面銑復(fù)合材料的切削刀具、面銑方法、刀片和刀具主體的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種用于面銑復(fù)合材料的切削刀具，相應(yīng)的面銑方法，切削刀片和刀具主體，該切削刀具包括：刀片槽，其用于固定切削刀片；切削刀片，其能夠被固定在所述刀片槽中，且所述切削刀片和刀片槽被設(shè)計(jì)成，當(dāng)切削刀片被固定在相應(yīng)的刀片槽中時(shí)，每個(gè)切削刀片都存在：主切削刃和輔助切削刃，一個(gè)切削刀片的所述主切削刃和輔助切削刃之間的交點(diǎn)相對(duì)于另一切削刀片的所述主切削刃和輔助切削刃之間的交點(diǎn)軸向向內(nèi)且徑向向外地偏離；和導(dǎo)程角，其被限定在所述主切削刃和輔助切削刃之間，并且其小于30°。
【專利說明】面銑復(fù)合材料的切削刀具、面銑方法、刀片和刀具主體
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種切削刀具，和一種面銑工件、特別是復(fù)合材料工件的方法。本發(fā)明也涉及一種相應(yīng)的適合的切削刀片和一種相應(yīng)的適合的刀具主體。
【背景技術(shù)】
[0002]已知復(fù)合材料為非均質(zhì)材料。實(shí)際上，復(fù)合材料最通常由兩種不同的相組成。第一相由增強(qiáng)纖維，特別是碳纖維或玻璃纖維組成。這些纖維相對(duì)堅(jiān)硬和易碎。此外，這些纖維由不同層的組合產(chǎn)生，每一層都關(guān)于其中的纖維具有其自身的單向性取向。圖1示出組成已知復(fù)合材料20的層22、24、26和28的示意性分解圖。如果采用層28的纖維取向作為基準(zhǔn)取向(層28內(nèi)的纖維取向等于0° )，則層22、24、26的纖維分別以45°、90°和135°的角度取向。
[0003]復(fù)合材料的第二相由聚合物樹脂基體組成，該聚合物樹脂基體粘合每一層中的纖維，并且將來(lái)自一層的纖維粘合至另一層。這種基體柔軟并且易延展。重新參考圖1，將粘合各層之后的復(fù)合材料20稱為多軸向疊層，這是因?yàn)樵鰪?qiáng)纖維能夠根據(jù)需要來(lái)進(jìn)行取向。
[0004]具體地，通過注塑工藝、銑削或鉆削工藝制造復(fù)合材料部件。復(fù)合材料的多相性，這里指的是各向異性產(chǎn)生了關(guān)于加工的一些嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。加工這些復(fù)合材料期間可能發(fā)生的通常缺陷是脫層、樹脂過熱、未切纖維和纖維被拉出。
[0005]本領(lǐng)域技術(shù)人員常常經(jīng)歷下列兩個(gè)主要問題之間的折衷:一方面，保持復(fù)合材料部件的完整性和質(zhì)量；另一方面，降低切削刀具的磨損。
[0006]然而，特別是在航空【技術(shù)領(lǐng)域】中，加工所需的質(zhì)量水平要求更高質(zhì)量地切削所加工的部件。關(guān)于制備將用于夾緊金屬部件的復(fù)合材料的表面，或者在復(fù)合材料之間進(jìn)行粘合的工藝之前，尤其是這種情況。
[0007]因此，本發(fā)明的目標(biāo)在于提供一種用于面銑的方法和切削刀具，當(dāng)在復(fù)合材料疊層上使用時(shí)，其允許更高質(zhì)量的面銑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]通過一種切削刀具實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，該切削刀具用于與切削刀具的軸線垂直地面銑工件，該切削刀具包括:
[0009]-刀具主體，其包括第一和第二刀片槽，其每個(gè)都用于固定一個(gè)切削刀片；
[0010]-第一和第二切削刀片，其能夠被分別固定在第一和第二刀片槽中，這樣設(shè)計(jì)第一和第二切削刀片和刀片槽，即當(dāng)?shù)谝缓偷诙邢鞯镀还潭ㄔ谙鄳?yīng)的刀片槽中時(shí)，每個(gè)切削刀片均存在:
[0011]-主切削刃，其用于徑向加工工件，
[0012]-輔助切削刃，其關(guān)聯(lián)主切削刃，且輔助切削刃是用于軸向加工工件的擦拭刃，
