專利名稱：切削工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及切削工具，特別是立銑刀形式的銑刀。
背景技術(shù)：
通常，立銑刀(end mill)具有作為基礎(chǔ)部分的細(xì)長圓柱形刀柄，以及領(lǐng)接基礎(chǔ)部分的刀頭部分，該刀頭部分具有圓周側(cè)面(circumferential side)和端面(end face)。通常，基礎(chǔ)部分和刀頭部分被設(shè)計(jì)成單體形式，并具有共同的中軸線。刀頭部分通常包括多個(gè)刀刃(lip)，其中每個(gè)刀刃都可具有圓周側(cè)面上的切削刃(cutting edge)和端面上的切削刃。
根據(jù)立銑刀的使用范圍不同，特別是有關(guān)使用這種立銑刀所獲得的材料去除率(material removal rate)，所述立銑刀具有不同的設(shè)計(jì)。比如，在飛機(jī)工業(yè)里，在生產(chǎn)飛機(jī)的零件時(shí)，需要具有高材料去除率的立銑刀，因?yàn)闉榱税踩脑颍糜陲w機(jī)的零部件必須以單體形式從材料的實(shí)體塊上切削。為了使生產(chǎn)這種零部件的時(shí)間保持在限制之內(nèi)，對(duì)于在這部門使用的立銑刀來說，需要41/min或更高的材料去除率。同時(shí)，這些立銑刀要承受明顯的負(fù)載(pronounced load)，特別是由于這個(gè)原因，這種立銑刀的制造者總是在努力改進(jìn)立銑刀的切削性能。
減少切削期間作用在刀具上的負(fù)載的一個(gè)可能性在于，比如，改變刀具表面的切屑流狀況。
比如，DE19724319C1公開了一種方法，其中，在具有幾何界定的刀刃的切削工具的切削刃區(qū)域，在距離切削刃的微小距離處，前刀面(rakeface)配備有依靠激光輻射來改變表面結(jié)構(gòu)的模式(pattern)。流走的切屑的流速和方向可以通過這種方法而改變。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是采用能夠獲得盡可能高的材料去除率的方法，來設(shè)計(jì)一種開始所提及的類型的切削工具。
依據(jù)本發(fā)明，這個(gè)目標(biāo)可以通過這樣一種切削工具，特別是銑刀來實(shí)現(xiàn)，其包括a)基礎(chǔ)部分；以及b)刀頭部分，其鄰接基礎(chǔ)部分，具有圓周側(cè)面和端面；c)所述基礎(chǔ)部分和刀頭部分具有共同的中軸線；d)所述刀頭部分具有至少一個(gè)在圓周側(cè)面上具有切削刃的刀刃；e)刀刃具有鄰接圓周側(cè)面的切削刃的斷屑器表面(chip breakersurface)；f)斷屑器表面包括兩個(gè)斷屑器表面部分；g)第一斷屑器表面部分以第一刀面角設(shè)置，第二斷屑器表面部分以第二刀面角設(shè)置；h)第二刀面角相對(duì)于第一刀面角更大；以及i)第一斷屑器表面部分具有拱形。
因此，依據(jù)本發(fā)明，在切削工具中安排斷屑器表面再分為具有不同刀面角(rake angle)的兩個(gè)斷屑器表面部分。相比于第一斷屑器表面部分的第一刀面角，第二斷屑器表面部分的第二刀面角被選擇為更大，由于這個(gè)事實(shí)，實(shí)現(xiàn)了這樣的效果，即，在切削操作中，首先只有第一斷屑器表面部分接觸切屑。尤其是，如果第一斷屑器表面部分具有拱形，第一斷屑器表面部分事實(shí)上用作切屑的一種“滑雪跳躍的小山”(“ski-jump hill”)，使得切屑直到在排屑槽(chip space)中經(jīng)過一個(gè)飛行階段之后，才會(huì)到達(dá)第二斷屑器表面部分。結(jié)果，因?yàn)樾枰^低的形成切屑的能量，切削壓力減少了。作為切削壓力減少的結(jié)果，用這種切削工具可以獲得較高的材料去除率，結(jié)果，使用這種切削工具變得更加有效。
依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，刀刃不僅具有圓周側(cè)面上的切削刃，而且還具有刀頭部分的端面上的切削刃，刀刃的圓周側(cè)面上的切削刃合并到刀刃的端面上的切削刃中。以這種方式，切削工具不僅能周向地切削，而且還能在端面切削。
依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，在該例子中，端面上的切削刃鄰接第二斷屑器表面部分。因此，第一斷屑器部分基本上就只被分配給圓周側(cè)面的切削刃了，然而，只有一個(gè)斷屑器表面，即，第二斷屑器表面部分，被分配給端面的切削刃。
本發(fā)明的變形提供第一刀面角在0°到20°之間，尤其是在5°和20°之間，并且優(yōu)選為17°，第二刀面角在10°到30°之間，優(yōu)選為24°。
