角(或后角)在從徑向刃R＝0°位置到R＝90°位置的方向上逐漸減小，其中在R＝0°位置，徑向刃法線方向的離隙角可以設(shè)置為10°或者更大。
本發(fā)明的徑向端銑刀中，在R＝90°位置的徑向刃的法線方向的傾斜角可以設(shè)置成和外周刃的法向方向的傾斜角相同。
本發(fā)明的徑向端銑刀中，沿著徑向刃的法線方向觀察，在徑向刃的剖面圖中徑向刃的傾斜面設(shè)計(jì)成直線或凹曲線形狀。
本發(fā)明的徑向端銑刀中，在從徑向刃的R＝0°位置到R＝90°位置的方向上，徑向刃的傾斜面設(shè)計(jì)成一種凸曲面。
本發(fā)明的徑向端銑刀中，徑向刃的傾斜角在徑向刃法線方向和徑向端銑刀的徑向方向可以設(shè)定為一個(gè)負(fù)角。
本發(fā)明的徑向端銑刀中，徑向端銑刀的端部的角部設(shè)定有多個(gè)徑向刃，每個(gè)徑向刃都設(shè)置有一個(gè)邊界部分，邊界部分的平均寬度和每個(gè)徑向刃各不相同和/或在每個(gè)徑向刃上各不相同。
本發(fā)明的徑向端銑刀中，每個(gè)徑向刃的邊界部分的平均寬度可以設(shè)定為0.15毫米或更少。
本發(fā)明的徑向端銑刀中，在邊界部分可以設(shè)置有潤滑涂層。
本發(fā)明的徑向端銑刀中，徑向刃扭轉(zhuǎn)并連續(xù)地和螺旋形成在徑向端銑刀的外周的外周刃相連，外周刃的螺旋角可以設(shè)定在35°到55°之間，徑向刃和/或外周刃上的邊界寬度為0.02到0.2毫米。
本發(fā)明的徑向端銑刀中，徑向刃可以為一種尖銳的刃。
本發(fā)明的徑向端銑刀中，一第一切削刃代表一個(gè)位于底刃側(cè)面上的徑向刃的切削位置，一第二切削刃代表一個(gè)位于外周刃側(cè)面上的徑向刃的切削位置，該第一和第二切削刃的傾斜面在垂直于該端銑刀軸向方向的剖面圖內(nèi)中凸彎曲，其中第二切削刃具有一個(gè)碎屑凹槽間隙，在徑向刃的刃底方向延伸并和傾斜面連續(xù)。
本發(fā)明的徑向端銑刀中，碎屑凹槽間隙的寬度逐漸減小。
根據(jù)本發(fā)明，就可以提高R刃斷裂的阻力，同時(shí)還可以改善R刃產(chǎn)生碎屑的排放性能，從而保證高速進(jìn)給切削的完成。
而且，根據(jù)本發(fā)明，即使當(dāng)本發(fā)明的徑向端銑刀進(jìn)行類似粗加工這樣的大切削量加工操作，其也可以應(yīng)用于三維曲面加工，仿形加工等加工操作中，而且還可以抑制R刃的破碎和斷裂，進(jìn)行每齒進(jìn)給大的高效切削加工。另外，在三維曲面加工，仿形加工等加工操作中，還可以提高R刃的機(jī)械強(qiáng)度和可切削加工性能，從而能夠進(jìn)行高精度的高速進(jìn)給切削操作。
而且，根據(jù)本發(fā)明，就可以在保持高切削性能的前提下，提高上述外周刃破碎和斷裂的阻力，從而更穩(wěn)定的進(jìn)行可切削性。


圖1是應(yīng)用在本發(fā)明中的徑向端銑刀的側(cè)視圖；圖2是當(dāng)在垂直于圖1的工具旋轉(zhuǎn)軸線(1-1)的方向觀察圖1的徑向端銑刀時(shí)，所示為圖1中徑向端銑刀的角部傾斜面的放大視圖；圖3是本發(fā)明第一實(shí)施例徑向端銑刀REM的角部放大剖面圖；圖4是當(dāng)在垂直于上述工具旋轉(zhuǎn)軸線的方向觀察上述徑向端銑刀時(shí)，所示為本發(fā)明第二實(shí)施例端銑刀的角部側(cè)翼的視圖；圖5所示的是R刃1在不同位置(從R0°到R90°)的傾角變化；圖6所示的是本發(fā)明第二實(shí)施例其沿著上述底刃側(cè)的端銑刀的角部視圖；圖7是沿著軸向方向觀察徑向端銑刀時(shí)，第四實(shí)施例中徑向端銑刀的角部放大平面圖；圖8是R45°方向視圖，其示出了本發(fā)明第五實(shí)施例的徑向端銑刀；圖9是圖8中R刃在上述角R45°方向觀察的放大視圖；圖10是本發(fā)明第六實(shí)施例中徑向端銑刀的角部放大側(cè)視圖；圖11是沿著圖10的線A-A取的剖視圖；圖12是本發(fā)明第七實(shí)施例包含上述R刃1，底刃2和外周邊刃3的角部的放大視圖；圖13是沿著圖12中的線B-B取的剖面圖；圖14是一個(gè)根據(jù)圖12中的第七實(shí)施例的放大視圖(R45°方向視圖)，當(dāng)每個(gè)R刃上的波狀邊界M的寬度彼此不同時(shí)，其示出了包含上述R刃1，底刃2和外周刃3的角部；圖15是一個(gè)根據(jù)圖12中的第七實(shí)施例的放大視圖(R45°方向視圖)，當(dāng)每個(gè)R刃上的鋸齒狀邊界M的寬度彼此不同時(shí)，其示出了包含上述R刃1，底刃2和外周刃3的角部；圖16是在R45°方向視圖中本發(fā)明第八實(shí)施例的徑向端銑刀的角部的放大視圖；圖17是沿著圖16中的線C-C取的剖面圖；圖18是沿著圖16中的線D-D取的剖面圖；圖19是本發(fā)明第九實(shí)施例中徑向端銑刀的端部的放大視圖；圖20是沿著圖19中的線E-E取的剖面圖；
圖21是沿著圖19中的線F-F取的剖面圖；圖22是沿著圖19中的線G-G取的剖面圖；圖23是沿著圖19中的線H-H取的剖面圖；具體實(shí)施例方式下面將參考附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖1是應(yīng)用在本發(fā)明中的徑向端銑刀的側(cè)視圖，圖2是圖1中所示徑向端銑刀的角部的放大視圖。在單獨(dú)描述本發(fā)明的實(shí)施例之前，首先來說明本發(fā)明中徑向端銑刀的各個(gè)組成部分。
如圖1、2所示，圖1中所示徑向端銑刀REM在其側(cè)表面和尖端部設(shè)置有不同的切削刃。徑向端銑刀REM的切削刃包括形成在徑向端銑刀REM的底(端)面上的底(端)切削刃(下文稱為“底刃”)2，形成在徑向端銑刀REM上的徑向切削刃1(下文稱為“角R刃”或只稱為“R刃”)和螺旋形成在徑向端銑刀REM的側(cè)面上的螺旋外周切削刃3(下文稱為“外周刃”)。如圖1，2所示，每個(gè)底刃2，每個(gè)徑向刃1和每個(gè)外周刃3都彼此相連構(gòu)成一個(gè)連續(xù)的從徑向端銑刀REM的前側(cè)到后側(cè)延伸的切削刃，且上述徑向端銑刀REM就設(shè)置有一些(兩或更多)這樣的切削刃。
在圖1中，點(diǎn)劃線(L-L)代表徑向端銑刀的工具旋轉(zhuǎn)軸線，其對應(yīng)于徑向端銑刀REM的旋轉(zhuǎn)中心，虛線代表當(dāng)徑向端銑刀REM旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，徑向端銑刀REM的旋轉(zhuǎn)軌跡(RL)。參考標(biāo)記4代表徑向刃1的側(cè)翼，參考標(biāo)記5代表底刃2的側(cè)翼，參考標(biāo)記6代表外周刃3的側(cè)翼。在圖2中，參考標(biāo)記7代表徑向刃1的傾斜面，參考標(biāo)記8代表一個(gè)端開面(底刃2的傾斜面)。參考字符A代表徑向刃1和底刃2之間的連接點(diǎn)，參考字符B代表徑向刃1和外周刃3之間的連接點(diǎn)。連接點(diǎn)A對應(yīng)于R0°，而連接點(diǎn)B對應(yīng)于R90°。
這里，R0°表示R刃1位于平行于徑向端銑刀REM的工具旋轉(zhuǎn)軸線(L-L)的直線上的一個(gè)端部位置，該直線穿過該R刃1的R中心(曲面中心)C。R90°表示R刃1位于垂直于徑向端銑刀REM的工具旋轉(zhuǎn)軸線(L-L)的直線上的另一個(gè)端部位置(連接點(diǎn)B)，該直線穿過該R刃1的中心C。也就是，REM的R0°位置對應(yīng)于R刃1靠近在R刃1和底刃2之間連接點(diǎn)A的一個(gè)端部，而REM的R90°位置對應(yīng)于R刃1靠近在R刃1和外周刃3之間連接點(diǎn)B的另一個(gè)端部。而且，REM的R45°位置表示一個(gè)包含位于一條直線上的R刃1的位置的部分，該直線在45°和該徑向端銑刀REM的工具旋轉(zhuǎn)軸線(L-L)相交，并通過該R刃1的R中心C。也就是，該R刃1的R45°點(diǎn)對應(yīng)于在連接點(diǎn)A、B之間的中間位置。
接著，將參考附圖在下面描述本發(fā)明的徑向端銑刀優(yōu)選實(shí)施例。在下面的實(shí)施例中，代表性使用的徑向端銑刀在其尖端部的每個(gè)角部通常具有一個(gè)基本上為四分之一圓弧的角R刃，但是本發(fā)明并不局限于這種類型的徑向端銑刀，還可應(yīng)用于其它已知的徑向端銑刀。
現(xiàn)在，參考圖3來說明本發(fā)明第一實(shí)施例。
圖3是本發(fā)明第一實(shí)施例的徑向端銑刀REM的角部放大剖面圖，其包含有連接連接點(diǎn)A、B的直線AB，并對應(yīng)從徑向刃1的傾斜面7的側(cè)面觀察的平面圖。
在這個(gè)實(shí)施例中，圖3中的徑向端銑刀REM的角部的截面圖，通過沿著穿過連接點(diǎn)A、B(也就是包含連接兩個(gè)連接點(diǎn)A、B的線段AB)的平面切割REM的角部來獲得，以便于和R刃1的傾斜面7相交。如此獲得的截面圖在下文中將稱作“R截面圖”。根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，R刃1的傾斜面7的形狀設(shè)計(jì)成使得R刃1的傾斜面7的線型LS，如圖3所示，在R截面圖中為凸形的曲線從連接點(diǎn)A延伸到連接點(diǎn)B。這樣特定的表面形狀為高進(jìn)給切削徑向端銑刀帶來了不同的效果，而且適合于如下的高進(jìn)給切削。也就是，R刃1的傾斜面7的表面形狀設(shè)計(jì)成使在截面圖中具有沿著至少一個(gè)穿過連接點(diǎn)A、B的平面的凸形的曲線，并和R刃1的傾斜面7相交。
在每齒進(jìn)給增加的高速進(jìn)給切削中，在工具的軸向方向上的切削量設(shè)定為角R的半徑CR的35％或更少(在圖2中，對應(yīng)于在平行工具旋轉(zhuǎn)軸線并穿過連接點(diǎn)A的直線和平行工具旋轉(zhuǎn)軸線并穿過連接點(diǎn)B的直線之間的長度)。當(dāng)進(jìn)行這樣的高進(jìn)給切削時(shí)，由于切削刃的相位關(guān)系在連接點(diǎn)A附近就會(huì)產(chǎn)生碎屑，并在上傾斜方向流出，也就是，在從連接點(diǎn)A朝向連接點(diǎn)B的方向排出。所以，為了使徑向端銑刀REM的R刃1具有高機(jī)械強(qiáng)度和高可切削性(切削或銑削性能)，也就是為了提高R刃1的高機(jī)械強(qiáng)度和高可切削性，在沿著穿過連接點(diǎn)A、B平面切割包含R刃1的角部獲得的截面圖中，每個(gè)R刃1的傾斜面的表面形狀都被設(shè)計(jì)成具有從連接點(diǎn)A延伸到連接點(diǎn)B的凸曲線，以便于和R刃1的傾斜面7相交(交叉)。
本申請的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)每個(gè)R刃1的傾斜面7設(shè)計(jì)成具有特殊表面形狀的時(shí)候，就可以提高R刃的切削刃的機(jī)械強(qiáng)度，在連接點(diǎn)A處產(chǎn)生的碎屑就可以很快和R刃1的傾斜面7分離開，并能夠降低切削力，從而提高其可切削性能。
在這個(gè)實(shí)施例中，R刃1的傾斜面7的表面形狀可以通過使用如上所述的R截面圖來標(biāo)定，因?yàn)樗薅ǖ腞截面圖使其能夠簡單可視的識(shí)別碎屑產(chǎn)生的位置和碎屑的流出方向，從而使R刃1的傾斜面7的截面形狀一看就可以知道。
對于R截面圖的傾斜面7的凸曲線(圖3)，本申請的發(fā)明人同樣發(fā)現(xiàn)如果增加凸曲線LS的曲率，就可以進(jìn)一步提高可切削性。所以，可以優(yōu)選的是在連接點(diǎn)A到連接點(diǎn)B的方向上，逐漸改變凸曲線LS的曲率。也可以將凸曲線LS的最大曲率位置18設(shè)置在連接點(diǎn)A和線段AB的中點(diǎn)15之間的區(qū)域16內(nèi)的任何位置，這樣有助于切削。而且，還可以優(yōu)選的是在連接點(diǎn)A和線段AB的中點(diǎn)15之間的區(qū)域16內(nèi)的凸曲線LS的平均曲率，也就是區(qū)域16的大致弧形部分的曲率設(shè)定為大于在中點(diǎn)15和連接點(diǎn)B之間的區(qū)域17內(nèi)的大致弧形部分的曲率。
縮短在凸曲線LS的最大外伸位置18和碎屑之間的接觸距離，這樣就可以減小在這個(gè)地方的切削力。所以，在這個(gè)位置就可以獲得最佳的可切削性能，因此，凸曲線的最大外伸位置18設(shè)在一個(gè)相當(dāng)于角R的半徑CR的35％或更少的位置時(shí)，效果是顯著的。也就是說，當(dāng)凸曲線LS的最大外伸位置18設(shè)在區(qū)域16中，就可以獲得最佳的可切削加工性能，而且還就可以大幅度減小振動(dòng)。
如上所述，在高速進(jìn)給切削的一個(gè)通常位置時(shí)，工具軸向方向的切削量設(shè)定在角R的半徑的35％或更少，其中每齒進(jìn)給就極大地增加了。所以，尤其是通過設(shè)計(jì)R刃1的傾斜面7的表面形狀，使其至少在區(qū)域16對應(yīng)于一個(gè)主要用于切削加工的位置，具有一個(gè)在上述R截面圖內(nèi)的凸曲線，所以，主要用于切削加工的R刃1的部分就可以獲得高機(jī)械強(qiáng)度和可切削性。
而且，在R刃1的連接點(diǎn)B附近還可以形成有一個(gè)凹槽或線性音分。這個(gè)位置不是主要用在切削加工中，其對高速進(jìn)給切削沒有任何影響。所以，這樣的改變可以包含在本發(fā)明的主題中。
如果進(jìn)行高速進(jìn)給切削，其要比通常切削的切削負(fù)載大，而且切削負(fù)載更多集中在R刃本體的強(qiáng)度弱的部分，從而導(dǎo)致R刃的斷裂。進(jìn)而，當(dāng)最大外伸部分位于區(qū)域16(在連接點(diǎn)A側(cè)的區(qū)域)的傾斜面的凸曲線上時(shí)，相對線段AB的長度，區(qū)域16內(nèi)的傾斜面的厚度大于在區(qū)域17(在連接點(diǎn)B側(cè)的區(qū)域)內(nèi)的傾斜面的厚度。所以，從強(qiáng)度平衡的角度來看，相對線段AB，在區(qū)域17中的R刃1的側(cè)翼4的平均厚度就可以大于在區(qū)域16中的R刃1的側(cè)翼4的平均厚度。這種結(jié)構(gòu)使整個(gè)R刃可以保持最佳的強(qiáng)度平衡，從而提高防止斷裂的阻力。
