具有凸形斜坡刃的端銑刀的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種具有縱向切削軸線的端銑刀，所述端銑刀包括切削刃部分，所述切削刃部分具有：與所述端銑刀的切削周邊相鄰的刀尖拐角；具有與所述刀尖拐角相鄰的末端以及更靠近所述縱向切削軸線的相對末端的凸形切削刃；具有與所述凸形切削刃的所述相對末端相鄰的第一末端以及更靠近所述縱向切削軸線的第二末端的直切削刃；以及與所述直切削刃的所述第二末端相鄰的凸形斜坡刃。
【專利說明】
具有凸形斜坡刃的端銑刀
技術領域
[0001]本發明涉及端銑刀，并且更具體地講，涉及具有凸形斜坡刃的端銑刀。【背景技術】
[0002]高進給速率加工可極大提高加工生產率，同時保持經加工的工件表面上明顯改善的表面質量。另外，與傳統高速鋼端銑刀相比，使用整體硬質碳化物高進給速率端銑刀可顯著延長工具壽命。眾所周知，高進給速率加工將導致粗加工條件下的平滑切削以及沿著切削刃的均勻分布的應力，從而極大提高加工生產率，同時實現經加工的工件表面上改善的表面質量。
[0003]近來在金屬加工行業中對于降低成本和提高生產率有著日益增長的需求。因此， 近來已成功開發了具有高進給速率切削刃幾何形狀的創新性可轉位碳化物切削刀片，并已廣泛用于銑削操作。從幾何形狀角度看，通常有兩種類型的具有高進給速率切削刃幾何形狀的可轉位碳化物切削刀片。第一種類型是安裝在鋼刀架上的單面可轉位碳化物切削刀片，例如美國專利如.7,220,083和美國專利如.8,444,352中提出的那些。第二類型是安裝在鋼刀架上的雙面可轉位碳化物切削刀片，例如美國專利N0.7，976，250和美國專利N0.8， 491,234中提出的那些。單面可轉位高進給速率切削刀片提供正切削幾何形狀，從而具有更多加工功能，諸如斜坡銑、插銑和螺旋孔制作，而雙面可轉位高進給速率切削刀片提供更多可用的切削刃，但一般是在例如斜坡銑方面具有有限功能的負切削幾何形狀。在考慮基于可轉位切削刀片的高進給速率切削工具如上述的兩種類型時，共同缺點是尺寸限制，從而難以到達許多區域，例如凹座或溝槽。可轉位范圍具有最小尺寸限制，這是由于刀片的尺寸 (目前為16mm/5/8〃)所致。
[0004]因此，需要開發能克服已知切削工具的缺點、局限性和缺陷的切削工具。還需要開發能克服已知高進給速率切削工具的缺點、局限性和缺陷的高進給速率切削工具。
【發明內容】

[0005]根據本發明的一個方面，具有縱向切削軸線的端銑刀包括切削刃部分，所述切削刃部分具有:刀尖拐角，所述刀尖拐角與端銑刀的切削周邊相鄰；凸形切削刃，所述凸形切削刃具有與刀尖拐角相鄰的末端以及更靠近縱向切削軸線的相對末端;直切削刃，所述直切削刃具有與凸形切削刃的相對末端相鄰的第一末端以及更靠近縱向切削軸線的第二末端；以及凸形斜坡刃，所述凸形斜坡刃與直切削刃的第二末端相鄰。
[0006]根據本發明的另一個方面，具有縱向切削軸線的端銑刀包括至少一個切削刃部分，所述至少一個切削刃部分具有:刀尖拐角，所述刀尖拐角與端銑刀的切削周邊相鄰；凸形切削刃，所述凸形切削刃具有與刀尖拐角相鄰的末端以及相對末端，其中凸形切削刃的半徑等于或大于端銑刀的標稱直徑的一半;直切削刃，所述直切削刃具有與凸形切削刃的相對末端相鄰的第一末端以及相對的第二末端；以及凸形斜坡刃，所述凸形斜坡刃與直切削刃的第二末端相鄰，其中凸形斜坡刃接近縱向切削軸線。
