專(zhuān)利名稱(chēng)：包括硬質(zhì)合金的旋轉(zhuǎn)去毛邊器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)涉及一種用于去毛邊和/或精加工物品的刀具。更具體，本公開(kāi)涉及用于 從由例如金屬、金屬合金或者某些非金屬材料構(gòu)成的物品去除材料的硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)去毛邊
o
背景技術(shù)：
由硬質(zhì)合金形成的旋轉(zhuǎn)去毛邊器是已知的，并通常用于研磨和拋光金屬和金屬合 金的物品。旋轉(zhuǎn)去毛邊器能夠以各種形狀、大小和研磨劑紋理應(yīng)用，其取決于刀具意在的應(yīng) 用。金屬和金屬合金可以被焊接、模制、鑄造、修整、切削、鉆削、剪切或者機(jī)加工，并且這些 技術(shù)通常在金屬物品上產(chǎn)生稱(chēng)作“毛邊”的粗糙邊緣或者小的突起。精加工所述邊緣以及 去除突起的工藝通常稱(chēng)作“去毛邊”并可以通過(guò)使用由機(jī)床驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)去毛邊器而 執(zhí)行。除了去毛邊之外，旋轉(zhuǎn)去毛邊器同樣可以用于例如凹印、產(chǎn)生圖案和刀具以及模具和 小部件的邊緣精加工的技術(shù)。旋轉(zhuǎn)去毛邊器與其它旋轉(zhuǎn)切削刀具的類(lèi)似之處在于，所有這些刀具都是從工件去 除材料。但是，旋轉(zhuǎn)(也就是，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng))切削刀具典型地修改機(jī)加工的工件的功能性幾何 結(jié)構(gòu)。相反，旋轉(zhuǎn)去毛邊器用于精加工操作，一般不會(huì)改變?nèi)ッ吇蛘呔庸さ奶卣鞯墓δ?性幾何結(jié)構(gòu)。制造旋轉(zhuǎn)去毛邊器的傳統(tǒng)工藝是熟知的，包括在模具中搗實(shí)包括硬顆粒和粉末粘 結(jié)材料的冶金粉末混合物以形成生坯，其中所述硬顆粒一般為或者包括過(guò)渡金屬碳化物顆 粒。生坯然后在低于粉末熔化溫度的溫度下燒結(jié)以將粉末顆粒結(jié)合并冶金地粘結(jié)在一起。 燒坯是具有大致均勻的整體結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)合金刀具坯件，包括嵌入在連續(xù)相的粘合劑中的硬 顆粒。在燒結(jié)之后，刀具坯件可以被適當(dāng)?shù)匮心ズ?或機(jī)加工以在刀具的工作部分或者“去 毛邊頭”上包括一系列螺旋取向的凹槽或“溝槽”。在溝槽之間限定的突起區(qū)域提供切削齒， 該切削齒被適當(dāng)?shù)貦C(jī)加工以包括尖銳的切削刃。其它特征也可以被磨削或者機(jī)加工到刀具 坯件上以提供用于特定的意在應(yīng)用的期望的刀具幾何結(jié)構(gòu)。在此所用的“硬質(zhì)合金”是指一類(lèi)耐磨損的難熔材料，其包括間斷相，該間斷相包 括通過(guò)連續(xù)相的韌性金屬或金屬合金粘結(jié)劑材料粘結(jié)在一起或者接合的硬質(zhì)合金顆粒。常 見(jiàn)的硬質(zhì)合金材料包括嵌入在鈷粘結(jié)劑中的碳化鎢顆粒。但是，如現(xiàn)有技術(shù)中已知的，存在 許多可能的顆粒和粘結(jié)劑的組合，并且特定的組合和相濃度將更好得適用于特定的應(yīng)用。 傳統(tǒng)地用于硬質(zhì)合金的碳化物顆粒包括例如金剛砂和周期表的族IVB、VB和VIB的某些過(guò) 渡金屬的碳化物，例如碳化鎢(WC)、碳化鈦(TIC)、碳化鉭(TaC)、碳化鈮(NbC)及其組合。 已知的傳統(tǒng)地用于硬質(zhì)合金的粘結(jié)劑材料的例子包括鈷、鈷合金、鎳和鎳合金。硬質(zhì)合金對(duì) 于機(jī)加工領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是熟知的，因此，在此就不必更詳細(xì)地討論這些材料了。旋轉(zhuǎn)去毛邊器的幾何結(jié)構(gòu)(形狀)能夠通過(guò)許多功能特征進(jìn)行描述，包括溝槽深 度、溝槽間隔、溝槽同心度、螺旋角、齒廓以及齒幾何結(jié)構(gòu)。直到大約20世紀(jì)80年代中期， 大多數(shù)硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)去毛邊器是通過(guò)利用非CNC技術(shù)磨削的以提供期望的溝槽和齒廓。由于CNC技術(shù)適用到其它應(yīng)用中，磨床變得能夠在由硬質(zhì)合金形成的旋轉(zhuǎn)去毛邊器坯件中磨 削出復(fù)雜的溝槽和齒廓。CNC磨削去毛邊器在整個(gè)刀具幾何形狀上和在齒廓上提供一致的 公差，從而允許精加工和去毛邊的表面和邊緣具有明顯改善的質(zhì)量。存在越來(lái)越多的來(lái)自航空行業(yè)和其它技術(shù)密集型行業(yè)的對(duì)機(jī)加工和精加工被認(rèn) 為是難以機(jī)加工的金屬材料的有效技術(shù)的需求。難以機(jī)加工的材料的例子包括鈦及其合 金、適于用于非常高溫環(huán)境的某些合金以及某些特殊材料。這些材料不斷用于例如現(xiàn)代飛 行器中的制造產(chǎn)品，其要求具有增強(qiáng)的強(qiáng)度和高耐熱性的更輕的部件。因此，對(duì)于研發(fā)能夠 有效率地且成本有效地機(jī)加工難以機(jī)加工的材料的改進(jìn)的刀具存在迫切且仍未滿(mǎn)足的需 求。特別地，存在研發(fā)這樣的旋轉(zhuǎn)去毛邊器的需求，即該去毛邊器能夠更加有效率且成本有 效地去毛邊和 精加工鈦及其合金以及其它難以機(jī)加工的材料。