專利名稱：帶有徑向余隙的環(huán)形銑刀及制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用來對工件(首先是金屬工件)銑孔的環(huán)形銑刀及其制造方法。更具體地說，本發(fā)明涉及一種改進的環(huán)形銑刀及其制造方法，這種銑刀比現(xiàn)有銑刀能更有效地排除切屑，因而可更有效地銑孔。如所周知，環(huán)形銑刀對工件銑孔的方式是在工件中銑出一個環(huán)形槽或溝，而工件中銑出孔后的軸心材料則仍然留下。環(huán)形銑刀的刀齒連續(xù)地切削溝槽底部的材料，形成切屑并通過環(huán)形銑刀刀體中(一般在刀體表面上)的排屑槽排出。
經(jīng)驗證明，環(huán)形銑刀的壽命和效率(即在金屬工件上銑孔的容易程度和切削次數(shù)以及所加工的孔的光潔度)在很大程度上取決于銑刀通過其排屑槽或排出通道排除切屑的能力。當環(huán)形孔銑刀所切出的切屑不能自由地脫離刀刃、或者排屑槽被切屑填塞或堵塞時，進刀的扭矩和推力就要加大，因而銑刀磨損更甚，孔的光潔度變差。這主要是由于切屑充塞在刀刃與工件之間，產生過多的摩擦熱，從而造成刀刃被銑刀的孔壁磨損和損壞。
本發(fā)明申請人考慮到自由排除切屑的需要，并發(fā)明了幾種較為流暢地排除切屑的專利環(huán)形銑刀。
在本發(fā)明申請人發(fā)明的美國專利No.3，609，056(056＃)中公開了一種環(huán)形銑刀，其特征在于它的每個刀齒切出一片單一的切屑。銑刀上依次排列的刀齒分成三組，每組刀齒中的每個齒切出一片寬度約為齒寬1/3的切屑。加厚部分18由于有余隙區(qū)104，故切屑容易排除。這一余隙區(qū)104有一個向外逐漸變寬的排出通道。
056＃專利的銑刀由于改進了排屑方法，成功地提高了切削效率和刀具壽命。但是，這種設計降低了切削速度，因為，與每個齒切削整個槽的環(huán)形銑刀相比，它的每個刀齒僅僅切削1/3的槽寬。
在本專利申請人提出的美國再版專利No.Re28，416(41＃)中考慮到這一缺點，公開了一種環(huán)形銑刀，其特征在于每個刀齒至少由兩個徑向延伸的、圓周上錯開排列的刀刃所組成。刀刃設計成每個刀刃都從溝槽中切出一片切屑、且刀刃間稍微重疊，所以，整個溝槽都經(jīng)每個刀齒切削?？上攵?，這種銑刀與056＃專利的銑刀相比，如果齒數(shù)相同的話，銑孔的速度較快。
416＃專利銑刀的徑向最內的刀刃經(jīng)向地越過相鄰刀齒間的刀心中形成的淺齒槽，而其最外的刀刃則徑向地越過銑刀中在相鄰刀齒間螺旋向上延伸的排屑槽。排屑槽和刀心的厚度都是大約等于銑刀環(huán)形壁厚度的一半。這兩個刀刃在圓周上由排屑槽的底壁所公開。在416＃專利的實施例中，該排屑槽是徑向向內稍為傾斜的，所以，刀刃徑向地稍微重疊，從而切出兩片分離的切屑，或者至少切出容易斷成兩片的切屑。從416＃專利的圖4中可以看出這種輕微的傾斜情況。該傾斜面始于38，延伸至39?？梢钥闯觯度?2的末端48與刀刃24的末端39稍為重疊。
416＃專利公開的銑刀的切削性能比以前所用的銑刀好得多，至今還是十分成功的。但是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當這種銑刀在大規(guī)模生產中用來高速而大量地銑孔時，切屑有堵塞的傾向，不能象所要求那樣流暢地被排除掉，這就使切削動作慢得多，并且加工出來的孔光潔度差、截面漸變且尺寸過大。而且銑刀的壽命變短，在大量生產時還可能斷裂。
于是，本專利申請人決定采用最實用的方法來克服416＃專利銑刀的缺點并保留其優(yōu)點，即設計一種能夠產生薄而窄的切屑的銑刀，這種切屑一被切出就能立刻順利地引入排屑槽中。本專利申請人認為，寬的切屑不易彎曲，而且占有較大的體積，因此，如果切屑窄小，在排屑時受到的阻礙也較小。而且，眾所周知，減小排屑槽的尺寸，銑刀的強度就增大，因為相鄰刀齒間的刀心變厚了。
為了獲得切屑較薄、銑刀更強的優(yōu)點，本專利申請人發(fā)明了美國專利No.4，452，554(554＃)中所述的銑刀。這種銑刀上的每個齒有多個(至少三個)刀刃。每個刀刃的徑向尺寸都小于壁厚的一半，最好等于壁厚的1/3左右。這樣，排屑槽的徑向尺寸就減小至壁厚的1/3左右，但其深度則仍足以自由的容納由最寬刀刃所切出的切屑。