[0007]根據本發明的另一個方面，具有縱向切削軸線的端銑刀包括切削刃部分，所述切削刃部分具有:刀尖拐角，所述刀尖拐角與端銑刀的切削周邊相鄰;第一切削刃，所述第一切削刃具有與刀尖拐角相鄰的末端以及相對末端，其中第一切削刃的至少一部分為凸形； 第二切削刃，所述第二切削刃具有與第一切削刃的相對末端相鄰的第一末端以及第二末端，其中第二切削刃為大致直的；以及斜坡刃，所述斜坡刃與第二切削刃的第二末端相鄰， 其中斜坡刃的至少一部分為凸形并且其中斜坡刃接近縱向切削軸線。
[0008]在一個方面，需要開發如本文提出的整體硬質碳化物端銑刀形式的高進給速率切削工具，所述高進給速率切削工具提供柔性切削動作以在例如但不限于航空航天或沖模與鑄模操作中到達如凹座和溝槽的一些區域，而在可轉位切削工具系統中難以做到。這種具有高進給速率能力的整體硬質碳化物端銑刀也將具有另外的多種銑削功能，包括但不限于斜坡銑、插銑、仿形切削、曲線插削和螺旋孔制作。
[0009]在另一個方面，如本文提出的整體硬質碳化物高進給速率端銑刀具有半徑較大的凸形切削刃，所述凸形切削刃切向連接到與切削軸線垂直的小平面切削刃，然后在小平面切削刃的另一個側面處與另外的凸形切削刃或凸形斜坡刃組合。構建于整體硬質碳化物端銑刀上的這種組合幾何特征將提供用于銑削操作的廣泛加工應用的強力通用切削工具，以實現提高的生產率和改善的表面質量。
[0010]在又一個方面，本發明的具有高進給速率能力的整體硬質碳化物端銑刀表現出有利的切削刃強度與獨特且特定的切削刃幾何形狀的組合，從而允許在相對較高進給速率下的銑削操作并且可用于面銑、槽銑、插銑、螺旋孔制作和斜坡操作。
[0011]在另一個方面，本發明示出了整體硬質碳化物高進給速率端銑刀的各方面，所述整體硬質碳化物高進給速率端銑刀具有用于銑削操作諸如面銑、槽銑、插銑、螺旋孔制作和斜坡操作的多個凹槽(或切削刃/切削齒)。整體硬質碳化物高進給速率端銑刀表現出有利的切削刃強度和獨特的切削刃幾何形狀的組合以促進在相對較高進給速率下的所有類型的銑削操作。
[0012]在至少一個方面，整體硬質碳化物高進給速率端銑刀的每個切削刃包括端銑刀周邊處的刀尖拐角、與所述刀尖拐角相鄰的至少一個凸形切削刃、與所述凸形切削刃相鄰的直切削刃(小平面或修光刃)、與所述直切削刃(小平面)的另一末端相鄰的凸形斜坡刃，并且其中凸形切削刃等于或大于端銑刀的標稱直徑的一半，并且其中直切削刃(小平面)與端銑刀的切削軸線垂直。
[0013]在另一個方面，本文提出的具有多個切削齒或凹槽的整體硬質碳化物高進給速率端銑刀具有半徑較大的凸形切削刃，所述凸形切削刃切向連接到與切削軸線垂直的小平面切削刃，然后在小平面切削刃的另一個末端處與另外的凸形切削刃組合。構建于整體硬質碳化物端銑刀上的這種組合幾何特征將提供用于銑削操作的廣泛加工應用(包括高溫合金、鈦)的強力通用切削工具，以實現提高的生產率和改善的表面質量。具有高進給速率能力的整體硬質碳化物端銑刀表現出有利的切削刃強度與獨特的切削刃幾何形狀的組合，從而允許在相對較高進給速率下的銑削操作并且可用于面銑、槽銑、插銑、螺旋孔制作和斜坡操作。
[0014]在另一個方面，本發明具有兩個目的:一個目的是，減小與當前范圍重疊的最小直徑，而另一個目的是，增加凹槽計數以改善生產率。
[0015]因此，本文描述了整體硬質碳化物高進給速率端銑刀的某些非限制性實施例。整體硬質碳化物高進給速率端銑刀可具有已知的尺寸和形狀，并且可適于在多種銑削應用中的常規使用。應當理解，本說明書可僅示出與提供其清晰理解相關的本發明那些方面，并且某些方面對于本領域普通技術人員將顯而易見。因此，可能不存在對于有利于更好理解本發明而言不必要的那些方面，以便簡化本說明書。