本公開(kāi)的目的是提供一種改 進(jìn)的硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)去毛邊器，其可以用于更有效率和成本有效地去毛邊和機(jī)加工難以機(jī)加 工的材料、其它金屬、金屬合金以及非金屬材料。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)非限定的方面，包括改進(jìn)的硬質(zhì)合金的旋轉(zhuǎn)去毛邊器的實(shí)施例 包括用于連接旋轉(zhuǎn)去毛邊器到機(jī)床的柄和工作部分。工作部分的表面包括多個(gè)右手螺旋取 向的溝槽，所述溝槽限定適于從工件去除材料的多個(gè)切削齒。由右手凹陷限定的多個(gè)切削 齒的每一個(gè)包括前面、后面和梢部，并具有正前面角(如在下文定義的)。由右手溝槽限定 的多個(gè)切削齒的每一個(gè)沒(méi)有在工作部分的周邊上的與齒梢部相鄰的徑向刃厚(land)。本發(fā) 明人意想不到地發(fā)現(xiàn)，具有該新穎設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)去毛邊器提供明顯改善的切削性能和刀具耐 磨損性，并允許以明顯更加有效率和成本有效的方式機(jī)加工鈦、鈦合金以及其它難以機(jī)加 工的合金。根據(jù)包括根據(jù)本公開(kāi)構(gòu)造的硬質(zhì)合金的旋轉(zhuǎn)去毛邊器的某非限定性實(shí)施例，旋轉(zhuǎn) 去毛邊器是由單一的硬質(zhì)合金材料制成。根據(jù)某些其它的非限定性實(shí)施例，根據(jù)本公開(kāi)構(gòu) 造的旋轉(zhuǎn)去毛邊器至少包括第一材料的第一區(qū)域和第二材料的第二區(qū)域，其中第一和第二 材料關(guān)于組分和/或至少一個(gè)屬性不同。根據(jù)一個(gè)這樣的非限定性實(shí)施例，第一區(qū)域包括 工作部分，第二區(qū)域包括柄，該柄結(jié)合到或者連接到工作部分。在一個(gè)特定的非限定性實(shí)施 例中，第一材料包括硬質(zhì)合金，第二材料包括金屬合金例如鋼或者鎢合金，所述柄通過(guò)焊接 結(jié)合到工作部分。根據(jù)包括根據(jù)本公開(kāi)構(gòu)造的硬質(zhì)合金的旋轉(zhuǎn)去毛邊器的另一非限定性實(shí)施例，旋 轉(zhuǎn)去毛邊器包括包括工作部分的外部區(qū)域的第一區(qū)域；和包括工作部分的內(nèi)部區(qū)域和柄 的第二區(qū)域。在一個(gè)特定的非限定性實(shí)施例中，第一材料包括第一硬質(zhì)合金，第二材料包括 第二硬質(zhì)合金。第一和第二硬質(zhì)合金可以在任何期望的方面例如在組分方面和/或關(guān)于至 少一個(gè)屬性不同。硬質(zhì)合金之間的可能的差異的例子包括硬顆粒和/或粘結(jié)劑的同一性的 不同，硬顆粒和/或粘結(jié)劑的濃度的不同。根據(jù)包括根據(jù)本公開(kāi)構(gòu)造的硬質(zhì)合金的旋轉(zhuǎn)去毛邊器的另一非限定性實(shí)施例，旋 轉(zhuǎn)去毛邊器包括柄和工作部分。工作部分的表面包括多個(gè)右手螺旋取向溝槽，并進(jìn)一步包 括多個(gè)左手螺旋取向溝槽。左右溝槽與右手溝槽在工作部分的表面相交，從而產(chǎn)生交叉影 線(xiàn)圖案，該圖案限定多個(gè)由右手和左手溝槽的邊界形成的離散的切削齒。每個(gè)切削齒包括前面、后面和梢部，并具有正前面角。每個(gè)切削齒同樣沒(méi)有在工作部分的周邊上的與齒梢部 相鄰的徑向刃厚。根據(jù)包括根據(jù)本公開(kāi)構(gòu)造的硬質(zhì)合金的旋轉(zhuǎn)去毛邊器的又另一非限定性實(shí)施例， 旋轉(zhuǎn)去毛邊器包括用于附著旋轉(zhuǎn)去毛邊器到機(jī)床的柄和工作部分。工作部分至少包括第一 硬質(zhì)合金的外部區(qū)域。外部區(qū)域的表面包括多個(gè)在其上的右手螺旋取向溝槽，從而限定多 個(gè)切削齒。每一切削齒包括前面、后面、梢部，并具有正前面角，并且在工作部分的周邊沒(méi)有 徑向刃厚。在某些非限定性實(shí)施例中，柄和至少工作部分的內(nèi)部區(qū)域包括不同于第一硬質(zhì) 合金的第二硬質(zhì)合金。在某些其它非限定性實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)去毛邊器的工作部分包括第一 硬質(zhì)合金，柄包括鋼、鎢合金或者其它金屬合金的至少一種，并結(jié)合或者連接到工作部分。包括根據(jù)本公開(kāi)構(gòu)造的硬質(zhì)合金的旋轉(zhuǎn)去毛邊器的某些非限定性實(shí)施例在至少 旋轉(zhuǎn)去毛邊器的工作部分的區(qū)域上可以包括單層或者多層表面涂層以提高刀具耐磨損性 和/或性能特征?？赡艿谋砻嫱繉拥睦影ɑ瘜W(xué)蒸汽淀積(CVD)涂層、物理蒸汽淀積 (PVD)涂層和金剛石涂層。根據(jù)本公開(kāi)的又另一方面，提供一種用于制造包括硬質(zhì)合金的改進(jìn)的旋轉(zhuǎn)去毛邊 器的方法。該方法包括在至少一部分坯件上提供一系列的右手螺旋取向溝槽以提供旋轉(zhuǎn)去 毛邊器的工作部分。布置在相鄰的溝槽之間的工作部分的區(qū)域被機(jī)加工以在工作部分上提 供一系列切削齒，其中每個(gè)切削齒包括正前面角并且在工作部分的周邊上沒(méi)有徑向刃厚。閱讀者在考慮根據(jù)本公開(kāi)的某些非限定性實(shí)施例的下面的詳細(xì)描述時(shí)，將認(rèn)識(shí)到 前面的細(xì)節(jié)以及其它方面。閱讀者還可以通過(guò)實(shí)施或者使用在此描述的主題理解某些額外 的細(xì)節(jié)。