本專利申請人在554＃專利中公開的環(huán)形孔銑刀已被證實在工業(yè)上是成功的，它具有超過現(xiàn)有已知銑刀的顯著優(yōu)點，包括提高切削效率和延長刀具壽命。然而，在某些工業(yè)應用中進行高速切削和大量使用時也仍有切屑堵塞問題。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，產生這一問題是由于外刀刃切削出來的切屑造成的。當外刀刃切出切屑時，它可能塞在銑出的孔的內壁和位于階段齒中間的凸肩之間。在帶有沿圓周錯開分布的刀刃的銑刀中，外刀刃的徑向內端與銑刀上沿圓周延伸的凸肩相接，而其徑向外端則與銑出孔的內壁相接。如果由該外刀刃切出的切屑的尺寸不比凸肩與內壁間所形成的切屑通道的面積小，則切屑就可能堵塞。
416＃和554＃專利都有局限性，即無論怎樣改變排屑槽的深度來容納內切屑，由外刀刃切出的切屑都會堵塞在凸肩和孔的內壁之間。
通過廣泛的實驗和調查研究之后，本專利申請人發(fā)現(xiàn)，外切屑的這種干擾主要是由三個因素單獨地或綜合地起作用造成的，這三個因素是①切出的切屑寬度大于鄰近刀刃的切屑通道或排屑槽的深度;②切屑切出后發(fā)生伸展;③切出的切屑產生徑向移動，主要是徑向向內的移動。
只有當?shù)度惺瞧街钡牟⑶掖怪庇诃h(huán)形銑刀的轉動軸時，刀齒的刀刃的總寬度或實際寬度才會等于該刀刃的切口寬度、即被該刀刃切出的通道的寬度。任何其它形式的刀刃，例如平直的但不垂直于轉動軸的刀刃或者凸形刀刃等等，其總寬度都比切出切屑后形成的切口寬度大，而且切屑的寬度大于切口的寬度。一般說來，帶有凸形刀刃的銑刀所形成的切屑寬度較大。參見554＃專利，外刀刃38具有由后角面的交線規(guī)定的凸出部分60，刀刃38切出的切屑起初是彎曲的，但是，切出之后立刻變平。以前認為這些切屑不會變平，它們會折疊起來，故可順利通過凸肩28與銑孔內壁間所形成的排屑的通道。
本專利申請人認為，由于切屑的線性變形以及由此產生的側向或徑向的伸展會使切屑伸展，而且這種切屑的伸展情況取決于走刀速度和刀齒的幾何形狀，較大的走刀速度產生較厚的切屑，它比薄切屑更容易作徑向伸展。試驗發(fā)現(xiàn)，帶有一定的銳角和切口(例如15°的銳角和0.140英寸的切口)的平直刀刃的刀齒，以每齒0.07英寸的走刀速度切削中碳鋼時，切出的切屑的徑向寬度為0.152英寸，比切口寬度大0.12英寸。有一種帶有凸形齒的銑刀，其切屑的展平度較小，但是由于刀齒是凸形的，因此所形成的切屑度仍然比切口寬。
最后，在試驗中發(fā)現(xiàn)，切屑一般是朝著銑刀的軸向隨環(huán)形孔銑刀向內形成的，這又引起麻煩。
上述問題在本專利發(fā)明人的美國專利No.4，632，610(610＃)中得到了解決。在610＃專利中，多對齒的刀刃部分以使切口進一步被細分的方式交替錯開。最初，外切屑比相鄰的切屑通道窄些。但當顯著提高刀具的效率和切削能力，特別是在走刀量較大，銑孔較深時，刀具的結構變得復雜，就使它更難于制造和再磨利。雖然610＃專利所公開的銑刀已經(jīng)證明在工業(yè)應用上是成功的。但是，專利申請人仍然繼續(xù)探求解決這個大難題的更閱易的辦法。
本發(fā)明的目的是在于避免上述現(xiàn)有技術中的不足之處，提供一種銑刀，能解決切屑堵塞在外齒上的問題，同時又保持了刀具制造簡單且容易再磨利的設計特點。此外，本發(fā)明可以用于任何其相鄰刀齒是圓周上相隔分布，從而在刀刃間形成一個凸肩的環(huán)形孔銑刀上，這種銑刀的刀刃能切出兩片單獨的切屑。本發(fā)明還提供了這種銑刀的制造方法。
本發(fā)明的目的可以用以下措施來達到。本發(fā)明的環(huán)形銑刀有一個刀體部分，圍繞它的下端有多個在圓周上間隔分布的刀齒，刀體上還帶有多個排屑槽，它位于刀齒之間，圍繞刀體的外圓柱表面向上延伸。每個排屑槽由前壁、后壁和底壁組成，這種結構的刀齒可切出多片切屑，并在切出后立刻進入排屑槽。
