專利名稱：具有多個(gè)不同傾角的排屑槽的螺旋形銑刀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及金屬切削刀具，更具體地涉及螺旋形切削刀具例如端銑刀和平面銑刀。具體地說，本發(fā)明涉及多槽式螺旋形端銑刀，其中，至少一個(gè)排屑槽內(nèi)的刀片的前角不同于其他槽內(nèi)的刀片。
螺旋形端銑刀和平面銑刀在工業(yè)上是為人熟知的。普通的螺旋形端銑刀包括在《鈷碳化鎢硬質(zhì)合金銑刀目錄(Kennametal’s MillingCatalog)》No.5040(1995年版)p182～216所述的銑刀。
在一種應(yīng)用多年的螺旋形銑刀中，每個(gè)刀片的切削刃與下一個(gè)相鄰刀片的切削刃沿軸線方向隔開，并且在每個(gè)螺旋形槽內(nèi)的刀片呈交錯(cuò)排列，因此需要兩排或多排刀片來構(gòu)成一個(gè)完整的或者說“全效的”切削刃。在上述參考文件《銑刀目錄》p188上的“鈷碳化鎢硬質(zhì)合金0°前角－螺旋形端銑刀”一節(jié)中說明過這種結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)之一是在至少一個(gè)螺旋槽中的前刀片必須是長度不同或者是向內(nèi)偏移，因此不能進(jìn)行平面銑削。這是由于每個(gè)螺旋槽內(nèi)的刀片必須交錯(cuò)排列的緣故。因此，所有刀片通常是不相同的，故不能互換，所以要求設(shè)計(jì)和制造多種刀片。
上述的交錯(cuò)螺旋槽和其他普通銑刀對于它們的預(yù)定目的及其相應(yīng)的許多工藝來說是足夠的，但是，最好在一個(gè)給定的銑刀上避免使用不同的刀片。
美國專利No.5083887公開了一個(gè)解決上述問題的方案，在該解決辦法中，切削刀片安裝成一個(gè)螺旋陣列，其中，每個(gè)刀片的切削刃相對于切削刀具沿圓周方向與下一個(gè)相鄰刀片座隔開且沿軸線方向與下一個(gè)相鄰刀片的切削刃呈重疊關(guān)系，而且每個(gè)刀片的徑向延伸的切削刃與相鄰刀片的徑向延伸的切削刃呈重疊關(guān)系，從而使任何一個(gè)槽中的全部刀片的切削刃形成一條臺(tái)階狀的連續(xù)不間斷的切削線。上述解決方法已公知且稱為單槽“全效”切削。
雖然上述的單槽“全效”銑刀提供了一種僅采用一種類型的刀片并且對于“全效”切削僅需要一個(gè)槽的螺旋形端銑刀，但是在工業(yè)上仍繼續(xù)努力改進(jìn)“全效”銑削(無論是單槽“全效”切削或是雙槽“全效”切削)。具體地說，工業(yè)上繼續(xù)努力追求更好的光潔度、更穩(wěn)定的切削作用、減小振動(dòng)、減小鍾擊、減小震顫、更經(jīng)濟(jì)的刀具、更耐用的刀具、更長壽命的刀具、以及可更容易且快速制造和更換刀片的更簡便的結(jié)構(gòu)。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的螺旋形銑刀例如端銑刀或平面銑刀。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種可進(jìn)行“全效”切削的改進(jìn)的螺旋形銑刀。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是在整個(gè)銑刀上用相同的刀片進(jìn)行上述的“全效”切削。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供這樣一種改進(jìn)的螺旋形銑刀，它具有傾角不同的不均勻的排屑槽和/或在槽中的刀片座。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種沿每條排屑槽帶有相同刀片的螺旋形銑刀，其特征在于，在給定的槽內(nèi)的刀片按不同的軸向傾角固定，因此多個(gè)槽內(nèi)的刀片可進(jìn)行“全效”切削。