為了在R刃中達(dá)到高機(jī)械強(qiáng)度，可以優(yōu)選的是在工具徑向方向，R刃的傾斜角范圍設(shè)置為負(fù)角，更加優(yōu)選的是，考慮到機(jī)械強(qiáng)度和可切削性，R刃的傾斜角范圍設(shè)置在-15°到-40°之間，如果在工具徑向方向的傾斜角是一個(gè)負(fù)角，且該負(fù)值的絕對值就會(huì)小于15°，那么該切削刃強(qiáng)度是不夠的。就很有可能產(chǎn)生碎屑。而且如果該負(fù)角的絕對值大于40°，切削刃強(qiáng)度就過大了，但可切削加工性能卻降低了，所以切削力就增加了，因此就會(huì)發(fā)生振動(dòng)，切削表面就更加粗糙了。為了能夠滿足R刃具有高機(jī)械強(qiáng)度和高可切削性能，傾斜角范圍更加優(yōu)選的是-20°到-35°。
而且有利的是增加切削刃的數(shù)量(切削刃設(shè)置)就可以進(jìn)行高效切削。如果工件具有一個(gè)角部，當(dāng)具有四個(gè)或更多切削刃的多刃端銑刀應(yīng)用于該工件時(shí)，這些切削刃同時(shí)在該角部上操作，由于共振就很容易發(fā)生振動(dòng)。所以，切削刃的數(shù)量最好是設(shè)置為三個(gè)。而且還可以通過應(yīng)用TiALN硬質(zhì)涂層或類似物或者鉻(Cr)類潤滑涂層來提高徑向端銑刀的使用壽命(R刃或其他部分)。
下面將參考圖2和3詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的優(yōu)選實(shí)例。
(實(shí)例1)該實(shí)施例中的一個(gè)實(shí)例1使用了一種硬質(zhì)合金特細(xì)顆粒形成的3切削刃型徑向端銑刀，其中切削刃直徑設(shè)定為10毫米，角R的半徑CR設(shè)定為2毫米，切削刃涂覆有TiALN。在這個(gè)實(shí)例中，R刃1的傾斜面7的表面形狀基于下列條件設(shè)計(jì)傾斜面7的表面形狀在沿著穿過連接點(diǎn)A、B的平面的截面圖中，具有從連接點(diǎn)A延伸到連接點(diǎn)B的凸曲線，以便于和R刃1的傾斜面7相交(相貫)；凸曲線的最大曲率位置設(shè)在一個(gè)比線段AB的中點(diǎn)15更靠近連接點(diǎn)A的位置上(也就是位于區(qū)域16內(nèi))；位于連接點(diǎn)A和中點(diǎn)15之間的區(qū)域16內(nèi)的凸曲線LS的大致弧形部分的曲率要大于在連接點(diǎn)B和中點(diǎn)15之間的區(qū)域17內(nèi)的凸曲線LS的大致弧形部分的曲率；凸曲線LS的最大外伸部18設(shè)置在比中點(diǎn)15更靠近連接點(diǎn)A的位置上，而且比其靠近為線段AB大約10％的距離；而R刃1的傾斜角在端銑刀的徑向方向設(shè)定為-25°。
如上所述，區(qū)域16內(nèi)的傾斜面7設(shè)計(jì)成凸面形式。當(dāng)產(chǎn)生碎屑及碎屑沿著R刃1的傾斜面7排放的時(shí)候，該傾斜面7的凸面形設(shè)計(jì)使區(qū)域16中的傾斜面7只和碎屑在很短的距離接觸很短的時(shí)間。
如圖3所示，R刃1在區(qū)域17中的傾斜面7的厚度10大于其在區(qū)域16內(nèi)的傾斜面7的厚度，從而可以提高整個(gè)R刃1的機(jī)械強(qiáng)度。
下面進(jìn)行實(shí)例1的切削測試。在使用HRC40預(yù)硬鋼作為工件的條件下，徑向端銑刀的旋轉(zhuǎn)量設(shè)定為每分鐘1680轉(zhuǎn)，每齒(刃)進(jìn)給設(shè)定為0.625毫米每齒(刃)，進(jìn)給速度為4200毫米/分，而在軸向方向0.6毫米螺距的工具外伸量為40毫米，通過送風(fēng)的仿形操作來加工100毫米長、65毫米寬和30毫米深、具有坡度為3°側(cè)壁的凹窩形狀，可以觀測到其損壞狀態(tài)。
作為一個(gè)比較實(shí)例，在JP-A-7-246508和JP-A-11-216609中公開的徑向端銑刀分別作為比較實(shí)例2和3，它們和本發(fā)明實(shí)例1具有相同的尺寸，進(jìn)行上述和實(shí)例1相同的切削測試。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例1，在凹窩角部的振動(dòng)非常小，切削狀態(tài)很穩(wěn)定，直到切削深度達(dá)到30毫米，也就是在完成單成形加工之后，工具的破壞狀態(tài)顯示為帶有輕微磨損寬度的正常磨損，且加工表面優(yōu)良。另一方面，根據(jù)比較實(shí)例2，由于每齒進(jìn)給很大，在第三路徑加工時(shí)間就會(huì)產(chǎn)生碎屑，此時(shí)在工具軸向方向的切削深度設(shè)定為1.8毫米，振動(dòng)集中在凹窩角部的加工時(shí)間內(nèi)，而且切削噪音加強(qiáng)，在單成形加工后的工具損壞狀態(tài)顯示出R刃已經(jīng)斷裂。結(jié)果，不可能達(dá)到原來的加工形狀。而且，根據(jù)比較實(shí)例3，在初始切削階段，R刃就出現(xiàn)碎屑，在凹窩(或小型)形狀達(dá)到加工的30％時(shí)，也就是達(dá)到9毫米的切削深度時(shí)，其使用壽命就結(jié)束了。
(實(shí)例2)制造一種徑向端銑刀，其凸曲線的最大外伸部分18位于連接點(diǎn)B和中點(diǎn)15之間的區(qū)域17內(nèi)，和實(shí)例1在相同條件下制造的徑向端銑刀進(jìn)行同樣的切削測試，結(jié)果，直到深度達(dá)到30毫米，也就是完成單成形加工，在完成加工之后的工具破壞狀態(tài)顯示為沒有碎屑產(chǎn)生的正常磨損。但是，和本發(fā)明的實(shí)例1相比較，卻在一定程度上產(chǎn)生了振動(dòng)，在加工表面上保留了一些振動(dòng)的印記。
如上所述，根據(jù)上述實(shí)施例，可以提高R刃的斷裂阻力，也可以非常良好的排放R刃處所產(chǎn)生的碎屑，從而提供了一種可以支持高速進(jìn)給切削的徑向端銑刀。

根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例中的徑向端銑刀其特征在于構(gòu)成R刃1的傾斜面7的一個(gè)表面設(shè)計(jì)成在從如圖4所示的從R90°位置到R0°位置的方向上具有一個(gè)凸曲面。而且從R0°位置延伸到工具旋轉(zhuǎn)軸線(A-A)的端開面(底刃2的傾斜面)8基本上為平的。
如上所述，R刃1產(chǎn)生的碎屑沿著傾斜面7排放。根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，為了減小傾斜面7和碎屑的接觸，以及降低切削力，構(gòu)成R刃1的傾斜面7的表面設(shè)計(jì)成具有一個(gè)從R90°位置到R0°位置方向的凸曲面。通過這種R刃1的傾斜面7的設(shè)計(jì)，就可以防止傾斜面7上的切削應(yīng)力集中在一個(gè)方向，而可以分散在所有的方向上。另外，該實(shí)例不需要任何沿著流出方向阻止碎屑排放的步驟。
而且，在從R刃1的R0°位置延伸到上述工具旋轉(zhuǎn)軸線的方向上底(端)刃2的傾斜面7可以設(shè)計(jì)為有一個(gè)大致的平面。所以，在R刃1上產(chǎn)生的碎屑就可以平滑的排放掉，而不會(huì)干擾底刃2的傾斜面7和處于邊界的其他傾斜面。
而且在從R刃1的R90°位置到R0°位置的區(qū)域，在圖5中NL所代表的R法線方向(R刃1的法線方向)和工具徑向方向，R刃1的傾斜面7的傾斜角α都可以設(shè)置為負(fù)角。圖5示出了R刃1的各個(gè)位置(從R0°到R90°)的傾斜角α的變化。這里，傾斜角α限定為在R刃1的任何位置(從R0°到R90°)的法線NL和圖5位置中的傾斜面7的切線TL之間的交角。而且，離隙角γ限定為垂直于在R刃1的任何位置(從R0°到R90°)的法線NL的直線和圖5位置中R刃1的側(cè)翼4的切線之間的交角。
當(dāng)傾斜面7的切線TL的方向處在圖5中的法線NL的右側(cè)的時(shí)候，傾斜角α為一個(gè)負(fù)值。另一方面，當(dāng)切線TL的方向處在圖5中的法線NL的左側(cè)的時(shí)候，傾斜角α為一個(gè)正值。所以，圖5示出了R刃1的傾斜面7的傾斜角α可以設(shè)定為一個(gè)在R0°到R90°區(qū)間的負(fù)值，在這個(gè)實(shí)施例中，傾斜角α的上述條件也同樣滿足于工具徑向方向。
即使在三維曲面加工中，雖然切削載荷施加在更寬的方向范圍上，但這個(gè)實(shí)施例中滿足上述條件的徑向端銑刀同樣具有高切削刃強(qiáng)度。
而且在開始的時(shí)候，底刃(端刃)2可切削性能很差，這就會(huì)負(fù)面影響底刃2和R刃1之間的連接部分，也就是負(fù)面影響R刃1的R0°位置，所以R刃就可能破碎或斷裂。因此，為了提高底刃2的可切削性能，底刃2的傾斜角可以設(shè)定為小于在R刃1的R0°位置的法線方向的傾斜角α。該底刃2的傾斜角最好是設(shè)定為一個(gè)正角。
在圖5中，β代表R刃1的夾角，其限定為在R刃1的任何位置傾斜面7的切線和R刃1的側(cè)翼4之間的交角。
為了進(jìn)一步提高碎屑的排放性能，底刃2的張口(傾斜面)加工和R刃1的張口(傾斜面)加工都可以作為一系列加工來進(jìn)行操作，構(gòu)成R刃1的傾斜面7的面和構(gòu)成底刃2的傾斜面8的面可以形成凸曲面，從而控制R刃1的斷裂(破碎)。
而且，為了進(jìn)行高效切削，還可以增加切削刃的數(shù)量。如果工件具有一個(gè)角部，當(dāng)應(yīng)用具有四個(gè)或更多切削刃的多刃端銑刀在工件上時(shí)，切削刃就會(huì)同時(shí)存在于角部，這樣由于共振就很容易出現(xiàn)振蕩。所以，切削刃的數(shù)量最好設(shè)定為三個(gè)，而且還可以通過應(yīng)用TiALN硬質(zhì)涂層或類似物或者鉻類潤滑涂層來提高徑向端銑刀的使用壽命(R刃或其他部分)。
下面，將參考圖2，4，和6詳細(xì)描述本發(fā)明第二實(shí)施例中的優(yōu)選實(shí)例。
(實(shí)例1)該實(shí)施例中的一個(gè)實(shí)例，使用了一種硬質(zhì)合金特細(xì)顆粒形成的3切削刃徑向端銑刀，其中切削刃直徑設(shè)定為12毫米，角R的半徑CR設(shè)定為2毫米，切削刃涂覆有TiALN。如圖2，4和6所示，當(dāng)在傾斜面?zhèn)让?，?cè)翼側(cè)面和底刃側(cè)面觀察R刃時(shí)，構(gòu)成R刃1的傾斜面7的表面設(shè)計(jì)成具有一個(gè)從R90°位置到R0°位置的方向上的凸曲面，而且從R刃1的R0°位置延伸到工具旋轉(zhuǎn)軸線(A-A)的端開面7(底刃2的側(cè)翼)設(shè)計(jì)成基本上為平的。
在使用HRC40預(yù)硬鋼作為工件的條件下，通過送風(fēng)的仿形操作來在下列切削條件下加工150毫米長、18毫米寬和30毫米深、具有傾斜度為3°側(cè)壁的凹窩溝槽形狀徑向端銑刀的旋轉(zhuǎn)數(shù)量設(shè)定為每分鐘2600轉(zhuǎn)，每齒(刃)進(jìn)給設(shè)定為0.16毫米每齒(刃)，進(jìn)給速度為1250毫米/分，在軸向方向0.6毫米螺距的工具外伸量為65毫米，在切削測試之后，可以觀測到其破損狀態(tài)。
如上所述，在上面描述的傳統(tǒng)徑向端銑刀可以作為比較實(shí)例進(jìn)行切削測試。
作為第二實(shí)施例中實(shí)例1的切削測試結(jié)果，振動(dòng)非常小，即使在凹窩(或小型)成形的角部方向上的加工，切削狀態(tài)也很穩(wěn)定。而且在加工之后，也就是在完成單成形工作之后，直到切削深度達(dá)到30毫米，工具的破壞狀態(tài)顯示為具有輕微磨損寬度的正常磨損，加工表面優(yōu)良。另一方面，根據(jù)比較實(shí)例，由于每齒進(jìn)給很大，在第三路徑加工時(shí)間就會(huì)產(chǎn)生碎屑，當(dāng)在工具軸向方向的切削深度設(shè)定為1.8毫米時(shí)，振動(dòng)就集中在凹窩角部加工的時(shí)間內(nèi)，而且切削噪音加強(qiáng)，在單成形加工后的工具損壞狀態(tài)顯示出R刃已經(jīng)斷裂。結(jié)果達(dá)不到原始的加工形狀。
(實(shí)例2)一種徑向端銑刀和實(shí)例1以相同的方式制造，在從R刃1的R90°位置到R0°位置的R法線方向和工具徑向方向，其傾斜角設(shè)定為負(fù)角。并在上述制造的徑向端銑刀進(jìn)行和實(shí)例1相同的切削測試。結(jié)果相對比實(shí)例1，在實(shí)例2中的切削更加穩(wěn)定，工具的磨損寬度進(jìn)一步減小，加工表面更加良好。
(實(shí)例3到5)下面，作為實(shí)例3到5，和實(shí)例1以相同方式制造的徑向端銑刀，其中在從R刃1的R0°位置的法線方向的傾斜角一般設(shè)定在-5°，但是底(端)刃的傾斜角分別設(shè)定為-5°，0°，+5°，實(shí)例3到5的徑向端銑刀進(jìn)行和實(shí)例1相同的切削測試。結(jié)果在實(shí)例4，5，6中依次在所有工具(徑向端銑刀)上的振動(dòng)都非常小，切削穩(wěn)定，具有輕微磨損寬度的工具磨損狀態(tài)顯示為正常磨損，而且加工表面良好。尤其是，切削噪音大幅度減小。而且在R刃1的R0°位置的磨損寬度很小。