依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，當(dāng)從中軸線的方向徑向地觀察時(shí)，第一斷屑器表面部分具有0.2到1.5mm之間的寬度，由于其效果像是“滑雪跳躍的小山”而被稱為斷屑槽。為改進(jìn)對(duì)切屑的引導(dǎo)，第二斷屑器表面部分也可以是拱形的。
本發(fā)明的進(jìn)一步的變形提供圓周側(cè)面上的刀刃包括三個(gè)側(cè)面(flank)，其中每個(gè)側(cè)面都具有相對(duì)于圓周側(cè)面的切削平面的后角(clearance angle)。第一側(cè)面的第一后角在0.8°到1.2°之間，優(yōu)選為1°，第二側(cè)面的第二后角在10°到18°之間，優(yōu)選為12°，第三側(cè)面的第三后角在20°到25°之間，優(yōu)選為23°。在切削操作中，這種在圓周側(cè)面上具有三個(gè)側(cè)面的構(gòu)型總體上導(dǎo)致了切削工具和工件之間的較低摩擦，具有衰減效果，使得通常優(yōu)選地圍繞中軸線旋轉(zhuǎn)的切削刀具的操作更加平滑，因此切削過程中產(chǎn)生的表面具有更好的質(zhì)量。
依據(jù)本發(fā)明，在圓周方向上，圓周側(cè)面上的第一側(cè)面的寬度取決于刀具的總體直徑，該刀具至少部分地是基本圓柱形設(shè)計(jì)，隨著刀具的直徑的增加，第一側(cè)面的寬度也同樣地增加。依據(jù)刀具的優(yōu)選實(shí)施方式，刀具的直徑在6mm到30mm之間，在該例子中，側(cè)面的寬度可在0.03mm到0.16mm之間變化。第一側(cè)面的可選擇寬度的參數(shù)范圍以表格形式分別分配給各種刀具直徑。
除此之外，圓周側(cè)面上的刀刃的三個(gè)側(cè)面基本上是平面設(shè)計(jì)，但是也可以輕微的凹入彎曲。
切削工具的進(jìn)一步的構(gòu)型提供端面上的刀刃具有兩個(gè)端側(cè)面(endflank)，其中每個(gè)端側(cè)面都與端面的切削平面包圍了端后角(end clearanceangle)。第一端側(cè)面的第一端后角在7°和15°之間，優(yōu)選為12°，第二端側(cè)面的第二端后角在15°和30°之間，優(yōu)選為23°。
除此以外，切削工具的刀刃的圓周側(cè)面的切削刃以一個(gè)半徑合并到刀刃的端面的切削刃中。在該例子中，該半徑通常在1.5mm到5mm之間，優(yōu)選地是4mm。然而，通常該半徑適應(yīng)于刀具的總體直徑。
依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，不僅刀刃的圓周側(cè)面的切削刃以該半徑合并到刀刃的端面的切削刃中，而且圓周側(cè)面的側(cè)面也合并到端面的側(cè)面中。同時(shí)，圓周側(cè)面的第二側(cè)面合并到第一端側(cè)面，圓周側(cè)面的第三側(cè)面合并到第二端側(cè)面，刀刃的圓周側(cè)面的第一側(cè)面在該半徑中延伸，優(yōu)選地基本在該半徑的三分之二之后。
依據(jù)本發(fā)明的變形，切削工具具有基本上相同設(shè)計(jì)的多個(gè)刀刃，但是優(yōu)選地是四個(gè)、五個(gè)或六個(gè)刀刃，其圍繞中軸線設(shè)置。在該例子中，刀刃的圓周側(cè)面上的切削刃基本上位于圓柱體的側(cè)表面上。
依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，以相對(duì)于中軸線的至少兩個(gè)不同的螺旋角(pitch angle)來相對(duì)彼此設(shè)置刀刃。因此，刀刃不是均勻地圍繞中軸線設(shè)置的。連續(xù)的刀刃之間的螺旋角在60°和120°之間。該切削工具的實(shí)施方式提供切削工具具有四個(gè)刀刃，在每一個(gè)例子中，第一和第二刀刃之間的以及第三和第四刀刃之間的螺旋角是80°，并且在每一個(gè)例子中，第二和第三刀刃之間的以及第四和第一刀刃之間的螺旋角是100°。然而，在每一個(gè)例子中，第一和第二刀刃之間的以及第三和第四刀刃之間的螺旋角也可以是60°，并且在每一個(gè)例子中，第二和第三刀刃之間的以及第四和第一刀刃之間的螺旋角也可以是120°。
依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，刀刃的圓周側(cè)面的切削刃螺旋形地延伸，在該例子中，刀刃的螺旋角可以是恒定的，且特別是在20°到50°之間，優(yōu)選地是30°。然而，螺旋不一定必須是恒定的，而是可以在中軸線M朝向端面的方向上軸向增加的。因此，螺旋角可以相對(duì)于中軸線朝向端面而增加，特別是從遠(yuǎn)離端面的刀刃區(qū)域的0°到25°之間的螺旋角上升到端面處的30°到50°之間的螺旋角。