在最佳實施例中，每個齒至少有兩個在圓周上成階梯形排列的刀刃，一個刀刃位于后側壁的底部，另一個刀刃沿圓周向前與其隔開且位于環(huán)形銑刀的刀心部分。刀心部分是加工出排屑槽后刀體壁的剩余部分，其厚度大約為銑刀側壁厚度的一半。但是，必須明白，任何采用至少兩個刀刃來切削兩片分離的切屑的刀齒結構都可從本發(fā)明中獲益。因耍咀ɡ昵肴艘鄖霸諉攔ɡ鸑o.Re28，416、4，452，554和4，632，610中公開的發(fā)明都可從本發(fā)明中吸取長處。
每個齒的刀刃由一個壁或凸肩(在最佳實施例中則是相鄰排屑槽的底壁)所隔開。當上述銑刀旋轉時，第一個刀刃引導第二個刀刃，由每個刀刃切出互相分離的切屑。切屑時，切出的切屑的徑向寬度至少等于單個刀刃的徑向寬度。
如上所述，切削時，這些切屑的寬度至少等于刀刃的寬度。如果切屑變平或伸展時，一般都比刀刃的徑向寬度大，而且這些切屑可能沿銑刀的軸向向內移動。為了適應這些因素，并使切屑容易排除，在靠近第二個刀刃處徑向地設置一個與相鄰的排屑槽溝通的徑向余隙。當后刀刃切出切屑時，這一徑向余隙可容納切屑的部分徑向寬度，從而使切屑順利地進入相鄰的排屑槽。這一徑向余隙最好徑向地和后壁相鄰，并且徑向地向里延伸進入相鄰排屑槽的底壁、形成一個與該相鄰排屑槽溝通的第二切屑通道。徑向余隙從銑刀的底部或下端軸向地向上端延伸。在一個實施例中，該徑向余隙一直延伸到排屑槽的整個長度，而排屑槽的深度在整個銑刀長度上，基本上是均勻的。在另一個實施例中，徑向余隙只向上延伸到環(huán)形銑刀的一部分，到達排屑槽被加深至徑向余隙的深度之處。
為了充分適應切屑的變平、伸展和移動，徑向余隙的徑向深度應約為0.010～0.025英寸。該深度取決于銑刀的壁厚、其壁厚較厚才能有更大的徑向余隙的深度，并且徑向余隙在圓周方向上的寬度至少比最厚的切屑寬0.010英寸左右。此外，在最佳實施例中，前刀刃的徑向最外的刀角被斜切掉，以防止該刀角斷裂。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，這個刀角受到的力相當大，并且有時會發(fā)生斷裂。為了防止這一現(xiàn)象，從下向上、且從刀刃向后地將這一刀角削掉。這就減少或消除了銑孔時切掉易脆刀角的現(xiàn)象，因為在這一區(qū)域里是由后刀刃的內端進行切削的。
如上所述，許多不同的切削幾何結構都可從本發(fā)明中獲得好處。其中包括眾所周知的疊加式銑刀，用來對疊加在一起的金屬工件(例如多塊金屬板)銑孔，一般是加工垂直于板面的孔。普通的環(huán)形孔銑刀，由于形成了心部，因此不能穿透堆積起來的工件。典型的環(huán)形孔銑刀的最外刀刃的軸向位置比最內刀刃低。當環(huán)形孔銑刀穿過最初加工表面時，最外刀刃首先穿透，并在內心部留下一個小的凸緣或凸臺。正如下面將會明白的那樣，當切削堆積的材料時，這種凸緣妨礙了內刀刃嵌入下一個工件。心部僅僅在緊貼下一個工件的表面上在環(huán)形銑刀內轉動，其凸緣妨礙了內刀刃穿入下面工件的表面。
銑削堆積的工件時，要用一種疊加式結構的銑刀。簡單地說，在疊加式銑刀中，其最內的刀刃在軸向低于最外的刀刃，因此，內刀刃首先穿破材料而沒有留下凸臺，而且，內刀刃首先進入下一個工件，隨后外刀刃再進入。根據(jù)對標準環(huán)形銑刀分析中同樣的理由，并且，由于有傾斜角，切屑更易向內流向凸肩。本發(fā)明的徑向余隙和/或軸向離隙對疊加式銑刀結構更加有用。
本發(fā)明還包括一種甚為簡便的制造帶有本發(fā)明提出的徑向余隙或倒圓角排屑槽的環(huán)形孔銑刀的方法。此方法用一個特殊修整過的砂輪同時在刀坯上磨出排屑槽和徑向余隙。砂輪的形狀包括一個升高的表面，該表面起始于砂輪圓周的一側，另一端則與一普通的凹面相接。在打磨時，砂輪繞其轉軸高速旋轉，刀坯則同時繞它的中心線轉動，并相對于砂輪作軸向移動。結果就在刀坯上磨出了排屑槽。砂輪上靠近升高部位的一側加工出環(huán)形銑刀的最外刀刃和排屑槽的后壁，其升高部位和砂輪的圓周加工出徑向余隙和排屑槽的底壁，而砂輪上與此相對的另一側則加工出排屑槽的前壁。刀體上銑出排屑槽后，在環(huán)形銑刀的刀心上銑出齒槽，就形成了最內刀刃。制成了這兩條通道后，在銑刀的下端磨出銑刀的幾何形狀、即刀刃。在最佳實施例中，砂輪的升高部分的徑向高度約為0.015～0.020英寸。砂輪的凹入部分的半徑約為0.15～0.30英寸。
下面結合


本發(fā)明的實施例。
圖1為本發(fā)明環(huán)形銑刀的平面圖。
圖2為沿圖1中2-2線的銑刀部分端視圖。
