專利名稱：用于軌道式鉆孔的端銑刀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及一種用于軌道式鉆孔的端銑刀，并且具體涉及具有一個帶修圓的或者凸出彎曲區(qū)段的前切削端的一種端銑刀，該區(qū)段使來自工件的材料積聚最小化以實現(xiàn)該工件材料的順利鉆削，尤其是在分層的材料中而不分離這些層。
背景技術：
軌道式鉆孔是通過銑削進行的制孔操作，其中一個端銑刀的中心圍繞預期的孔中心進入軌道，同時在其自身的軸線上旋轉并且在軸向方向上移動。軌道式鉆孔還被稱作圓銑或螺旋內插法?，F(xiàn)在參見圖7，其中示出了用于軌道式鉆孔的一種常規(guī)的端銑刀。端銑刀100包括一個柄部102、一個頸部104、一個切削頭部106、以及一條縱向軸線108。總體上，該頸直徑112小于該柄直徑110以及切削直徑114。如在圖8所示，切削頭部106包括一個前切削端116，該前切削端包括相對于該端面的一個凹角118。切削頭部106還包括一個圓角半徑120、以及一個從該圓角半徑120延伸至一個后部半徑124的扁平部122，該后部半徑造成了從切削頭部106至頸部104的直徑上的減小。如圖9和圖10所示，一種常規(guī)的非中心切削端銑刀200包括四個以螺旋角210成形的槽202、204、206、208。此外，該端銑刀200包括一個端銑齒徑向前角212、一個齒縫軸向前角214、以及一個主后角216。典型地，該端銑齒徑向前角212是大致等于一個周邊銑齒徑向前角218。在一個軌道式鉆孔操作中，這些端銑刀100、200的切削頭部106首先對應地在一個鄰近該圓角半徑120的初始接觸區(qū)域1沈、2沈處與該工件相接觸。由于該凹角118，由端銑刀100、200去除的材料趨于徑向向內地朝該縱向軸線108行進并且積聚在該切削頭部 106的一個中央部分106a中。該材料還趨于主要沿該縱向軸線108積聚而較少地靠近該圓角半徑120積聚。在該切削頭部的這種材料積聚導致了該常規(guī)端銑刀的性能受影響。因此，存在著提供一種切削刀具的需求，這種切削刀具在軌道孔鉆削操作過程中使材料的積聚最小化。

發(fā)明內容
簡言之，根據(jù)本發(fā)明，在此提供了用于軌道式鉆孔的一種端銑刀，該端銑刀包括 具有一個柄直徑的一個柄部，具有一個頸直徑的一個頸部，具有一個切削直徑的一個切削頭，一個圓角半徑，一個凹角、以及一條縱向軸線，該切削頭部包括一個前切削端，該前切削端具有位于該縱向軸線與該圓角半徑之間的一個凸出彎曲的區(qū)段，其中該凸出彎曲的區(qū)段致使從工件上去除的材料從一個初始接觸區(qū)域徑向向外地朝向該圓角半徑而流動，由此使在該前切削端的一個中央部分中的材料積聚最小化。在另一個實施方案中，一種用于軌道式鉆孔的端銑刀包括具有一個柄直徑的一個柄部，具有一個頸直徑的一個頸部，具有一個切削直徑的一個切削頭部，一個圓角半徑，一個凹角，多個槽，以及一條縱向軸線；該切削頭部包括一個前切削端，該前切削端具有位于該縱向軸線與該圓角半徑之間的一個凸出彎曲的區(qū)段，其中該凸出彎曲的區(qū)段致使從工件上去除的材料從一個初始接觸區(qū)域徑向向外地朝向該圓角半徑而流動，從而使在該前切削端的一個中央部分中的材料積聚最小化。


從以下參見附圖做出的詳細說明中本發(fā)明的其他特征連同從中衍生的優(yōu)點將變得清楚，在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的一種端銑刀的幾何形狀的側視圖；圖2是圖1的端銑刀的切削頭部的一個放大的側視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的一種4槽式的非中心切削端銑刀的端視圖；圖4是圖3的4槽式的非中心切削端銑刀的局部側視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的一種4槽式中心切削端銑刀的端視圖；圖6是圖5的4槽式中心切削端銑刀的局部側視圖；圖7是用于軌道式制孔的一種常規(guī)端銑刀的幾何形狀的側視圖；圖8是圖7的端銑刀的切削頭部的一個放大的側視圖；圖9是用于軌道式制孔的一種常規(guī)的4槽式的非中心切削端銑刀的端視圖；并且圖10是圖9的4槽式的非中心切削端銑刀的局部側視圖。