在此描述的主題的特征和優(yōu)點(diǎn)可以參照附圖進(jìn)行更好的理解，其中圖1是傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)去毛邊器的一個(gè)實(shí)施例的示意性截面視圖，該去毛邊 器包括具有負(fù)前面角的齒，其中該截面是沿著旋轉(zhuǎn)去毛邊器的工作部分的長(zhǎng)度并且與刀具 的旋轉(zhuǎn)軸成直角地大致從中間剖開(kāi)的；圖2(a)和2(b)是示出傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)去毛邊器的實(shí)施例的齒廓的示意性截 面視圖；圖3是傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)去毛邊器的另一個(gè)實(shí)施例的示意性截面視圖，其中該 截面是沿著旋轉(zhuǎn)去毛邊器的工作部分的長(zhǎng)度并且與刀具的旋轉(zhuǎn)軸成直角地大致從中間剖 開(kāi)的；圖4是傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)去毛邊器的又另一實(shí)施例的示意性截面視圖，該去毛 邊器包括具有正前面角的齒和圍繞工作部分周邊的徑向刃厚，其中該截面是沿著旋轉(zhuǎn)去毛 邊器的工作部分的長(zhǎng)度并且與刀具的旋轉(zhuǎn)軸成直角地大致從中間剖開(kāi)的；圖5(a)和5(b)分別是示出具有大致“樹(shù)形狀”的工作部分的可商購(gòu)的硬質(zhì)合金 旋轉(zhuǎn)去毛邊器的工作部分的截面和側(cè)視圖的圖片；圖6(a)和6(b)分別是示出具有大致“樹(shù)形狀”的工作部分的另一可商購(gòu)的硬質(zhì) 合金旋轉(zhuǎn)去毛邊器的工作部分的截面和側(cè)視圖的圖片；圖7(a)和7(b)分別是示出具有大致圓柱形工作部分的可商購(gòu)的硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)去毛邊器的工作部分的截面和側(cè)視圖的圖片；圖8 (a)和8(b)分別是示出具有大致圓柱形工作部分的另一可商購(gòu)的硬質(zhì)合金旋 轉(zhuǎn)去毛邊器的工作部分的截面和側(cè)視圖的圖片；圖9是根據(jù)本公開(kāi)構(gòu)造的旋轉(zhuǎn)去毛邊器的實(shí)施例的示意性截面視圖，該去毛邊器 包括具有正前面角并且在工作部分的周邊沒(méi)有徑向刃厚的齒，其中該截面是沿著旋轉(zhuǎn)去毛 邊器的工作部分的長(zhǎng)度并且與刀具的旋轉(zhuǎn)軸成直角地大致從中間剖開(kāi)的；圖10 (a)和10 (b)分別是根據(jù)本公開(kāi)構(gòu)造并具有大致圓柱形工作部分的旋轉(zhuǎn)去毛 邊器的另一實(shí)施例的示意性立視圖和示意性透視圖；
圖11(a)是通過(guò)圖10(a)和10(b)的旋轉(zhuǎn)去毛邊器的工作部分的示意性截面視 圖，圖11(b)示出圖11(a)所示的截面的圓圈部分B的放大的細(xì)節(jié)；圖12 (a)和12 (b)分別是根據(jù)本公開(kāi)構(gòu)造的并且具有大致圓柱形工作部分的旋轉(zhuǎn) 去毛邊器的另一個(gè)實(shí)施例的示意性立視圖和示意性透視圖；圖13示出根據(jù)本公開(kāi)構(gòu)造的旋轉(zhuǎn)去毛邊器的工作部分的構(gòu)型的數(shù)個(gè)可能的非限 定性例子；圖14(a)-14(c)是根據(jù)本公開(kāi)構(gòu)造的并具有大致錐形的工作部分的旋轉(zhuǎn)去毛邊 器的另一非限定性實(shí)施例的示意性視圖；圖15(a)_15(d)是根據(jù)本公開(kāi)構(gòu)造的并具有大致圓柱形工作部分的旋轉(zhuǎn)去毛邊 器的另一非限定性實(shí)施例的示意性視圖，該工作部分包括通過(guò)相交的右手和左手溝槽形成 的交叉影線(xiàn)齒圖案；圖16(a)_16(d)是根據(jù)本公開(kāi)構(gòu)造并包括沿著大致圓柱形工作部分的溝槽間隔 開(kāi)的碎屑斷裂器結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)去毛邊器的另一非限定性實(shí)施例的示意性視圖；圖17(a)_17(d)是根據(jù)本公開(kāi)構(gòu)造的旋轉(zhuǎn)去毛邊器的兩個(gè)非限定性實(shí)施例的示 意性視圖，其中該實(shí)施例包括不同材料的區(qū)域；圖18 (a)和18 (b)是根據(jù)本公開(kāi)構(gòu)造的旋轉(zhuǎn)去毛邊器的非限定性實(shí)施例的圖片；圖19(a)和19(b)是根據(jù)本公開(kāi)構(gòu)造的旋轉(zhuǎn)去毛邊器的另一非限定性實(shí)施例的圖 片；以及圖20 (a)和20 (b)是表示比較根據(jù)本公開(kāi)構(gòu)造的硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)去毛邊器的實(shí)施例 和可商購(gòu)的硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)去毛邊器的性能的測(cè)試結(jié)果的圖表。