用于去除切屑的排屑槽被分配給切削工具的每一個(gè)刀刃，依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，排屑槽的體積在中軸線朝向基礎(chǔ)部分的方向上軸向減少。依據(jù)本發(fā)明的變形，排屑槽基本上是圓錐形設(shè)計(jì)，圓錐體相對(duì)于中軸線的角度在大于0°至10°的范圍內(nèi)，優(yōu)選地是在5°到6°之間。如果刀刃的圓周側(cè)面的切削刃螺旋形地延伸，圓錐形設(shè)計(jì)的排屑槽也相應(yīng)地螺旋形地延伸，作為排屑槽的圓錐形構(gòu)型的結(jié)果，排屑槽的體積在中軸線朝向基礎(chǔ)部分的方向上軸向減少，如已經(jīng)提到的。
在本發(fā)明的優(yōu)選變形中，用于去除切屑的排屑槽被分配給至少一個(gè)刀刃或每一個(gè)刀刃，刀具至少在至少一個(gè)排屑槽的表面的能夠接觸去除切屑的部分具有低的表面粗糙度，平均表面粗糙度(算數(shù)平均值)Ra被選擇為在0.03μm到0.10μm之間，并且/或者平均峰谷高度(十點(diǎn)高度(ten pointheight))Rz被選擇為在0.10μm到0.35μm之間，并且/或者最大峰谷高度Rmax被選擇為在0.20μm到0.50μm之間。這個(gè)低的表面粗糙度或較光滑的表面優(yōu)選地通過如下方式形成通過使用相應(yīng)的精磨工具進(jìn)行打磨或拋光或再打磨或再拋光，而形成排屑槽中具有低表面粗糙度的表面或者表面的相應(yīng)部分。因此，為了額外的光滑，只有排屑槽或容屑槽(chip flute)中的相應(yīng)表面被二次加工；另一方面，刀具的其他區(qū)域，比如尤其是刀刃，沒有二次加工。排屑槽中的較光滑的或二次加工的表面區(qū)域優(yōu)選地位于排屑槽中的如下這種表面區(qū)域，這種表面區(qū)域與前刀面相對(duì)，或者，換句話說，在刀刃的背面，所述背面面對(duì)相鄰刀刃的排屑槽。
至少一個(gè)刀刃，優(yōu)選地每個(gè)刀刃的切削刃，至少部分地是波形的或者波浪般的或者具有粗切齒結(jié)構(gòu)(roughing tooth system)。在提供來用于粗加工(roughing)的該實(shí)施方式中，具有兩個(gè)斷屑器表面部分的斷屑器表面設(shè)計(jì)還額外地用于穩(wěn)定粗切齒結(jié)構(gòu)或波形刀刃。
依據(jù)本發(fā)明的構(gòu)型，刀刃的具有相應(yīng)切削刃的兩個(gè)相應(yīng)切削區(qū)域在一條直線上位于端面上，位于第一直線上的兩個(gè)切削區(qū)域彼此合并，并且位于與第一直線相交的第二直線上的兩個(gè)切削區(qū)域，在中軸線區(qū)域，具有相應(yīng)的凹進(jìn)處，該凹進(jìn)處在第一直線的方向徑向向外延伸，并且合并到相應(yīng)的排屑槽中。這種凹進(jìn)處具有兩個(gè)基本上是V形的部分。因此，在具有四個(gè)刀刃的刀具中，具有兩個(gè)這樣的具有兩個(gè)基本上是V形的相應(yīng)部分的凹進(jìn)處。
依據(jù)本發(fā)明的變形，刀具具有至少一個(gè)用于向刀刃供給冷卻液的通道，通道在凹進(jìn)處的區(qū)域以及刀刃的第二端側(cè)面的區(qū)域具有它的通道口，該刀刃的端面上的切削區(qū)域沒有合并到另一切削區(qū)域。具有四個(gè)刀刃的刀具優(yōu)選地具有兩個(gè)通道，兩個(gè)通道的通道口彼此成180°相對(duì)。冷卻通道的通道口的這種設(shè)置使冷卻液能夠容易地經(jīng)凹進(jìn)處進(jìn)入刀刃。另外，實(shí)現(xiàn)了良好的收集切屑的去除。
依據(jù)本發(fā)明的變形，切削工具優(yōu)選地是環(huán)面銑刀(torus cutter)。


所附示意圖展示了本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，其中圖1以透視圖展示了立銑刀；圖2展示了通過圖1的立銑刀的剖面圖；圖3以放大圖展示了依據(jù)圖2示例的刀刃；圖4展示了圖1中的立銑刀的刀頭部分的透視圖；以及圖5展示了圖1中的立銑刀的端面的平面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1展示了立銑刀形式的切削工具，在本例子中是環(huán)面銑刀1。環(huán)面銑刀1包括基礎(chǔ)部分2，基礎(chǔ)部分2構(gòu)成環(huán)面銑刀1的刀柄。鄰近刀柄2的是環(huán)面銑刀1的刀頭部分3，刀頭部分3具有環(huán)面銑刀的刀刃。