表1示出了在第二實(shí)施例和上述比較實(shí)例(現(xiàn)有技術(shù))之間的比較結(jié)果，當(dāng)上述切削測試在下列條件下進(jìn)行由一種硬質(zhì)合金特細(xì)顆粒形成的3切削刃徑向端銑刀，其中切削刃直徑設(shè)定為10毫米，角R的半徑CR設(shè)定為2毫米，切削刃涂覆有TiALN，預(yù)硬鋼(HRC40)作為工件，通過干燥(送風(fēng))的仿形操作來加工150毫米長、18毫米寬和30毫米深、具有傾斜度為3°側(cè)壁的凹窩形狀徑向端銑刀的旋轉(zhuǎn)量設(shè)置為每分鐘2520轉(zhuǎn)，在軸向方向螺距為0.6毫米，徑向螺距為3毫米，工具外伸長度為40毫米。



現(xiàn)有技術(shù)端銑刀中的R刃的傾斜面的表面形狀不是凸曲面。
第二實(shí)施例端銑刀中的R刃的傾斜面的表面形狀是凸曲面。
*在初始的切削階段，碎屑發(fā)生在角R部*優(yōu)良的切削狀態(tài)，沒有斷裂，也沒有碎屑如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種應(yīng)用在三維曲面加工，仿形加工等中的徑向端銑刀，其即使在粗加工等這樣切削量較大的加工中也可以抑制R刃破碎和斷裂，所以可以用來進(jìn)行具有每齒大進(jìn)給的高效切削。
當(dāng)通過使用徑向端銑刀進(jìn)行高速進(jìn)給切削時(shí)，通常使用仿形加工，因?yàn)楹颓邢飨嚓P(guān)的位置在仿形加工中基本沒有變化。根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例中的徑向端銑刀，切削刃的位置，也就是R刃1設(shè)計(jì)成使R刃1在R30°位置和R60°位置之間的部分具有一個(gè)鈍角(這部分在下文稱為“鈍角位置”)。如上所述，R刃1位于在R0°位置和R90°位置(參看圖5)之間的區(qū)域。
由于R刃1提供了鈍角部分，使得造成切削載荷集中導(dǎo)致破碎和斷裂的R刃1的部分在機(jī)械強(qiáng)度上得到加強(qiáng)。而且當(dāng)機(jī)械強(qiáng)度更加重要時(shí)，鈍角可以設(shè)定在R10°位置和R80°位置之間。另一方面，當(dāng)切削刃性能(也就是切削性能)更加重要時(shí)，鈍角可以設(shè)定在R30°位置和R60°位置之間。
而且，當(dāng)在R刃1和底刃2之間的連接位置A與在R刃1和外周刃3之間的連接位置B的每個(gè)的R刃1的夾角β(也就是在R0°和R90°的夾角β)設(shè)定為一個(gè)銳角(參看圖5)時(shí)，R刃1就可以平滑的和底刃2和外周刃3的每個(gè)相連。尤其是，對于底刃2和R刃1之間的連接，R刃1可以通過底刃2的傾斜角更加光滑的和底刃2連接。
根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，從銳角部到R刃1上的鈍角部的過渡區(qū)域范圍可以設(shè)定為R刃1的R5°到R30°。上述底刃2的傾斜角α和夾角β在仿形等切削操作中起著主要作用。底刃2的傾斜角最好是設(shè)為一個(gè)正角。這樣傾斜角α就可以在正角和負(fù)角之間變化，另外，可以改變上述R刃1的離隙角γ，使得R刃1的邊緣形狀可以在底刃2的線性形狀和曲線形狀之間變化。也就是，上述R刃1的傾斜角α和離隙角γ都可以變化。
R刃1的傾斜角α在連接位置A(R0°)保持為正值或零，然后如圖5所示，按照一個(gè)增加的順序從R5°，R10°，R20°，R25°和R30°，逐漸增加為一個(gè)大的負(fù)角。這時(shí)，R刃1的離隙角γ設(shè)定為對應(yīng)曲線切削刃，其逐漸增大。所以，夾角β逐漸增大從而達(dá)到一個(gè)鈍角。
而且，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，從銳角部到鈍角部的過渡區(qū)域范圍可以設(shè)定在R60°位置與R85°位置之間。對于外周刃3的傾斜角α和夾角β，由于在仿形等切削加工中外周刃3的重復(fù)切削，外周刃3將要切削的量也逐漸增大。所以，外周刃3的傾斜角最好是設(shè)定為一個(gè)正角，這樣R刃1的傾斜角α就可以在正角和負(fù)角之間變化。另外，可以改變R刃1的離隙角γ，使得R刃1的刃形狀可以從曲線形狀變化到外周刃3的扭轉(zhuǎn)或螺旋形狀。也就是，R刃1的傾斜角α和離隙角γ都可以變化。
R刃1的傾斜角α在R刃1和外周刃3之間的連接位置B(也就是R90°)保持為正值或零，其朝向外周刃3的底端側(cè)逐漸過渡到原始的傾斜角。同時(shí)，R刃1的離隙角γ和外周刃3設(shè)定為對應(yīng)于扭轉(zhuǎn)(螺旋)切削刃設(shè)置，當(dāng)離隙角γ逐漸增大，其傾斜角逐漸過渡到一個(gè)正角，夾角逐漸減小，且其從鈍角過渡到銳角。
根據(jù)該實(shí)施例，鈍角的最大值可以設(shè)定為95°或更大。徑向端銑刀REM的角R部容易磨損或破碎，因?yàn)樵诮荝部的切削速度很高，在該角R部集中了大切削載荷，這樣在切削過程中的切削熱就很容易集中在該角R部。所以在該角R部，切削刃的機(jī)械強(qiáng)度必須提高，可以發(fā)現(xiàn)，如果R刃1的鈍角位置的夾角的最大值設(shè)定為95°或更大時(shí)，就可以滿足上述條件。另外由于可以縮短在R刃1的傾斜面?zhèn)鹊乃樾歼^渡距離，所以可以優(yōu)選的是，最大夾角位置(95°或更大)可以設(shè)定在R30°和R50°之間的區(qū)域，這樣就可以提高排放碎屑的性能。
這里，為了進(jìn)一步抑制任何切削刃出現(xiàn)碎屑，底刃的張口加工和R刃的張口加工都可以由一系列加工操作來執(zhí)行，以便于R刃和底刃的刃脊線形成一凸曲線，從而提高R刃破碎和斷裂的阻力。而且，為了進(jìn)行高效切削，可以增加切削刃的數(shù)量，如果工件具有一個(gè)角部，當(dāng)具有四個(gè)或更多切削刃的多刃端銑刀應(yīng)用于該工件時(shí)，這些切削刃同時(shí)在該角部上操作，由于共振就很容易發(fā)生振動(dòng)。所以，切削刃的數(shù)量最好是設(shè)定為三個(gè)。而且還可以通過應(yīng)用TiALN硬質(zhì)涂層或類似物或者鉻類潤滑涂層來提高徑向端銑刀的使用壽命(R刃或其他部分)。
下面，將描述根據(jù)第三實(shí)施例的優(yōu)選實(shí)施例。
(實(shí)例1)該實(shí)施例中的一個(gè)實(shí)例，使用了一種硬質(zhì)合金特細(xì)顆粒形成的3切削刃徑向端銑刀，其中切削刃直徑設(shè)定為12毫米，該角R的半徑CR設(shè)定為2毫米，切削刃涂覆有TiALN。在該實(shí)例1中，R刃1的傾斜角α逐漸增加/減小，R刃1的離隙角γ 從R0°到R90°逐漸增加，使得R刃1的夾角β可以分別在R0°設(shè)定為83°，在R15°設(shè)定為90°，在R30°設(shè)定為98°，在R45°設(shè)定為100°，在R60°設(shè)定為98°，在R75°設(shè)定為90°，在R90°設(shè)定為87°。作為比較，和實(shí)例1以相同方式制造的徑向端銑刀的R刃的夾角設(shè)定為一個(gè)在其整個(gè)區(qū)域的銳角，使其在R0°設(shè)定為83°，在R45°設(shè)定為85°，在R90°設(shè)定為87°。
在使用HRC40預(yù)硬鋼作為工件的條件下，通過送風(fēng)的仿形操作來在下列切削條件下加工150毫米長、18毫米寬和30毫米深、具有傾斜度為3°側(cè)壁的凹窩溝槽形徑向端銑刀的旋轉(zhuǎn)量設(shè)置為每分鐘2600轉(zhuǎn)，每齒(刃)進(jìn)給設(shè)置為0.16毫米每齒(刃)，進(jìn)給速度為1250毫米/分，在軸向方向0.6毫米螺距的工具外伸量為65毫米，在切削測試之后，可以觀測到其破損狀態(tài)。
作為第三實(shí)施例中實(shí)例1的切削測試的結(jié)果，振動(dòng)非常小，即使在凹窩角部方向上的加工，切削狀態(tài)也很穩(wěn)定。而且在工作之后，也就是在完成單成形工作之后，直到切削深度達(dá)到30毫米，工具的破壞狀態(tài)顯示為具有輕微磨損寬度的正常磨損，加工表面優(yōu)良。另一方面，根據(jù)該比較實(shí)例，由于每齒進(jìn)給很大，在第三路徑加工時(shí)間就會(huì)產(chǎn)生碎屑，當(dāng)在工具軸向方向的切削深度設(shè)定為1.8毫米時(shí)，振動(dòng)就集中在凹窩角部的加工時(shí)間內(nèi)，而且切削噪音加強(qiáng)，在單成形加工后的工具損壞狀態(tài)顯示出該R刃已經(jīng)斷裂。結(jié)果達(dá)不到原始的加工形狀。
(實(shí)例2到5)下面，作為實(shí)例2，和實(shí)例1以相同方式制造的一種徑向端銑刀，其中和實(shí)例1一樣在R0°和R90°設(shè)定相同的夾角，但是，夾角在R45°設(shè)定為90°，作為實(shí)例3制造的徑向端銑刀和實(shí)例1一樣在R0°和R90°設(shè)定相同的夾角，但是夾角在R45°設(shè)定為95°，作為實(shí)例4制造的徑向端銑刀和實(shí)例1一樣在R0°和R90°設(shè)定相同的夾角，但是夾角在R45°設(shè)定為105°，作為實(shí)例5制造的徑向端銑刀和實(shí)例1一樣在R0°和R90°設(shè)定相同的夾角，但是夾角在R45°設(shè)定為110°。
實(shí)例2-5的徑向端銑刀采取和實(shí)例1相同的切削測試，測試結(jié)果對于實(shí)例2到5，直到30毫米深，也就是完成單成形工作，達(dá)到了原始的加工形狀。尤其是相對于實(shí)例1-3，振動(dòng)非常小，切削狀態(tài)也很穩(wěn)定。表示寬度輕微磨損的破壞狀態(tài)顯示正常磨損，加工表面優(yōu)良。對于實(shí)例2可以觀察到輕微的碎屑。對于實(shí)例6，既看不到碎屑，也看不到斷裂，但是振動(dòng)和切削噪音卻有點(diǎn)大。
(實(shí)例6到10)實(shí)例6到10和比較實(shí)例2的徑向端銑刀都和實(shí)例1一樣以相同的方式制造，改變R刃1上的從銳角到鈍角的過渡區(qū)域位置，以便于該過渡區(qū)域可以設(shè)定為R5°(實(shí)例6)，R10°(實(shí)例7)，R20°(實(shí)例8)，R25°(實(shí)例9)，R30°(實(shí)例10)，R35°(比較實(shí)例2)。實(shí)例6-10和比較實(shí)例2采取和實(shí)例1相同的切削測試，測試結(jié)果對于實(shí)例6到10，直到30毫米深，也就是完成單成形工作，達(dá)到了原始的加工形狀。尤其是相對于實(shí)例1和7，振動(dòng)非常小，切削狀態(tài)也很穩(wěn)定。表示寬度輕微磨損的破壞狀態(tài)顯示為正常磨損，加工表面優(yōu)良。對于實(shí)例10可以觀察到輕微的碎屑。對于比較實(shí)例2，可以看到碎屑，而且振動(dòng)和切削噪音有點(diǎn)大。
(實(shí)例11)作為實(shí)例11的徑向端銑刀可以和實(shí)例1一樣以相同的方式制造，其中可以通過一系列加工完成其底刃2和R刃1的張口加工，R刃和底刃的刃脊線形成一條凸曲線，在實(shí)例11上進(jìn)行相同的切削測試。結(jié)果沒有邊緣部出現(xiàn)，這樣就可以抑制碎屑。另外，也可以提高碎屑的排放性能，振動(dòng)也會(huì)進(jìn)一步得到抑制，切削狀態(tài)更加穩(wěn)定，單成形加工之后的端銑刀顯示為具有輕微磨損寬度的正常磨損。
下面將參考圖7來描述本發(fā)明徑向端銑刀的第四實(shí)施例。
圖7是沿著軸向方向觀察徑向端銑刀時(shí)，該實(shí)施例中徑向端銑刀的端部放大平面圖(這個(gè)視圖在下文稱為“端銑刀軸向視圖”)。
根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例，穿過R刃1的連接點(diǎn)A(R0°)和B(R90°)的線段AB相對穿過連接點(diǎn)A(R0°)和徑向端銑刀的端部的從10°到50°旋轉(zhuǎn)中心O的直線CL(點(diǎn)劃線表示)傾斜，R刃1的刃脊線的外伸量(長度)最大值(MAX)，即從該端銑刀軸向視圖中凸曲線的線段AB向外外伸的最大值設(shè)定為該角R的半徑CR的15％到30％。該旋轉(zhuǎn)中心O代表該切削刃(底刃和R刃)的旋轉(zhuǎn)中心，而且切削刃沿著上述旋轉(zhuǎn)中心的旋轉(zhuǎn)軌跡由一條鏈線表示。
根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，在線段AB的傾斜角δ相對直線CL設(shè)定為10°到50°的條件下，在從R刃1的R0°位置到R90°位置的方向上，工件通常逐漸提前切削，以便于保持該切削刃性能和減小切削力。
如果傾斜角δ小于10°，上述效果就降低了。如果傾斜角δ大于50°，R刃1本身的厚度太小，在端銑刀軸向方向，由于切削力R刃1就會(huì)斷裂。當(dāng)用于三維加工時(shí)，因?yàn)樵诙算姷兜妮S向切削力很大，R刃1的傾斜角δ最好是優(yōu)選在20°到40°之間，更加優(yōu)選為20°到30°之間。
如上所述，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，R刃1的刃脊線的外伸量(長度)的最大值(MAX)，即沿著該徑向端銑刀的軸向剖視圖中凸曲線的線段AB向外外伸的最大值設(shè)定為角R的半徑CR的15％到30％。如果該最大值MAX小于15％，相對于線段AB，R刃1的刃脊線的凸曲線形狀就對切削性能沒有任何效果了。所以，就不可能提高切削性能。在另一方面，如果該最大值MAX大于30％，R刃1的刃脊線的凸曲線形狀就會(huì)變形，曲率變大，所以就會(huì)減小R刃1的機(jī)械強(qiáng)度。
R刃1的刃脊線的外伸量的最大值MAX最好設(shè)定為角R的半徑CR的20％到30％之間。
而且，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，達(dá)到R刃1的刃脊線的外伸量的最大值MAX的這個(gè)位置(在下文稱為“EM位置”)可以設(shè)定在R刃1上的R30°位置到R50°位置之間的區(qū)域內(nèi)，如果EM位置不在這個(gè)區(qū)域，該凸曲線形狀就會(huì)變形。這樣，就會(huì)降低切削性能，R刃1就不會(huì)和底刃2或外周刃3平滑的連接，以至于就會(huì)產(chǎn)生一些邊緣部，而且切削力增大，出現(xiàn)不正常的磨損。