具體實(shí)施例方式在非限定性實(shí)施例的本描述中以及在權(quán)利要求中，除了在操作例子中或者另有說(shuō) 明之外，表示數(shù)量或者成分和產(chǎn)品的特征、處理?xiàng)l件等的所有數(shù)字都應(yīng)理解為在所有情況 下被術(shù)語(yǔ)“大約”修飾。相應(yīng)地，除了另有相反說(shuō)明，在下面的描述中以及所附權(quán)利要求中 提出的任何數(shù)字參數(shù)都是近似值，其在本公開(kāi)描述的主題中可以根據(jù)技術(shù)人員尋求獲得的 期望屬性而變化。不太可能并且也不是試圖限制權(quán)利要求范圍的等效物的原理的應(yīng)用，每 個(gè)數(shù)字參數(shù)應(yīng)當(dāng)至少根據(jù)報(bào)告的有效位數(shù)和通過(guò)應(yīng)用一般的取整技術(shù)而進(jìn)行理解。本公開(kāi)涉及包括硬質(zhì)合金的旋轉(zhuǎn)去毛邊器的改進(jìn)設(shè)計(jì)。如現(xiàn)有技術(shù)中已知的，旋 轉(zhuǎn)去毛邊器通常包括可以涂覆或者非涂覆的硬的金屬基底。機(jī)加工領(lǐng)域的普通技術(shù)人員熟 悉各種硬質(zhì)合金并且可以容易地確定它們用于根據(jù)本公開(kāi)構(gòu)造的旋轉(zhuǎn)去毛邊器的適合性。提供改進(jìn)的耐磨損性和/或其它期望屬性的涂層可以通過(guò)傳統(tǒng)的涂覆技術(shù)施加到基底，所述傳統(tǒng)的涂覆技術(shù)包括例如化學(xué)蒸汽淀積(CVD)、物理蒸汽淀積(PVD)或者金剛石涂覆技 術(shù)。根據(jù)本公開(kāi)構(gòu)造的旋轉(zhuǎn)去毛邊器的實(shí)施例的方面將通過(guò)與圖1的這些刀具進(jìn)行 比較而得以理解，圖1是沿著傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)去毛邊器的實(shí)施例10的工作部分的長(zhǎng)度 并且與該實(shí)施例10的轉(zhuǎn)動(dòng)軸成直角的大致從中間剖開(kāi)的示意性截面視圖。如在此所用的， 旋轉(zhuǎn)去毛邊器的“工作部分”是已經(jīng)被研磨或者機(jī)加工來(lái)包括切削齒的刀具的區(qū)域。工作部 分還可以稱(chēng)作例如刀具的“去毛邊頭”。虛線(xiàn)12表示已經(jīng)在一端磨削以形成旋轉(zhuǎn)去毛邊器 10的工作部分的刀具坯件的原周邊。旋轉(zhuǎn)去毛邊器10的轉(zhuǎn)動(dòng)軸表示為點(diǎn)P，該刀具進(jìn)一步 包括限定齒16的溝槽14。每個(gè)齒16包括前面17、梢部18和后面13，該后面13形成過(guò)渡 到相鄰齒的接著的前面17的弧19。應(yīng)當(dāng)理解，圖1所示的截面示出通過(guò)個(gè)別齒16的截面， 該齒沿著旋轉(zhuǎn)去毛邊器10的工作部分的表面延伸一段距離并呈現(xiàn)為限定在相鄰的右手螺 旋取向溝槽14之間的“脊”。進(jìn)一步參照?qǐng)D1，每個(gè)齒16具有包括前面角的輪廓。如在此所限定的，齒的前面角 可以通過(guò)考慮垂直于刀具的旋轉(zhuǎn)軸剖開(kāi)的通過(guò)齒的截面而進(jìn)行評(píng)估，并且是在截面的平面 中畫(huà)出的在齒梢部開(kāi)始并沿著齒的前面通過(guò)的第一直線(xiàn)與在截面的平面中畫(huà)出的連接齒 梢部和旋轉(zhuǎn)軸P的第二直線(xiàn)之間的角度。特別地，參照?qǐng)D1，前面角是直線(xiàn)X和y之間的角 度Φ。如圖1的現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)施例所示，如果前面角小于零度(也就是，在截面的平面中從 直線(xiàn)χ到直線(xiàn)y圍繞齒梢部轉(zhuǎn)動(dòng)的方向是逆時(shí)針?lè)较虻?，那么齒廓被認(rèn)為是具有“負(fù)”前 面角，因此為“負(fù)”前面角幾何結(jié)構(gòu)。根據(jù)本公開(kāi)，除了包括負(fù)前面角之外，如圖1所示的傳 統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)去毛邊器設(shè)計(jì)的明顯特征是它在工作部分的周邊12沒(méi)有刃厚。相反，每個(gè)齒16 包括要么尖銳(也就是，點(diǎn)狀末端)要么圓滑以具有小的半徑的梢部18。圓滑梢部的小的 半徑可以是由施加到梢部的邊緣處理或者珩磨產(chǎn)生，或者可以簡(jiǎn)單地通過(guò)與在工作部分形 成齒的工藝相關(guān)的制造公差產(chǎn)生。圖2 (a)和2 (b)是傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)去毛邊器的其它實(shí)施例的齒輪的示意性視 圖。參照?qǐng)D2(a)，齒20具有負(fù)前面角Φ，其限定為直線(xiàn)χ和直線(xiàn)y之間的負(fù)角度。直線(xiàn)χ 是在截面平面中從齒梢部22開(kāi)始并沿著齒20的第一表面24畫(huà)出的。直線(xiàn)y (虛線(xiàn))是在 截面平面中在齒梢部22和刀具的旋轉(zhuǎn)軸(未示出)之間畫(huà)出的。直線(xiàn)χ被畫(huà)出所沿著的 該第一表面具有長(zhǎng)度L，如圖2(a)所示。盡管每個(gè)齒20的前面還具有第二表面26，該第二 表面延伸到弧28，畫(huà)出以確定前面角的直線(xiàn)χ是沿著第一表面24畫(huà)出的，因?yàn)槊總€(gè)齒20的 這個(gè)區(qū)域確定切線(xiàn)邊緣的尖銳度并表明在去毛邊或者其它精加工操作過(guò)程中刀具進(jìn)入工 件的切削效果。這樣，齒20的前面角在圖2(a)中為負(fù)角度Φ。這是事實(shí)，即使如圖2(a) 所示，從第二表面26的起始點(diǎn)開(kāi)始并沿著第二表面26畫(huà)出的直線(xiàn)ζ和直線(xiàn)y之間的角度 是正角度β (也就是，從直線(xiàn)ζ到直線(xiàn)y的方向是順時(shí)針?lè)较虻?。圖2(b)示出具有負(fù)前面角的另一傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)去毛邊器齒廓。在圖2(b)中的前面 角φ是在直線(xiàn)X和y之間的負(fù)角度。