圖3為沿圖2中線3的銑刀部分透視圖。
圖4為一個刀齒的部分端視圖，闡明了本發(fā)明銑刀的徑向余隙及其作用。
圖5為沿圖4中5-5線的單齒內、外刀刃的部分前視圖。
圖6為本發(fā)明另一個實施例的部分端視圖。
圖7為本發(fā)明又一個實施例的部分端視圖。
圖8為本發(fā)明又一個實施例的平面圖。
圖9為沿圖8中9-9線的環(huán)形銑刀端視圖。
圖10為沿圖9中10-10線的環(huán)形銑刀部分側視圖。
圖10a為圖10所示銑刀的又一個實施例。
圖11為說明圖12所示方法的環(huán)形銑刀下部分的部分端視圖。
圖12闡明在一個環(huán)形刀坯上磨削出排屑槽和徑向余隙的方法。
圖13為又一個實施例的環(huán)形銑刀下部分的部分端視圖。
圖14為沿圖13中14-14線的環(huán)形銑刀側視圖。
圖15為本發(fā)明又一實施例的環(huán)形銑刀下部分的部分端視圖。
圖16為沿圖15中16-16線的一個刀齒的刀刃的端視圖。
參見圖1，本發(fā)明的環(huán)形孔銑刀用標號10示出。銑刀10有一個環(huán)形的或管狀的刀體12，在刀體的上閉合端16上安裝了一個實心刀柄14，在銑刀的下端20上形成了一組沿圓周分布的間隔刀齒22。排屑槽或排屑通道24從刀體12的下端20延伸到上端16。排屑槽24由前壁26、后壁28和底壁30構成。排屑槽24的深度最好比刀體12厚度的一半略大一點。在本發(fā)明所公開的最佳實施例中，圓柱形刀體中的排屑槽是螺旋形向上延伸的，但是也可采用軸向排屑槽。
參見圖2，管狀刀體12有內壁31，外壁33。從圖中可以看出，排屑槽24的深度比位于內壁31和外壁33之間的刀體的厚度的一半略大一點。刀心部分25就是位于排屑槽24的底壁30和環(huán)形銑刀的內壁31間的剩余壁厚部位。參見圖10，上述刀心部分的厚度最好小于刀體12厚度的一半。
刀齒22至少有兩個沿圓周分布的間隔刀刃，即內刀刃32和相鄰的外刀刃34。這里所用的“內”和“外”指的是刀刃相對于環(huán)形銑刀軸的徑向相對位置?！皟鹊度小笔菑较蚩坷锏牡度?，而“外刀刃”則是與被銑出的孔的內壁相鄰的刀刃。下面我們可以看出，刀齒可以有兩個或多個刀刃。刀刃32和34由后角面或余隙表面38和36確定。更具體地說，外刀刃34由后角面36和38與排屑槽24的后壁28的交線確定，內刀刃32是通過對刀心部分25開槽形成一個與后角面36相交的表面39形成的，見圖5。后壁28和表面39都與垂直面有一小角度的傾斜。后角面36在以與銑刀的上端16的方向約成6°角向后向上傾斜并且在以約20°角徑向向里傾斜。從圖5可以清楚地看出徑向向里傾斜的情況。后角面38也以與刀刃34成約6°角向后向上傾斜并且以約15°角徑向向外傾斜。應該明白，這些數(shù)值絕無限制本發(fā)明的范圍之意，它們可視工作條件的不同而變化。
后角面36和38的交線就是齒頂40，它將外刀刃34也分別分為外刀刃34a和內刀刃34b。由于刀刃34在軸向上比刀刃36低，因此，齒頂40先與工件表面接觸而引導環(huán)形銑刀進入金屬工件，非常容易地開始銑出孔來。為了使內刀刃32所銑出的切屑容易排出并引入排屑槽24中，必須設置齒槽或排屑通道42。
內外刀刃32和34在圓周上分別由凸肩44所分開。凸肩44由排屑槽24的底壁30確定，徑向余隙或余隙46徑向向里延伸入凸肩44中。這一徑向余隙具有足夠的徑向深度和圓周寬度以容納由外刀刃34切出的切屑50。如上所述，切屑50的最初徑向寬度取決于刀刃34的徑向長度，一旦切出，由于在齒頂40的作用下它從彎曲的位置被拉平及其伸展作用，切屑50的徑向寬度常常有所增加。這種情況由圖4中切屑50的虛線位置表示。此外，切屑可在徑向余隙46的方向上徑向向里移動，圖4中用箭頭43表示。如果沒有余隙46，切屑將塞在凸肩44和被銑出的孔的內壁52之間。
本專利申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，不管銑刀的尺寸、銑刀的速度以及被銑材料如何，余隙46的徑向寬度最好約為0.015～0.020英寸，而其圓周寬度至少為0.01英寸左右。為什么要準確保持庵止叵檔娜非性螄衷諢姑煌耆濉５牽狄遜⑾鄭斷蠐嘞兜木斷蟶疃仍嘉 .015～0.020英寸時，就足以避免上述的粘住與阻塞現(xiàn)象。