如上所述，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，就可以提高R刃1的刃機(jī)械強(qiáng)度，并減小切削力，所以在具有大切削量如粗加工加工過程中就可以抑制R刃1的破碎和斷裂，從而保證每齒高進(jìn)給的高速進(jìn)給切削順利進(jìn)行。
這里，為了進(jìn)一步抑制任何邊緣部的發(fā)生，該底刃和R刃的張口加工可以通過一系列加工來完成，以便于R刃和底刃的刃脊線形成一條凸曲線，從而提高R刃破碎和斷裂的阻力。
而且，為了進(jìn)行高效切削，還可以增加切削刃的數(shù)量。如果工件具有一個(gè)角部，當(dāng)應(yīng)用具有四個(gè)或更多切削刃的多刃端銑刀時(shí)，切削刃就會(huì)同時(shí)出現(xiàn)于該角部，這樣由于共振就很容易出現(xiàn)振蕩。所以，切削刃的數(shù)量最好設(shè)定為三個(gè)，另外還可以通過應(yīng)用TiALN硬質(zhì)涂層或類似物或者鉻類潤滑涂層來提高徑向端銑刀的使用壽命(R刃或其他部分)。
下面將詳細(xì)描述本發(fā)明第一實(shí)施例的優(yōu)選實(shí)例。
(實(shí)例1到5)由一種硬質(zhì)合金特細(xì)顆粒形成的3切削刃徑向端銑刀，其中切削刃直徑設(shè)定為10毫米，角R的半徑CR設(shè)定為2毫米，切削刃涂覆有TiALN。在這些徑向端銑刀中，R刃1的傾斜角δ可以設(shè)定為5°(比較實(shí)例1)，10°(實(shí)例1)，20°(實(shí)例2)，30°(實(shí)例3)，40°(實(shí)例4)，50°(實(shí)例5)，60°(比較實(shí)例2)。
在使用HRC40預(yù)硬鋼作為工件的條件下，通過送風(fēng)的仿形操作來在下列切削條件下加工150毫米長、18毫米寬和30毫米深、具有傾斜度為3°側(cè)壁的凹窩溝槽徑向端銑刀的轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定為每分鐘2600轉(zhuǎn)，每齒(刃)進(jìn)給設(shè)定為0.16毫米每齒(刃)，進(jìn)給速度為1250毫米/分，在工具軸向方向0.6毫米螺距的工具外伸量為65毫米，在切削測試之后，可以觀測到其破損狀態(tài)。
在第四實(shí)施例中實(shí)例1到5的切削測試結(jié)果，直到30毫米深，也就是完成單成形工作，達(dá)到了原始的加工形狀。尤其是相對于實(shí)例2和3，振動(dòng)非常小，切削狀態(tài)也很穩(wěn)定。盡管在實(shí)例5中看到有輕微的碎屑，但在其他的實(shí)例中，表示寬度輕微磨損的破壞狀態(tài)顯示正常磨損，加工表面優(yōu)良。對于實(shí)例4，振動(dòng)很小，但切削噪音卻很大。而對于比較實(shí)例1，從初始切削階段開始，振動(dòng)和切削噪音都很大。單成形加工后的端銑刀破壞狀態(tài)顯示在R刃處出現(xiàn)大量的碎屑，沒有達(dá)到原始的加工形狀。而且，在比較實(shí)例2中，R刃自身的厚度太薄，在初始的切削階段R刃就斷裂了，造成其使用壽命過早結(jié)束。
(實(shí)例6到9)和實(shí)例1以相同方式制造的徑向端銑刀，相對角R的半徑CR，凸曲線形狀(R刃1的刃脊線)從線段AB的外伸量的最大值MAX可以設(shè)定為15％(實(shí)例6)，20％(實(shí)例7)，25％(實(shí)例8)，30％(實(shí)例9)，35％(比較實(shí)例3)，也就是，其實(shí)際距離可以設(shè)定為0.3毫米(實(shí)例6)，0.4毫米(實(shí)例7)，0.5毫米(實(shí)例8)，0.6毫米(實(shí)例9)和0.7毫米(比較實(shí)例2)。
上述實(shí)例和實(shí)例1到5一樣進(jìn)行相同的切削測試，切削測試的結(jié)果，在實(shí)例6中出現(xiàn)的振動(dòng)和切削噪音都很輕微。在實(shí)例7到9中，振動(dòng)非常小，而且切削狀態(tài)穩(wěn)定。雖然在比較實(shí)例3中看到了輕微的碎屑，但是在其它實(shí)例中，具有輕微磨損寬度的磨損狀態(tài)卻是正常磨損，而且加工表面優(yōu)良。
(實(shí)例10到16)和實(shí)例1以相同方式制造的徑向端銑刀，在這些徑向端銑刀中，R刃1的最大外伸量(EM)位置可以設(shè)定在R25°位置(實(shí)例10)，R30°位置(實(shí)例11)，R35°位置(實(shí)例12)，R40°位置(實(shí)例13)，R45°位置(實(shí)例14)，R50°位置(實(shí)例15)，R55°位置(實(shí)例16)。上述實(shí)例和實(shí)例1到5一樣進(jìn)行相同的切削測試，對于所有的徑向端銑刀切削測試的結(jié)果，直到30毫米深，也就是完成單成形工作，達(dá)到了原始的加工形狀。尤其是對于實(shí)例11到15，振動(dòng)非常小，切削狀態(tài)很穩(wěn)定。該端銑刀的破壞狀態(tài)顯示為具有輕微磨損寬度的正常磨損狀態(tài)，而且加工表面優(yōu)良。在實(shí)例10中的和外周刃的連接部以及在實(shí)例16中的和底刃的連接部可以看到有一個(gè)邊緣部，R刃1的凸曲線輕微變形，該邊緣部出現(xiàn)輕微的振動(dòng)和碎屑。
(實(shí)例17)作為實(shí)例17的徑向端銑刀和實(shí)例1到5以相同的方式制造，底刃2的張口加工和R刃1的張口加工都可以由一系列加工來進(jìn)行操作，使得R刃1和底刃2的刃脊線形成一條如圖7所示的凸曲線。上述實(shí)例和實(shí)例1到5一樣進(jìn)行相同的切削測試，對于所有的徑向端銑刀切削測試的結(jié)果，不僅由于沒有邊緣部而抑制了碎屑產(chǎn)生，而且還提高了碎屑的排放性能。所以，進(jìn)一步減小了振動(dòng)，切削狀態(tài)更穩(wěn)定，完成單成形加工之后，該端銑刀破壞狀態(tài)顯示為正常磨損狀態(tài)的輕微磨損寬度進(jìn)一步減小。
在上述描述的第四實(shí)施例中，當(dāng)沿著該端銑刀軸向方向觀察時(shí)，在該徑向端銑刀端部的平面圖中，R刃1的刃脊線達(dá)到外伸量最大值MAX的這個(gè)位置(也就是“EM位置”)可以設(shè)定在R刃1上R30°位置到R50°位置之間的區(qū)域內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例，在該徑向端銑刀角R45°方向視圖，該R刃1設(shè)計(jì)成中凸形狀的曲線。這里，該徑向端銑刀角R45°方向視圖表示當(dāng)在和該工具軸向方向(1-1)相交在如圖8所示的作為參照點(diǎn)的R刃1的連接點(diǎn)A(R0°位置)并成45°的方向上觀察該徑向端銑刀時(shí)，所得到的徑向端銑刀的透視圖。
圖9是R刃1在該角R45°方向觀察的放大視圖，圖9中，C代表一個(gè)線段AB上的突出位置(穿過該R刃1的R0°位置(A)和R90°(B))，其相對線段AB，突出于線段AB并對應(yīng)中凸R刃1的最大外伸量(長度)位置(對應(yīng)于圖7中外伸量的最大值MAX)。D代表一個(gè)線段AB上的突出位置，其突出于線段AB并對應(yīng)中凸R刃1的最大外伸量3/4長度的位置，且靠近連接點(diǎn)A，E代表一個(gè)線段AB上的突出位置，其突出于線段AB并對應(yīng)中凸R刃1的上述最大外伸量1/2長度的位置，且靠近連接點(diǎn)A，而F代表一個(gè)線段AB上的突出位置，其突出于線段AB并對應(yīng)中凸R刃1的最大外伸量1/4長度的位置，且靠近連接點(diǎn)A。
根據(jù)第五實(shí)施例，線段CD，DE，EF，F(xiàn)A的長度各不相同，而且按順序逐漸減小，各個(gè)線段長度減小的變化量如圖9所示。而且，線段CD的長度設(shè)定為線段AC長度的50％或者更多。R刃1的這種設(shè)計(jì)提高了抑制碎屑的阻力。
尤其是，對于每齒進(jìn)給高速增加的高進(jìn)給切削，在通常的情況下，工具的軸向切削量可以為角R半徑的大約30％，在角R刃R0°位置和R45°位置之間的區(qū)域，也就是在角R刃的底刃側(cè)面，經(jīng)常出現(xiàn)破碎和斷裂。所以，更加希望該角R45°方向視圖能夠恰如其分的表現(xiàn)R刃1周圍的位置形狀，其和在該徑向端銑刀軸向方向上的切屑深度最相關(guān)。
如果高進(jìn)給切削中的每齒進(jìn)給非常大，為了增加抑制碎屑產(chǎn)生和斷裂的阻力，就有必要提高該R刃1的和徑向端銑刀的軸向切屑深度相關(guān)的周圍位置的機(jī)械強(qiáng)度。所以，為了提高機(jī)械強(qiáng)度，該R刃1設(shè)計(jì)成具有一個(gè)中凸的形狀，尤其是在該徑向端銑刀的角R45°方向視圖中。這種設(shè)計(jì)可以提高該R刃1的機(jī)械強(qiáng)度并可以排除任何可能導(dǎo)致破碎或斷裂的刃形位置，從而使R刃1能夠增加抑制破碎和斷裂的阻力。
而且，可以提高圍繞R刃1的部分(下文稱為“R刃位置”)的機(jī)械強(qiáng)度，其主要是應(yīng)用于切削，并和在徑向端銑刀的軸向的切屑深度相關(guān)，尤其是，切削負(fù)載都集中在該R刃的周圍的位置(R刃位置)，其和在徑向端銑刀軸向的切屑深度相關(guān)，這樣線段CD的長度可以設(shè)定為線段AC長度的50％或者更多。
如果進(jìn)行高進(jìn)給切削，在通常的加工位置，工具軸向方向的切削量大約等于該角R半徑的30％。所以，如果線段CD的長度設(shè)定為線段AC的長度的50％或者更多的話，和工具軸向上的切屑深度相關(guān)的R刃位置就會(huì)位于對應(yīng)線段CD的位置上。這里，由于在R刃位置和工具軸向的切屑深度相關(guān)的線段CD的長度大于在其它位置的線段的長度，所以，和工具軸向的切屑深度相關(guān)的R刃位置的曲率就被抑制了。因此盡管進(jìn)行的是高進(jìn)給切削，但是仍然可以獲得合適的形狀，來提高和工具軸向的切屑深度相關(guān)的R刃位置的機(jī)械強(qiáng)度，增加R刃抑制破碎和斷裂的阻力，從而獲得穩(wěn)定的工具使用壽命。
這里，考慮到其它位置的切削性能的平衡，線段CD的長度的上限最好設(shè)定為線段AC的長度的70％或更少，而且進(jìn)一步優(yōu)選為線段AC的長度的60％或更少。
如上所述，在通常的加工位置，工具軸向方向的切削量大約等于該角R半徑的30％。這樣從其中點(diǎn)朝向底刃側(cè)面延伸的R刃部分主要進(jìn)行切削。根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，線段AC的長度可以設(shè)定為在不少于線段AB的長度的40％到50％之間范圍內(nèi)的任何一個(gè)值。也就是，從線段AB中凸的最大外伸量的位置位于從該R刃的中間點(diǎn)延伸到底刃的區(qū)域內(nèi)，由此，所處區(qū)域的R刃的曲率增加，通過變形效果，就可以進(jìn)一步保持切削性能，并降低切削力。
這里，當(dāng)線段AB的長度設(shè)定為小于線段AB的長度40％時(shí)，和軸向的切屑深度相關(guān)的R刃位置可以位于靠近R90°的位置(外周刃側(cè)面)，而不是最大外伸量的位置，這樣就可以認(rèn)為最大外伸量位置就限制于主要應(yīng)用于切削的位置上。另外，中間點(diǎn)和R刃1的連接點(diǎn)B之間的區(qū)域的曲率大幅度增加，該R刃的形狀整個(gè)變形，所以，考慮到機(jī)械強(qiáng)度，線段AC的長度設(shè)定為不小于線段AB的長度的40％。這種設(shè)計(jì)就可以使R刃具有優(yōu)良的可切削性能和高機(jī)械強(qiáng)度，就可以保持包括R刃位置以及主要用于R刃的切削性能的切削刃強(qiáng)度，并降低切削力。
在徑向端銑刀的角R45°方向視圖中，R刃的中凸形狀的外伸量的最大值可以設(shè)定為一個(gè)在角R半徑的15％到25％范圍內(nèi)的值，這樣就可以獲得R刃的合適的曲率，優(yōu)良的切削性能和足夠的機(jī)械強(qiáng)度。這里，如果該中凸形狀的外伸量最大值小于角R半徑的15％，曲率就會(huì)減小，切削性能就會(huì)降低，而另一方面，如果該中凸形狀的外伸量的最大值大于角R半徑的25％，曲率就會(huì)增加，機(jī)械強(qiáng)度就會(huì)減弱。所以，角R半徑的中凸形狀的外伸量最大值應(yīng)該設(shè)定為一個(gè)在角R半徑15％到25％范圍內(nèi)的值。
如果在基本垂直的空心壁上進(jìn)行仿形加工，就會(huì)在軸向方向重復(fù)切入操作，這樣在第四和后續(xù)的插入操作中，就必須通過使用R刃整體進(jìn)行切削。所以，對于線段AC，G代表一個(gè)線段AB上的突出位置，其突出于線段AB并對應(yīng)中凸形狀的R刃1的最大外伸量3/4長度的位置，且靠近連接點(diǎn)B，H代表E一個(gè)線段AB上的突出位置，其突出于線段AB并對應(yīng)中凸形狀的R刃1的最大外伸量1/2長度的位置，且靠近連接點(diǎn)B，I代表一個(gè)線段AB上的突出位置，其突出于線段AB并對應(yīng)中凸形狀的R刃1的最大外伸量1/4長度的位置，且靠近連接點(diǎn)B。線段AB上的線段CG，GH，HI，IB按順序長度逐漸減小，變化量也逐漸減小。
在工具軸向方向，該R刃的傾斜面也可以設(shè)計(jì)成具有凸曲面。這樣就可以增強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度，提高碎屑的排放性能，抑制該R刃的斷裂，減小切削力。另外，即使在每齒進(jìn)給很大的高進(jìn)給切削中，也可以進(jìn)一步提高工具的使用壽命。這里，為了進(jìn)一步獲得可靠的R刃的機(jī)械強(qiáng)度，該R刃的傾斜角最好設(shè)定為一個(gè)負(fù)值，其角度范圍最好為-15°到-30°。