具體實施例方式參見圖1和圖2，其中同樣的參考符號代表同樣的元件，用于軌道式鉆孔的一個端銑刀總體上用10表示?？偟膩碚f，端銑刀10包括一個柄部12、一個頸部14、一個切削頭部 16、以及一條縱向軸線18。在一個實施方案中，柄部12具有大致0.40英寸(10.16mm)的柄直徑20，頸部14具有大致0. 34英寸(8. 64mm)的頸直徑22，并且切削頭部16具有大致 0.40英寸(10. 16mm)的切削直徑M，該切削直徑與柄直徑20大致相同?？傮w上講，該頸直徑22小于該柄直徑20以及切削直徑24。例如，頸直徑22可以是柄直徑20和切削直徑M 的大約百分之65至百分之90。該端銑刀10可以由一種基底制成，該基體包括燒結有大約3wt. %至大約15wt. % 之間范圍內的鈷(Co)的碳化鎢(WC)。為了改進抗磨性，可以使該基底涂覆有一種抗磨材料，例如氮化鈦(TiN)、氮化鈦鋁(TiAlN)、氮化鋁鉻(ALCrN)、金剛石以及類似物。例如，該基底可以涂有一個厚度在約8 μ m到20 μ m之間范圍內的金剛石涂層。該金剛石涂層可以使用一種化學氣相沉積(CVD)方法以及類似方法進行沉積。端銑刀10還可以由一種聚晶金剛石(P⑶)材料制成。如在圖2中最清楚地看到，切削頭部16包括一個前切削端26，該前切削端包括相對于該端面的一個凹角觀。在一個實施方案中，凹角觀可以在從大約2度至大約6度的范圍內變化、并且優(yōu)選地是大約4度。切削頭部16還包括一個圓角半徑30，該圓角半徑是切削直徑M的大約百分之3至大約百分之8。該圓角半徑30的曲率半徑取決于切削直徑 24。例如，在一個實施方案中，對于大致0.觀英寸(7. Ilmm)的切削直徑M，圓角半徑30的曲率半徑大約是0. 02英寸(0. 51mm)。切削頭部16還包括一個外表面32，該外表面從圓角半徑30延伸至一個后部半徑34，該后部半徑造成了從切削頭部16至頸部14的直徑上的減小。該外表面32可以是基本上平面的或者可以是彎曲的(具有一個半徑)。在一個實施方案中，對于大致0. 28英寸(7. Ilmm)的切削直徑和大致0. 22英寸(5. 59mm)的頸直徑 22，后部半徑34是大約0. 16英寸(4. 06mm)。總體上說，該端銑刀10具有在大約2度至大約6度之間的一個凹角28、在大約5 度至大約45度之間的一個螺旋角44、在大約-10度至大約15度之間的一個端銑齒徑向前角46、在大約4度至大約16度之間的一個周邊銑齒徑向前角47、在大約3度至大約15度之間的一個齒縫軸向前角48以及在大約10度至大約25度之間的一個主后角50。本發(fā)明的一個方面在于前切削端沈包括一個位于縱向軸線18與圓角半徑30之間的成圓弧的或者凸出的彎曲區(qū)段四。該凸出彎曲的區(qū)段四的半徑幅值取決于切削直徑 24。在一個實施方案中，對于大致0.25英寸(6.31mm)的切削直徑M，凸出彎曲的區(qū)段四的半徑大約是0. 61英寸(15. 46mm)。在一個軌道式鉆孔操作中，該前切削端沈首先在一個初始接觸區(qū)域31處與工件相接觸，該初始接觸區(qū)域在該縱向軸線18與該圓角半徑30之間的距離的大約一半處。例如，在一個實施方案中，對于大致0. 248英寸(6. 3mm)的切削直徑，初始接觸區(qū)域31被定位在從該縱向軸線18至該圓角半徑30的大約0. 124英寸(3. 15mm)的一個距離處。應該了解，取決于切削頭部16的切削直徑，初始接觸區(qū)域31可以被定位在從該縱向軸線18至該圓角半徑30的距離大約三分之一至大約三分之二處。由于前切削端沈的凸出彎曲的區(qū)段29，由該端銑刀10在初始接觸區(qū)域31與圓角半徑30之間去除的材料趨于徑向向外地朝向該圓角半徑30行進，由此使該工件材料在前切削端26的中央部分^a中的積聚最小化。其結果是，本發(fā)明的凸出彎曲的區(qū)段四使能進行工件材料的順利鉆削，尤其是在分層的材料中而不會分離這些層。此外，本發(fā)明的凸出彎曲的區(qū)段四使能穿透工件的多個層而不會在前切削端26鄰近縱向軸線18的部分與該工件材料相接觸時形成一個材料蓋帽。與此相反，在常規(guī)的端銑刀中從工件上去除的材料趨于徑向向內地流動(在一個相反的方向上)并且積聚在切削頭部106的中央部分106a 中。以上說明的本發(fā)明的這些不同方面可以應用于不同的切削刀具構型。在圖3和圖 4所示的一個實例中，本發(fā)明的這些方面被應用到一種非中心切削端銑刀10’上，該端銑刀包括相對于縱向軸線18成大約10度的螺旋角44的四個槽36、38、40、42。