[0016]在閱讀本說明書和附圖之后，本發明的這些和其他方面將得到更充分的理解。【附圖說明】
[0017]圖1為根據本發明的一個方面的整體硬質碳化物端銑刀的側正視圖。
[0018]圖2為根據本發明的一個方面的圖1中所示的整體硬質碳化物端銑刀的端視圖。
[0019]圖3為根據本發明的一個方面的圖1中所示的整體硬質碳化物端銑刀的放大部分。
[0020]圖4為根據本發明的一個方面的圖3中所示的整體硬質碳化物端銑刀的放大部分。
[0021]圖5為根據本發明的一個方面的整體硬質碳化物端銑刀的切削刃輪廓的圖示。
[0022]圖6為根據本發明的一個方面的圖5的放大部分。【具體實施方式】[〇〇23]應當理解，本文中本發明的某些說明已經過簡化，僅示出了與清晰理解本發明相關的那些元素和限制，同時為了清楚起見，去除了其他元素。本領域的普通技術人員在考慮本發明的說明書后，將認識到其他元素和/或限制也可能是實現本發明所需的。然而，因為此類其他元素和/或限制可易于由普通技術人員在考慮本發明的說明書后確定，并且對于全面理解本發明而言并不必要，故本文未提供此類元素和限制的討論。例如，如本文所討論，本發明的端銑刀的實施例可以整個整體硬質碳化物或整體硬質碳化物頭部的形式制備，所述端銑刀包括切削部分并且通過熔合或其他制造機械方法附接到鋼棒。制造高進給速率端銑刀的方法是本領域普通技術人員普遍理解的，因此未在本文詳細描述。另外，所有幾何形狀均應視為由術語“基本上”修飾，其中術語“基本上”意指所述形狀在切削刀片的典型設計和制造公差內形成。[〇〇24]參見圖1-圖4,示出了根據本發明的一個方面的具有縱向切削軸線12的端銑刀10。 在一個方面，端銑刀10為整體硬質碳化物端銑刀的形式。應當理解，端銑刀10也可為各種類型的端銑刀和相關切削刀片的形式。
[0025]如圖2所示，端銑刀10包括標稱直徑D。端銑刀10還包括多個切削凹槽(或齒)14a、 14b和14c。對于每個切削齒如例如14a而言，存在提供正切削動作的多個前端切削間隙面 16、18和20。端銑刀10也包括前切削面21，所述前切削面21可被配置為例如平面、曲面、槽面或者具有多個前角和刃整理的復雜槽面形式。
[0026]圖3為圖1的區域3的縮放視圖或放大視圖，并且示出了端銑刀10的切削刃部分22 (例如，其可稱為高進給速率切削刃)的細部。應當理解，根據本發明的各方面，端銑刀10也可具有另外的或多個切削刃部分。[〇〇27]切削刃部分22包括靠近或鄰近切削周邊26(8卩，接近標稱直徑D)的刀尖拐角24。切削周邊26可具有圓柱形切削區域以產生90度壁或臺肩。切削刃部分22還包括與刀尖拐角24 相鄰的凸形切削刃28。在一個方面，凸形切削刃28被配置為具有與刀尖拐角24相鄰的末端以及更靠近縱向切削軸線12的另一個末端或相對末端。
[0028]根據本發明的一個方面，切削刃部分22也包括直切削刃30,其也可稱為小平面，并與凸形切削刃28相鄰(參見，例如，圖3和圖4，其中圖4為圖3的區域4的縮放視圖或放大視圖)。在一個方面，直切削刃30具有與凸形切削刃28的相對末端相鄰的第一末端以及更靠近縱向切削軸線12的第二末端。在另一個方面，直切削刃30被配置為與縱向切削軸線12垂直。