在本例子中，環(huán)面銑刀1至少部分地是基本圓柱形的設(shè)計(jì)，并具有中軸線M，環(huán)面銑刀1可圍繞中軸線M旋轉(zhuǎn)。在本示例性實(shí)施方式的情況下，環(huán)面銑刀1具有四個(gè)刀刃1至7，這四個(gè)刀刃1至7設(shè)置在中軸線M的周圍。刀刃4至7中的每一個(gè)都具有端面上的切削區(qū)域8和圓周側(cè)面上的切削區(qū)域9。刀刃4至7中的每一個(gè)在端面上都具有在其切削區(qū)域8中的切削刃10，以及在圓周側(cè)面上都具有在其切削區(qū)域9中的切削刃11。在本示例性實(shí)施方式的情況下，圓周側(cè)面上的切削區(qū)域9，尤其是刀刃4至7的圓周側(cè)面的切削刃11，螺旋形地延伸，切削刃11基本上位于圓柱形環(huán)面銑刀1的側(cè)表面上。在該示例性實(shí)施方式中，刀刃4至7中的每一個(gè)的螺旋角ε都是30°，所述螺旋角ε相對(duì)于中軸線M設(shè)定，中軸線M是圖1中所示的參數(shù)。然而，根據(jù)環(huán)面銑刀的尺寸，螺旋角可以是在20°到50°之間。如在本示例性實(shí)施方案的情況下，刀刃4至7的螺旋優(yōu)選地是不變的。然而，螺旋也可以在中軸線M朝向環(huán)面銑刀1的端面的方向上軸向地增加。
在本示例性實(shí)施方案的情況下，圍繞中軸線M設(shè)置的刀刃4至7圍繞中軸線M非均均地設(shè)置，即，在各種情況下，相對(duì)于中軸線M具有相同的間隔角(spacing angle)。
尤其是如從圖2中所能看到的，其中以簡(jiǎn)化的方式展示了在刀刃4至7的區(qū)域通過環(huán)面銑刀1的刀頭部分3的橫截面，刀刃4至7之間的角度不同，參考切削刃的相應(yīng)位置，在圖2的情況下，參考刀刃4至7的圓周側(cè)面的切削刃11的位置。刀刃4的圓周側(cè)面的切削刃11和刀刃5的圓周側(cè)面的切削刃11之間的以及刀刃6的圓周側(cè)面的切削刃11和刀刃7的圓周側(cè)面的切削刃11之間的“螺旋角”在每種情況下都是1，刀刃5的圓周側(cè)面的切削刃11和刀刃6的圓周側(cè)面的切削刃11以及刀刃7的圓周側(cè)面的切削刃11和刀刃4的圓周側(cè)面的切削刃11都包圍相應(yīng)的螺旋角2。在本示例性實(shí)施方式的情況下，螺旋角1是80°，螺旋角2是100°。然而，螺旋角1和螺旋角2還可以假定為其他值。比如，螺旋角1可以是60°，螺旋角2可以是120°。值得提及的是，螺旋角1和螺旋角2相差很大。兩個(gè)連續(xù)的刀刃之間的螺旋角優(yōu)選地是在60°和120°之間。在本示例性實(shí)施方式的情況下，對(duì)屬于圓周側(cè)面的切削刃11的螺旋角的說明，還適用于相應(yīng)刀刃的端面的相應(yīng)切削刃10，如能從圖5中所看到的。
特別地，圓周方向的刀刃的幾何關(guān)系參考圖3來解釋，其中以放大圖顯示了圖2中的刀刃。在本示例性的實(shí)施方式的情況下，圖3中放大顯示了刀刃4的圓周側(cè)面，以作為環(huán)面銑刀1的所有刀刃的示例。在圓周側(cè)面的切削區(qū)域9，刀刃4具有圓周側(cè)面的切削刃11。直接鄰接切削刃11的是第一側(cè)面12，第一側(cè)面12以相對(duì)于由S指明的切削平面的第一后角設(shè)置。在切削方向上，切削平面S是切削刃11的切面。第一側(cè)面12的第一后角α1在0.8°和1.2°之間，優(yōu)選地是1°。鄰接第一側(cè)面12的是第二側(cè)面13，第二側(cè)面13以相對(duì)于切削平面S測(cè)量的第二后角α2設(shè)置。第二側(cè)面13的第二后角α2在10°和18°之間，優(yōu)選地是12°。最后，鄰接第二側(cè)面13的是第三側(cè)面14，第三側(cè)面14以同樣是相對(duì)于切削平面S測(cè)量的第三后角α3設(shè)置。第三側(cè)面14的第三后角α3在20°和25°之間，優(yōu)選地是23°。第一側(cè)面12在圓周方向上的寬度B取決于圓柱形環(huán)面銑刀1的直徑D，所述寬度B也被稱為支承斜面(supporting bevel)。隨著環(huán)面銑刀1的直徑D增加，第一側(cè)面12的寬度B也隨之增加。環(huán)面銑刀1優(yōu)選地被設(shè)計(jì)成具有6mm到30mm之間的直徑D，在該例子中，第一側(cè)面12在圓周方向上的寬度B在0.03mm到0.16mm之間變化。在本示例性實(shí)施方式的情況下，三個(gè)側(cè)面12至14被顯示為是平面的側(cè)面。然而，這三個(gè)側(cè)面不是必須是平面的，相反，也可以是輕微彎曲的，特別地，這三個(gè)側(cè)面可以被設(shè)計(jì)成輕微地凹入彎曲的。
作為所有刀刃4至7的例子，圖4中顯示了刀刃4的三個(gè)側(cè)面12至14，其中顯示了環(huán)面銑刀1的刀頭部分3的刀刃4至7的透視圖。