[0013]第二切削刀片的主切削刃和輔助切削刃之間的交點(diǎn)相對(duì)于第一切削刀片的主切削刃和輔助切削刃之間的交點(diǎn)軸向向內(nèi)且徑向向外地偏離；和[0014]每個(gè)切削刃的被限定在主和輔助切削刃之間的導(dǎo)程角，其小于30°。
[0015]切削刀具的優(yōu)選實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中限定。
[0016]本發(fā)明還提出:
[0017]-刀具主體，其包括:
[0018]-多個(gè)刀片槽，包括第一和第二刀片槽；
[0019]-多個(gè)切削刀片，包括第一和第二切削刀片，所述多個(gè)切削刀片中的每個(gè)切削刀片都能夠被固定在所述多個(gè)刀片槽中的一個(gè)相應(yīng)的刀片槽中，這樣設(shè)計(jì)該多個(gè)切削刀片和多個(gè)刀片槽，即當(dāng)將每個(gè)切削刀片固定在相應(yīng)的刀片槽中時(shí)，每個(gè)切削刀片都存在:
[0020]-主切削刃，其用于徑向加工工件，
[0021]-輔助切削刃，其關(guān)聯(lián)主切削刃，且輔助切削刃是用于軸向加工工件的擦拭刃；
[0022]其中，通過沿繞切削刀具的軸線的錐形螺旋線布置，所述多個(gè)刀片槽的主切削刃和輔助切削刃之間的交點(diǎn)彼此偏離；
[0023]每個(gè)切削刃的在主和輔助切削刃之間的導(dǎo)程角，其都相同；
[0024]-所有的切削刀片尺寸和形狀都相同，且刀片槽彼此軸向地且徑向地偏離；
[0025]-在刀具主體上布置至少兩個(gè)徑向和軸向偏離的刀片槽，使得當(dāng)被固定在這些刀片槽中時(shí)，切削刀片的主切削刃存在共同的軸向交迭；
[0026]-第一刀片槽是刀具主體的軸向最向外的刀片槽；第二刀片槽是在從第一刀片槽軸向偏離的刀具主體的刀片槽中的從第一刀片槽軸向偏離較小的刀片槽；第一和第二刀片槽之間的軸向偏離大于約0.06mm ；
[0027]-這樣設(shè)計(jì)切削刀具的切削刀片和刀片槽，即當(dāng)被固定在它們相應(yīng)的刀片槽中時(shí)，切削刀片被以相同的軸向偏離布置在同一錐形螺旋線上，該軸向偏離大于或等于0.1mm，優(yōu)選為約0.2mm,并且小于或等于0.5mm,最優(yōu)選地,該同一軸向偏離約為0.26mm ；
[0028]-切削刀片具有中心孔，用以通過基本軸向的螺釘而固定在刀具主體的相應(yīng)的刀片槽中；
[0029]-導(dǎo)程角在3°至12°的范圍內(nèi)，優(yōu)選為約5°；
[0030]-每個(gè)切削刀片都被固定在刀具主體的切削刀片的相應(yīng)的刀片槽中，以便使得對(duì)于這些切削刀片中的每一切削刀片，用于徑向加工工件的主切削刃和用于軸向加工工件的輔助切削刃之間的導(dǎo)程角都相同。
[0031]本發(fā)明還提出一種面銑工件的方法，該方法包括:
[0032]-利用上述切削刀具面銑工件的步驟，切削刀具相對(duì)于工件的每齒徑向進(jìn)給遵循下列不等式:
[0033]
【權(quán)利要求】
1.一種切削刀具，用于與所述切削刀具(80)的軸線(82)垂直地面銑工件，所述切削刀具(80)包括: -刀具主體(62)，所述刀具主體包括第一和第二刀片槽(62、64 ;64、66 ;66、68)，每個(gè)刀片槽均用于固定一個(gè)切削刀片(32、34、36、38)； -第一和第二切削刀片(32、34 ;34、36 ;36、38)，所述第一和第二切削刀片能夠被分別固定在第一和第二刀片槽(62、64 ;64、66 ;66、68)中，并且這樣設(shè)計(jì)第一和第二切削刀片(32,34 ;34、36 ;36、38)和刀片槽(62、64 ;64、66 ;66、68)，即當(dāng)?shù)谝缓偷诙邢鞯镀?32、34 ;34、36 ;36、38)被固定在相應(yīng)的刀片槽(62、64、66、68)中時(shí)，每個(gè)切削刀片(32、34、36、38)都存在: -主切削刃(40 )，所述主切削刃用于徑向加工所述工件(20 )， -輔助切削刃(44)，所述輔助切削刃關(guān)聯(lián)所述主切削刃(40)，且所述輔助切削刃(44)是用于軸向加工所述工件(20)的擦拭刃， 所述第二切削刀片(34 ；36 ；38)的所述主切削刃(40)和所述輔助切削刃(44)之間的交點(diǎn)(42)相對(duì)于所述第一切削刀片(32 ；34 ；36)的所述主切削刃(40)和所述輔助切削刃(44 )之間的交點(diǎn)(42 )軸向向內(nèi)且徑向向外地偏離；和 每個(gè)切削刀片(32、34、36、38)的被限定在所述主切削刃(40)和所述輔助切削刃(44)之間的導(dǎo)程角(Kr)，其小于30°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切削刀具，其中所述刀具主體(60)包括: -包括所述第一和第二`刀片槽(62、64 ;64、66 ;66、68)的多個(gè)刀片槽(62、64、66、68)，； -包括所述第一和第二切削刀片(32、34 ;34、36 ;36、38)的多個(gè)切削刀片(32、34、36、38)，所述多個(gè)切削刀片(32、34、36、38)中的每個(gè)切削刀片(32、34、36、38)都能夠被固定在所述多個(gè)刀片槽(62、64、66、68)中的一個(gè)相應(yīng)的刀片槽(62、64、66、68)中，并且這樣設(shè)計(jì)所述多個(gè)切削刀片(32、34、36、38)和所述多個(gè)刀片槽(62、64、66、68)，即當(dāng)將每個(gè)切削刀片(32、34、36、38)都固定在相應(yīng)的刀片槽(62、64、66、68)中時(shí)，每個(gè)切削刀片(32、34、36、38)都存在: -主切削刃(40 )，所述主切削刃用于徑向加工所述工件(20 )， -輔助切削刃(44)，所述輔助切削刃關(guān)聯(lián)所述主切削刃(40)，且所述輔助切削刃是用于軸向加工所述工件(20)的擦拭刃； 其中，通過沿繞所述切削刀具(80)的軸線(82)的錐形螺旋線布置，所述多個(gè)刀片槽(62、64、66、68)的所述主切削刃(40)和所述輔助切削刃(40)之間的交點(diǎn)(42)彼此偏離； 每個(gè)切削刀片(32、34、36、38)的處在所述主和輔助切削刃(40、44)之間的導(dǎo)程角(Kr),其是相同的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的切削刀具，其中全部所述切削刀片(32、34、36、38)的尺寸和形狀都相同，且所述刀片槽(62、64、66、68)彼此軸向地且徑向地偏離。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的切削刀具，其中在所述刀具主體(60)上布置至少兩個(gè)徑向和軸向偏離的刀片槽(62、64、66、68)，使得當(dāng)被分別固定在這些刀片槽(62、64、66、68)中時(shí)，所述切削刀片(32、34、36、38 )的所述主切削刃(40 )存在共同的軸向交迭。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的切削刀具，其中: 所述第一刀片槽(62)是所述刀具主體(60)的軸向最向外的刀片槽(62、64、66、68)；所述第二刀片槽(64)是所述刀具主體(60)的從所述第一刀片槽(62)軸向偏離的所述刀片槽(64、66、68)中的從所述第一刀片槽(62)軸向偏離較小的刀片槽； 所述第一和第二刀片槽(62、64)之間的軸向偏離大于約0.06mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的切削刀具，其中這樣設(shè)計(jì)所述切削刀具(80)的所述切削刀片(32、34、36、38)和所述刀片槽(62、64、66、68)，即當(dāng)被固定在它們相應(yīng)的刀片槽(62、64、66、68)中時(shí),所述切削刀片(32、34、36、38)被以相同的軸向偏離(da)布置在同一錐形螺旋線上，所述軸向偏離大于或等于0.1mm,優(yōu)選為約0.2mm,并且小于或等于0.5mm,最優(yōu)選地是，所述同一軸向偏離(da)約為0.26mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的切削刀具，其中所述切削刀片(32、34、36、38)具有中心孔(46)，以通過基本軸向的螺釘固定在所述刀具主體(60)的相應(yīng)的刀片槽(62、64、66,68)中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的切削刀具，其中所述導(dǎo)程角(Kr)在3°至12°的范圍內(nèi)，優(yōu)選為約5°。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的切削刀具，其中所述切削刀片(32、34、36、38)每個(gè)均被固定在所述刀具主體的所述切削刀片的相應(yīng)的刀片槽(62、64、66、68)中，以便使得對(duì)于這些切削刀片(32、34、36、38)中的每個(gè)切削刀片，用于徑向加工所述工件(20)的所述主切削刃(40)和用于軸向加工所述工件(20)的所述輔助切削刃(44)之間的所述導(dǎo)程角(Kr)都相同。