直線(xiàn)X是在截面平面中從齒梢部32開(kāi)始并沿著齒30 的第一表面34畫(huà)出的。直線(xiàn)y(虛線(xiàn))是在截面平面中在齒梢部32和刀具的轉(zhuǎn)動(dòng)軸(未 示出)之間畫(huà)出的。第一表面34具有長(zhǎng)度L，如圖2(b)所示。除了第一表面34之外，每個(gè) 齒30的前面還包括第一弧36，其在第一表面34的后面，并延伸到第二弧38。齒30的前面角是負(fù)角度①，即使，如圖2 (b)所示，直線(xiàn)z (從第一弧36的起始點(diǎn)開(kāi)始并沿著第一弧36 的切線(xiàn)畫(huà)出的直線(xiàn))和直線(xiàn)y之間的角度是正角度13。給定第一弧36的切線(xiàn)方向，如圖 2(b)所示的正角度13大于如圖2(a)所示的正角度13。圖3是沿著另一傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)去毛邊器實(shí)施例40的工作部分并與該實(shí)施 例的轉(zhuǎn)動(dòng)軸成直角的大致從中間剖開(kāi)的示意性截面視圖，示出由溝槽44限定的在旋轉(zhuǎn)去 毛邊器40的圓周周?chē)凝X46的輪廓。虛線(xiàn)42是坯件的原周邊，旋轉(zhuǎn)去毛邊器40由該坯 件磨削而成。關(guān)于去毛邊器40的截面示出的每個(gè)齒46包括梢部41、在齒前面48和齒后 面49之間的徑向刃厚47，并且每個(gè)徑向刃厚47接近圓柱形坯件的原周邊42，其中刀具由 該坯件磨削而成。利用從圓柱軸P開(kāi)始到相鄰齒梢部41的直線(xiàn)y和從齒梢部41開(kāi)始并沿 著前面48的表面畫(huà)出的直線(xiàn)x，可以明白，每個(gè)齒的前面角①是負(fù)角度，因?yàn)閷?duì)于特定的齒 從直線(xiàn)x到直線(xiàn)y的旋轉(zhuǎn)方向是逆時(shí)針?lè)较虻?。已?jīng)觀察到，在工作部分的周邊周?chē)哂?徑向刃厚的硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)去毛邊器的限制在于，在刃厚部和工件之間的嚴(yán)重的摩擦明顯增 大從難以機(jī)加工的材料的物品去毛邊或者去除材料所需的力。圖4是通過(guò)傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)去毛邊器的另一個(gè)實(shí)施例50的工作部分并與該 實(shí)施例的轉(zhuǎn)動(dòng)軸成直角的大致從中間剖開(kāi)的示意性截面視圖，該去毛邊器包括在坯件的原 周邊52周?chē)膹较蛉泻?1，刀具是由所述坯件磨削而成。刃厚51是與齒梢部57相鄰并且 在每個(gè)齒56的前面53和后面55之間。利用從圓柱軸P開(kāi)始到相鄰齒梢部57畫(huà)出的直線(xiàn) y和從齒梢部57開(kāi)始并沿著前面53的表面畫(huà)出的直線(xiàn)x，應(yīng)當(dāng)明白，每個(gè)齒56的前面角① 是正角度，因?yàn)閷?duì)于特定齒從直線(xiàn)x到直線(xiàn)y的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是順時(shí)針?lè)较虻摹１M管旋轉(zhuǎn)去毛 邊器50具有正前面角①，相信刀具仍然不能用于有效地對(duì)難以機(jī)加工的材料去毛邊，因?yàn)?在徑向刃厚51和工件之間將產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的摩擦。相反，在涉及鈦、鈦合金、某些高溫合金、 各種特殊合金以及其它難以機(jī)加工的材料的工件的場(chǎng)合，工件將決定在去毛邊操作過(guò)程中 產(chǎn)生的力。注意到長(zhǎng)期需求研發(fā)出一種可以用于有效率且成本有效地對(duì)難以機(jī)加工的材料 去毛邊的旋轉(zhuǎn)去毛邊器設(shè)計(jì)，本發(fā)明人研究了各種可商購(gòu)的硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)去毛邊器的齒 廓。這些可商購(gòu)的旋轉(zhuǎn)去毛邊器的各例子示出在圖5-9中。這些附圖的每一個(gè)包括(a)通 過(guò)刀具的工作部分的中間點(diǎn)的截面的端視圖的圖片和(b)該刀具的工作部分的側(cè)面立視 圖，其中所述截面是在與刀具轉(zhuǎn)動(dòng)軸成大致直角剖開(kāi)的。圖5(a)和5(b)示出可商購(gòu)的硬質(zhì) 合金旋轉(zhuǎn)去毛邊器，該去毛邊器具有帶大致“樹(shù)形狀”輪廓并且長(zhǎng)度為6. 35毫米并且具有 最大直徑3. 18毫米的工作部分。圖6 (a)和6(b)示出另一可商購(gòu)的硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)去毛邊 器，該去毛邊器同樣具有帶大致“樹(shù)形狀”的輪廓的工作部分，其中該工作部分長(zhǎng)度為15. 88 毫米并具有最大直徑6. 35毫米。圖7 (a)和7(b)示出又另一可商購(gòu)的硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)去毛 邊器，該去毛邊器具有大致圓柱形的工作部分，該工作部分長(zhǎng)度為12. 27毫米，直徑為6. 35 毫米。圖8(a)和8(b)示出再另一可商購(gòu)的硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)去毛邊器，該去毛邊器具有大致 圓柱形的工作部分，該工作部分長(zhǎng)度為14. 29毫米，直徑為3. 18毫米，并且其中具有左手螺 旋取向的一系列溝槽與具有右手螺旋取向的一系列溝槽相互交叉從而在它們之間產(chǎn)生限 定離散的切削齒的交叉影線(xiàn)圖案。本發(fā)明人觀察到，前述的每個(gè)可商購(gòu)的旋轉(zhuǎn)去毛邊器包 括限定工作部分齒廓的一系列右手溝槽，該齒廓要么具有(1)正前面角并包括在工作部分 周邊周?chē)膹较蛉泻?；要么具?2)負(fù)前面角并且沒(méi)有徑向刃厚。