如上所述，由內刀刃32銑出的切屑48，在切出后其尺寸也會增加，但是，這對于本發(fā)明的銑刀來說，不是什么問題，因為切屑48可以在徑向上自由地進入凸肩44和正在銑出的孔的內壁52間的空間。而且，當切屑正在被切出時，它趨向于背離心部54并由齒槽42引入排屑槽24中。由于排屑槽的深度比環(huán)形銑刀壁厚的一半稍大，因此，切削后即使由于上述因素使切屑48的徑向寬度加大，也比排屑槽的深度小。這樣，切屑48的排出就不會受到阻礙，從而提高了銑刀的效率和刀具的壽命。
對本專業(yè)有一般了解的人都可知道，徑向余隙46可使銑切過程順利排出切屑。如上所述，由于刀刃32的徑向尺寸取決于排屑槽24的深度，故內刀刃32的徑向寬度比相鄰的排屑槽24的徑向深度小。因此，由刀刃32切出的切屑48即使在其尺寸增大后，其徑向寬度也比排屑槽24的徑向深度小。由于內刀刃32和排屑槽24的尺寸已定，因此，外刀刃34的徑向寬度就必須大于內刀刃32的徑向寬度、并等于排屑槽24的深度。如果沒有本發(fā)明的徑向余隙46，切屑50將阻塞在凸肩44和銑出的孔的內壁之間。而且，切屑50將粘附在排屑槽24的整個長度上、并阻礙切屑48的流動。由于徑向余隙46加深了排屑槽24、使其能容納切屑50而不影響每個刀刃的徑向寬度，因此消除了這一問題。借助這種方法，切屑48和50能夠暢通地流過排屑槽24。
在最佳實施例中，圖1～5所示的銑刀包括形成外緣58的外離隙區(qū)56。這種外緣和外離隙使按照本專利申請人的美國專利No.4，322，188(已納入本專利對比文獻)中所描述刀具銑出的環(huán)形孔具有更好的表面光潔度。此外，它最好能象本申請人的美國專利4，538，944(該專利也已納入本專利的對比文獻)中所述的一樣，在某些刀齒或所有的刀齒上帶有內離隙和內緣(圖中未示出)。
下面參考圖6說明本發(fā)明的另一個最佳實施例。在這一實施例中，相似的零件標以與上一實施例中相同的標號。圖1～5中所示的環(huán)形銑刀與圖6所示的環(huán)形銑刀間的主要不同是徑向余隙的形狀不同。在上一個實施例中，徑向余隙46的形狀更象一個溝槽，它起始于刀刃34的內邊界，終止于凸肩44。而在本最佳實施例中，徑向余隙60更象一個扇形段，并且終止于凸出的或平坦的倒圓凸肩62上。在這一實施例中，徑向余隙60的徑向深度和圓周寬度可能基本上與徑向余隙46相同。
圖6所示的實施例之所以較佳是在于徑向余隙的加工方法方面。圖6實施例中的余隙比圖1～4實施例中的更易加工。在加工本最佳實施例的環(huán)形銑刀時，排屑槽24，刀刃34和徑向余隙60都由一特殊外形的砂輪一道磨出。而圖4所示的實施例則要求用一個砂輪磨出刀刃34和排屑槽24，然后再用另一個砂輪進行第二道加工，磨出徑向余隙46。增加了這道工序就需要更多的時間和勞動，并且增加了生產環(huán)形銑刀的成本。
下面結合圖11和圖12，說明最佳實施例銑刀的加工方法。刀坯90有管狀的刀體部分，其端頭裝有刀柄，刀柄在銑削時要裝在鉆孔馬達上。刀坯90被裝在一個軸上，砂輪92上帶有一個包括孔93的普通輪轂91，砂輪92相對于刀坯安放以便加工排屑槽24、刀刃34、徑向余隙60和前壁26。砂輪92帶有由圓周表面95相連的兩個相對的側面94。圓周表面95的外形被做成帶有升高的或凸出的部分96，它與一圓弧或凹下的部分98相接，而凹下部分98又與尖角部分100相接。升高的部分的高度約為0.015～0.020英寸、而圓弧部分98的半徑側約為0.15～0.30英寸。尖角部分100與圓弧部分98約成45°。升高的或凸出的部分96在銑刀上加工出徑向余隙60，而圓弧部分98和尖角部分100則分別加工出凸肩62和排屑槽24的前壁26。在97處帶有角度的側面94加工出外刀刃34。
必須明白，上述砂輪的最佳形狀并無限制本發(fā)明范圍之意。例如，砂輪可以修整成這樣的形狀，使升高或凸起的表面60不是圓弧形的，而是尖角形且?guī)в兄边叺?，以便在凸肩上加工出一個盒形余隙空間。此外，也可將砂輪修改成其它的形狀，但仍屬于本發(fā)明的范圍內。
當使砂輪高速繞輪轂91上的轉軸102旋轉、同時使刀坯90慢速繞其中心線104旋轉并在箭頭106所示方向作軸向移動時，就加工出排屑槽、徑向余隙、前壁、后壁以及徑向最外的刀刃。一旦加工出這些部位后，即用第二個砂輪來加工缺口41和齒槽42以便分別形成內刀刃32和排屑通道42。
