具有增強的排屑能力的切削工具及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及切削工具領(lǐng)域。更具體地講，本發(fā)明涉及多出肩槽切削工具，其具有W形橫截面的出肩槽以實現(xiàn)優(yōu)異的排肩(即，切肩的移除)。
【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)的銑削刀具100在圖8-10中示出。刀具100具有切削頭102和用于固定在機床的夾頭或心軸中以繞軸線X旋轉(zhuǎn)的同軸的一體刀柄103。
[0003]切削頭102具有多個螺旋出肩槽105，其從頭102的前端106延伸至頭102的后端107。每個出肩槽105具有齒108，齒108設(shè)有前面部(leading face) 109和后面部110，如圖10所示。前面部109在使用時面向刀具100的旋轉(zhuǎn)方向并且具有切削尖端(cuttingtip)104ο
[0004]如圖10所示，每個齒108還具有主離隙前傾切面(primary relief rakefacet) 111，其在所示例子中為平的。主切面111包括刃帶，該刃帶從齒108的前刃109的尖端104向后延伸至刀根115。
[0005]后一齒108的前面部109和緊鄰的前一齒108的后面部110發(fā)散并與槽基部113一起限定導(dǎo)肩溝114。導(dǎo)肩溝114提供為用于移除切肩目的，并且設(shè)計成使得在使用中在切削過程中生成的切肩被帶走，而不堵塞刀具。這通過控制齒的間距、導(dǎo)肩溝114的深度和主切面111的刃帶的寬度來實現(xiàn)。
[0006]如上所述，旋轉(zhuǎn)刀具的幾何形狀包括許多結(jié)構(gòu)和要素，它們中的每一個都在實現(xiàn)所需的性能目標過程中發(fā)揮作用。最基本的幾何元素是出肩槽，也稱為凹槽，多個出肩槽形成前傾面刃、前傾面、齒并且最終用作削肩(即，切肩)形成和排出通道。出肩槽幾何結(jié)構(gòu)或出肩槽形狀在工件銑削應(yīng)用中的成功與失敗之間產(chǎn)生不同。常規(guī)地，前傾面、出肩槽芯和出肩槽背部由單次移動(即，磨削路徑)形成，其中出肩槽的橫截面形狀作為基于包括下列的輸入的數(shù)學(xué)計算的結(jié)果而形成:出肩槽芯、前角、前角測量值的深度、齒寬(或沖角)、磨輪形狀和沿著旋轉(zhuǎn)軸線的出肩槽芯輪廓。
[0007]上述輸入為計算施加了嚴格的約束，導(dǎo)致某些出肩槽形狀在數(shù)學(xué)上不可能實現(xiàn)。因此，大部分的出肩槽橫截面形狀有很大的共同點，即，依賴于具有盡可能深的出肩槽深度，同時保持所需的齒寬，以提供用于排肩的所需容積。
[0008]普通的出肩槽形狀的缺點可以在出肩槽105的后面部110的所得形狀中看出，其中保留了隆起的基材，從而減小了出肩槽105的容積而不增加很大的強度。當(dāng)實施具有七
(7)個或更多個出肩槽的多出肩槽銑削刀具時，該缺點變得更加明顯。對于普通出肩槽來說，可用空間的缺乏提出了在提供足夠的齒寬的同時提供用于排肩的足夠的容積的不可能完成的任務(wù)。因此，許多常規(guī)的多出肩槽刀具在充分排肩方面存在問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]在多出肩槽切削工具中提供有效排肩的問題通過提供具有W形橫截面的出肩槽的多出肩槽切削工具得到解決。明顯的視覺差異在于消除了出肩槽背部隆起。所得的出肩槽形狀不能使用常規(guī)的出肩槽計算來獲得。相反，有必要在分路徑磨削工藝中將前傾面和出肩槽芯的計算和磨削路徑與出肩槽背部分開。
[0010]在本發(fā)明的一個方面，一種實心銑削刀具包括:刀柄；附接到刀柄的切削頭，該切削頭具有多個螺旋齒，每個齒包括切削尖端、前面部和后面部；以及出肩槽，其限定在后一齒的前面部和緊鄰的前一齒的后面部之間，其中出肩槽的導(dǎo)肩溝橫截面為W形，以提供有效的排肩。
[0011]在本發(fā)明的另一個方面，一種制造具有切削頭、刀柄和具有W形橫截面的出肩槽的銑削刀具的方法，該方法包括:
[0012]在第一磨削操作中利用磨輪的周邊區(qū)域?qū)⒍鄠€螺旋出肩槽磨削進入刀坯的外周中，磨輪具有輪廓并且可繞橫向于銑削刀具的軸線X的軸線旋轉(zhuǎn)，周邊區(qū)域同時在后一齒的前面部上產(chǎn)生正的或負的徑向前角，以及第一出肩槽基部；
[0013]使磨輪朝前一齒移動；和
[0014]在第二磨削操作中磨削第二出肩槽基部，從而形成橫截面為W形的出肩槽。
【附圖說明】