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種沿每個(gè)排屑槽帶有相同刀片的螺旋形銑刀，其特征在于，上述的刀片被安裝成不同槽內(nèi)的刀片具有不同的軸向長度，因此多個(gè)槽內(nèi)的刀片可進(jìn)行“全效”切削。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種與現(xiàn)有銑刀相比具有幾個(gè)或全部下列優(yōu)點(diǎn)的銑刀更好的表面光潔度、更平穩(wěn)的切削作用、減小振動(dòng)、減小鍾擊、減小震顫、更經(jīng)濟(jì)的刀具、更耐用的刀具、工作壽命更長的刀具、減少切削過程中的功率消耗、并且具有更簡單的結(jié)構(gòu)以便更容易且更快速地制造和更換刀片。
按照本發(fā)明還可以達(dá)到更多的目的和優(yōu)點(diǎn)，通過閱讀本發(fā)明的下列綜述和隨后的詳細(xì)說明可明白其中的許多目的和優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明是一種具有不同傾角的多槽式螺旋形銑刀。


圖1是本發(fā)明的帶有多個(gè)裝有刀片的排屑槽的螺旋形端銑刀的等角圖，其中，相鄰槽內(nèi)的刀片具有不同的軸向傾角；圖2是螺旋形端銑刀的端視圖；圖3是螺旋形端銑刀的切削部分從第一槽內(nèi)的前刀片直接看去的局部側(cè)視圖，并示出第一槽的軸向傾角；圖4是螺旋形端銑刀的切削部分從第二槽內(nèi)的前刀片直接看去的第二局部側(cè)視圖，并示出第二槽的不同于第一槽的軸向傾角，因此，兩個(gè)槽間不同的軸向傾角形成了刀片的不同的有效軸向長度，從而也形成刀片的相應(yīng)于“全效”切削的不同的有效切削長度；圖5是第一和第二螺旋形槽內(nèi)刀片的頂面的兩維投影圖，示出兩個(gè)槽的不同軸向傾角如何形成每個(gè)槽內(nèi)的刀片的不同的有效軸向長度；圖6是第一槽內(nèi)的一個(gè)刀片的局部視圖，示出其取決于它的軸向傾角的有效軸向長度；圖7是第二槽內(nèi)的另一個(gè)刀片的局部視圖，示出其取決于它的不同于圖6的刀片的軸向傾角的有效軸向長度。
參看圖1，本發(fā)明是一種螺旋形切削刀具例如端銑刀、平面銑刀或任何其它已知的銑刀。附圖中示出的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是一種螺旋形端銑刀10，但是，正如下面將要較詳細(xì)說明的那樣，本發(fā)明的基本原理可用于任何可采用不同傾角設(shè)計(jì)原理的切削刀具。圖中示出的螺旋形端銑刀10具有一個(gè)刀體12和一個(gè)刀柄14。刀柄14做成可插入并固緊在銑床或其他切削機(jī)床的主軸(未示出)內(nèi)，這一點(diǎn)是現(xiàn)有技術(shù)中公知的。刀柄14可具有任何可使之插入和固緊的形狀或者說結(jié)構(gòu)。所述的結(jié)構(gòu)包括(但不限于)V形凸緣、錐形、套式銑刀座、和韋耳登刀柄。顯然，如果銑刀用作平面銑刀，那么，正如現(xiàn)有技術(shù)中為人熟知那樣，就不用刀柄了。
刀體或者說刀頭12基本上是一種具有中心軸線CA的圓柱體或者說刀桿，該刀桿從刀柄14沿軸向延伸至端面16，從而形成位于刀柄與端面之間的外表面18。刀體12的外表面18最好具有多個(gè)螺旋形排屑槽。在圖1的總透視圖中，示出兩個(gè)螺旋形排屑槽20和22，而在圖2～4的更詳細(xì)的視圖中則示出具有4個(gè)螺旋形排屑槽20、22、24和26的銑刀(按照本發(fā)明的意圖可設(shè)置兩個(gè)或多個(gè)螺旋形槽)。每個(gè)槽20、22、24、26以螺旋形或者說螺線形的方式切入外表面18中，并從端面16大致延伸至刀柄14處。