從圖3中還可以看出，在刀刃4的圓周方向，切削區(qū)域9具有包括兩個(gè)斷屑器表面部分16和17的斷屑器表面15。第一斷屑器表面部分16以相對(duì)于垂直平面N的第一刀面角γ1設(shè)置，垂直平面N相對(duì)于切削平面S延伸穿過切削刃11，并且第二斷屑器表面部分17以相對(duì)于垂直平面N的第二刀面角γ2設(shè)置。第一斷屑器表面部分16的第一刀面角γ1在5°和20°之間，優(yōu)選的是17°，第一刀面角γ1是相對(duì)于鄰近切削刃11的初始方向(initial course)指定的。第二斷屑器表面部分17的第二刀面角γ2在10°和30°之間，優(yōu)選的是24°，第二刀面角γ2是相對(duì)于鄰近第一斷屑器表面部分16的初始方向指定。依賴于環(huán)面銑刀1的實(shí)施方式，第二刀面角γ2總是被選擇為大于第一刀面角γ1，因?yàn)?，如圖3中所能看到的，這樣能為在切削過程中產(chǎn)生的切屑產(chǎn)生一種“滑雪跳躍的小山”形式并沿?cái)嘈计鞅砻娌糠?6滑行。為加強(qiáng)這種效果，第一斷屑器表面部分16具有拱形18。在本示例性實(shí)施方式的情況下，斷屑器表面部分17另外也具有拱形19。尤其是由于斷屑器表面部分16的實(shí)施方式，斷屑器表面部分也被稱為斷屑槽，通常，在切削過程中產(chǎn)生的切屑首先只接觸第一斷屑器表面部分16，并且切屑首先遠(yuǎn)離第二斷屑器表面部分17，尤其是由于拱形18以及γ1和γ2的角度選擇。然而，這也不排除切屑在剛形成后仍然會(huì)接觸第二斷屑器表面部分17的可能性。這種設(shè)計(jì)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，在切削操作中，切削壓力減小了，因?yàn)橛糜谛纬汕行妓枰哪芰扛倭恕?br> 除此之外，在中軸線M的方向，斷屑器表面部分16徑向具有0.2到1.5mm之間的寬度C。
尤其是從圖1至圖4中所能看到的，刀刃4至7中的每一個(gè)的圓周側(cè)面的每個(gè)切削區(qū)域9都合并到刀刃4至7的端面的相應(yīng)切削區(qū)域8。特別地，刀刃4至7的圓周側(cè)面的切削刃11合并到刀刃4至7的端面的切削刃10。根據(jù)圖4中的參考標(biāo)記所展示的，在端面的切削區(qū)域8，刀刃4至7中的每一個(gè)都具有除了切削刃10之外的第一端側(cè)面20和第二端側(cè)面21。第一端側(cè)面20鄰接端面的相應(yīng)切削刃10，并且第一端側(cè)面20具有相對(duì)于端面切削平面(未明確顯示)的第一端后角β1，在7°和15°之間，優(yōu)選地是12°。
鄰接第一端側(cè)面20的第二端側(cè)面21包圍相對(duì)于端面切削平面(未明確顯示)的第二端后角β2，在15°和30°之間，優(yōu)選地是23°。
如已經(jīng)提到的，圓周側(cè)面的切削區(qū)域9合并到端面的切削區(qū)域8，特別地以半徑R合并。這點(diǎn)特別適用于圓周側(cè)面的切削刃11和端面的切削刃10。通常該半徑R在1.5mm到5mm之間，優(yōu)選地是4mm。如能從圖4中所看到的，每一個(gè)刀刃4至7的圓周側(cè)面的第一側(cè)面12在半徑R中延伸，優(yōu)選地在基本上是半徑R的三分之二之后。因此，圓周側(cè)面的第二側(cè)面13基本上合并到刀刃4至7的端面的第一端側(cè)面20。以相應(yīng)的方式，圓周側(cè)面的第三側(cè)面14合并到端面的第二端側(cè)面21。
如同樣能從圖4中所看到的，關(guān)于刀刃7，作為所有刀刃4至7的例子，第一斷屑器表面部分16僅出現(xiàn)在圓周側(cè)面上，而沒有出現(xiàn)在相應(yīng)的刀刃4至7的每一個(gè)的端面上。每一個(gè)刀刃4至7的端面上的切削刃10僅直接鄰接第二斷屑器表面部分17。
另外，刀刃4至7中的每一個(gè)都具有用于去除在切削過程中產(chǎn)生的切屑的排屑槽22。在這個(gè)例子中，每個(gè)排屑槽22的體積都優(yōu)選地在中軸線M朝向刀柄2的方向上軸向減少。優(yōu)選地，刀刃4至7的每個(gè)排屑槽22都基本上是圓錐體設(shè)計(jì)，圓錐體具有相對(duì)于中軸線M的角度δ，范圍在大于0°至10°，優(yōu)選地在5°和6°之間，作為這一點(diǎn)的結(jié)果，實(shí)現(xiàn)了排屑槽22的體積的減少。由于排屑槽22的尺寸的減少，環(huán)面銑刀1在刀頭區(qū)域3中的結(jié)構(gòu)，特別是刀刃4至7的區(qū)域中的結(jié)構(gòu)，在中軸線M朝向刀柄2的方向上變得更加堅(jiān)固，使得切削過程中的軸向變形減少了。
在圖1和圖4中由25指明的這一部分，并且這一部分與斷屑器表面15、16、17以及與其相關(guān)的切削刃11相對(duì)，或者從排屑槽22的另一邊面對(duì)所述斷屑器表面15、16、17以及所述切削刃11，所述這一部分內(nèi)的每個(gè)排屑槽22的表面現(xiàn)在以如下方式通過再拋光和再打磨而變得光滑，這種方式使得這一部分內(nèi)的每個(gè)排屑槽22的表面所呈現(xiàn)出的粗糙度要低于排屑槽22的其余部分的粗糙度。排屑槽22的表面的這些部分25中的平均表面粗糙度(算術(shù)平均值)Ra被設(shè)定在0.03μm到0.10μm之間，以及/或者，平均峰谷高度(十點(diǎn)高度)Rz被設(shè)定在0.10μm到0.35μm之間，以及/或者，最大峰谷高度Rmax被設(shè)定在0.20μm到0.50μm之間。這種方法改進(jìn)了切屑在排屑槽22中的去除，減少了切屑過程中所出現(xiàn)的摩擦力。