[0015]雖然示出了本發(fā)明的多個實施例，但不應(yīng)將所示出的具體實施例解釋為限制權(quán)利要求。預(yù)期可以在不脫離本發(fā)明范圍的情況下進行多種改變和修改。
[0016]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的具有W形導(dǎo)肩溝的銑削刀具的等軸視圖；
[0017]圖2是圖1的銑削刀具的側(cè)視圖；
[0018]圖3是圖1的銑削刀具的端視圖；
[0019]圖4是沿圖2的線4-4截取的銑削刀具的剖視圖；
[0020]圖5是圖4所示齒中的一個的放大剖視圖；
[0021]圖6示出根據(jù)本發(fā)明的方法在用于形成出肩槽和W形導(dǎo)肩溝的分路徑磨削工藝中的第一磨削操作；
[0022]圖7是放大剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的方法在用于形成W形導(dǎo)肩溝的分路徑磨削工藝中的第二磨削操作；
[0023]圖8是常規(guī)銑削刀具的等軸視圖；
[0024]圖9是圖8的銑削刀具的側(cè)視圖；和
[0025]圖10是沿圖9的線10-10截取的常規(guī)銑削刀具的剖視圖。
【具體實施方式】
[0026]在圖1-5中示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的切削工具1，例如銑削刀具。雖然在圖示實施例中示出了銑削刀具1，但以下描述的本發(fā)明的原理也可應(yīng)用于其它旋轉(zhuǎn)切削工具，例如實心鉆、絲錐、鉸刀等。銑削刀具I具有切削頭2和用于固定在機床的夾頭或心軸中以繞軸線X旋轉(zhuǎn)的同軸的一體刀柄3。
[0027]切削頭2具有多個螺旋出肩槽5，其從頭2的前端6延伸至頭2的后端7。在圖示實施例中，切削頭2具有總共十五(15)個出肩槽5。然而，應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)銑削刀具I的尺寸，本發(fā)明可實施為具有任何所期望數(shù)目的出肩槽5。例如，具有相對大的切削直徑D的銑肖^刀具I有能力具有比具有相對小的切削直徑D的銑削刀具更多數(shù)量的出肩槽，反之亦然。因此，銑削刀具I可具有少至六(6)個出肩槽5 (和齒8)至多達三十(30)個出肩槽5(和齒8)，以及在約6mm和約35mm之間的切削直徑D0
[0028]每個出肩槽5具有齒8，齒8設(shè)有前面部9和后面部10，如圖4所示。前面部9在使用時面向刀具I的旋轉(zhuǎn)方向并且具有切削尖端4。齒8中的每一個的切削尖端4位于具有直徑D的節(jié)圓的圓周上。前面部9具有正的徑向前角21。徑向前角21是傾斜的前面部9與從工具軸線X延伸至齒8的尖端4的徑向線Y形成的角度，如圖5所示。在一個實施例中，該角21在約-15度至約+15度的范圍內(nèi)，這取決于被切削的材料，并且對于一些材料來說，可能需要零度的徑向前角21。
[0029]如圖5所示，每個齒8還具有主離隙前傾切面11，其在所示例子中為平的。主切面11包括刃帶，該刃帶從齒8的前刃9的尖端向后延伸。主切面11相對于切線Z成一角度傾斜，切線Z在齒尖端4處從節(jié)圓延伸。該角度被稱為主隙角(primary clearance angle) 22，并且具有大約5度至大約10度的量級。然而，作為另一種選擇，主離隙前傾切面不是平的，而是偏心的或凸形的，其為每個齒8提供更多材料并因而提供更大強度。
[0030]主隙角22用來限定雙棘輪齒形式的幾何形狀。通過控制該角22，可在制造過程中限定齒的幾何形狀。
[0031]后一齒8的前面部9和緊鄰的前一齒8的后面部10限定在兩者間的出肩槽基部13和導(dǎo)肩溝14。導(dǎo)肩溝14提供用于移除切肩目的，并且設(shè)計成使得在使用中在切削過程中生成的切肩被帶走，而不堵塞刀具I。這通過控制齒的間距、導(dǎo)肩溝14的深度和主切面11的刃帶的寬度來實現(xiàn)。
[0032]本發(fā)明的一個方面在于，出肩槽5的導(dǎo)肩溝14的橫截面為大體上W形的，如圖5所示。通過比較圖5和圖11顯而易見的是，出肩槽5的W形導(dǎo)肩溝14在視覺上不同于出肩槽105的導(dǎo)肩溝114。具體而言，本發(fā)明的切削工具I的W形出肩槽5具有兩個出肩槽基部13a、13b，它們可通過利用分路徑磨削工藝由小的脊13c分開。因此，相比常規(guī)的導(dǎo)肩溝114，出肩槽5的W形導(dǎo)肩溝14具有附加的容積(S卩，更大的橫截面積)。該附加的容積對于多出肩槽切削工具，尤