而且，有利的是增加切削刃的數(shù)量(切削刃設(shè)置)就可以進(jìn)行高效切削。如果工件具有一個(gè)角部，當(dāng)具有四個(gè)或更多切削刃的多刃端銑刀應(yīng)用于該工件時(shí)，這些切削刃同時(shí)在該角部上操作，由于共振就很容易發(fā)生振動(dòng)。所以，切削刃的數(shù)量最好是設(shè)定為三個(gè)。而且還可以通過應(yīng)用TiALN硬質(zhì)涂層或類似物或者鉻類潤滑涂層來提高徑向端銑刀的使用壽命(R刃或其他部分)。
下面，將詳細(xì)描述本發(fā)明第一實(shí)施例的優(yōu)選實(shí)例。
(實(shí)例1)由一種硬質(zhì)合金特細(xì)顆粒形成的3切削刃徑向端銑刀，其中切削刃直徑設(shè)定為10毫米，角R的半徑CR設(shè)定為2毫米，切削刃涂覆有TiALN。在圖8和9的角R45°方向視圖中，該R刃1為凸曲線形狀，當(dāng)C代表一個(gè)線段AB上的突出位置(穿過該R刃1的R0°位置(A)和R90°(B))，其相對線段AB，突出于線段AB并對應(yīng)中凸形狀的R刃1的最大外伸量(長度)位置(對應(yīng)于圖7中外伸量的最大值MAX)時(shí)，D代表一個(gè)線段AB上的突出位置，其突出于線段AB并對應(yīng)中凸形狀的R刃1的最大外伸量3/4長度的位置，且靠近連接點(diǎn)A，E代表一個(gè)線段AB上的突出位置，其突出于線段AB并對應(yīng)中凸形狀的R刃1的最大外伸量1/2長度的位置，且靠近連接點(diǎn)A，F(xiàn)代表一個(gè)線段AB上的突出位置，其突出于線段AB并對應(yīng)中凸形狀的R刃1的最大外伸量1/4長度的位置，且靠近連接點(diǎn)A。G代表一個(gè)線段AB上的突出位置，其突出于線段AB并對應(yīng)中凸形狀的R刃1的最大外伸量3/4長度的位置，且靠近連接點(diǎn)B，H代表E代表一個(gè)線段AB上的突出位置，其突出于線段AB并對應(yīng)中凸形狀的R刃1的最大外伸量1/2長度的位置，且靠近連接點(diǎn)B，I代表一個(gè)線段AB上的突出位置，其突出于線段AB并對應(yīng)中凸形狀的R刃1的最大外伸量1/4長度的位置，且靠近連接點(diǎn)B。該R刃1的中凸外伸量的最大值可以設(shè)定為該角R半徑的20％(也就是0.4毫米)，線段CD，DE，EF，F(xiàn)A的長度可以分別設(shè)定為0.835毫米，0.285毫米，0.205毫米和0.155毫米，線段CG，GH，HI，IB可以分別設(shè)定為0.910毫米，0.355毫米，0.195毫米，0.175毫米。線段CD，DE，EF，F(xiàn)A按順序逐漸減小，線段CG，GH，HI，IB按順序長度也逐漸減小，而且，線段CD，DE，EF，F(xiàn)A和線段CG，GH，HI，IB的長度變化量也逐漸減小。這里，線段AC的長度可以設(shè)定為線段AC的長度的47.5％，線段CD的長度可以設(shè)定為線段AC的長度的56.4％。在工具徑向方向，該R刃的傾斜角可以設(shè)定為-25°。
在使用HRC40預(yù)硬鋼作為工件的條件下，通過送風(fēng)的仿形操作來在下列切削條件下加工100毫米長、65毫米寬和30毫米深、具有傾斜度為3°側(cè)壁的凹窩溝槽徑向端銑刀的轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定為每分鐘1680轉(zhuǎn)，每齒(刃)進(jìn)給設(shè)定為0.625毫米每齒(刃)，進(jìn)給速度為4200毫米/分，在軸向方向0.6毫米螺距的工具外伸量為40毫米，在切削測試之后，可以觀測到其破損狀態(tài)。
作為比較，在JP-A-7-246508和JP-A-11-216609中公開的徑向端銑刀分別作為比較實(shí)例2和3，它們和本發(fā)明實(shí)例1具有相同的尺寸，進(jìn)行上述和實(shí)例1相同的切削測試。
切削測試的結(jié)果，對于實(shí)例1，沒有看到振動(dòng)，通過凹窩成形，工作狀態(tài)很穩(wěn)定。而且，在和徑向端銑刀的軸向方向的切削深度有關(guān)的R刃位置沒有出現(xiàn)碎屑，工具磨損狀態(tài)為正常磨損，仍可以進(jìn)行高效的切削。另一方面，對于比較實(shí)例1和2，在初始切削狀態(tài)，和徑向端銑刀軸向方向的切削深度有關(guān)的R刃位置出現(xiàn)碎屑，振動(dòng)比較集中，當(dāng)單成形凹窩加工進(jìn)行了30％的時(shí)候，也就是，對應(yīng)于9毫米切削深度的時(shí)候，碎屑較集中，其使用壽命結(jié)束了。
(實(shí)例2到5)徑向端銑刀和實(shí)例1以相同的方式制造，在圖9所示的R刃1的中凸形狀的最大外伸量設(shè)定為該角R的半徑的10％(實(shí)例2)，15％(實(shí)例3)，20％(實(shí)例4)，30％(實(shí)例5)，也就是，設(shè)置為0.2毫米(實(shí)例2)，0.3毫米(實(shí)例3)，0.5毫米(實(shí)例4)，0.6毫米(實(shí)例5)，并和實(shí)例1一樣進(jìn)行同樣的切削測試，該R刃1的中凸形狀的最大外伸量設(shè)定為該角R的半徑的20％，也就是0.4毫米。
對于實(shí)例1，3，4的切削測試結(jié)果，凹窩單件成形加工工作很穩(wěn)定，振動(dòng)很小，而且沒有碎屑產(chǎn)生，工具的磨損狀態(tài)為正常磨損，仍然可以進(jìn)行高效的切削。而且，對于實(shí)例2，5，可以完成凹窩單件成形加工，但是實(shí)例2中有輕微的振動(dòng)產(chǎn)生，切削噪音較集中，實(shí)例5可以看到和軸向的切削相關(guān)的R刃位置處有碎屑產(chǎn)生。
(實(shí)例6)和實(shí)例1一樣以相同方式制造一種徑向端銑刀，其中R刃的傾斜面在工具軸向方向具有凸曲面，并和實(shí)例1進(jìn)行相同的切削測試。切削測試的結(jié)果比較于實(shí)例1，振動(dòng)很小，切削狀態(tài)也很穩(wěn)定，該端銑刀損壞狀態(tài)顯示為具有輕微磨損的正常磨損，加工表面優(yōu)良。
表2所示的是在第五實(shí)施例中的實(shí)例和比較實(shí)例(現(xiàn)有技術(shù))之間的平均比較結(jié)果，切削測試在下列條件下進(jìn)行由一種硬質(zhì)合金特細(xì)顆粒形成的3切削刃徑向端銑刀，其中切削刃直徑設(shè)定為12毫米，該角R的半徑CR設(shè)定為2毫米，切削刃涂覆有TiALLN，預(yù)硬鋼(HRC40)作為工件，通過送風(fēng)(干燥)的仿形操作來加工150毫米長、18毫米寬和30毫米深、具有傾斜度為3°側(cè)壁的凹窩形狀徑向端銑刀的轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定為每分鐘26000轉(zhuǎn)，工作臺(tái)進(jìn)給速度1250毫米/分，每齒(刃)進(jìn)給設(shè)置為0.16毫米，Z軸螺距(軸向方向螺距)0.5毫米，XY螺距(徑向螺距)為3毫米。

對于傳統(tǒng)的徑向端銑刀，其幾乎不考慮R刃的法線方向上的離隙角γ，R刃的法線方向的離隙角γ在整個(gè)從R刃的R0°位置到R90°位置的區(qū)域內(nèi)固定不變。所以當(dāng)每齒進(jìn)給大幅度增加的時(shí)候，在R刃1的R0°位置和R45°位置之間的區(qū)域內(nèi)，在工具徑向方向，R刃1的側(cè)翼的離隙角γ變小。結(jié)果，R刃1的側(cè)翼的磨損就會(huì)集中，這樣R刃1的使用壽命就會(huì)提前結(jié)束，或者在極端的情況下，還會(huì)發(fā)生撞擊，不可能再進(jìn)行切削。
而且，比較在R刃1的R0°位置和R45°位置之間的區(qū)域，工具徑向方向上的切削量自身較大，切削速度很高，切削負(fù)載就很容易集中在該R刃1的R0°位置和R45°位置之間的區(qū)域內(nèi)。所以在R刃1的R0°位置和R45°位置之間的區(qū)域內(nèi)，R刃1的機(jī)械強(qiáng)度不可能承擔(dān)該切削負(fù)載，有可能發(fā)生粘著以及其它現(xiàn)象，使其使用壽命由于斷裂而過早結(jié)束。
而本發(fā)明的第六實(shí)施例，高度重視到了R的側(cè)翼的離隙角γ，也就是，在這個(gè)實(shí)施例中，徑向端銑刀設(shè)計(jì)成R刃的法線方向的離隙角γ在R刃1的R0°位置和R90°位置之間逐漸減小，R刃1的R0°位置的離隙角γ可以設(shè)定為10°或者更大。
圖10是徑向端銑刀的端部放大側(cè)視圖，圖11是沿著圖10線A-A的剖視圖。
當(dāng)從該R0°位置過渡到R45°位置時(shí)，有一種趨勢就是R刃1的切削量越大，切削速度越高，切削負(fù)載就很容易集中。所以，通過逐漸減小在R刃的R0°位置和R90°位置之間的R刃的法線方向的離隙角γ，就可以在R刃的1R0°位置和R90°位置之間提高R刃1的機(jī)械強(qiáng)度。另外，在切削過程中基本恒定的保持R刃的側(cè)翼和工件之間的間隙。該R刃的側(cè)翼和工件之間的間隙在切削過程中由在工具旋轉(zhuǎn)方向的離隙角所確定，在工具旋轉(zhuǎn)方向的離隙角相對于R0°位置周圍法線方向的離隙角γ減小。所以，R刃1的法線方向的離隙角γ在R刃1的R0°位置的方向增加，而且，法線方向的離隙角γ和工具旋轉(zhuǎn)方向的離隙角γ在R90°位置彼此相等，這樣R刃1的法線方向的離隙角γ在R刃1的R0°位置的方向就會(huì)減小。
R刃的側(cè)翼和工件之間的間隙通過如上所述的改變法線方向的離隙角γ就可以保持基本恒定，使其可切削加工性能(切削性能)保持穩(wěn)定，可靠的進(jìn)行高速切削。
其次，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，在R刃1的R0°位置的方向，R刃1的法線方向的離隙角γ可以設(shè)定為10°或更大。如果該離隙角γ小于10°，R刃的側(cè)翼4和工件之間的間隙就不夠，尤其是在高速進(jìn)給切削中，就會(huì)產(chǎn)生撞擊和由于在工具旋轉(zhuǎn)方向的離隙角不足，造成切削力增加，可能發(fā)生粘著以及其它現(xiàn)象，造成其使用壽命減少。所以，法線方向的離隙角γ最好設(shè)定為12°或者更大。而且考慮到該刃的機(jī)械強(qiáng)度，離隙角γ的上限最好設(shè)定為20°或更小。
可以優(yōu)選的是，可以從R0°位置到R90°位置連續(xù)的改變法線方向的離隙角γ，以便于保持側(cè)翼和工件之間的間隙。而且，在R90°位置的離隙角γ最好設(shè)定為和外周刃3的側(cè)翼基本相同，以便于R刃1的側(cè)翼和外周刃3的側(cè)翼可以彼此平滑的連接，而不需要任何步驟。例如，相對外周刃3的離隙角，R刃1的離隙角γ可以設(shè)定為±1°。
如上所述，通過實(shí)施這個(gè)實(shí)施例，R刃1可以具有很高的機(jī)械強(qiáng)度，和優(yōu)良的切削性能，就可以進(jìn)行每齒進(jìn)給大幅度增加的高進(jìn)給切削。
第三，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，在沿著法線方向的R刃的剖面圖中，R刃1的側(cè)翼可以設(shè)計(jì)成直線形狀(如圖11中的實(shí)線所示)或凹形狀(如圖11中的虛線所示)。通過這樣的設(shè)計(jì)，就可以在切削刃的刃尖端附近增加R刃的側(cè)翼和工件之間的間隙，抑制磨損和粘著，減小切削力，使R刃的使用壽命得以提高。這里，如果凹曲線的曲率半徑很小，其就會(huì)影響碰撞和刃的機(jī)械強(qiáng)度。所以，凹曲線的曲率半徑最好設(shè)定為R刃的半徑的30倍，優(yōu)選為50倍，或者更多。
第四，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，該R刃1產(chǎn)生的碎屑通過R刃的傾斜面排放，這樣構(gòu)成R刃1的傾斜面7的表面就可以設(shè)計(jì)成在從R0°位置到R90°位置的方向上具有凸曲面形狀。通過這樣的設(shè)計(jì)，就可以減小該傾斜面和碎屑的接觸部分，從而減小切削力。而且，就可以防止切削應(yīng)力集中在傾斜面7的部分上，這樣就將應(yīng)力分散在所有的方向上。另外，還可以省略干擾碎屑流動(dòng)的步驟。
第五，根據(jù)本實(shí)施例，R刃從R0°位置到R90°位置的傾斜角可以在R刃1的法線方向和工具徑向方向都設(shè)定為一個(gè)負(fù)角，從而提高R刃1的機(jī)械強(qiáng)度，進(jìn)行高進(jìn)給切削，進(jìn)一步提高使用壽命。
其中有利的是，就是可以增加切削刃的數(shù)量(切削刃設(shè)置)以進(jìn)行高效切削。如果工件具有一個(gè)角部，當(dāng)具有四個(gè)或更多切削刃的多刃端銑刀應(yīng)用于該工件時(shí)，這些切削刃同時(shí)在該角部上操作，由于共振就很容易發(fā)生振動(dòng)。所以，切削刃的數(shù)量最好是設(shè)定為三個(gè)。而且還可以通過應(yīng)用TiALN硬質(zhì)涂層或類似物或者鉻類潤滑涂層來提高徑向端銑刀的使用壽命(R刃或其他部分)。
下面，將詳細(xì)描述本發(fā)明第六實(shí)施例的優(yōu)選實(shí)例。
(實(shí)例1)作為實(shí)例1，制造一種由硬質(zhì)合金特細(xì)顆粒形成的4切削刃徑向端銑刀，其中切削刃直徑設(shè)定為12毫米，該角R的半徑CR設(shè)定為2毫米，外周刃3的螺旋角設(shè)定為43°，切削刃涂覆有TiALN。