本發(fā)明的又一實施例示于圖7中，圖中與上例相頻牧慵暌韻 同的標號。在這一實施例中，有三個沿圓周分布的間隔刀刃，包括徑向最里的刀刃64、中間內刀刃66和外刀刃68。正如美國專利Re28，416所述的一樣，刀刃64和66由凸肩72所分開，凸肩72具有小的離隙，防止凸肩與內刀刃66切出的切口壁相摩擦。刀刃66和68由凸肩74分開，在凸肩74上有一徑向余隙70，以便適應上面所述的切屑80尺寸的增大和徑向移動。余隙70的工作方式與徑向余隙46和60相同。
圖7所示的環(huán)形銑刀是本申請人在美國專利No.4，452，554中提出的一般型式，這一專利已被納入本專利的對比文獻中。正如對環(huán)形銑刀技術有一般了解的人所知道的那樣，圖7所示的環(huán)形銑刀會切出三片切屑，每一片切屑的徑向寬度都比排屑槽24的徑向深度小。不管切屑的寬度與排屑槽的深度間的關系如何，在最外刀刃68處，仍然存在堵塞問題。當外刀刃68切出的切屑80被切出并堵塞在凸肩74和孔的內壁52之間時，其尺寸將變大。為了消除這一堵塞現(xiàn)象，在凸肩74上留出了徑向余隙70。不管每個齒上的刀刃有多少，總是有一個外刀刃，因此，除非采取必要的措施使切屑無阻地排出，否則將出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。本專利解決了這一難題。
下面參考圖8～10說明本專利的又一實施例，圖中與上一實施例中相似的零件，標以相同的標號。在這一實施例中，徑向余隙82位于環(huán)形銑刀10的凸肩44上，而且排肩槽22在84處被加深，使其具有與徑向余隙82同樣的徑向深度。在圖8和10中，排屑槽22的這一加深部分示于88處。此外，排屑槽在84處是逐漸加深的而不是突然加深的，見圖10a。排屑槽在84處被加深進一步促使切屑自由地、無阻礙地排出。對于要在工件上加工出極深的孔，要求切屑在完全排出前移動較長距離的場合，這一實施例非常有利。
下面參考圖13和14，說明本發(fā)明的又一實施例。在這一實施例中，內刀刃42的徑向最外的一角在110處被斜切掉。斜角110與刀刃32形成圓周上向后、軸向上向上的角度。本專利申請人業(yè)已發(fā)現(xiàn)，內刀刃32的外角容易發(fā)生上述的加速磨損和損壞。由于切掉了這一斜角，就沒有露出的尖角，因此基本上消除了損傷銑刀的可能性。
圖15和16示出了一種疊加式銑刀。在這一實施例中，若從環(huán)形銑刀10的頂部看，其最內的刀刃112在軸向上比徑向最外的刀刃114低，當需要切削如上所述的疊加材料時，圖15和16所示的形狀非常有利。如果最內的刀刃112在軸向上不比最外的刀刃114低，銑刀就不能穿透疊加起來的材料，因為如上所述，當銑刀穿透疊加起來的第一個工件時，心部被自由的切下來，并且隨著銑刀旋轉，這就妨礙了內刀刃穿入下一個工件。采用這種疊加式的幾何形狀，在軸心上不會形成凸臺。
在圖15和16所示的疊加式銑刀幾何形狀的最佳實施例中，銑刀上帶有后角面118。后角面118以約6°的角度向后向上傾斜，并以約10°的角度徑向向外傾斜。在刀刃112上形成了一個淺齒槽122。這一齒槽可能與垂直線形成一個約為45～60°的角度。
在凸肩128上有一個徑向余隙125，它隔開了刀刃112和114，以便適應由刀刃114切出的切屑的伸展和移動。在本發(fā)明之前，外切屑不能離開刀刃而移動，因為它被塞在凸肩128和孔的內壁52之間?，F(xiàn)在，由于有了本發(fā)明提出的徑向余隙125，切屑就能夠無阻礙地流出排屑槽24，因此，銑孔所需的功率較小，加工出的孔光潔度較高，而且刀具的壽命較長。
顯然，本專業(yè)的一般技術人員都會知道，上述發(fā)明適用于沿圓周間隔帶有至少能切出兩片獨立切屑的若干個刀齒的任何環(huán)形銑刀。雖然本發(fā)明參考了本專利申請人以前的專利，但是，本發(fā)明并不限于上述刀具的形狀。
權利要求