[0029]切削刃部分還包括與直切削刃30相鄰的凸形斜坡刃32。在一個方面，凸形斜坡刃 32包括與直切削刃30的第二末端相鄰的末端。在另一個方面，凸形斜坡刃32被配置為接近縱向切削軸線12。
[0030]在本發明的另一個方面，凸形切削刃28的半徑R1等于或大于端銑刀10的標稱直徑 D的一半。這種幾何形狀提供了由具有大得多的半徑的圓形切削刀片和具有常規尺寸的方形切削刀片所表現出的優點的組合。在一個方面，凸形切削刃28的半徑R1在約2.5mm至約 35mm的范圍內。[0〇31 ]根據本發明的另一個方面，凸形斜坡刃32的半徑R2在約0.25mm至約15mm的范圍內。另外，凸形斜坡刃32的長度或水平尺寸L1在約0.25mm至約25mm的范圍內。
[0032]根據本發明的另一個方面，直切削刃30的長度L2在約0.2mm至約2mm的范圍內。 [0〇33]根據本發明的另一個方面，刀尖拐角24的半徑R3在約0.1mm至約4mm的范圍內。
[0034]參見圖4，示出了虛線34，其可表示對應的直斜坡刃并且連接到本發明的凸形斜坡刃32的兩個末端。根據本發明的重要方面，具有凸形斜坡刃32的有益效果包括斜坡刃更長而可實現更好的刃應力分布，且斜坡刃更強，這是由于圓形的形狀和更平滑的斜坡銑動作。 另外，凸形斜坡刃32將有益于需要使用斜坡刃32的其他銑削操作如插銑、仿形切削、曲線插削和螺旋孔制作。如本文所述，凸形斜坡刃32的半徑在非常小半徑到非常大半徑的范圍內， 具體取決于例如其長度或水平尺寸L1的值。在一個具體例子中，當半徑R2相對于其水平尺寸L1而言非常大時，凸形斜坡刃32將近似直線(如虛線34)或至少看起來是直線如虛線34， 但將仍然是凸形。此外，存在具有前角的前刀面或帶槽的前刀面形式的斜坡切削面35,所述斜坡切削面35位于凸形斜坡刃32的正后方，并且除了斜坡之外，還在進給超過小平面寬度時提供切削平面。
[0035]在本發明的另一個方面，凸形切削刃28的至少一部分為凸形。在另一個方面，凸形切削刃28的其他部分可為組合的凸弧與直線的形式，或樣條曲線的形式。
[0036]在本發明的另一個方面，凸形斜坡刃32的至少一部分為凸形。在另一個方面，凸形斜坡刃32可為組合的直線刃與凸形刃的形式，或樣條曲線的形式，或直線刃、凸形刃與樣條刃的組合。[〇〇37]參見圖5和圖6,示出了切削刃輪廓50形式的本發明例子(其中圖6為圖5的區域6的縮放視圖或放大視圖)。具體地講，高進給速率端銑刀諸如端銑刀10的切削刃輪廓50包括半徑為R〇.6mm的刀尖拐角52、半徑為R7.8mm(其大于標稱直徑的一半，即R5.0mm(未標記))的凸形切削刃51、長度為0.5mm的直切削刃(小平面)53、以及水平尺寸為0.8mm且半徑為 R2.1mm的凸形斜坡刃54。角度13.6°為凸形切削刃51的切削接近角。作為本發明的特征，直切削刃53與縱向切削軸線55垂直。作為一個例子，對于0.8mm的水平尺寸而言，凸形斜坡刃 54具有R2.1mm的曲率半徑，但其可在非常小半徑到非常大半徑的范圍內，并且在一個具體情況下，當半徑相對于其水平尺寸而言非常大時，凸形斜坡刃看起來是直線，但仍然是凸形。
[0038]盡管上文出于說明目的已描述了本發明的特定方面，但對于本領域的技術人員顯而易見的是，在不脫離本發明的情況下，可以做出對本發明的細節的許多變型。
【主權項】