如圖10所示，在R0°位置(A)法線方向的離隙角可以設(shè)定為12°。并在到R90°位置的方向上逐漸減小。在沿著R刃1的法線方向的剖面圖中，R刃1的側(cè)翼4可以設(shè)計(jì)成基本為直線的形狀。和實(shí)例1具有相同尺寸的徑向端銑刀作為比較實(shí)例1、2制造，使其在整個(gè)R0°位置和R90°位置(比較實(shí)例1)之間的區(qū)域內(nèi)，法線方向的離隙角固定在8°，(比較實(shí)例1)或12°(比較實(shí)例2)。
實(shí)例1和比較實(shí)例1、2的切削測試，通過送風(fēng)在仿形操作加工中進(jìn)行對比，其在使用HRC40預(yù)硬鋼作為工件的條件下，徑向端銑刀的轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定為每分鐘2400轉(zhuǎn)，每齒(刃)進(jìn)給各不相同，可以設(shè)定為0.1，0.2，0.3，0.4毫米/齒，在端銑刀軸向方向0.5毫米螺距的工具外伸量為40毫米，可以觀測到其損壞狀態(tài)。
切削測試的結(jié)果，對于實(shí)例1，直到每齒進(jìn)給達(dá)到0.4毫米/齒，還幾乎看不到振動(dòng)，也就是進(jìn)給速度達(dá)到了3840毫米/分，仍可以穩(wěn)定的進(jìn)行加工，而沒有碎屑產(chǎn)生，工具磨損狀態(tài)為正常磨損，并保持足夠的切削能力。
另一方面，對于比較實(shí)例1，在每齒進(jìn)給達(dá)到0.1毫米/齒，也就是進(jìn)給速度達(dá)到了960毫米/分的時(shí)候，R刃的側(cè)翼處就產(chǎn)生粘著現(xiàn)象，在切削過程振動(dòng)比較集中。而且，當(dāng)每齒進(jìn)給設(shè)定為0.2毫米/齒，也就是進(jìn)給速度達(dá)到了1920毫米/分的時(shí)候，在該R刃1的R10°位置處就出現(xiàn)了碎屑，使用壽命就結(jié)束了。對于比較實(shí)例2，當(dāng)每齒進(jìn)給設(shè)定為0.2毫米/齒，也就是進(jìn)給速度達(dá)到了1920毫米/分的時(shí)候，在R刃1的R90°位置和R80°位置處就出現(xiàn)了碎屑，振動(dòng)也比較集中。當(dāng)每齒進(jìn)給設(shè)定為0.3毫米/齒，也就是進(jìn)給速度達(dá)到了2880毫米/分的時(shí)候，碎屑就較集中，使用壽命就結(jié)束了。
(實(shí)例2到5)徑向端銑刀和實(shí)例1以相同的方式制造，除了在R0°位置，R刃1的法線方向的離隙角可以設(shè)置為10°(實(shí)例2)，15°(實(shí)例3)，20°(實(shí)例4)，25°(實(shí)例5)，對于實(shí)例2到5以及上述實(shí)例1，通過送風(fēng)的仿形操作來在下列切削條件下加工60毫米長、40毫米寬和30毫米深、具有傾斜度為3°側(cè)壁的凹窩形狀徑向端銑刀的轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定為每分鐘2400轉(zhuǎn)，每齒(刃)進(jìn)給設(shè)置為0.4毫米/齒(刃)，進(jìn)給速度為3840毫米/分，在端銑刀軸向方向0.5毫米螺距的工具外伸量為40毫米，在切削測試之后，可以觀測到其破損狀態(tài)。
作為切削測試的結(jié)果，在所有的徑向端銑刀中，加工可以進(jìn)行到300毫米，也就是在完成單成形加工之后，徑向端銑刀仍然可以進(jìn)行切削。尤其是對于實(shí)例1和3，切削狀態(tài)很穩(wěn)定，直到30毫米深也就是在完成單成形加工之后，工具的破壞狀態(tài)顯示為具有輕微磨損寬度的正常磨損，而且加工表面優(yōu)良。對于實(shí)例4，在切削狀態(tài)和加工表面沒有看見任何現(xiàn)象，但是在R0°位置，R刃的刃尖端卻出現(xiàn)了少量碎屑，對于實(shí)例2，在R0°位置在側(cè)翼處可以看到有輕微粘著現(xiàn)象出現(xiàn)，對于實(shí)例5，在R0°位置附近的刃尖端出現(xiàn)了少量碎屑，并有輕微振動(dòng)，也就是切削狀態(tài)受到了影響。
(實(shí)例6和7)除了在R刃的法線方向剖面圖中R刃1的側(cè)翼4的形狀以外，徑向端銑刀和實(shí)例1以相同的方式制造，其設(shè)計(jì)成具有一條凹曲線(實(shí)例6)，或一條凸曲線(實(shí)例7)，其中凹曲線或凸曲線的曲率半徑可以設(shè)定為該角R的半徑的50倍，(例如，該曲率半徑可以設(shè)為100毫米)，對實(shí)例1到5進(jìn)行相同的切削測試。
對于實(shí)例7，切削測試的結(jié)果，切削狀態(tài)很穩(wěn)定，直到30毫米深也就是在完成單成形加工之后，工具的破壞狀態(tài)顯示為具有輕微磨損寬度的正常磨損，而且加工表面優(yōu)良。對于實(shí)例7，產(chǎn)生的振動(dòng)很輕微，直到30毫米深也就是在完成單成形加工之后，工具的破壞狀態(tài)顯示為正常磨損，但是，可以看到輕微的粘著現(xiàn)象，其磨損寬度稍微大于上述實(shí)例1和7中的寬度。
(實(shí)例9)除了其構(gòu)成R刃1的傾斜面7的表面在從R0°位置到R90°位置的方向上設(shè)計(jì)成具有一條凹曲面以外，徑向端銑刀和實(shí)例1以相同的方式制造，并作為實(shí)例1到5進(jìn)行切削測試評估。
對于實(shí)例8，切削測試的結(jié)果，即使在上述凹窩角部加工中切削狀態(tài)也很穩(wěn)定，直到30毫米深也就是在完成單成形加工之后，工具的破壞狀態(tài)顯示為具有輕微磨損寬度的正常磨損，而且加工表面優(yōu)良。和實(shí)例1相比，高進(jìn)給切削就可以更加穩(wěn)定。
(實(shí)例9)除了其從R0°位置到R90°位置在法線方向和工具徑向方向，R刃1的傾斜角設(shè)定為一個(gè)在0°到-10°范圍內(nèi)的負(fù)值以外，徑向端銑刀和實(shí)例1以相同的方式制造，并作為實(shí)例1到5進(jìn)行切削測試評估。
測試的結(jié)果，實(shí)例9的切削狀態(tài)更加穩(wěn)定，比上述實(shí)例1的磨損寬度更小，加工表面更加優(yōu)良。
根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，該R刃1設(shè)置有一個(gè)邊界，可以進(jìn)一步來提高對碎屑的阻力，也可以提高R精度(R刃的精度)。當(dāng)多個(gè)R刃都設(shè)置在徑向端銑刀的端部時(shí)，每個(gè)R刃的該邊界的平均寬度可以相互不同，而且，每個(gè)R刃的邊界寬度都可以在該邊界的縱向方向(對應(yīng)該R刃1從R90°位置到R0°位置的方向)上各不相同。
圖12是包含有R刃1，底刃2和外周邊3的角R部放大視圖(R45°方向視圖)，圖13是沿著圖12中線B-B的剖面圖，圖14、15是當(dāng)在每個(gè)R刃中不同形式的邊界M的寬度不同時(shí)，沿著圖12中線B-B的剖面圖。
例如，當(dāng)R刃1設(shè)置有該邊界M時(shí)，其位于在R刃1和R刃1的側(cè)翼4之間的地帶內(nèi)，如圖12所示，就可以提高該R刃1對碎屑的阻力。另外，R精度由邊界部分的精度來確定，在工具側(cè)面的R精度可以通過工具制造加工過程來獲得。所以，就可以制造具有±0.01毫米高精度的徑向端銑刀。
另一方面，該邊界M的精度卻會(huì)增加切削力。為了避免這個(gè)缺點(diǎn)，該邊界M的寬度可以由每個(gè)R刃來改變。所以，在切削加工中每齒(刃)的切削力在各自的R刃中是不相同的。當(dāng)螺距不規(guī)則時(shí)卻可以達(dá)到相同的效果。所以切削負(fù)載是穩(wěn)定的，也可以抑制振動(dòng)，從而支持了該高進(jìn)給切削，并保證了切削的高效性。
而且，當(dāng)每個(gè)R刃1的邊界的寬度M各不相同時(shí)，每個(gè)R刃1上的每個(gè)位置的切削力也不相同，就會(huì)產(chǎn)生卷曲或分段屑，這樣作為粗糙切削刃進(jìn)行粗加工時(shí)，就可以獲得相同的效果，使其可以減小切削力和保證高效加工。這里，可以優(yōu)選的是該邊界寬度MW的不同形式，該邊界可以是如圖14所示的波狀或者是鋸齒狀。而且，可以是規(guī)則的，也可以是不規(guī)則的。
而且，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，每個(gè)R刃上設(shè)置的邊界部分的平均寬度可以設(shè)定為0.15毫米或者更小。如果該平均邊界寬度MW大于0.15毫米，切削力就會(huì)很大。該平均邊界寬度MW最好設(shè)定為0.1毫米或者更小。但是如果該平均邊界的寬度MW最大值過小，在各自R刃或者每個(gè)R刃的整個(gè)區(qū)域之間的邊界寬度MW差別就很小。所以，該平均邊界寬度MW的最大值最好設(shè)定為0.02毫米或者更大。
上述描述的效果也可以通過邊界設(shè)置在R刃的外周部來獲得，而R刃的底刃側(cè)部沒有邊界。另一方面，當(dāng)邊界設(shè)置在R刃的底刃側(cè)部，而R刃的外周部沒有邊界情況下，不可能獲得該R刃的R精度那樣的效果，但是卻可以達(dá)到其他的效果。
該邊界的精度可以增加和工件的接觸區(qū)域，這樣就增加了切削力。但是，通過對邊界應(yīng)用TiALN硬質(zhì)涂層或類似物或者鉻類潤滑涂層，就可以減小該切削力。而且，通過進(jìn)行珩磨處理或類似過程，磨圓該刃尖端部，還可以進(jìn)一步增加高效切削的使用壽命。
下面，將描述根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的優(yōu)選實(shí)例。
(實(shí)例1)作為實(shí)例1，一種由硬質(zhì)合金特細(xì)顆粒形成的3切削刃徑向端銑刀，其中切削刃直徑設(shè)定為12毫米，該角R的半徑設(shè)定為2毫米，切削刃涂覆有TiALN。在實(shí)例1中，三個(gè)R刃的邊界寬度MW分別設(shè)定為0.08毫米，0.06毫米，0.04毫米，也就是，該R刃的邊界寬度比為4∶3∶2。在R45°位置，R刃1的法向方向的傾斜角α設(shè)置為-5°，R刃1的傾斜面7設(shè)計(jì)成具有凸曲面。這里相對角R的半徑(2毫米)，該角R的精度在±0.005毫米范圍之間，這樣通過設(shè)置該邊界M就可以獲得良好的角R的精度。
而且，作為比較實(shí)例1的一種徑向端銑刀和實(shí)例1一樣以相同的方式制造，使其達(dá)到相同的R刃形狀，但所有三R刃的邊界寬度MW都固定在0.04毫米。實(shí)例1和比較實(shí)例1都進(jìn)行切削測試來對比，在該切削測試中，在使用HRC40預(yù)硬鋼作為工件的條件下，通過送風(fēng)的仿形操作來加工150毫米長、18毫米寬和30毫米深、具有坡度為3°側(cè)壁的凹窩形狀，其徑向端銑刀的轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定為每分鐘2600轉(zhuǎn)，每齒(刃)進(jìn)給分別設(shè)定為0.3，0.4，0.5，0.6毫米/齒(刃)，在軸向方向0.6毫米螺距的工具外伸量為65毫米，在該測試之后，觀察切削狀態(tài)。
該切削測試的結(jié)果，對于實(shí)例1，R刃之間的邊界寬度MW各不相同，直到每齒進(jìn)給達(dá)到0.6毫米/齒，也就是工作臺(tái)進(jìn)給速度達(dá)到了4680毫米/分的時(shí)候，才出現(xiàn)很小的振動(dòng)。加工狀態(tài)很穩(wěn)定。但是，對于比較實(shí)例1，在每齒進(jìn)給達(dá)到0.4毫米/齒，也就是工作臺(tái)進(jìn)給速度達(dá)到了3120毫米/分的時(shí)候，振動(dòng)就比較集中了。當(dāng)每齒進(jìn)給達(dá)到0.5毫米/齒，也就是工作臺(tái)進(jìn)給速度達(dá)到了3900毫米/分的時(shí)候，振動(dòng)就非常集中了，以致于不得不停止切削加工操作。
(實(shí)例2和3)和實(shí)例1一樣以相同方式制造的一種徑向端銑刀，該三個(gè)R刃的平均邊界寬度設(shè)置為4∶3∶2。每個(gè)徑向端銑刀的每個(gè)R刃的邊界M這樣就被制成不規(guī)則形狀，(例2)如圖14所示為波形，如圖15所示，為鋸齒形。作為實(shí)例1一樣進(jìn)行相同的切削測試和評估。
切削測試的結(jié)果，對于實(shí)例2和3，直到每齒進(jìn)給達(dá)到0.6毫米/齒，也就是工作臺(tái)進(jìn)給速度達(dá)到了4680毫米/分的時(shí)候，都看不到有任何振動(dòng)出現(xiàn)。即使在另外的切削測試中，每齒進(jìn)給達(dá)到了0.65毫米/齒，也就是工作臺(tái)進(jìn)給速度達(dá)到了5070毫米/分的時(shí)候，才出現(xiàn)很小的振動(dòng)。因此相對于實(shí)例1，獲得了更好地結(jié)果。
(實(shí)例4到9)和實(shí)例1一樣以相同方式制造的一種徑向端銑刀，該三個(gè)R刃的邊界寬度設(shè)定為4∶3∶2。在這些徑向端銑刀中，每個(gè)R刃的最大平均邊界寬度MW可以分別設(shè)定為0.01毫米(實(shí)例4)，0.02毫米(實(shí)例5)，0.05毫米(實(shí)例6)，0.1毫米(實(shí)例7)，0.15毫米(實(shí)例8)，0.2毫米(實(shí)例9)，和上述實(shí)例1一樣，實(shí)例4到9進(jìn)行相同的切削測試。
上述切削測試的結(jié)果，對于所有的實(shí)例1和實(shí)例4到9，直到每齒進(jìn)給達(dá)到0.6毫米/齒，也就是工作臺(tái)進(jìn)給速度達(dá)到了4680毫米/分的時(shí)候，仍然可以進(jìn)行加工。尤其是對于實(shí)例1和實(shí)例5到7，都看不到有任何振動(dòng)出現(xiàn)。加工狀態(tài)很穩(wěn)定。但在另一方面，對于實(shí)例4和8，當(dāng)每齒進(jìn)給達(dá)到0.6毫米/齒的時(shí)候，對于實(shí)例10，當(dāng)每齒進(jìn)給達(dá)到0.5毫米/齒的時(shí)候，在工件的穴狀角部都出現(xiàn)了振動(dòng)。對于實(shí)例4，在R刃上只是可以稍微看到細(xì)小的破碎。而對于實(shí)例8和9，只在該R刃上看到了有輕微的粘著現(xiàn)象。