更具體地說，每個(gè)槽通常含有一對相對的面即前面28和后面30，從而在它們之間形成一個(gè)切開式溝槽區(qū)(見圖1～4)。上述的前面28和后面30可以在溝槽的徑向最內(nèi)部分相交叉(從而形成一個(gè)徑向橫截面大致為V形的溝槽)，或者，也可如圖2所示，使前面和后面與底面32相連接(從而形成一個(gè)橫截面大致為U形的溝槽)。
每個(gè)前面28從外表面18呈螺旋形向內(nèi)切入，因此，若從任何給定的徑向平面看，上述前面28徑向上靠近大致為圓柱形的刀柄14的中心軸線，如圖2所示。上述的螺旋形可以沿順時(shí)針方向，或者沿逆時(shí)針方向。與此相反，每個(gè)后面30實(shí)際上是多個(gè)臺(tái)階式的刀座34，每個(gè)刀座34具有一個(gè)座面36。
在每個(gè)槽20、22、24和26的每個(gè)座面36上固定一個(gè)刀片38。在所示的實(shí)施例中，刀片38是用錐頭螺釘39來固定的，該螺釘?shù)腻F頭可插入穿過每個(gè)刀片上對應(yīng)的錐形孔(未示出)，然后擰入相應(yīng)座面36上的螺孔內(nèi)。任何在不改變本發(fā)明的情況下的可用的公知的刀片固緊方法和機(jī)構(gòu)包括現(xiàn)有技術(shù)中熟知的方法和機(jī)構(gòu)都屬于本發(fā)明的范圍。
在本發(fā)明中，用于每個(gè)凹槽或者說溝槽20、22、24和26內(nèi)的刀片全都是一樣的。上述刀片通?？梢跃哂腥魏喂慕Y(jié)構(gòu)、尺寸、形狀或者說輪廓(只要刀片可按預(yù)定方式牢固而正確地與座面36相配合即可)。上述刀片的實(shí)例包括在上述的《鈷碳化鎢硬質(zhì)合金銑刀目錄》中p7～132所述的那些刀片，具體實(shí)例有其中所述的ADKT或DFEW類刀片。
上述的座面36以及其上的刀片38的定位和形成臺(tái)階的方式可以使刀片沿圓周重疊或不重疊，在所示的實(shí)施例中，刀片是稍微重疊的。但是，使刀片沿圓周隔開的結(jié)構(gòu)顯然也屬于本發(fā)明的范圍并符合本發(fā)明的目的。
每個(gè)刀片38至少具有一個(gè)切削刃40，見圖3～5。由于本發(fā)明的特征和不同的軸向前傾面而達(dá)到下面要詳細(xì)說明的“全效”切削，故相鄰刀片的切削刃40不需要重疊(雖然實(shí)際的刀片可以重疊或不重疊)。從圖5可清楚地看出，在所示實(shí)施例中，雖然刀片是重疊的，但切削刃40A和40B不重疊。這是由于切削面的圓形刀角所致，在切削面上，刀角不是切削刃的一部分，因?yàn)檫@些刀角不與工件的表面相接合，而是提供一種光滑的過渡，但不是形成刀片間過渡的尖銳刃。但是，本發(fā)明考慮實(shí)際的切削刃也可以重疊，并作為本發(fā)明的一部分。
上述的這些座面36分別具有徑向傾角和軸向傾角。徑向傾角是座面36與工件表面之間的夾角，如果從外切削刃向內(nèi)切削刃和中心軸線透視來看，上述傾角是座面36及座落于其上的刀片的徑向傾角。對于本發(fā)明來說，不管徑向傾角如何，本發(fā)明的特征都是行之有效的。
軸向傾角是座面36和/或座落在其上的刀片的端對端式的軸向傾角。在圖3～4可清楚看出上述的軸向傾角。更具體地說，軸向傾角是刀體10的中心軸線與任何平行于座落在座面36上的刀片的切削刃的平面之間的夾角，這個(gè)軸向傾角對于本發(fā)明是十分重要的。
按照本發(fā)明的主要特征，螺旋形槽20或槽20和24中座面36的軸向傾角α與螺旋形槽22或槽22和26中座面36的軸向傾角β是不同的，這一點(diǎn)可通過比較圖3和4便可明顯地看出。因此，槽20和24中刀片的有效軸向長度EAL1(如圖2和6所示)比槽22和26中的刀片的有效軸向長度EAL2(如圖3和7所示)要長，雖然刀片尺寸(包括其全長L)是一樣的。實(shí)際上，上述有效軸向長度的計(jì)算是一種幾何學(xué)的計(jì)算，其中，刀片的有效軸向長度是三角形的一條邊，實(shí)際的刀片長度是三角形的最長邊，而軸向傾角則是它們之間的夾角。
