專利名稱：軌道立銑刀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于對固體材料進行加工的刀具。
具體地說，本發(fā)明提供特別適合于在銑削凹槽的軌道模式(orbital mode)中使用的改進的立銑刀。
背景技術(shù)：
由于其多方面的應(yīng)用范圍和刀具的適當(dāng)原始成本，立銑刀廣泛應(yīng) 用在銑削作業(yè)中。立銑刀常為圓柱形狀，并且可獲得直徑達大約80 mm 的立銑刀。很多立銑刀具有平面的端面；然而，也使用其它形狀，例 如圓錐形和倒圓的端部。具代表性地，根據(jù)直徑、尺寸和是否配置于 粗切削或精加工，立銑刀具有2到10個齒。齒通常為螺旋形狀，但也 可以是平直的，與軸線平行。結(jié)構(gòu)材料為高速鋼、整體硬質(zhì)合金、金 屬陶瓷或陶瓷，或上述材料的組合。
在下文中，詞語"立銑刀"指由鋼或硬瓷材料或它們的組合材料 制成的刀具，而不論該刀具是否鍍有硬質(zhì)鍍層。同樣，在本文中使用 的術(shù)語"銑床"被認(rèn)為是包括其它合適的機床，例如車床、鏜床和重 型鉆床。
一般地，保持在銑床中的立銑刀在走刀進入工件內(nèi)的時候，會產(chǎn) 生直徑與所述立銑刀的切削齒的直徑相對應(yīng)的孔或凹槽。然而，通過 以使得銑床主軸的軸線和立銑刀的軸線間隔開且相互平行的方式將立 銑刀安裝在刀架上，在所需的地方加工尺寸比該立銑刀的直徑大的孔 也是有可能的。然而這種固定軌道圓(fixed orbital circle)的使用是受 限制的。使用現(xiàn)代CNC銑床，立銑刀可以正常安裝并且可以得到可變 軌道運動，例如，這種運動是錐孔的加工所需要的。己經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這種 軌道布置對于盲孔的加工以及對于內(nèi)螺紋的加工是特別有用的。
已知的是，用于粗加工的刀具切削角與用于精加工的最優(yōu)齒形不 同，粗加工需要最大金屬切削率，精加工去除少量金屬但需要良好的表面精度。顯然，可以在粗加工完成時更換立銑刀，并再次交換立銑 刀以加工下一個零件；或者對一批零件進行粗加工，隨后再進行精加 工。這兩種選擇都不盡如人意，因為大量時間浪費在刀具的更換上或 者浪費在工件的重新夾持上。出于這個原因，研制了雙重用途刀具
(double-purpose tool)，其中立銑刀或其它刀具帶有至少一個用于粗 加工的齒和用于精加工的第二齒。 .
下列近來的美國專利會提供對現(xiàn)有技術(shù)的評估。
在5,727,910號美國專利中，Leeb揭示了包括具有多個切削刃的插 件的切削刀具，切削刃為指向內(nèi)部的V形幾何形狀。插件具有帶圓角 的內(nèi)側(cè)切削刃和外側(cè)切削刃。切削刃被橫刃分成粗切削部分和精切削 部分。
關(guān)于螺紋安裝的插件，兩個已知的問題是對插件進行定位需要 高精度以避免尺寸過大的孔，以及由于使用中刀具的振動插件具有松 動的趨勢。關(guān)于使用兩個插件的刀具還有一個問題是在設(shè)置兩個插件 時高精度是必不可少的，這兩個插件需要是完全相同的。插件必須足 夠大以使其可以安裝和夾持，由于插件的尺寸，不能加工較小和中等 尺寸的孔。
在6,193,446 Bl號美國專利中，Astrom等揭示了有些類似的插件。 在側(cè)表面上， 一間隙表面形成于一突出部分上，通過一階梯(step)間 隙延伸進入第二螺旋纏繞間隙表面，其切屑角度隨切削深度的增大而 增大。該插件包括斷屑器。
在美國專利6,439,811 Bl中，Wardell要求保護一種立銑刀，其中 至少一個槽限定出小角度切削表面，而第二槽具有大角度切削表面。 兩個槽相交以形成復(fù)合切削表面。
在6,846,135 B2號美國專利中，Kuroda等人揭示了具有圓角的平 底立銑刀。描述的角部配置方式據(jù)稱可以增強對立銑刀碎裂和斷裂的 抵抗。
用于立銑刀的大量齒形式是已知的，包括本發(fā)明人在先前的以色 列和美國專利中所揭示的齒形式。為了決定哪種形式是最好的，需要 對根據(jù)文獻中揭示的內(nèi)容制成的刀具進行比較性的和廣泛性的加工測 試。由于較高的相關(guān)費用，這種測試沒有進行?，F(xiàn)在大部分發(fā)明人在車間中測試他們選擇的形式，但即使加工測試結(jié)果公開，加工條件(材 料硬度、切削直徑和材料、齒數(shù)、加工剛度、加工速度和走刀、冷卻 劑成分、表面精加工質(zhì)量、是否用氮化物覆蓋立銑刀以及更多因素) 不是標(biāo)準(zhǔn)化的，不能進行比較。缺乏具有比較性的測試結(jié)構(gòu)，就不可 能對現(xiàn)有技術(shù)揭示的內(nèi)容的價值進行評估。