圖5以環(huán)面銑刀1的平面圖顯示了環(huán)面銑刀1的端面構(gòu)型。這樣，從圖5中可以看出，刀刃的具有相應(yīng)端面切削刃10的兩個(gè)相應(yīng)的切削區(qū)域8分別在直線G1和G2上位于端面。在本示例性實(shí)施方式的情況下，刀刃4和6的端面的切削區(qū)域8位于直線G1上，并且彼此合并。刀刃5和7的切削區(qū)域8位于與直線G1相交的直線G2上，刀刃5的端面上的切削區(qū)域8沒有合并到刀刃7的端面上的切削區(qū)域8。相反，刀刃5和7的切削區(qū)域8具有在直線G1的方向上延伸的相同的凹進(jìn)處，每個(gè)凹進(jìn)處包括兩個(gè)基本上是V型的部分30和31。在這個(gè)例子中，凹進(jìn)處的部分30、31合并到相應(yīng)的排屑槽22。在各種情況下，同樣的V型區(qū)域32在刀刃4和6處在直線G2的方向上從部分30處分支出來，所述區(qū)域32同樣開口到相應(yīng)的排屑槽22。
為了清晰的原因，僅能從圖5中所看到的，環(huán)面銑刀1具有用于向刀刃4至7供給冷卻液的兩個(gè)通道40和41，通道40在部分31的區(qū)域以及在刀刃5的第二端側(cè)面21的區(qū)域具有它的通道口，并且通道41在刀刃7的凹進(jìn)處的部分31以及在刀刃7的第二端側(cè)面21的部分31處具有它的通道口。在切削過程中，用于冷卻刀刃4至7的冷卻液可通過凹進(jìn)處30至32流到刀刃4至7，另外，可用于去除在切削操作中收集的切屑。而且，通道40和41的通道口彼此成180°相對(duì)。圖中沒有明確顯示通過環(huán)面銑刀1的通道40、41的指向，但是優(yōu)選地受刀頭區(qū)域3的相應(yīng)地特定螺旋影響以適應(yīng)于刀刃4至7的螺旋指向。
以上使用環(huán)面銑刀作為例子描述了本發(fā)明。然而，本發(fā)明并不是要被限制于環(huán)面銑刀或另一種銑刀。相反，其它的切削工具也可以依據(jù)本發(fā)明來設(shè)計(jì)。
除此之外，所述尺寸和角度規(guī)格應(yīng)被理解為只是用作舉例的，即，其他沒有明確指定的尺寸和角度以及還有公差也是可能的，而不偏離本發(fā)明的范圍。
在本例子中所描述的切削工具具有四個(gè)刀刃，然而，這也不是決對(duì)必須的。因此，切削工具還可以被設(shè)計(jì)成具有五個(gè)、六個(gè)或更多個(gè)刀刃。同時(shí)，刀刃也不是必須具有端面切削刃。相反，切削刃可以只設(shè)置在圓周側(cè)面上。
名稱列表1 環(huán)面銑刀2 刀柄3 刀頭部分4至7 刀刃8 端面切削區(qū)域9 圓周切削區(qū)域10 端面的切削刃11 圓周側(cè)面的切削刃12 第一側(cè)面(支承斜面)13 第二側(cè)面14 第三側(cè)面15 斷屑器表面16 第一斷屑器表面部分(斷屑槽)17 第二斷屑器表面部分18 拱形19 拱形20 第一端側(cè)面21 第二端側(cè)面22 排屑槽25 部分30 進(jìn)處的部分31 凹進(jìn)處的部分32 凹進(jìn)處
40、41 冷卻液通道M 中軸線ε 螺旋角D 刀具直徑α1第一后角α2第二后角α3第三后角β1第一端后角β2第二端后角γ1第一刀面角γ2第二刀面角1第一螺旋角2第二螺旋角δ 圓錐體角度S 切削平面N 垂直平面B 第一側(cè)面的寬度C 第一斷屑器表面部分的寬度R 半徑G1 第一直線G2 第二直線
權(quán)利要求
1.切削工具(1)，尤其是銑刀，包括a)基礎(chǔ)部分(2)；以及b)刀頭部分(3)；其鄰接所述基礎(chǔ)部分(2)，并具有圓周側(cè)面和端面；c)所述基礎(chǔ)部分(2)和所述刀頭部分(3)具有共同的中軸線(M)；d)所述刀頭部分(3)具有至少一個(gè)在所述圓周側(cè)面上具有切削刃(11)的刀刃(4至7)；e)所述刀刃(4至7)具有鄰接所述圓周側(cè)面的切削刃(11)的斷屑器表面(15)；f)所述斷屑器表面(15)包括兩個(gè)斷屑器表面部分(16，17)；g)第一斷屑器表面部分(16)以第一刀面角(γ1)設(shè)置，并且第二斷屑器表面部分(17)以第二刀面角(γ2)設(shè)置；h)相對(duì)于所述第一刀面角(γ1)，第二刀面角(γ2)較大；以及i)所述第一斷屑器表面部分(16)具有拱形(18)。