1.一種環(huán)形銑刀，它有一個刀體部分和一個徑向余隙，該刀體部分有多個圍繞它的下端并在圓周上間隔分布的刀齒和多個位于上述刀齒之間并在上述刀體部分的外圓周表面向上延伸的排屑槽，該排屑槽由前側壁、后側壁和底壁組成，上述刀齒的結構可切出多片切屑，當它們被切出后，就進入上述排屑槽排出；上述刀齒至少有第一前刀刃和第二后刀刃，它們一般是徑向地并在圓周上由上述相鄰的排屑槽的上述底壁所隔開，這樣，在上述銑刀旋轉時，上述的第一前刀刃引導上述的第二后刀刃，同時，每個刀刃切出一片獨立的切屑，該切屑切出時的徑向寬度至少等于上述單片刀刃的徑向寬度；上述的徑向余隙一般徑向地靠近上述的第二后刀刃，并與上述相鄰的排屑槽相通，以便容納由上述后刀刃切出的上述切屑的徑向寬度的一部分，從而使上述切屑通暢地進入上述相鄰的排屑槽。
2.根據(jù)權利要求1的環(huán)形銑刀，其特征在于，上述的徑向余隙從上述環(huán)形銑刀的底部向上延伸。
3.根據(jù)權利要求1的環(huán)形銑刀，其特征在于，上述徑向余隙的徑向寬度至少為0.10英寸左右。
4.根據(jù)權利要求1的環(huán)形銑刀，其特征在于，上述徑向余隙從上述環(huán)形銑刀的底部沿軸向向上延伸，而上述排屑槽帶有一個從上述銑刀的下端到上述銑刀的上、下端之間的某一點處的第一深度和一個始自該點的第二深度，該第二深度大于上述的第一深度并等于上述徑向余隙的軸向深度。
5.根據(jù)權利要求1的環(huán)形銑刀，其特征在于，上述的第一前刀刃有一個終止在一個斜切表面的徑向最外的刀角。
6.根據(jù)權利要求1的環(huán)形銑刀，其特征在于，上述的前刀刃在軸向上低于上述的后刀刃。
7.根據(jù)權利要求1的環(huán)形銑刀，其特征在于，上述的前刀刃在軸向上高于上述的后刀刃。
8.一種環(huán)形銑刀，它有一個刀體部分和一個離隙通道，該刀體部分有多個圍繞它的下端并在圓周上間隔分布的刀齒和多個圍繞在上述刀體的外圓周表面從相鄰的上述刀齒的下端向上延伸的排屑槽，該排屑槽由前壁、后壁和底壁組成，上述刀齒的形狀可切出多片切屑，這些切屑切出后就進入上述排屑槽排出;上述刀齒至少有一個外刀刃和一個相鄰的內刀刃，它們一般地由通常是沿圓周地在它們之間延伸的連接壁徑向地和沿圓周地隔開;每一個上述的刀刃從上述工件上切出一片切屑，該切屑每一片在切出時的徑向寬度至少與上述刀刃的徑向寬度一樣寬，該切屑在圓周方向上有一定的厚度;上述的離隙通道徑向地延伸入與上述外刀刃相鄰的上述連接壁中，該離隙通道的徑向寬度足以容納該切屑切出時的徑向寬度，上述的切屑在切出后立刻伸展并在上述銑刀旋轉時發(fā)生徑向的移動，上述的離隙通道沿圓周方向的深度足以容納上述切屑沿圓周方向的厚度。
9.根據(jù)權利要求8的環(huán)形銑刀，其特征在于上述離隙通道的徑向寬度至少為0.10英寸左右。
10.根據(jù)權利要求8的環(huán)形銑刀，其特征在于，上述離隙通道從上述環(huán)形銑刀的底部沿軸向向上延伸，而上述排屑槽在上述銑刀的下端有一個逐漸往上加深到第二深度的第一深度，上述第二深度比上述第一深度要深，并且大致等于上述離隙通道的軸向深度。
11.根據(jù)權利要求8的環(huán)形銑刀，其特征在于，上述的內刀刃上有一個與斜切表面相接的徑向最外的刀角。
12.根據(jù)權利要求8的環(huán)形銑刀，其特征在于，上述的內刀刃在軸向上低于上述的外刀刃。
13.根據(jù)權利要求8的環(huán)形銑刀，其特征在于，上述的內刀刃在軸向上高于上述的外刀刃。
14.一種環(huán)形銑刀，它有一個刀體部分和一個余隙，該刀體部分有多個圍繞在其下部并沿圓周間隔分布的刀齒和多個與上述刀齒相鄰并圍繞上述刀體部分的外圓周表面向上延伸的排屑槽，該排屑槽由前側壁、后側壁和底壁組成，上述刀齒的形狀使它能切出多片切屑，這些切屑切出后就進入排屑槽排出;上述刀齒至少有第一前刀刃和第二后刀刃，它們一般由一個凸肩徑向地并沿圓周地隔開，上述第二后刀刃是最外刀刃，當上述銑刀旋轉時，上述的第一刀刃引導上述的第二刀刃，每個刀刃切出一片單獨的切屑，該切屑在切出時的徑向寬度至少等于上述單個刀刃的徑向寬度;上述余隙徑向地與上述的第二后刀刃相鄰，并延伸到與上述相鄰的排屑槽相通的上述凸肩內，在上述的后刀刃切出上述切屑時容納上述切屑的一部分徑向寬度，從而促使該切屑通暢地進入上述相鄰的排屑槽。
15.根據(jù)權利要求14的環(huán)形銑刀，其特征在于，上述余隙區(qū)的徑向寬度約為0.015～0.020英寸。