本發(fā)明人調(diào)查了不是由前述的可商購(gòu)的旋轉(zhuǎn)去毛邊器所代表的替代的旋轉(zhuǎn)去毛 邊器設(shè)計(jì)，并且他們?cè)u(píng)估替代設(shè)計(jì)是否明顯改善刀具機(jī)加工難以機(jī)加工的材料的能力。基 于該調(diào)查，本發(fā)明人意外地反顯一種獨(dú)特的旋轉(zhuǎn)去毛邊器設(shè)計(jì)能夠用于非常有效率并且成 本有效地對(duì)鈦、鈦合金、某些高溫合金以及其它難以機(jī)加工的材料去毛邊，所述設(shè)計(jì)包括具 有正前面角并且沒(méi)有與齒梢部相鄰并布置在工作部分的周邊上的徑向刃厚的齒。發(fā)明人相 信，具有這樣的設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)去毛邊器不是并且尚未能夠商購(gòu)或者以其它方式已知。本發(fā)明 人確定，與在此描述的獨(dú)特設(shè)計(jì)不同，具有正前面角并包括與齒梢部相鄰并且在工作部分 的原周邊上或者附近的刃厚的可商購(gòu)的旋轉(zhuǎn)去毛邊器只能是在當(dāng)對(duì)非鐵材料以及并非傳 統(tǒng)地認(rèn)為是難以機(jī)加工的其它材料進(jìn)行去毛邊或者精加工時(shí)才有效。圖9示意性地示出通過(guò)根據(jù)本公開(kāi)構(gòu)造的旋轉(zhuǎn)去毛邊器100的一個(gè)非限定性實(shí)施 例的工作部分的大致從中間剖開(kāi)的截面視圖，該旋轉(zhuǎn)去毛邊器100包括齒110，該齒具有正 前面角，沒(méi)有與齒梢部相鄰且在旋轉(zhuǎn)去毛邊器100的工作部分的周邊上的刃厚。旋轉(zhuǎn)去毛 邊器100可以由例如硬質(zhì)合金構(gòu)成。每個(gè)齒110的梢部114要么具有尖銳的輪廓(如圖9 所示)，要么通過(guò)相對(duì)小的半徑而變得圓滑。 虛線(xiàn)112是硬質(zhì)合金坯件的原圓柱周邊，旋轉(zhuǎn) 去毛邊器100是由該坯件磨削而成。每個(gè)齒110包括前面116和后面118。每個(gè)齒后面118 止于齒110的底部處的120并過(guò)渡到相鄰的齒110。前面角Φ是在直線(xiàn)y和直線(xiàn)χ之間的 正角度，該直線(xiàn)1是在截面平面內(nèi)在齒梢部114和圓柱軸P之間畫(huà)出的，該直線(xiàn)χ是在截面 平面內(nèi)從齒梢部114開(kāi)始并沿著前面116的平面畫(huà)出的。前面角Φ是正的，因?yàn)閷?duì)于特定 齒，從直線(xiàn)χ到直線(xiàn)y的旋轉(zhuǎn)方法是順時(shí)針?lè)较虻摹８鶕?jù)本公開(kāi)構(gòu)造的旋轉(zhuǎn)去毛邊器的幾何機(jī)構(gòu)、尺寸、形狀、組分以及意在的應(yīng)用可 以變化。例如，圖10(a)和10(b)示意性地示出根據(jù)本公開(kāi)構(gòu)造的旋轉(zhuǎn)去毛邊器200的另 一非限定性實(shí)施例，該旋轉(zhuǎn)去毛邊器據(jù)喲大致圓柱形的工作部分202和用于連接旋轉(zhuǎn)去毛 邊器200到機(jī)床的并203。在某些實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)去毛邊器200可以由一塊結(jié)實(shí)的硬質(zhì)合金 坯件制造而成?；蛘?，旋轉(zhuǎn)去毛邊器200可以由兩部分制造而成，其中工作部分202是由第 一硬質(zhì)合金制成，柄203是由第二硬質(zhì)合金、金屬或者金屬合金制成并且結(jié)合或者連接到 工作部分202。在某些實(shí)施例中，例如，柄可以由鎢合金或鋼制成，并且通過(guò)焊接結(jié)合到工作 部分202。旋轉(zhuǎn)去毛邊器200的工作部分202的表面包括一系列的右手螺旋取向的溝槽204， 該溝槽可以是關(guān)于表面均勻或者非均勻分布的。如在此所用的，“右手”取向是指當(dāng)一個(gè)人 沿著溝槽從工作部分的底部移動(dòng)到頂部時(shí)溝槽沿著工作部分從左到右通過(guò)?！白笫帧比∠蚴?指當(dāng)一個(gè)人沿著溝槽從工作部分底部移動(dòng)到頂部時(shí)溝槽沿著工作部分從右到左通過(guò)。在任 一情形下，工作部分的“底部”和“頂部”都是關(guān)于刀具的立面方向確定的，例如圖10(a)所 示的立面取向，“底部”是相對(duì)于柄的近端，“頂部”是相對(duì)于柄的遠(yuǎn)端。溝槽204可以是一 致或非一致的幾何結(jié)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)去毛邊器200的工作部分202具有6毫米的直徑和12毫米 的長(zhǎng)度，柄203具有4毫米的直徑和15毫米的長(zhǎng)度。去毛邊器200具有大約38度的溝槽 角度，該角度是限定在位于溝槽204方向的直線(xiàn)ζ和旋轉(zhuǎn)去毛邊器200的旋轉(zhuǎn)軸205之間 的角度α。圖11 (a)是在圖10 (a)的線(xiàn)C-C剖開(kāi)的通過(guò)圖10 (a)和(b)的旋轉(zhuǎn)去毛邊器200 的工作部分202的截面，其中P是轉(zhuǎn)動(dòng)軸的點(diǎn)，并且齒206是被呈現(xiàn)為通過(guò)溝槽204的截面。如圖11(a)所示的截面的圓圈部分B示出在圖11(b)的放大細(xì)節(jié)中。