2.依據(jù)權(quán)利要求1所述的切削工具，其中所述刀刃(4至7)具有所述端面上的切削刃(10)，所述刀刃(4至7)的圓周側(cè)面的所述切削刃(11)優(yōu)選地合并到所述刀刃(4至7)的端面的所述切削刃(10)，以及/或者，所述端面的所述切削刃(10)鄰接所述第二斷屑器表面部分(17)。
3.依據(jù)權(quán)利要求1或2所述的切削工具，其中所述第一刀面角(γ1)選自0°至20°之間的范圍，特別是5°至20°之間，并且優(yōu)選地是在17°左右。
4.依據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的切削工具，其中所述第二刀面角(γ2)是在10°和30°之間，優(yōu)選地是24°。
5.依據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的切削工具，其中所述第一斷屑器表面部分(16)在所述中軸線M的方向上徑向地具有0.2mm至1.5mm之間的寬度C。
6.依據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的切削工具，其中所述第二斷屑器表面部分(17)具有拱形(19)。
7.依據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的切削工具，其中所述刀刃(4至7)在圓周側(cè)面上包括三個(gè)側(cè)面(12、13、14)，其中每個(gè)側(cè)面都具有相對(duì)于圓周側(cè)面的切削平面S的后角(α1、α2、α3)；所述第一側(cè)面(12)的第一后角(α1)優(yōu)選地在0.8°到1.2°之間，優(yōu)選是1°；并且/或者所述第二側(cè)面(13)的第二后角(α2)優(yōu)選地在10°到18°之間，優(yōu)選是12°；并且/或者所述第三側(cè)面(14)的第三后角(α3)優(yōu)選地在20°到25°之間，優(yōu)選是23°；并且/或者所述第一側(cè)面(12)在圓周方向的寬度B優(yōu)選地取決于所述切削工具(1)的直徑D，并且隨著所述切削工具(1)的直徑D的增加而增加，所述切削工具(1)的直徑D優(yōu)選地在6mm到30mm之間，并且所述第一側(cè)面(12)的所述寬度B優(yōu)選地在0.03mm到0.16mm之間；以及/或者所述三個(gè)側(cè)面(12、13、14)優(yōu)選地基本上是平面的或是輕微地凹進(jìn)彎曲的設(shè)計(jì)。
8.依據(jù)權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)所述的切削工具，其中所述刀刃(4至7)在端面上具有兩個(gè)端側(cè)面(20、21)，其中每個(gè)端側(cè)面都具有相對(duì)于所述端面的切削平面的端后角(β1、β2)，所述第一端側(cè)面(20)的第一端后角(β1)優(yōu)選地在7°到15°之間，優(yōu)選地是12°，以及/或者，所述第二端側(cè)面(21)的第二端后角(β2)優(yōu)選地在15°到30°之間，優(yōu)選地是23°。
9.如權(quán)利要求2或引用權(quán)利要求2的權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的切削工具，其中所述刀刃(4至7)的圓周側(cè)面的切削刃(11)以半徑R合并到所述刀刃(4至7)的端面的切削刃(10)，所述半徑R優(yōu)選地在1.5mm到5mm之間，優(yōu)選地是4mm，以及/或者，所述刀刃(4至7)的圓周側(cè)面上的第一側(cè)面(12)優(yōu)選地在所述半徑R中延伸，優(yōu)選地在所述半徑R的三分之二之后。
10.如權(quán)利要求1至9中任意一項(xiàng)所述的切削工具，具有基本上相同設(shè)計(jì)的多個(gè)刀刃(4至7)，優(yōu)選地，圍繞所述中軸線M設(shè)置四個(gè)、五個(gè)或六個(gè)刀刃。
11.如權(quán)利要求1至10中任意一項(xiàng)所述的切削工具，其中所述刀刃(4至7)的所述圓周側(cè)面上的所述切削刃(11)基本上位于圓柱體的側(cè)表面上。
12.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的切削工具，其中多個(gè)刀刃(4至7)以相對(duì)于所述中軸線(M)的至少兩個(gè)不同的螺旋角(1、2)相對(duì)彼此設(shè)置；兩個(gè)連續(xù)刀刃(4至7)之間的螺旋角(1、2)優(yōu)選地在60°至120°之間；所述切削工具特別地具有四個(gè)刀刃(4至7)，在各種情況下，第一和第二刀刃(4、5)之間的以及第三和第四刀刃(6、7)之間的螺旋角(1)優(yōu)選地是80°，并且在各種情況下，第二和第三刀刃(5、6)之間的以及第四和第一刀刃(7、4)之間的螺旋角(2)優(yōu)選地是100°，或者，在各種情況下，第一和第二刀刃之間的以及第三和第四刀刃之間的螺旋角(1)是60°，并且在各種情況下，第二和第三刀刃之間的以及第四和第一刀刃之間的螺旋角(2)是120°。