然而，根據(jù)本說明書的立ffe刀已經(jīng)過廣泛的測試，并已發(fā)現(xiàn)在使 用在實際的工件上時，與對于這種應(yīng)用以前所使用的標(biāo)準(zhǔn)立銑刀比較， 所述立銑刀具有改善的加工結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的之一是提供特別適合于軌道銑削的新的立銑 刀結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的另一目的是通過提供至少一個半精加工切削段來改進加 工圓弧形截面凹槽的表面精度。
本發(fā)明的又一 目標(biāo)是提供能夠?qū)?至5mm和更大直徑的孔進行軌 道加工的立銑刀。
本發(fā)明通過提供用于在固體材料中切削開口的軌道銑削刀具來實 現(xiàn)上述目的，其中所述開口包括普通的圓柱通孔、盲孔、包括凹槽的 孔、螺紋孔、錐孔和雙錐孔，輔助刀具具有與切削部分鄰接的柄部分， 所述切削部分的軸線與機床的主軸線間隔開，所述柄保持在機床內(nèi)， 所述切削部分具有多個粗切削刃、依靠第一過渡段與所述粗切削刃軸 向間隔開的多個半精加工刃以及依靠第二過渡段與所述半精加工刃軸 向間隔開的多個精加工刃，所述半精加工刃的最大直徑大于所述粗切 削刃而小于所述精加工刃。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，提供一刀具，其中所述過渡段是直的。
在本發(fā)明的更加優(yōu)選的實施方案中，提供一刀具，其中所述過渡 段是彎曲的。
在本發(fā)明的最優(yōu)選的實施方案中，提供一刀具，其中所述第二過 渡段的長度為零。
應(yīng)該認(rèn)識到，本發(fā)明的立銑刀的新穎形狀使得使用CNC銑床來加工復(fù)雜的腔成為可能。此外，由于加工壓力沿一延長的線分配，在具 有良好金屬切削率的同時還可以實現(xiàn)良好的表面精度。
由于在本發(fā)明中避免了使用插件，可以加工小至3至lj 5mm的開口 ， 這種情況在使用螺紋安裝的插件時是不可能的。


現(xiàn)在以附圖為參考，對本發(fā)明進行進一歩的描述，其中附圖通過 例子來表現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案。結(jié)構(gòu)細節(jié)僅顯示到本發(fā)明的基礎(chǔ) 理解所需要的程度。描述的例子和附圖一起，將會使得本領(lǐng)域技術(shù)人 員明白如何實現(xiàn)本發(fā)明的更多的形式。
在附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的立銑刀刀具的第一優(yōu)選實施方案的部分剖視 圖，圖示為銑削圓柱凹槽；
圖2是立銑刀刀具的第二優(yōu)選實施方案的部分剖視圖，圖示為銑 削圓弧形截面的錐；
圖3是立銑刀刀具的第三優(yōu)選實施方案的部分剖視圖，顯示為銑 削圓弧形截面的雙錐溝槽；
圖4是立銑刀刀具的實施方案的部分剖視圖，顯示為銑削溝槽并 同時在其中切削內(nèi)螺紋。
具體實施例方式
圖1中所示為用于在以金屬、木材和塑料為例的固體材料14中或 者在由這些材料制成的零件中對圓弧形截面開口 12的側(cè)面進行加工的 軌道銑削刀具10。圖中所示的開口 12是普通圓柱通孔，通過刀具10 加工。在圖中很明顯，如果孔的較深部分具有大致為錐形的端部，也 可以產(chǎn)生盲孔。
刀具10具有與切削部分18鄰接的柄部分16。切削部分18的軸線 AA與機床的主軸線BB間隔開，機床在圖中未示出，柄16夾持在機 床中。為了對具有平行邊的開口 12進行加工，AA和BB之間的距離 可以被設(shè)置并鎖定。當(dāng)機床以繞軸線BB的圓形軌道驅(qū)動刀具而同時使 刀具向下進給的時候，進行加工。切削部分18的輪廓顯示出兩個或更多粗切削刃20、 22，兩個或更 多半精加工刃24、 26相互180°間隔開并依靠彎曲的第一過渡段32 與精加工刃28、 30間隔開。
第二彎曲過渡段34將精加工刃28、 30結(jié)合至半精加工切削刃24、26。