當(dāng)進(jìn)行實(shí)際的高速進(jìn)給切削時(shí)，工具軸向方向的切削量正常設(shè)定為R刃的R半徑或者更小，以便于抑制切削力。在空心壁等的加工中，外周刃的一部分和工件接觸，碎屑在外周刃沿著R刃的扭曲的方向上排放。所以在靠近R刃的外周刃的損壞是很大的。尤其是高速進(jìn)給切削產(chǎn)生的碎屑有很大的厚度，由于切削熱量其溫度也迅速增加，因此使得靠近R刃的外周刃很容易出現(xiàn)破碎和斷裂，且縮短了其使用壽命。而且工具軸向方向的切削量設(shè)定為該R刃的R半徑或者更小，而到目前為止還沒有考慮到外周刃。
所以，根據(jù)本發(fā)明的第八實(shí)施例，該R刃扭轉(zhuǎn)并連續(xù)的和徑向端銑刀外周上螺旋形成的外周刃連接，外周刃的螺旋(盤旋)角可以設(shè)定在35°到55°之間，R刃和/或外周刃的邊界寬度為0.02到0.2毫米。而且，該R刃可以是一種尖銳的刃。
根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，每個(gè)R刃都扭轉(zhuǎn)(扭曲)，使得和在徑向端銑刀的側(cè)視圖中的徑向端銑刀旋轉(zhuǎn)方向相反。當(dāng)R刃觸及工件的時(shí)候，該R刃的扭轉(zhuǎn)可以分散沖擊力，這樣就可以提高防止R刃斷裂的阻力。
接著，當(dāng)碎屑和外周刃接觸的時(shí)候，為了提高碎屑排放性能和分散出現(xiàn)的應(yīng)力，該外周刃的螺旋角可以設(shè)定在35°到55°(高螺旋角)之間。該外周刃的螺旋角優(yōu)選設(shè)置為40°或者更大。如果螺旋角大于55°，就會(huì)降低刃尖端的機(jī)械強(qiáng)度，碎屑的排放方向靠近該外周刃的螺旋方向，使得該外周刃容易受到切削熱效應(yīng)以及觸及碎屑。所以，該外周刃的螺旋角應(yīng)設(shè)定為55°或者更小，最好是50°或更小。這里通過將外周刃螺旋角設(shè)定為高螺旋角，該外周刃可以平滑的與扭轉(zhuǎn)的R刃相連接，提高了可切削性能。另外，還可以盡可能地抑制在外周刃和R刃之間的連接部出現(xiàn)一個(gè)刃邊緣，這樣就延長了高效切削的使用壽命。
而且，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，在外周刃的邊界寬度設(shè)定為0.02到0.2毫米，這樣，不僅可以提高刃尖機(jī)械強(qiáng)度，還可以消除工件和外周刃之間的間隙，從而抑制切削刃破碎。這里如果外周刃的邊界寬度小于0.02毫米，就會(huì)減小外周刃的邊界效果，如果其邊界寬度大于0.2毫米，切削負(fù)載會(huì)過大，而且會(huì)發(fā)生類似振動(dòng)的振蕩。所以，外周刃的邊界寬度應(yīng)該設(shè)置在0.02毫米到0.2毫米之間。
另外，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，因?yàn)樵揜刃是一個(gè)主要用于切削的位置，當(dāng)R刃具有邊界時(shí)，其切削負(fù)載很大，所以為了提高可切削加工性能，該R刃可以是一個(gè)尖銳的刃，也就是，一個(gè)沒有邊界的切削刃。上述在說明書中限定的尖銳刃可以通過珩磨等的加工操作進(jìn)行稍微磨圓處理。
另外，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，為了提高刃尖端的機(jī)械強(qiáng)度，外周刃的傾斜角可以設(shè)置為10°或者更小。而且尤其是優(yōu)選為5°或更小。這里外周刃的傾斜角可以設(shè)置為一個(gè)負(fù)值。
下面，將詳細(xì)描述這個(gè)實(shí)施例的優(yōu)選實(shí)例。
(實(shí)例1)圖16是R45°方向視圖中的徑向端銑刀角部的放大視圖。
當(dāng)實(shí)例1使用了一種硬質(zhì)合金特細(xì)顆粒形成的3切削刃徑向端銑刀，其中切削刃直徑設(shè)定為10毫米，該角R的半徑設(shè)定為2毫米，外周螺旋角設(shè)定為43°，切削刃涂覆有TiALN，外周刃3帶有外周邊界M。
圖17是沿著圖16中線C-C取的剖面圖，也就是示出了外周刃3，其傾斜面9和側(cè)翼5并垂直于工具軸向方向的剖面圖。該外周刃3的邊界寬度MW為0.05毫米，外周刃3的傾斜角α設(shè)置為+3°，外周刃3的離隙角γ為12°。
圖18是沿著圖16中線D-D取的剖面圖，也就是示出了R刃1，其傾斜面7和側(cè)翼4并垂直于工具軸向方向的剖面圖。該R刃是一個(gè)沒有邊界的尖銳刃，在R45°位置法線方向的傾斜角α設(shè)置為-5°，R刃的傾斜面7為凸曲面。
比較實(shí)例1制造的和實(shí)例1具有相同的尺寸，以便于在外周刃上沒有邊界。對實(shí)例1和比較實(shí)例1進(jìn)行切削測試，在使用HRC40預(yù)硬鋼作為工件的條件下，通過送風(fēng)的仿形操作在具有坡度為3°側(cè)壁的凹窩加工，徑向端銑刀的轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定為每分鐘2400轉(zhuǎn)，每齒(刃)進(jìn)給設(shè)置為0.1，0.2，0.3，0.4毫米/齒(刃)，在軸向方向0.5毫米螺距的工具外伸量設(shè)定為40毫米，在切削測試之后，可以觀測到其損壞狀態(tài)。
作為切削測試的結(jié)果，對于實(shí)例1，在每齒進(jìn)給達(dá)到0.4毫米/齒，也就是進(jìn)給速度達(dá)到了2880毫米/分的時(shí)候，幾乎看不到有振動(dòng)，切削過程比較穩(wěn)定，另外也沒有碎屑產(chǎn)生，工具磨損狀態(tài)顯示為正常磨損，仍可以進(jìn)行高效的切削加工。另一方面，對于上述比較實(shí)例，當(dāng)每齒進(jìn)給達(dá)到0.2毫米/齒，也就是工作臺(tái)進(jìn)給速度達(dá)到了1440毫米/分的時(shí)候，在該R刃附近的外周刃處就出現(xiàn)了碎屑，而且振動(dòng)也比較集中。當(dāng)每齒進(jìn)給達(dá)到0.3毫米/齒，也就是工作臺(tái)進(jìn)給速度達(dá)到了2160毫米/分的時(shí)候，碎屑比較集中，使用壽命就結(jié)束了。
(實(shí)例2到5)除了外周刃邊界寬度設(shè)定為0.01毫米(比較實(shí)例2)，0.02毫米(實(shí)例2)，0.1毫米(實(shí)例3)，0.15毫米(實(shí)例4)，0.2毫米(實(shí)例5)，0.25毫米(比較實(shí)例3)以外，和實(shí)例1一樣以相同方式制造的一種徑向端銑刀，在使用HRC40預(yù)硬鋼作為工件的條件下，通過送風(fēng)的仿形操作來在下列切削條件下加工100毫米長、65毫米寬和35毫米深、具有傾斜度為3°側(cè)壁的凹窩形狀徑向端銑刀的轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定為每分鐘1680轉(zhuǎn)，每齒(刃)進(jìn)給設(shè)定為0.625毫米每齒(刃)，進(jìn)給速度為4200毫米/分，工具外伸量為40毫米，在軸向方向的螺距為0.6毫米，在切削測試之后，可以觀測到其破損狀態(tài)。
作為切削測試的結(jié)果，對于實(shí)例1，2到5，直到切削深度為35毫米，仍可以進(jìn)行單成型加工，仍然可以進(jìn)行切削。尤其是對于實(shí)例1，2和3，切削狀態(tài)很穩(wěn)定，在完成深達(dá)35毫米的加工之后，工具的損壞狀態(tài)顯示為具有輕微磨損寬度的正常磨損，而且加工表面也很優(yōu)良。對于實(shí)例4和5，加工表面不受影響，但是，切削力卻很大。而相反，對于比較實(shí)例2，在靠近R刃的外周刃處出現(xiàn)了大量碎屑，而且加工表面很粗糙。對于比較實(shí)例3，在切削的過程中，出現(xiàn)了振動(dòng)，而且加工表面作為一個(gè)振動(dòng)表面。所以比較實(shí)例2和3都不能使用。
(實(shí)例6)作為實(shí)例6的徑向端銑刀以相同的方式和實(shí)例1制造，使得R刃上設(shè)置有邊界，并和實(shí)例2到5一樣進(jìn)行相同的切削測試。作為測試的結(jié)果，實(shí)例6的加工表面不受影響，但是，其具有輕微的切削力。直到35毫米的深度，也就是完成單成型加工之后，工具的損壞狀態(tài)顯示為正常磨損，但是在該R刃的邊界部分可以看到有輕微粘著產(chǎn)生。其磨損寬度大于上述實(shí)例1的寬度。
這樣根據(jù)這個(gè)實(shí)施例中，就可以提高外周刃破碎和斷裂的阻力，從而保持R刃具有很高的可切削性能，就可以保證該高效切削徑向端銑刀進(jìn)行高速進(jìn)給切削加工。
(第九實(shí)施例)根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，為了提高抑制R刃的破碎和斷裂的阻力，從而保證高速進(jìn)給切削，當(dāng)一第一切削刃代表一個(gè)位于徑向端銑刀的底刃側(cè)面的R刃的切削位置，一第二切削刃代表一個(gè)位于徑向端銑刀的外周刃側(cè)面的R刃的切削位置，第一和第二切削刃的傾斜面在垂直于該端銑刀軸向方向的剖面圖內(nèi)中凸彎曲，其中第二切削刃具有一個(gè)碎屑凹槽間隙，在該R刃的刃底方向延伸，以便于可以和上述傾斜面連續(xù)。
如果每齒進(jìn)給高速增加的高進(jìn)給切削，在通常的情況下，工具的軸向切削量可以為該角R的半徑的大約30％。所以其需要第一切削刃具有很高的機(jī)械強(qiáng)度和優(yōu)良的可切削加工性能。所以根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，為了提高機(jī)械強(qiáng)度和可切削加工性能，第一切削刃的傾斜面在垂直于上述端銑刀軸向的方向的剖面圖內(nèi)彎曲成中凸形狀，以便于提高刃尖端部的機(jī)械強(qiáng)度，并可以快速地將碎屑從傾斜面上分離，減小切削力，保證優(yōu)良的可切削加工性能。但是，如果這樣，碎屑就很難向上排放，為了避免這個(gè)缺陷，在第二切削刃的傾斜面上連續(xù)地設(shè)置有一個(gè)碎屑凹槽間隙，以便于在刃底的方向上延伸。由第一切削刃產(chǎn)生的碎屑可以通過第二切削刃的碎屑凹槽間隙向上排放，從而減小碎屑的切入量，抑制碎屑和斷裂。在加工垂直壁等的時(shí)候，第二切削刃在某些情況下有助于切削。所以，第二切削刃的傾斜面和第一切削刃一樣也需要彎曲成中凸形狀，以提高刃尖端的機(jī)械強(qiáng)度。碎屑凹槽間隙的寬度可以逐漸減小。這樣，位于第一切削刃附近的第二切削刃的位置就很可能觸及由第一切削刃產(chǎn)生的碎屑，從而提高機(jī)械強(qiáng)度。而且，外周刃方向的碎屑凹槽間隙的寬度可以逐漸增加，從而使第一切削刃產(chǎn)生的碎屑平滑的向上排放。
如上所述，如果每齒進(jìn)給高速增加的高進(jìn)給切削，工具軸向的切削量可以為該角R的半徑的大約30％。所以，第二切削刃在工具軸向方向上的長度可以設(shè)定為該角R的半徑的20％到60％，就可以提高沒有碎屑凹槽間隙的第一切削刃的機(jī)械強(qiáng)度。如果第二切削刃在工具軸向方向上的長度小于角R的半徑的20％，就會(huì)減小第一切削刃產(chǎn)生的碎屑向上排放的效果。另一方面，如果第二切削刃在工具軸向方向上的長度大于該角R的半徑的60％，在切削的時(shí)候，就主要使用第二切削刃的某個(gè)部分，這樣就會(huì)降低R刃的整體的機(jī)械強(qiáng)度。所以，第二切削刃在工具軸向方向上的長度最好設(shè)定為該角R的半徑的30％到50％。
為了獲得R刃良好的機(jī)械性能，R刃的傾斜角最好設(shè)定為一個(gè)負(fù)角，而且優(yōu)選設(shè)為0°到-45°之間?？紤]到機(jī)械強(qiáng)度和可切削加工性能，其更加優(yōu)選的設(shè)置在-15°到-30°之間。
而且有利的是，為了進(jìn)行高效切削，還可以增加切削刃的數(shù)量。如果工件具有一個(gè)角部，當(dāng)應(yīng)用具有四個(gè)或更多切削刃的多刃端銑刀時(shí)，切削刃就會(huì)同時(shí)存在于該角部，這樣由于共振就很容易出現(xiàn)振蕩。所以，切削刃的數(shù)量最好設(shè)置為三個(gè)。
下面，將詳細(xì)描述本發(fā)明第九實(shí)施例的優(yōu)選實(shí)例。
(實(shí)例1)圖19是作為實(shí)例1的一種3刃徑向端銑刀端部的放大視圖，該3切削刃徑向端銑刀由一種硬質(zhì)合金特細(xì)顆粒形成，其中切削刃直徑設(shè)定為10毫米，角R的半徑設(shè)定為2毫米，切削刃涂覆有TiALN。圖20到23所示的為實(shí)例1中的R刃1分別沿圖19中線E-E，線F-F，線G-G，線H-H方向的剖面圖，該方向都垂直于徑向端銑刀從底刃側(cè)面到外周刃側(cè)面的軸向方向。其中圖20和21所示的是R刃1的第一切削刃12，圖22和23所示的是R刃1的第二切削刃13。第一和第二切削刃12、13的傾斜面7(對應(yīng)于一個(gè)單獨(dú)的第一、第二切削刃12、13合用的傾斜面)可以設(shè)計(jì)凸曲面，其中第二切削刃13具有一個(gè)碎屑凹槽間隙CP，其在刃底方向延伸設(shè)置，以便于和傾斜面7連續(xù)。第二切削刃1 3的傾斜面7的寬度在朝向第一切削刃的方向上逐漸增加，碎屑凹槽間隙的寬度CS逐漸減小。第二切削刃在軸向方向上的長度設(shè)定為角R的半徑的40％(0.8毫米)，在徑向端銑刀的徑向方向，該R刃的傾斜角可以設(shè)置為-25°。
下面進(jìn)行實(shí)例1的切削測試。通過送風(fēng)的仿形操作來加工100毫米長、65毫米寬和30毫米深、具有坡度為3°側(cè)壁的凹窩形狀，在使用HRC40預(yù)硬鋼作為工件的條件下，徑向端銑刀的旋轉(zhuǎn)量設(shè)定為每分鐘1680轉(zhuǎn)，每齒(刃)進(jìn)給設(shè)定為0.625毫米每齒(刃)，在軸向方向0.6毫米螺距的工具外伸量為40毫米，在測試之后觀察其損壞狀態(tài)。