如果將近似于每個(gè)刀片的實(shí)際切削長度的上述有效軸向長度投影到二維視圖上，它們便成為圖5所示的樣子，從圖中可明顯看出兩個(gè)軸向傾角相差的凈結(jié)果，因?yàn)椴?0和24的刀片38A的有效軸向長度EAL1比槽22和26的刀片38A的有效軸向長度EAL2長。軸向傾角之差與由40A與40B之間的差表示的圓周切削長度的差相等。采用這兩種帶有按不同的軸向傾角定位的刀片的排屑槽可達(dá)到“全效”切削，因?yàn)橛刹恢丿B的相鄰刀片的切削刃所造成的脊、峰或其他的波紋會(huì)被相鄰槽內(nèi)的刀片銑削掉，所述的刀片由于軸向傾角不同其橫截面是不對齊的。
實(shí)際上角度α和β可以是0°～90°之間的任何角度，只要相鄰槽內(nèi)的刀片在同一橫截面上不相端接即可。這在圖5中用線50和52明顯示出，因此，只要線50和52不重疊，便可得到本發(fā)明的好處。
上述角度最好是1°～30°，在一個(gè)實(shí)施例中，α=7°，β=17°。在此具體的實(shí)施例中，軸向傾角為7°的刀片的有效軸向長度EAL1為其實(shí)際長度L的0.9563倍，而軸向傾角為17°的刀片的有效軸向長度EAL2為其實(shí)際長度L的0.9925倍。
另外，排屑槽20和24以及排屑槽22和26內(nèi)的刀片也可具有不同的結(jié)構(gòu)而使銑刀上的座面36相同，同時(shí)，刀片具有不同的軸向傾角。本發(fā)明僅要求在切削刃處的軸向傾角不同，所以，可根據(jù)座面角度、刀片結(jié)構(gòu)或綜合兩者來選定上述的軸向傾角。如果按刀片結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)，那么，刀片的一端要厚些，并向較薄的一端光滑過渡。
總而言之，不管在給定槽中的切削刃或?qū)嶋H的刀片體是否重疊，多槽式端銑刀10都可進(jìn)行“全效”銑削，這是采用整個(gè)銑刀上結(jié)構(gòu)和尺寸都相同的刀片完成的。本發(fā)明的特征在于改變排屑槽間的軸向傾角，這實(shí)際上是改變刀片的有效軸向長度。通過形成帶有不同軸向長度的刀片的排屑槽，使刀片交錯(cuò)排列，并證實(shí)可實(shí)現(xiàn)“全效”切削。
如上所述，本發(fā)明的關(guān)于排屑槽具有不同傾角的特征可用于如各圖所示的螺旋形端銑刀以及平面銑刀和其他銑刀。而且也可用于除了圓柱形刀體以外的其他刀體例如圓錐形刀體。
當(dāng)然，可以在不違背本發(fā)明的精神和基本特征的情況下按照不同于上面所述方法的其他具體方法實(shí)施本發(fā)明。因此，上述的實(shí)施例在所有方面都應(yīng)認(rèn)為是說明性的而不是限制性的，并且，在所附權(quán)利要求的含義和相應(yīng)范圍內(nèi)的所有改變都應(yīng)包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1．一種切削刀具，它含有一個(gè)具有中心軸線和外表面的刀體，該刀體的外表面上具有至少一個(gè)第一螺旋形排屑槽和一個(gè)第二螺旋形排屑槽，每個(gè)螺旋形槽內(nèi)固定有多個(gè)刀片，其特征在于，在第一槽內(nèi)的刀片分別按第一軸向傾角固定，而在第二槽內(nèi)的刀片則分別按不同于第一軸向傾角的第二軸向傾角固定。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的切削刀具，其特征在于，在整個(gè)刀體上的所有刀片都是相同的。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的切削刀具，其特征在于，上述的刀體具有4個(gè)螺旋形排屑槽，其中，至少有一個(gè)槽具有第一軸向傾角，并且至少有另一個(gè)槽具有第二軸向傾角。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的切削刀具，其特征在于，上述的刀片分別具有切削刃，并且，在任何排屑槽內(nèi)的相鄰刀片上的切削刃不沿圓周相重疊。