10.一種面銑工件(20)的方法，所述方法包括: -利用根據(jù)權(quán)利要求9所述的切削刀具(80)面銑所述工件(20)的步驟，所述切削刀具(80)相對(duì)于所述工件(20)`的每齒徑向進(jìn)給(Fz)都遵循下列不等式: Fz < dr--7~r
tan(Kr) 其中:Fz為每齒徑向進(jìn)給； dr為兩個(gè)接連的偏離的切削刀片(32、34 ;34、36 ;36、38)之間的徑向偏離； da為兩個(gè)接連的偏離的切削刀片(32、34 ;34、36 ;36、38)之間的軸向偏離； Kr為所述切削刀片(32、34、36、38)的導(dǎo)程角。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，在所述面銑步驟之前包括: -選擇將被面銑的工件(20)的步驟，所述工件被選擇為由復(fù)合材料制成。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，在所述選擇工件的步驟中，所述工件被選擇為由包括多層(22、24、26、28)的復(fù)合材料制成，將在面銑所述工件(20)的所述步驟期間進(jìn)行加工的至少一層的厚度(Pth)等于兩個(gè)接連的偏離的切削刀片(32、34 ;34、36 ;36、38)之間的軸向偏離(da)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中每齒徑向進(jìn)給(Fz)被選擇為約等于但不超過根據(jù)下列等式的最佳進(jìn)給(Fzmax): P7= ? — Pth
max r tan{Kr) 其中:Fzmax為最佳的每齒徑向進(jìn)給；dr為兩個(gè)接連的偏離的切削刀片(32、34 ;34、36 ;36、38)之間的徑向偏離； Pth為將進(jìn)行加工的所述復(fù)合材料的層厚度； Kr為所述切削刀片(32、34、36、38)的導(dǎo)程角。
14.一種用于面銑工件(20)的切削刀片，所述切削刀片(30)具有用于固定在面銑刀具主體(60)的相應(yīng)的刀片槽(62、64、66、68)中的中心孔(46)，這樣設(shè)計(jì)所述切削刀片(30)，即當(dāng)通過穿過所述孔(46)并且基本平行于所述刀具主體(60)的軸線(82)的螺釘而被固定在所述面銑刀具主體(60)的相應(yīng)的刀片槽(62、64、66、68)內(nèi)時(shí)，所述切削刀片(20)存在: -主切削刃(40 )，所述主切削刃用于徑向加工所述工件(20 )， -輔助切削刃(44)，所述輔助切削刃關(guān)聯(lián)所述主切削刃(40)，且所述輔助切削刃(44)是用于軸向加工所述工件(20)的擦拭刃， -所述主切削刃(40)和所述輔助切削刃(44)之間的導(dǎo)程角(Kr)小于約30°。
15.一種刀具主體，所述刀具主體用于與所述刀具主體(60)的軸線(82)垂直地面銑工件(20),所述刀具主體(60)包括: -第一刀片槽(62)，所述第一刀片槽用于容納切削刀片(32)，且所述第一刀片槽(62)是所述刀具主體(60)的軸向最向外的刀片槽； -第二刀片槽(64)，所述第二刀片槽用于容納切削刀片(34)，且所述第二刀片槽(64)是在所述刀具主體(60)的從所述第一刀片槽(62)軸向偏離的刀片槽(64、66、68)中的從所述第一刀片槽(62)軸向偏離較小的刀片槽，` -所述第二刀片槽(64)還從所述第一刀片槽(62)徑向向外地偏離；并且 -所述第二刀片槽(64)相對(duì)于所述第一刀片槽(62)的軸向偏離大于約0.06mm。
【文檔編號(hào)】B23C1/00GK103862092SQ201310655628
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月7日
【發(fā)明者】安東尼·莫蘭多, 大衛(wèi)·博努爾, 雷涅·勒羅伊 申請(qǐng)人:山特維克工具法國(guó)公司