13.依據(jù)權(quán)利要求1至12中任意一項(xiàng)所述的切削工具，其中刀刃(4至7)的所述圓周側(cè)面的所述切削刃(11)螺旋形地延伸。
14.如權(quán)利要求13所述的切削工具，其中刀刃(4至7)的螺旋角(ε)在20°到50°之間，優(yōu)選地是30°，以及/或者，在所述中軸線(M)朝向所述端面的方向上軸向增加，特別是從在所述刀刃的遠(yuǎn)離所述端面的區(qū)域處的0°到25°的螺旋角增加到所述端面處的30°到45°之間的螺旋角。
15.如權(quán)利要求1至14中任意一項(xiàng)所述的切削工具，其中用于去除切屑的排屑槽(22)被分配給所述刀刃(4至7)，所述排屑槽(22)的體積優(yōu)選地在所述中軸線(M)朝向所述基礎(chǔ)部分(2)的方向上軸向減小，以及/或者，所述排屑槽(22)基本上是圓錐體設(shè)計(jì)，所述圓錐體具有相對(duì)于所述中軸線(M)的角度δ，在大于0°至10°的范圍內(nèi)，優(yōu)選在5°到6°之間。
16.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的切削工具，其中具有刀刃(4至7)的相應(yīng)切削刃(10)的兩個(gè)相應(yīng)切削區(qū)域(8)在直線(G1、G2)上位于所述端面上。位于第一直線(G1)上的兩個(gè)切削區(qū)域(8)彼此合并，并且位于與所述第一直線(G1)相交的第二直線(G2)上的兩個(gè)切削區(qū)域(8)在所述中軸線(M)的區(qū)域具有相應(yīng)的凹進(jìn)處(30、31)，所述凹進(jìn)處(30、31)在所述第一直線(G1)的方向徑向向外延伸并且合并到相應(yīng)的排屑槽(22)，所述凹進(jìn)處優(yōu)選地具有兩個(gè)基本上是V型的部分(30、31)。
17.如權(quán)利要求16所述的切削工具，具有用于向所述刀刃(4至7)供給冷卻液的至少一個(gè)通道(40、41)，所述通道(40、41)在凹進(jìn)處(31)的區(qū)域以及端面上的切削區(qū)域(8)沒有合并到另一個(gè)切削區(qū)域(8)的刀刃(4至7)的第二端側(cè)面(21)的區(qū)域中具有其通道口，優(yōu)選地配備兩個(gè)通道(40、41)，其通道口180°彼此相對(duì)。
18.如權(quán)利要求1至17中任意一項(xiàng)所述的切削工具，是環(huán)面銑刀(1)。
19.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的切削工具，其中至少一個(gè)刀刃的至少一個(gè)切削刃具有波狀或齒形或者具有粗切齒結(jié)構(gòu)。
20.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的切削工具，其中用于去除切屑的排屑槽(22)被分配給至少一個(gè)刀刃或每一個(gè)刀刃(4至7)，所述切削工具至少在至少一個(gè)排屑槽的表面處的部分具有低表面粗糙度，所述部分可接觸去除的切屑，以及/或者，所述部分相對(duì)或面對(duì)所述排屑槽中的斷屑器表面，以及/或者，所述部分被設(shè)置在刀刃的背面上，所述背面面對(duì)相鄰刀刃的所述排屑槽，平均表面粗糙度Ra被選擇為在0.03μm到0.10μm之間，以及/或者平均峰谷高度Rz被選擇為在0.10μm到0.35μm之間，以及/或者，最大峰谷高度Rmax被選擇為在0.20μm到0.50μm之間，具有低表面粗糙度的所述排屑槽中的所述表面或所述表面的每個(gè)部分優(yōu)選地通過使用相應(yīng)的精磨或拋光工具來打磨或拋光或再打磨或再拋光而形成。
全文摘要
本發(fā)明涉及切削工具(1)，特別是銑刀，包括基礎(chǔ)部分(2)和鄰接所述基礎(chǔ)部分(2)的具有圓周側(cè)面和端面的刀頭部分(3)，所述基礎(chǔ)部分(2)和刀頭部分(3)具有共同的中軸線(M)，并且所述刀頭部分(3)具有至少一個(gè)在圓周側(cè)面上具有切削刃(11)的刀刃(4至7)。所述刀刃(4至7)具有斷屑器表面(15)，所述斷屑器表面(15)鄰接所述圓周側(cè)面的所述切削刃(11)并且包括兩個(gè)斷屑器表面部分(16、17)，第一斷屑器表面部分(16)以第一刀面角γ
文檔編號(hào)B23C5/02GK101085474SQ20071011098
公開日2007年12月12日 申請(qǐng)日期2007年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月9日
發(fā)明者海爾姆特·格林普爾, 漢斯－約格·理查 申請(qǐng)人:弗蘭肯有限責(zé)任兩合公司