此外，端銑刀10， 包括(但不限于)大約4度的一個凹角28、大約10度的一個端銑齒徑向前角46、大約10 度的一個周邊銑齒徑向前角47、大約5度的一個齒縫軸向前角48以及大約12度的一個主后角50。應注意，端銑齒徑向前角46是大致等于周邊銑齒徑向前角47。以上說明的本發(fā)明的這些不同方面還可以應用于一種中心切削端銑刀10”上，如圖5和圖6所示。在所展示的這個實例中，中心切削端銑刀10”具有與非中心切削端銑刀 10’相似的幾何形狀，例如螺旋角、凹角、徑向前角、齒縫軸向前角、主后角等等，并且在此將不再進一步詳述。如以上說明的，本發(fā)明的成圓弧地或凸出彎曲的區(qū)段四使能進行工件材料的順利鉆削，尤其是在分層的材料中而不會分離這些層。此外，本發(fā)明的凸出彎曲的區(qū)段四使能穿透工件的多個層而不會在前切削端沈鄰近縱向軸線18的部分與該工件材料構成接觸時形成一個材料蓋帽。應該了解，該刀具幾何形狀的原理可應用到用于材料(并且特別是分層的材料)的軌道式鉆孔的非中心切削以及中心切削端銑刀二者中。在此提及的這些文件、專利和專利申請通過引用而結合在此。雖然已經聯(lián)系某些特定的實施方案對本發(fā)明進行了具體描述，但應該理解這是作為說明而不是作為限制，并且應當在現(xiàn)有技術所允許的條件下盡可能寬地解釋所附的權利要求的范圍。
權利要求
1.一種用于軌道式鉆孔的端銑刀(10，10’，10”)，包括具有一個柄直徑(20)的一個柄部(12)，具有一個頸直徑0 的一個頸部(14)，具有一個切削直徑04)的一個切削頭部(16)，一個圓角半徑(30)，一個凹角08)，以及一條縱向軸線(18)，該切削頭部包括一個前切削端(26)，該前切削端具有位于該縱向軸線與該圓角半徑之間的一個凸出彎曲的區(qū)段 (四)，其中該凸出彎曲的區(qū)段致使從工件上去除的材料從一個初始接觸區(qū)域(31)徑向向外地朝向該圓角半徑而流動，由此使在該前切削端的一個中央部分(26a)中的材料積聚最小化。
2.根據(jù)權利要求1所述的端銑刀，其中該初始接觸區(qū)域被定位在該縱向軸線與該圓角半徑之間的距離的大約三分之一至大約三分之二之間。
3.根據(jù)權利要求1所述的端銑刀，其中該頸直徑是該切削直徑的大約百分之65至百分之90，該凹角是在大約2度至大約6度之間，并且該圓角半徑是在該切削直徑的大約百分之 3至百分之8之間。
4.根據(jù)權利要求1所述的端銑刀，進一步包括多個槽(36、38、40、42)，這些槽是以大約 5度與大約18度之間的一個螺旋角04)成形的。
5.根據(jù)權利要求1所述的端銑刀，進一步包括在大約-10度至大約15度之間的一個端銑齒徑向前角(46)、以及在大約4度與大約16度之間的一個周邊銑齒徑向前角07)。
6.根據(jù)權利要求1所述的端銑刀，進一步包括在大約3度與大約15度之間的一個齒縫軸向前角(48)。
7.根據(jù)權利要求1所述的端銑刀，進一步包括在大約10度至大約25度之間的一個主后角(50)。
8.根據(jù)權利要求1所述的端銑刀，其中該端銑刀是由一個基體制成的，該基體包括燒結有大約3wt. %至大約15wt. %之間范圍內的鈷的碳化鎢。
9.根據(jù)權利要求1所述的端銑刀，其中該端銑刀包括一種中心切削端銑刀(10”)。
10.根據(jù)權利要求1所述的端銑刀，其中該端銑刀包括一種非中心切削端銑刀(10’)。
全文摘要
一種用于軌道式鉆孔的中心或非中心切削端銑刀(10，10’，10”)包括具有一個柄直徑(20)的一個柄部(12)，具有一個頸直徑(22)的一個頸部(14)，具有一個切削直徑(24)的一個切削頭部(16)，一個圓角半徑(30)，一個凹角(28)，以及一條縱向軸線(18)，該切削頭部包括一個前切削端(26)，該前切削端具有位于該縱向軸線與該圓角半徑之間的一個凸出彎曲的區(qū)段(29)，其中該凸出彎曲的區(qū)段致使從工件上去除的材料從一個初始接觸區(qū)域(31)徑向向外地朝向該圓角半徑而流動，由此使在該前切削端的一個中央部分(26a)中的材料積聚最小化。
文檔編號B23C5/10GK102292183SQ201080004905
公開日2011年12月21日 申請日期2010年1月4日 優(yōu)先權日2009年1月21日
發(fā)明者L·B·沙里夫克, S·V·布拉克霍夫, S·蔡德納, V·D·沃洛克, V·加利波科, 倪旺陽 申請人:鈷碳化鎢硬質合金公司