每段20至30具有針對其任務(wù)的最優(yōu)齒形。
在圖中很明顯，半精加工刃的最大直徑大于粗切削刃并且小于精 加工刃。
可以看出精加工段28、 30的曲率半徑的焦點(locus) 36在立銑刀 輪廓之外。
然而半精加工段24、 26的曲率半徑的焦點38位于立銑刀輪廓之內(nèi)。
在本實施方案中過渡段32、 34是彎曲的。
可以選擇性地提供斷屑器(未示出)，在加工以銅、低碳鋼和鋁 為例的韌性材料的過程中，該斷屑器是有用的。
參考其余的圖，同樣的附圖標(biāo)記用來標(biāo)識同樣的部件。
現(xiàn)在以圖2為參考，可見的立銑刀刀具40通常與圖1中可見的刀 具10相似。刀具40具有直的過渡段42、 44。
可以看見刀具40在加工錐孔46。在被加工的錐孔46的窄端處， 可能的最小直徑與刀具40的精加工段48的最大直徑相對應(yīng)。
在圖中所示的加工過程中，CNC銑床(未示出)逐漸驅(qū)動刀架(未 示出)，從而將更加靠近機床主軸線BB的刀具40的軸線AA引至圖 1中可見的刀具10。可以看見使用刀具50來切削具有頂錐52和底錐 54的凹槽。
在本實施方案中，第二過渡段42的長度為零。這是通過半徑焦點 36、 38的細微調(diào)節(jié)來實現(xiàn)的。
圖4中所見為配置來進行螺紋銑削的具有特殊目的的立銑刀刀具56。
刀具56的較低部分60與圖1中所見的類似。V形齒62從切削部 分的較高部分66突出，并通過粗齒72、 74和刀具的半精加工部分64 在加工凹槽58的同時切削出內(nèi)螺紋68。在螺紋68的槽沿螺旋路徑前進時，CNC銑床的頭部相對工件70
傾斜。這種傾斜由于其方向是在z軸方向上，因而在圖中不可見。
所揭示的發(fā)明的范圍包括來自所附權(quán)利要求的含義中的所有實施 方案。前述例子描述了本發(fā)明的有用的形式，但并不被認(rèn)為限制其范 圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員會意識到，不背離所附權(quán)利要求的含義，可以輕 易地構(gòu)思出本發(fā)明的其它的變化形式和修改形式。
權(quán)利要求
1. 一種用于在固體材料中切削開口的軌道銑削刀具，其中，所述開口包括普通的圓柱通孔、盲孔、包括凹槽的孔、螺紋孔和錐孔，所述刀具具有與切削部分鄰接的柄部分，所述切削部分的軸線與機床的主軸線間隔開，所述柄保持在機床內(nèi)，所述切削部分具有至少一個粗切削刃、依靠第一過渡段與所述粗切削刃軸向間隔開的多個半精加工刃以及依靠第二過渡段與所述半精加工刃軸向間隔開的多個精加工刃，所述半精加工刃的最大直徑大于所述粗切削刃而小于所述精加工刃。
2. 如權(quán)利要求1所述的刀具，其中，所述過渡段是直的。
3. 如權(quán)利要求1所述的刀具，其中，所述過渡段是彎曲的。
4. 如權(quán)利要求1所述的刀具，其中，所述第二過渡段的長度為零。
5. 如權(quán)利要求1所述的刀具，包括斷屑器。
6. 如權(quán)利要求1所述的刀具，其中，所述切削部分具有單個槽。
7. 如權(quán)利要求1所述的刀具，其中，所述切削部分具有多個槽。
8. —種軌道銑削刀具，基本如上文所描述，并且以附圖為參考。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于對固體材料進行加工的刀具，也就是特別適合于在銑削凹槽的軌道模式中使用的改進的立銑刀。軌道銑削刀具(10)用于在固體材料中切削開口(12)，其中開口(12)包括普通的圓柱通孔、盲孔、包括凹槽的孔、螺紋孔、錐孔和雙錐孔，所述刀具(10)具有與切削部分(18)鄰接的柄部分(16)，切削部分的軸線與機床的主軸線間隔開，柄保持在機床內(nèi)。切削部分(18)具有多個粗切削刃(20、22)、依靠第一過渡段與粗切削刃(20、22)軸向間隔開的多個半精加工刃(24、26)以及依靠第二過渡段與半精加工刃軸向間隔開的多個精加工刃(28、30)。半精加工刃的最大直徑大于所述粗切削刃而小于精加工刃。
文檔編號B23G1/00GK101534989SQ200680010626
公開日2009年9月16日 申請日期2006年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月31日
發(fā)明者V·沃洛赫 申請人:海尼塔金屬制品有限公司