每個(gè)齒206包括 梢部207、前面208、后(柄)面209和弧部分210，該弧部分延伸到相鄰齒206的后面209 中。梢部207可以是尖銳點(diǎn)或者具有小半徑的圓滑鼻部，齒206沒(méi)有與齒梢部207相鄰的 徑向刃厚。如上面所解釋的，齒的前面角是在從齒梢部開(kāi)始并沿著前面的表面畫(huà)出的第一 直線(xiàn)和在齒梢部和圓柱軸的點(diǎn)之間畫(huà)出的第二直線(xiàn)之間的角度。在圖11(b)中，齒206的 前面角是直線(xiàn)χ和直線(xiàn)y之間的角度，其中直線(xiàn)χ是從齒梢部207開(kāi)始并沿著齒206的前 面208畫(huà)出的，直線(xiàn)y是在標(biāo)志圓柱軸的點(diǎn)P(見(jiàn)圖11(a))和齒梢部207之間畫(huà)出的。在 圖11 (b)中的前面角Φ為大約10度并且是正角度?；?10的半徑為大約0. 15毫米，該弧 210也可以稱(chēng)作齒底部半徑。圖12(a)和12(b)示意性地示出根據(jù)本公開(kāi)構(gòu)造的包括硬質(zhì)合金的旋轉(zhuǎn)去毛邊器 300的其它實(shí)施例。去毛邊器300包括大致圓柱形的工作部分302和柄303。工作部分302 的表面包括一系列右手螺旋取向的溝槽304，該溝槽可以 關(guān)于表面均勻或者非均勻地分布， 并可以具有一致或者非一致的幾何結(jié)構(gòu)。去毛邊器300的工作部分302具有6毫米的直徑 和8毫米的長(zhǎng)度，并且柄303具有4毫米的直徑和15毫米的長(zhǎng)度。去毛邊器300具有限定 在位于溝槽304方向的直線(xiàn)ζ和旋轉(zhuǎn)去毛邊器300的圓柱軸305之間的大約8度的溝槽角 度α。這樣，工作部分的長(zhǎng)度和旋轉(zhuǎn)去毛邊器300的溝槽角度每一個(gè)都小于去毛邊器200 中的那些。根據(jù)本公開(kāi)，旋轉(zhuǎn)去毛邊器300的齒具有正角度并且沒(méi)有與齒梢部相鄰且在工 作部分周邊上的徑向刃厚。根據(jù)本公開(kāi)構(gòu)造的包括硬質(zhì)合金的旋轉(zhuǎn)去毛邊器可以具有用于旋轉(zhuǎn)去毛邊器的 各種工作部分構(gòu)型的任何一個(gè)。圖13示出用于根據(jù)本公開(kāi)構(gòu)造的旋轉(zhuǎn)去毛邊器的工作部 分構(gòu)型的數(shù)種可能的非限定性例子。示出的工作部分的構(gòu)型是球形、倒錐形具有球頭的錐 形、埋頭孔、圓柱形、錐形、球形鼻部的圓柱形、橢圓形、樹(shù)型構(gòu)型以及火焰形狀構(gòu)型。用于旋 轉(zhuǎn)去毛邊器的可能的其它工作部分構(gòu)型將對(duì)于機(jī)加工領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是熟知的。 但是，在根據(jù)本公開(kāi)構(gòu)造的實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)去毛邊器的工作部分的齒具有正前面角并且沒(méi) 有與齒梢部相鄰并布置在工作部分周邊上的刃厚。應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)本公開(kāi)的旋轉(zhuǎn)去毛邊器 的工作部分的構(gòu)型并不限于圖13所示的那些構(gòu)型，而是可以具有任何已知的或者研發(fā)的 工作部分的構(gòu)型。圖14(a)_14(c)示出根據(jù)本公開(kāi)構(gòu)造的具有大致錐形工作部分的包括硬質(zhì)合金 的旋轉(zhuǎn)去毛邊器的又另一實(shí)施例的視圖。圖14(a)是旋轉(zhuǎn)去毛邊器400的示意性側(cè)面立視 圖，該去毛邊器總的包括工作部分402和柄403溝槽405關(guān)于工作部分402的表面螺旋地 布置。圖14(b)是旋轉(zhuǎn)去毛邊器400的工作部分402的透視圖。圖14(c)是通過(guò)工作部 分402的在線(xiàn)C-C剖開(kāi)的示意性截面視圖，其露出個(gè)別齒輪廓，并在虛線(xiàn)中示出圓柱形周邊 404，該周邊在工作部分402的最寬區(qū)域處包圍齒梢部。根據(jù)一個(gè)特定的非限定性實(shí)施例， 工作部分402的最小直徑是3毫米，工作部分的長(zhǎng)度是12毫米，柄403的直徑是4毫米，并 且柄403的長(zhǎng)度是15毫米。去毛邊器400具有大約8度的溝槽角度α，該角度是在位于溝 槽405的方向的直線(xiàn)ζ和旋轉(zhuǎn)去毛邊器400的轉(zhuǎn)動(dòng)軸407之間的角度。如圖14(c)所示，每 個(gè)齒405具有正前面角并且沒(méi)有與齒梢部相鄰的在工作部分的圓錐周邊周?chē)膹较蛉泻瘛８鶕?jù)某些根據(jù)本公開(kāi)構(gòu)造的旋轉(zhuǎn)去毛邊器的非限定性實(shí)施例，工作部分可以包括 大致螺旋取向的溝槽，該溝槽橫過(guò)右手和左手方向。包括與與右手螺旋取向溝槽交叉的左手螺旋取向溝槽以提供交叉溝槽圖盤(pán)的旋轉(zhuǎn)去毛邊器可以改善旋轉(zhuǎn)去毛邊器的碎屑破壞 性能，并且還可以在機(jī)加工工件上產(chǎn)生更粗糙表面的精加工。其它的左右交叉溝槽可以是 包括例如具有正前面或者負(fù)前面輪廓的齒廓的任何一個(gè)。此外，其它左手螺旋取向交叉溝 槽可以具有不同于右手螺旋取向溝槽的溝槽參數(shù)和/或齒幾何結(jié)構(gòu)。圖15(a)-15(d)示意 性地示出一個(gè)這樣的非限定性實(shí)施例。圖15(a)是包括硬質(zhì)合金的旋轉(zhuǎn)去毛邊器500的 示意性側(cè)面立視圖，該去毛邊器總的包括圓柱形工作部分502和柄503。圖15(b)是旋轉(zhuǎn) 去毛邊器500的工作部分502的透視圖。