5．根據(jù)權(quán)利要求4的切削刀具，其特征在于，每個(gè)刀片的全長比切削刃長，并且，在任何排屑槽內(nèi)的相鄰刀片的全長沿圓周相重疊。
6．根據(jù)權(quán)利要求1的切削刀具，其特征在于，在整個(gè)刀體上的所有刀片都是相同的。
7．根據(jù)權(quán)利要求6的切削刀具，其特征在于，每個(gè)刀片的全長比其切削刃長，并且，在任何排屑槽內(nèi)相鄰刀片的全長不沿圓周相重疊。
8．根據(jù)權(quán)利要求1的切削刀具，其特征在于，使用帶有至少兩個(gè)具有不同軸向傾角的排屑槽的切削刀具的切削可達(dá)到全效切削。
9．根據(jù)權(quán)利要求1的切削刀具，其特征在于，上述的刀片分別具有切削刃，并且，不同軸向傾角的刀片的切削刃的長度不同。
10．一種切削刀具，它含有一個(gè)具有中心軸線和外表面的刀體，該刀體的外表面上至少具有一個(gè)第一螺旋形排屑槽和一個(gè)第二螺旋形排屑槽，在每個(gè)螺旋形槽內(nèi)固定有多個(gè)刀片，在所有槽內(nèi)的刀片都是相同的，其特征在于，在第一槽內(nèi)的刀片固定成具有第一軸向長度，而在第二槽內(nèi)的刀片固定成具有不同于上述第一軸向長度的第二軸向長度。
11．根據(jù)權(quán)利要求10的切削刀具，其特征在于，在第一排屑槽內(nèi)的刀片分別按第一軸向傾角固定，而在第二排屑槽內(nèi)的刀片則分別按不同于第一軸向傾角的第二軸向傾角固定。
12．根據(jù)權(quán)利要求10的切削刀具，其特征在于，在整個(gè)刀體上的所有刀片都是相同的。
13．根據(jù)權(quán)利要求10的切削刀具，其特征在于，上述刀體上具有4個(gè)螺旋形排屑槽，其中，兩個(gè)槽具有第一軸向傾角，另兩個(gè)槽具有第二軸向傾角。
14．根據(jù)權(quán)利要求10的切削刀具，其特征在于，上述的刀片分別具有切削刃，在任何排屑槽中相鄰刀片上的切削刃沿圓周不相重疊。
15．根據(jù)權(quán)利要求14的切削刀具，其特征在于，每個(gè)刀片的全長比其切削刃長，在任何排屑槽中相鄰刀片的全長沿圓周相重疊。
16．根據(jù)權(quán)利要求10的切削刀具，其特征在于，在整個(gè)刀體上的所有刀片都是相同的。
17．根據(jù)權(quán)利要求16的切削刀具，其特征在于，每個(gè)刀片的全長比其切削刃長，在任何排屑槽內(nèi)相鄰刀片的全長沿圓周不相重疊。
18．根據(jù)權(quán)利要求10的切削刀具，其特征在于，采用帶有不同軸向長度的刀片的切削刀具進(jìn)行切削可達(dá)到全效切削。
19．一種切削刀具，它含有一個(gè)具有中心軸線和外表面的刀體，該刀體的外表面上至少具有一個(gè)第一螺旋形排屑槽和一個(gè)第二螺旋形排屑槽，每個(gè)螺旋形槽內(nèi)固定有多個(gè)刀片，其特征在于，第一槽內(nèi)的每個(gè)刀片的切削刃具有第一軸向傾角，而第二槽內(nèi)的每個(gè)刀片的切削刃則具有不同于第一軸向傾角的第二軸向傾角。
全文摘要
具有至少兩個(gè)排屑槽(20～26)的螺旋形端銑刀(10),各槽固定有多個(gè)相同的刀片(38)。不同槽(20～26)內(nèi)的刀片(38)按不同傾角(α,β)固定。不同傾角(α,β)形成刀片的不同的有效軸向長度(EAL),相鄰槽內(nèi)的刀片的不同有效長度可達(dá)到全效切削。在給定槽內(nèi)的刀片的切削刃不重疊的情況下尤其有利。
文檔編號B23C5/10GK1298331SQ99805280
公開日2001年6月6日 申請日期1999年4月5日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月20日
發(fā)明者肯尼思·G·德羅什, 馬克·A·弗朗西斯 申請人:鈷碳化鎢硬質(zhì)合金公司