16.根據(jù)權利要求14的環(huán)形銑刀，其特征在于，上述的余隙區(qū)從上述環(huán)形銑刀的底部沿軸向向上延伸，上述的排屑槽有一個從上述銑刀的下端至上述銑刀的上述上、下端之間的某一點處的第一深度和始于該點的第二深度，該第二深度比上述的第一深度深，并等于上述余隙區(qū)的軸向深度。
17.根據(jù)權利要求14的環(huán)形銑刀，其特征在于，上述的第一前刀刃有一個與斜切表面相接的徑向最外的刀角。
18.根據(jù)權利要求14的環(huán)形銑刀，其特征在于，上述的前刀刃在軸向上低于上述的后刀刃。
19.根據(jù)權利要求14的環(huán)形銑刀，其特征在于，上述的前刀刃在軸向上高于上述的后刀刃。
20.一種環(huán)形銑刀，它有一個刀體部分和一個余隙，該刀體部分有多個圍繞其下端沿圓周間隔分布的刀齒和多個位于上述刀齒之間圍繞上述刀體部分的外圓周表面向上延伸的排屑槽，該排屑槽由前側壁、后側壁和底壁組成，上述刀齒的形狀可切出多片切屑，這些切屑在切出時就進入上述排屑槽排出;上述刀齒至少有第一前刀刃和第二后刀刃，它們一般地由上述相鄰的排屑槽的上述底壁徑向地和沿圓周地隔開，以便在上述環(huán)形銑刀旋轉時使上述的第一刀刃引導上述的第二刀刃，每個刀刃切出一片單獨的切屑，該切屑在切出時的徑向寬度至少等于上述單個刀刃的徑向寬度;上述余隙徑向地靠近上述的第二后刀刃且與上述相鄰的排屑槽相通，并在上述后刀刃切出切屑時容納該切屑的徑向寬度的一部分，從而促使上述切屑無阻礙地進入上述相鄰的排屑槽。
21.根據(jù)權利要求20的環(huán)形銑刀，其特征在于，上述的余隙的徑向寬度約為0.015～0.020英寸。
22.根據(jù)權利要求20的環(huán)形銑刀，其特征在于，上述的余隙從上述環(huán)形銑刀的底部沿軸向向上延伸，上述的排屑槽在上述銑刀的下端有一個逐漸向上加深到第二深度的第一深度，上述的第二深度比第一深度要深，并且等于上述余隙的軸向深度。
23.根據(jù)權利要求20的環(huán)形銑刀，其特征在于，上述的第一前刀刃有一個與斜切表面相接的徑向最外的刀角。
24.根據(jù)權利要求20的環(huán)形銑刀，其特征在于，上述的前刀刃在軸向上低于上述的后刀刃。
25.根據(jù)權利要求20的環(huán)形銑刀，其特征在于上述的第一前刀刃在軸向上高于上述的后刀刃。
26.一種制造環(huán)形銑刀的方法，其步驟如下(a)制備一種刀坯，該刀坯有一個帶有自由端和相對端的管狀刀體，該刀坯的相對端上具有附加的把所述的刀坯連接到一個馬達上的裝置;(b)準備一個打磨上述刀坯的砂輪、該砂輪有兩個相對的側面和一個圓周表面;(c)在上述砂輪的圓周表面上修整出一種砂輪形狀，該形狀包括一個升高的表面，該表面始于上述砂輪圓周表面的一側，另一邊則與一普通凹面相接;(d)使上述砂輪繞一個大致與上述刀坯的中心線垂直的軸高速旋轉，與此同時，上述刀坯也繞其中心線旋轉;(e)使上述刀坯相對于上述砂輪作軸向運動，以便用上述砂輪在上述刀體內磨出一個排屑槽;(f)重復步驟(e)，磨出所要求的每一個排屑槽;(g)在上述刀體的自由端磨出刀齒，該刀齒至少有兩個沿圓周間隔分布的刀刃，上述砂輪的上述升高部分和上述砂輪的上述相鄰的一側加工出一個通道和相鄰的每個單獨刀齒的外刀刃。
27.根據(jù)權利要求26的制造環(huán)形銑刀的方法，其特征在于，上述砂輪的上述升高部分的徑向高度約為0.015～0.020英寸。
28.根據(jù)權利要求26的制造環(huán)形銑刀的方法，其特征在于，上述砂輪的上述凹面部分的半徑約為0.15～0.30英寸。
全文摘要
本發(fā)明的環(huán)形銑刀有一個刀體部分，該刀體部分有多個圍繞其下部沿圓周間隔分布的刀齒和多個位于刀齒之間圍繞刀體部分的外圓周表面向上延伸的排屑槽，每個刀齒至少有兩個沿圓周分布的階梯刀刃，其后刀刃即為最外刀刃，這兩個刀刃被一個凸肩隔開，在最佳實施例中，該凸肩由排屑槽的底壁構成。這個凸肩有一個與最外刀刃相鄰的徑向余隙，以適應由最外刀刃切出的最外切屑的尺寸增大，使切屑容易通過排屑槽排出。
文檔編號B23B51/04GK1036720SQ8910152
公開日1989年11月1日 申請日期1989年3月18日 優(yōu)先權日1988年3月18日
發(fā)明者埃維里特·D·霍根 申請人:埃維里特·D·霍根