專利名稱：端面銑刀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有權(quán)利要求1的特征部分所述特征的端面銑刀。
符合本發(fā)明的端面銑刀，與要求表面光潔度很高之難度高的加工工藝中所用的一批先進(jìn)刀具有關(guān)。例如在航空航天工業(yè)中就是這樣，可能導(dǎo)致加工件破損甚至破裂的不平滑或槽縫均不允許出現(xiàn)。另外，在航空工業(yè)中，近年來航空器的壁厚度已逐漸變薄，以便減輕不同部件的重量，當(dāng)然這樣可能加劇振動的趨向。
目前，有一種使銑床更小從而也就會使其更不牢靠的趨勢，且主軸轉(zhuǎn)速越來越高(達(dá)15,000—60,000轉(zhuǎn)/分)。而且，這種趨勢就帶來更多的振動問題。由于這些因素，人們可以得出結(jié)論說，在航空工業(yè)中有兩個附加的振動源一個是薄壁材料，另一個是不牢靠的高速加工機(jī)床。這些振動問題，由于磁鐵或空氣支撐的機(jī)床主軸而更加厲害。端面銑刀在這類機(jī)床中通常都要使用。
本發(fā)明的第一個目的因而就是提供一種減少甚至消除振動問題的端面銑刀。
本發(fā)明的另一個目的是使薄壁工件上加工出平滑的表面。
這些以及其他目的已經(jīng)以一種簡單得令人吃驚的方式而達(dá)到了，這就是構(gòu)造一種具有權(quán)利要求1的特征部份限定的特征的端面銑刀。這樣，用符合本發(fā)明的端面銑刀，用所謂高速銑削加工法(HSM加工法)，已使薄壁工件上的Ra—值降低至0.4μm。
為了說明而非限定的目的，下面參照顯示本發(fā)明一些推薦實施例的附圖對本發(fā)明作更詳細(xì)的說明，同樣的零部件在圖中用同樣的標(biāo)號

圖1是按照現(xiàn)有技術(shù)的帶有兩條切削刃的端面銑刀的側(cè)視圖；圖2是按照現(xiàn)有技術(shù)的帶有兩條切削刃的球頭端銑刀的側(cè)視圖；圖3是按照本發(fā)明的帶有3條切削刃的端面銑刀的側(cè)視圖；圖4是沿圖3A—A線的橫截面圖；圖5是帶有兩條切削刃之端面銑刀的相應(yīng)于圖4之截面圖；圖6是符合本發(fā)明的端面銑刀之透視圖；圖7是符合本發(fā)明的另一種端面銑刀之側(cè)視圖。
現(xiàn)有技術(shù)的端面銑刀(如圖1和圖2所示)和本發(fā)明的端面銑刀(如圖3至圖7所示)，一般均由一根細(xì)長的圓柱形刀體構(gòu)成。它可由多種不同的金屬材料例如鋒鋼、硬質(zhì)合金、硬質(zhì)合金等材料制成，也可由一種所謂“科洛耐特(Coronite)”(商標(biāo))的材料制成，此種材料由占到體積30％至70％的金屬粘接劑的超細(xì)硬材料組成，參看瑞典專利SE—C—392482號。這種材料有著可與高組鋒鋼相比的優(yōu)良耐磨性，因而可置于硬質(zhì)合金與鋒鋼之間的與特性有關(guān)的間隙中。另外，在瑞典專利SE—C—440753號中，已經(jīng)說明在暴露于鉆削高速下的區(qū)域特別要用上述材料，而在中心區(qū)域用鋒鋼的優(yōu)質(zhì)合成刀具怎樣獲得。這種合成材料也能有利地用于制造符合本發(fā)明的端面銑刀，特別是那些也能用來鏜孔的端面銑刀。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)(如圖1和圖2所示)，圍著刀具的中心軸線沿圓周方向隔開等距間隙有若干螺旋扭轉(zhuǎn)的刃帶2，通常是兩條、三條或四條。刃帶2被排屑槽3定界。由于在同一根端面銑刀上的各刃帶2徑向延伸范圍相同，一般而言幾何形狀也相同，且由于兩個相鄰刃帶之間的距離總是相等，就使所有的排屑槽3也具有相同的幾何形狀。還可斷定，所有的主切削刃4會導(dǎo)致同樣速度的相等銑削力脈沖，這種脈沖會引起振動和共振，尤其是當(dāng)加工速度與刀具自身的頻率相應(yīng)時更是如此。