作為比較，制造JP-A-7-246508和JP-A-11-216609中公開的徑向端銑刀分別作為比較實(shí)例1和2，它們和本發(fā)明實(shí)例1具有相同的尺寸，并進(jìn)行上述和實(shí)例1相同的切削測試。
對于實(shí)例1，由于碎屑切入量，單形加工很穩(wěn)定，幾乎沒有振動(dòng)。而且R刃位置沒有出現(xiàn)碎屑，工具磨損狀態(tài)為正常磨損，徑向端銑刀仍可以進(jìn)行切削。另一方面，對于比較實(shí)例1和2，在初始切削階段，R刃位置出現(xiàn)有碎屑，振動(dòng)比較集中，當(dāng)單成形凹窩加工進(jìn)行了30％的時(shí)候，也就是，切削深度達(dá)到9毫米的時(shí)候，碎屑較集中，其使用壽命就結(jié)束了。
(實(shí)例2到7)徑向端銑刀以和實(shí)例1相同的方式制造，使得第二切削刃軸向方向的長度設(shè)定為該角R的半徑的10％(實(shí)例2)，20％(實(shí)例3)，30％(實(shí)例4)，50％(實(shí)例5)，60％(實(shí)例6)和70％(實(shí)例7)也就是設(shè)定成0.2毫米(實(shí)例2)，0.4毫米(實(shí)例3)，0.6毫米(實(shí)例4)，1.0毫米(實(shí)例5)，1.2毫米(實(shí)例6)，1.4毫米(實(shí)例7)。實(shí)例2到7和實(shí)例1一樣進(jìn)行和實(shí)例1相同的切削測試，其中，第二切削刃軸向方向的長度設(shè)置為40％，也就是0.8毫米。
作為切削測試的結(jié)果，對于實(shí)例1，4，和5，由于碎屑切入量，單形加工很穩(wěn)定，幾乎沒有振動(dòng)。而且沒有出現(xiàn)碎屑，工具磨損狀態(tài)為正常磨損，徑向端銑刀仍可以進(jìn)行高效的切削。對于實(shí)例3、6，可以進(jìn)行單形加工，徑向端銑刀仍可以進(jìn)行高效的切削。但是，對于實(shí)例2，由于碎屑切入量，出現(xiàn)輕微的振動(dòng)，切削噪音有點(diǎn)集中。對于實(shí)例5，在第一切削刃處可以看到有輕微的碎屑。對于實(shí)例2、7，可以進(jìn)行單形加工，但是對于實(shí)例2，由于碎屑切入量而出現(xiàn)振動(dòng)，切削噪音很集中，由于振動(dòng)而出現(xiàn)了碎屑。對于實(shí)例7，在第一和第二切削刃之間的邊限部分出現(xiàn)有碎屑。所以實(shí)例2和7的使用壽命就結(jié)束了。
根據(jù)這個(gè)實(shí)施例就可以提高R刃斷裂的阻力，也同樣可以改善R刃所產(chǎn)生碎屑的排放性能，從而保證了高速的切削。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，即使當(dāng)本發(fā)明的徑向端銑刀進(jìn)行類似粗加工這樣的大切削量加工操作，其也可以應(yīng)用于三維曲面加工，仿形加工等加工操作中，而且還可以抑制R刃的破碎和斷裂，進(jìn)行每齒進(jìn)給大的高效切削加工。另外，在三維曲面加工，仿形加工等加工操作中，還可以提高R刃的機(jī)械強(qiáng)度和可切削加工性能，從而能夠進(jìn)行高精度的高速進(jìn)給切削操作。
而且，根據(jù)本發(fā)明，還可以提高外周刃破碎和斷裂的阻力，從而保持R刃具有很高的可切削性能，保證上述高速進(jìn)給切削操作更加穩(wěn)定地進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.一種徑向端銑刀，其具有一個(gè)形成在其端面的底刃，一個(gè)形成在其角部并設(shè)計(jì)成基本為四分之一圓弧的徑向刃，一個(gè)螺旋形成在其側(cè)面的外周刃，上述底刃和徑向刃在連接點(diǎn)A彼此連續(xù)地連接，而上述徑向刃和外周刃在連接點(diǎn)B彼此連續(xù)地連接，R代表上述徑向端銑刀的軸向方向和在上述徑向刃的任何位置的法線方向之間的交角，上述連接點(diǎn)A對應(yīng)于上述徑向刃的R＝0°位置，而連接點(diǎn)B對應(yīng)于上述徑向刃的R＝90°位置，其特征在于，由R剖視圖表示一個(gè)沿著穿過連接點(diǎn)A、B且和上述徑向刃的傾斜面相交叉的平面取的視圖，在上述R剖面視圖中，上述徑向刃的上述傾斜面設(shè)計(jì)成具有一條從連接點(diǎn)A延伸到連接點(diǎn)B的凸曲線。
2.如權(quán)利要求1所述的一種徑向端銑刀，其特征在于，MO代表在上述R剖面視圖中，上述凸曲線上離線段AB最遠(yuǎn)的位置，MO處于連接點(diǎn)A和上述凸曲線上對應(yīng)于線段AB的中點(diǎn)的位置之間的位置。
3.如權(quán)利要求1所述的一種徑向端銑刀，其特征在于，在R剖面視圖中上述徑向刃的上述傾斜面的凸曲線的曲率在從連接點(diǎn)A到連接點(diǎn)B的方向逐漸變化。
4.如權(quán)利要求1所述的一種徑向端銑刀，其特征在于，凸曲線的最大曲率位置位于凸曲線上的在連接點(diǎn)A和在凸曲線上對應(yīng)于線段AB的中點(diǎn)的位置之間的任何位置。
5.如權(quán)利要求1所述的一種徑向端銑刀，其特征在于，在凸曲線上的在連接點(diǎn)A和在凸曲線上對應(yīng)于線段AB的中點(diǎn)的位置之間的凸曲線的平均曲率設(shè)定為大于在凸曲線上的在連接點(diǎn)B和在凸曲線上對應(yīng)于線段AB的中點(diǎn)的位置之間的凸曲線平均曲率。
6.如權(quán)利要求1所述的一種徑向端銑刀，其特征在于，構(gòu)成上述徑向刃的傾斜面的表面從上述徑向刃的R＝90°位置到R＝0°位置設(shè)計(jì)成一種凸曲面，而底刃的傾斜面從上述徑向刃的R＝0°位置到徑向端銑刀的工具旋轉(zhuǎn)軸線基本上是平的。
7.如權(quán)利要求5所述的一種徑向端銑刀，其特征在于，徑向刃的傾斜面的傾斜角可以在徑向刃的法線方向和徑向端銑刀的徑向方向，在整個(gè)徑向刃R＝90°位置和R＝0°位置之間的區(qū)域內(nèi)設(shè)置為一個(gè)負(fù)角。
8.如權(quán)利要求5所述的一種徑向端銑刀，其特征在于，底刃的傾斜面的工具旋轉(zhuǎn)軸線的傾斜角設(shè)定為小于上述徑向刃在R＝0°位置的傾斜面的傾斜角。
9.如權(quán)利要求5所述的一種徑向端銑刀，其特征在于，上述底刃的傾斜面為一個(gè)張口加工面。
10.如權(quán)利要求1所述的一種徑向端銑刀，其特征在于，上述徑向刃的刃角從銳角逐漸變化到鈍角，再從徑向端銑刀的底刃側(cè)面到外周刃側(cè)面從鈍角變化到銳角，在徑向刃的至少從R＝30°位置到R＝60°位置的徑向刃位置中的刃角為一個(gè)鈍角。
11.如權(quán)利要求9述的一種徑向端銑刀，其特征在于，徑向刃的刃角從銳角到鈍角的過渡區(qū)域可以設(shè)置在徑向刃的R＝5°位置和R＝30°位置之間，徑向刃的刃角從鈍角到銳角的過渡區(qū)域可以設(shè)置在徑向刃的R＝60°位置和R＝85°位置之間。
12.如權(quán)利要求10述的一種徑向端銑刀，其特征在于，上述鈍角的最大值設(shè)置為95°或者更大，徑向刃的最大鈍角位置位于徑向刃的R＝30°位置和R＝50°之間。
13.如權(quán)利要求1所述的一種徑向端銑刀，其特征在于，穿過徑向刃的R＝0°位置和R＝90°位置的線段AB相對于穿過徑向刃的R＝0°位置的直線CL傾斜，徑向端銑刀的端部從10°到50°的旋轉(zhuǎn)中心在徑向端銑刀的端部的平面視圖中，沿著徑向端銑刀的軸向方向示出，徑向刃的刃脊線的外伸量的最大值，即在垂直于徑向端銑刀的軸向方向的剖面圖中，從凸曲線段AB向外延伸的最大值設(shè)定為上述角R半徑的15％到30％。
14.如權(quán)利要求12所述的一種徑向端銑刀，其特征在于，中凸形狀的刃脊線的外伸量的最大位置位于刃脊線的R＝30°位置和R＝50°位置之間。
15.如權(quán)利要求1所述的一種徑向端銑刀，其特征在于，對應(yīng)于徑向端銑刀沿著和其軸向方向在徑向刃作為參照點(diǎn)的連接點(diǎn)A(R＝0°位置)處交叉成45°的方向所得到的透視圖，在徑向端銑刀的角R45°方向視圖中，上述徑向刃彎曲成中凸形狀，當(dāng)在上述角R45°方向視圖中，C代表一個(gè)線段AB上的突出位置，該線段AB穿過上述徑向刃的R＝0°位置A和R＝90°位置B，C位置相對線段AB，突出于線段AB并對應(yīng)中凸形狀的徑向刃的最大外伸量的位置，D代表一個(gè)線段AB上的突出位置，其突出于線段AB并對應(yīng)中凸形狀的徑向刃的最大外伸量3/4長度的位置，且靠近連接點(diǎn)A，E代表一個(gè)線段AB上的突出位置，其突出于線段AB并對應(yīng)中凸形狀的徑向刃的最大外伸量1/2長度的位置，且靠近連接點(diǎn)A，F(xiàn)代表一個(gè)線段AB上的突出位置，其突出于線段AB并對應(yīng)中凸形狀的徑向刃的最大外伸量1/4長度的位置，且靠近連接點(diǎn)A，線段CD，DE，EF，F(xiàn)A的長度是變化的，而且按順序逐漸減小，上述各個(gè)線段的長度的變化量也逐漸減小，而且，線段CD的長度設(shè)置為線段AC長度的50％或者更多。
16.如權(quán)利要求14所述的一種徑向端銑刀，其特征在于，線段AC的長度可以設(shè)置為線段AB的長度的40％到50％之間范圍內(nèi)的任何值。
17.如權(quán)利要求14所述的一種徑向端銑刀，其特征在于，在徑向端銑刀的角R45°方向視圖中，中凸徑向刃的外伸量的最大值可以設(shè)定在上述角R半徑的15％到25％范圍內(nèi)。
18.如權(quán)利要求14所述的一種徑向端銑刀，其特征在于，G代表一個(gè)線段A上的突出位置，其突出于線段AB并對應(yīng)中凸形狀的徑向刃的最大外伸量3/4長度的位置，且靠近連接點(diǎn)B，H代表一個(gè)線段AB上的突出位置，其突出于線段AB并對應(yīng)中凸形狀的徑向刃的最大外伸量1/2長度的位置，且靠近連接點(diǎn)B，I代表一個(gè)線段AB上的突出位置，其突出于線段AB并對應(yīng)中凸形狀的徑向刃的最大外伸量1/4長度的位置，且靠近連接點(diǎn)B，線段AB上的線段CG，GH，HI，IB按順序長度逐漸減小，變化量也逐漸減小。
19.如權(quán)利要求1所述的一種徑向端銑刀，其特征在于，徑向刃的法線方向的離隙角在從徑向刃的R＝0°位置到R＝90°位置的方向上逐漸減小，其中在R＝0°位置，法線方向的離隙角在徑向刃的R＝0°位置可以設(shè)置為10°或者更大。
20.如權(quán)利要求18所述的一種徑向端銑刀，其特征在于，在徑向刃的R＝90°位置法線方向的傾斜角可以設(shè)置為和外周刃的法向方向的傾斜角大致相同。
21.如權(quán)利要求18所述的一種徑向端銑刀，其特征在于，在沿著徑向刃的法線方向觀察時(shí)，在徑向刃剖面圖中徑向刃的傾斜面設(shè)計(jì)成直線或凹曲線形狀。
22.如權(quán)利要求18所述的一種徑向端銑刀，其特征在于，在從徑向刃的R＝0°位置到R＝90°位置的方向上，徑向刃的傾斜面設(shè)計(jì)成具有一凸曲面。
23.如權(quán)利要求18所述的一種徑向端銑刀，其特征在于，徑向刃的傾斜角在徑向刃的法線方向和徑向端銑刀的徑向方向可以設(shè)置為一個(gè)負(fù)角。
24.如權(quán)利要求1所述的一種徑向端銑刀，其特征在于，徑向端銑刀的端部的上述角部設(shè)置有多個(gè)徑向刃，每個(gè)徑向刃都設(shè)置有一個(gè)邊界部分，邊界部分的平均寬度在每個(gè)徑向刃是變化的和/或在每個(gè)徑向刃上變化。
25.如權(quán)利要求23所述的一種徑向端銑刀，其特征在于，上述每個(gè)徑向刃的邊界部分的平均寬度可以設(shè)置為0.15毫米或更少。
26.如權(quán)利要求23所述的一種徑向端銑刀，其特征在于，在上述邊界部分可以設(shè)置有潤滑涂層。
27.如權(quán)利要求1所述的一種徑向端銑刀，其特征在于，上述R刃扭轉(zhuǎn)并連續(xù)地和上述螺旋形成在徑向端銑刀的外周的外周刃相連，外周刃的螺旋角可以設(shè)在35°到55°之間，徑向刃和/或外周刃上的邊界的邊界寬度為0.02到0.2毫米。
28.如權(quán)利要求26所述的一種徑向端銑刀，其特征在于，上述徑向刃可以為一種尖銳的刃。
29.如權(quán)利要求1所述的一種徑向端銑刀，其特征在于，一第一切削刃代表一個(gè)位于底刃側(cè)面的徑向刃的切削位置，一第二切削刃代表一個(gè)位于外周刃側(cè)面的徑向刃的切削位置，上述第一和第二切削刃的傾斜面在垂直于上述端銑刀軸向方向的剖面圖內(nèi)成中凸形狀彎曲，其中第二切削刃具有一個(gè)碎屑凹槽間隙，在上述徑向刃的刃底方向延伸并和上述第二切削刃的傾斜面連續(xù)。
30.如權(quán)利要求28所述的一種徑向端銑刀，其特征在于，上述碎屑凹槽間隙的寬度逐漸減小。
全文摘要
一種徑向端銑刀，其具有一個(gè)形成在其端面的底刃，一個(gè)形成在其角部并設(shè)計(jì)成基本為四分之一圓弧的徑向刃，一個(gè)螺旋形成在其側(cè)面的外周刃，底刃和徑向刃在連接點(diǎn)A彼此連續(xù)地連接，而徑向刃和外周刃在連接點(diǎn)B彼此連續(xù)地連接，在一個(gè)沿著穿過連接點(diǎn)A、B的平面中，而且由R剖視圖表示一個(gè)沿著穿過連接點(diǎn)A、B且和徑向刃的傾斜面相交叉的平面取的視圖，在R剖面視圖中，徑向刃的傾斜面設(shè)計(jì)成具有一條從連接點(diǎn)A延伸到連接點(diǎn)B的凸曲線。
文檔編號(hào)B23C5/10GK1475322SQ03128649
公開日2004年2月18日 申請日期2003年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月25日
發(fā)明者黑田譽(yù)人, 岡西良祐, 坂本靖, 前田勝俊, 俊 申請人:日立工具股份有限公司