1.一種具有縱向切削軸線的端銑刀，包括:切削刃部分，所述切削刃部分包括:刀尖拐角，所述刀尖拐角與所述端銑刀的切削周邊相鄰；凸形切削刃，所述凸形切削刃具有與所述刀尖拐角相鄰的末端以及更靠近所述縱向切 削軸線的相對末端；直切削刃，所述直切削刃具有與所述凸形切削刃的所述相對末端相鄰的第一末端以及 更靠近所述縱向切削軸線的第二末端；以及凸形斜坡刃，所述凸形斜坡刃與所述直切削刃的所述第二末端相鄰。2.根據權利要求1所述的端銑刀，其中所述凸形切削刃的半徑等于或大于所述端銑刀 的標稱直徑的一半。3.根據權利要求2所述的端銑刀，其中所述凸形切削刃的所述半徑在約2.5mm至約35_ 的范圍內。4.根據權利要求1所述的端銑刀，其中所述凸形斜坡刃臨近所述縱向切削軸線。5.根據權利要求1所述的端銑刀，其中所述凸形斜坡刃的半徑在約0.2 5 mm至約15 mm的 范圍內。6 ?根據權利要求1所述的端銑刀，其中所述凸形斜坡刃的長度在約0 ? 2 5 mm至約2 5 mm的范圍內。7.根據權利要求1所述的端銑刀，其中所述直切削刃的長度在約0.2mm至約2mm的范圍內。8.根據權利要求1所述的端銑刀，其中所述刀尖拐角的半徑在約0.1mm至約4mm的范圍內。9.根據權利要求1所述的端銑刀，還包括另外的切削刃部分。10.根據權利要求9所述的端銑刀，還包括與每個切削刃部分相對應的切削凹槽和前切 削面。11.根據權利要求1所述的端銑刀，其中所述直切削刃與所述縱向切削軸線垂直。12.—種具有縱向切削軸線的端銑刀，包括:至少一個切削刃部分，所述至少一個切削刃部分包括:刀尖拐角，所述刀尖拐角與所述端銑刀的切削周邊相鄰；凸形切削刃，所述凸形切削刃具有與所述刀尖拐角相鄰的末端以及相對末端，其中所 述凸形切削刃的半徑等于或大于所述端銑刀的標稱直徑的一半；直切削刃，所述直切削刃具有與所述凸形切削刃的所述相對末端相鄰的第一末端以及 相對的第二末端；以及凸形斜坡刃，所述凸形斜坡刃與所述直切削刃的所述第二末端相鄰，其中所述凸形斜 坡刃接近所述縱向切削軸線。13.根據權利要求12所述的端銑刀，其中所述凸形切削刃的所述半徑在約2.5mm至約 35mm的范圍內。14.根據權利要求12所述的端銑刀，其中所述凸形斜坡刃的半徑在約0.25mm至約15mm 的范圍內。15.根據權利要求12所述的端銑刀，其中所述凸形斜坡刃的長度在約0.25mm至約25mm的范圍內。16.根據權利要求12所述的端銑刀，其中所述直切削刃的長度在約0.2mm至約2mm的范圍內。17.根據權利要求12所述的端銑刀，其中所述刀尖拐角的半徑在約0.1mm至約4mm的范圍內。18.根據權利要求12所述的端銑刀，其中所述端銑刀為整體硬質碳化物端銑刀的形式。19.根據權利要求12所述的端銑刀，其中所述直切削刃與所述縱向切削軸線垂直。20.—種具有縱向切削軸線的端銑刀，包括:切削刃部分，所述切削刃部分包括:刀尖拐角，所述刀尖拐角與所述端銑刀的切削周邊相鄰；第一切削刃，所述第一切削刃具有與所述刀尖拐角相鄰的末端以及相對末端，其中所 述第一切削刃的至少一部分為凸形；第二切削刃，所述第二切削刃具有與所述第一切削刃的所述相對末端相鄰的第一末端 以及第二末端，其中所述第二切削刃為大致直的；以及斜坡刃，所述斜坡刃與所述第二切削刃的所述第二末端相鄰，其中所述斜坡刃的至少 一部分為凸形并且其中所述斜坡刃臨近所述縱向切削軸線。
【文檔編號】B23C5/06GK105983721SQ201610143996
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年3月14日
【發明人】J-L.杜富爾, X.方, F.J.帕爾默, D.威爾斯
【申請人】肯納金屬公司