與上述現(xiàn)有技術(shù)相反，符合本發(fā)明的端面銑刀圍著刀具的旋轉(zhuǎn)軸線有差異地沿圓周方向分布主切削刃，以便減小甚至消除振動問題。換言之，介于至少兩個切削刃之間的圓周角是不同的。這種有差異的分布導(dǎo)致每一個單個切削刃不同大小的銑削力脈沖，以及不同銑削力脈沖之間不同大小的時間間歇。這種構(gòu)造在圖4與圖5中顯示出來，其中，主切削刃分別用5與5′標(biāo)示。經(jīng)過多次試驗，已推斷有差異的分割角度之一個適宜的最大值可用公式ωn＝(360±σ)/Z定義。公中的ωn是分割角度，σ為一個常數(shù)，Z是主切削刃的數(shù)目。一般而言，σ的值不應(yīng)超過90度。該常數(shù)不應(yīng)超過60度，以不超過40度為好，若是不超過35度則更好，而若是不超過30度則最好。另一方面，在至少兩個分割角度之間的差異，一般不應(yīng)小于4°/z，最好不小于8°/z。
在符合圖4那種有三條主切削刃的端面銑刀中，ωn1，ωn2和ωn3分別約為128°，110°和113°在符合圖5那種有兩條主切削刃的端面銑刀中，有差異的分割角度ωn1為160°，而ωn2為200°。
帶有四條主切削刃的差分端面銑刀也可制造，盡管此類銑刀未顯示為一個推薦實施例亦如此。然而，對于符合本發(fā)明的所有差分端面銑刀，介于至少兩個分區(qū)之間、沿著整個刀具縱向延伸范圍的差分率不應(yīng)小于1度。帶有三條或四條主切削刃的端面銑刀，應(yīng)當(dāng)有至少兩個有差異的分割角度。
由于有差異的分割，已獲得令人驚異的良好銑削數(shù)據(jù)資料。比起均分的相應(yīng)端面銑刀來，差分銑刀進(jìn)刀較大，銑速更高，銑得更深且工件表面更平滑(Ra—值約為0.4μm)。由于振動趨向被壓低，也就有可能使用更長的刀具。
只要所有主切削刃的螺旋角λ基本相等，螺旋角可在大范圍內(nèi)變動。為端面銑刀的所有主切削刃配備設(shè)置基本相等的螺旋角，這帶來了許多有益的效果。例如，端面銑刀的制造得到顯著的簡化。另外，也比較容易為某類材料及保證工件質(zhì)量而優(yōu)選共用的螺旋角。而且，不同的螺旋角可使沿刀具軸線在一定程度上消除有差異的重新分區(qū)成為可能。一般而言，螺旋角介于5至60度之間，以25至50度之間為好，35至45度之間則更好。特別是作所謂批量銑削加工(package milling)時，螺旋角小得僅為約6度。
銑削的幾何形狀可以是負(fù)的，然而，為了控制銑削力，最好有一如圖5所示的正前角γ。一般而言，選用前角介于0至20度之間，以5至15度之間為好，8至12度之間則更好。而且一根端面銑刀上不同的主切削刃之前角也不必都相等。
為了保證相對于加工工件的足夠自由間隙，沿銑削方向位于銑刃之后的后角面6的不太大的一部份，可與工件接觸。適宜的后角α介于5至20度之間，最好依端面銑刀的銑削直徑而定。一般來說，直徑較小的端面銑刀比起直徑較大者來，其后角較大。因此，銑削直徑為25毫米的端面銑刀的后角約為11度，而銑削直徑為4毫米的端面銑刀的后角可為約17度。另外，后角α對于不同的主切削刃其大小也可是不同的。刀具的銑削直徑通常為4至40毫米。
端面銑刀的加工端可為不同的形狀。它可為與圖1所示現(xiàn)有技術(shù)的基本平直的刀頭，或為與圖2所示現(xiàn)有技術(shù)的球形刀頭，因此，后者通常稱為球頭端銑刀具球形刀頭表面的半徑通常與該端面銑刀銑削半徑相符合。這一實施例的優(yōu)點(diǎn)在于端面銑刀也可用于鉆孔。平直刀頭的端面銑刀在其加工刀頭表面配上一個或多個切削刃7、8，也可具備鉆孔能力。為了有效發(fā)揮鉆鏜功能，這些刀頭部的切削刃中起碼要有一個切削刃直達(dá)刀具的旋轉(zhuǎn)軸線上。據(jù)圖6，刀頭部的切削刃7就直達(dá)旋轉(zhuǎn)軸線，而刀頭部的切削刃8則被凹部9分?jǐn)?，此凹部特別有助于傳送切屑。介于刀頭部切削刃與主切削刃之間的刃棱，可如圖6所示那樣鋒利，或如圖7所示那樣為斜面的倒棱，或為半圓棱。
為了使銑屑細(xì)碎，可在主切削刃上如圖7那樣配備分屑槽。
所示的實施例均涉及整體端面銑刀即各切削刃是同一件刀具本身的一部份，或銑刃是在刀具上開出刃口。然而，在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，也可以把刀具制成帶有可加入鑲裝刀片的端面銑刀。按照這種實施例，主切削刃，還可包括刀頭部切削刃，是由用螺絲上在刀具上的一個或多個鑲裝刀片構(gòu)成的。當(dāng)然，在這種實施例中，符合本發(fā)明的有差異的分區(qū)也包括了。對于帶有可加入式鑲裝刀片的端面銑刀，也可用其他材料例如鋼和鋁來制造支承工具。
為了使端面銑刀刀具保養(yǎng)得尺寸精密度準(zhǔn)確以及刀具使用壽命長，并有可靠的銑削數(shù)據(jù)，刀具上可覆有薄薄一層TiN，Ti(C，N)和/或Ti(Al)N。TiCN所用厚度為2至4μm，特別是考慮到這種材料要附著得牢實更是如此。周知的PVD處理法(PVD代表物理蒸汽沉積)適用于為端面銑刀的加工部份覆蓋這一薄層。
權(quán)利要求
1.切削機(jī)床所用端面銑刀，包括帶有兩條或更多條主切削刃(5、5′)及主切削刃間的排屑槽(3)的基本呈長圓柱形的刀體，使這些主切削刃之間沿圓周方向的分區(qū)有差異，其特征在于分區(qū)角度最大值可定義為公式ωn＝(360±σ)/z，其中的ωn是分區(qū)角度，σ為一不超過90度常數(shù)，z為主切削刃的數(shù)目；介于至少兩個分區(qū)之間的最小角度差為4°/z。
2.如權(quán)利要求1所述的端面銑刀，其特征在于σ不超過60度。
3.如權(quán)利要求1所述的端面銑刀，其特征在于σ不超過40度。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的端面銑刀，其特征在于介于至少兩個分區(qū)之間的最小角度差為8°/z。
5.如以上任一條權(quán)利要求所述的端面銑刀，其特征在于在其加工部份，該端面銑刀包括兩、三或四條主切削刃(5、5′)及在主切削刃之間的排屑槽(3)。
6.如以上任一條權(quán)利要求所述的端面銑刀，其特征在于在加工刀頭表面設(shè)有端部切削刃(7、8)，以便可以鉆孔。
7.如以上任一條權(quán)利要求所述的端面銑刀，其特征在于其加工刀頭表面基本為平直的。
8.如以上任一條權(quán)利要求所述的端面銑刀，其特征在于其加工刀頭表面為球形的。
全文摘要
金屬切削機(jī)床所用端面銑刀有兩條或更多條主切削刃(5′)。沿著該端面銑刀旋轉(zhuǎn)軸線周圍的各主切削刃之間的分區(qū)不相同。分區(qū)角度最大值定義為公式ω
文檔編號B23C5/10GK1119421SQ94191499
公開日1996年3月27日 申請日期1994年3月15日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月17日
發(fā)明者米凱爾·蘭德布拉德 申請人:桑德維克公司