圖15(c)和圖15(d)是通過(guò)工作部分502的分別 在線(xiàn)C-C和D-D處剖開(kāi)的示意性截面視圖，其在這些截面上露出個(gè)別齒廓。虛線(xiàn)507是沿 著右手溝槽的螺旋路徑，虛線(xiàn)509是沿著左手溝槽的螺旋路徑。圍繞在工作部分502的表 面布置的一系列右手螺旋溝槽和一系列左手螺旋溝槽交叉以產(chǎn)生交叉影線(xiàn)設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)限 定由交叉的溝槽界定的多個(gè)離散的結(jié)實(shí)的切削齒511。根據(jù)本公開(kāi)，在截面C-C(圖5(c)) 和D-D (圖5 ((d))中示出的齒廓具有正前面角并且沒(méi)有與齒梢部相鄰并且布置在工作部分 502的圓柱周邊上的刃厚。根據(jù)本公開(kāi)的具有正前面角并且沒(méi)有與齒梢部相鄰且在工作部分的周邊上的徑 向刃厚的旋轉(zhuǎn)去毛邊器的某些非限定性實(shí)施例可以包括結(jié)合到由溝槽限定的齒廓的一系 列碎屑斷裂器。碎屑斷裂器可以具有相同或者不同的構(gòu)型。碎屑斷裂器可以設(shè)置來(lái)促進(jìn) 碎屑破壞處理從而改善工藝控制。例如，圖16 (a)-16(d)示意性地示出一個(gè)這樣的旋轉(zhuǎn)去 毛邊器600的非限定性實(shí)施例，該去毛邊器包括根據(jù)本公開(kāi)構(gòu)造的工作部分602和柄603， 并包括沿著溝槽605間隔開(kāi)的碎屑斷裂器604。圖16(b)是旋轉(zhuǎn)去毛邊器600的工作部分 602的透視圖。圖16(c)和圖16(d)是通過(guò)工作部分602分別在線(xiàn)C-C和D-D (在箭頭方 向)剖開(kāi)的示意性截面視圖，其在這些截面中露出個(gè)別齒廓以及相交的碎屑斷裂器幾何結(jié) 構(gòu)。根據(jù)本公開(kāi)，在截面CC(圖16 (C))和D-D(圖16(d))中示出的齒廓具有正前面角并且 沒(méi)有與齒梢部相鄰并且布置在工作部分602的圓柱形周邊的徑向刃厚。根據(jù)本公開(kāi)構(gòu)造的旋轉(zhuǎn)去毛邊器的某些實(shí)施例可以設(shè)計(jì)有包括不同材料的兩個(gè) 或更多的區(qū)域，所述材料可以是硬質(zhì)合金或其它的材料。例如，兩個(gè)或更多的區(qū)域可以包括 組分不同的硬質(zhì)合金或者可以具有不同等級(jí)的相同的硬質(zhì)合金組分。例如， 兩個(gè)等級(jí)可以 具有相同的組分，但是在粒徑和/或其它的微結(jié)構(gòu)特征方面不同。包括在不同區(qū)域中的硬 質(zhì)合金可以被選取以提供在所述材料被引入的特定區(qū)域中的期望的屬性。根據(jù)本公開(kāi)構(gòu)造的包括具有不同材料的區(qū)域的旋轉(zhuǎn)去毛邊器的某些非限定性例 子示意性地示出在圖17 (a)-17(d)中。圖17(a)示意性地示出以這種方式構(gòu)造的旋轉(zhuǎn)去毛 邊器700的一個(gè)非限定性實(shí)施例的立視圖，該旋轉(zhuǎn)去毛邊器包括工作部分702和柄703。圖 17(b)示出通過(guò)旋轉(zhuǎn)去毛邊器700的縱軸C-C的截面視圖。工作部分705的外部區(qū)域710， 其包括溝槽706，是由具有大的粗糙度的第一硬質(zhì)合金組成。工作部分702的內(nèi)部720是由 具有相對(duì)于第一硬質(zhì)合金增強(qiáng)的強(qiáng)度的第二硬質(zhì)合金材料組成。柄703組成第三區(qū)域，該 區(qū)域可以由不同于第一和第二區(qū)域的材料的材料制成。例如，柄703可以由鋼或鎢合金形 成，并結(jié)合(例如通過(guò)焊接)或者連接到工作部分702。根據(jù)本公開(kāi)，旋轉(zhuǎn)去毛邊器700的 工作部分702的齒具有正前面角并且沒(méi)有與齒梢部相鄰的且在工作部分702的圓柱周邊上 的徑向刃厚。圖17 (c)示意性地示出根據(jù)本公開(kāi)構(gòu)造的旋轉(zhuǎn)去毛邊器750的另一非限定性實(shí)施例的立視圖，該去毛邊器設(shè)計(jì)有由不同材料構(gòu)成的多個(gè)區(qū)域。圖17(d)示出通過(guò)去毛邊器750的縱軸D-D的截面視圖。工作部分752是由第一硬質(zhì)合金材料構(gòu)成的外層760和第二 硬質(zhì)合金材料的區(qū)域的組合，工作部分752的內(nèi)芯770和柄753是由該第二硬質(zhì)合金材料 構(gòu)成。工作部分752是由第一硬質(zhì)合金材料構(gòu)成的外層760和第二硬質(zhì)合金材料的區(qū)域的 組合，工作部分752的內(nèi)芯770和柄753是由該第二硬質(zhì)合金材料構(gòu)成。在某些實(shí)施例中， 第一硬質(zhì)合金材料可以是具有相對(duì)于第一等級(jí)來(lái)說(shuō)增強(qiáng)強(qiáng)度的等級(jí)。去毛邊器750的工作 部分752的齒具有正前面角并且沒(méi)有與齒梢部相鄰的在工作部分752的圓柱周邊上的徑向 刃厚。圖18和19是根據(jù)本公開(kāi)構(gòu)造的包括硬質(zhì)合金的旋轉(zhuǎn)去毛邊器的兩個(gè)非限定性實(shí) 施例的圖片。圖18(a)是具有直徑為3毫米且長(zhǎng)度為2. 69毫米的球形工作部分的實(shí)施例 的立視圖。圖18(b)是通過(guò)圖18(a)所示的旋轉(zhuǎn)去毛邊器的工作部分剖開(kāi)的截面，其中該 截面是與旋轉(zhuǎn)去毛邊器的旋轉(zhuǎn)軸成直角地剖開(kāi)的。圖19(a)是具有最大直徑3毫米和長(zhǎng)度 13毫米的“樹(shù)形狀”工作部分的實(shí)施例的立視圖。圖19(b)是通過(guò)圖19(a)所示的旋轉(zhuǎn)去 毛邊器的工作部分剖開(kāi)的截面的圖片，其中該截面是與旋轉(zhuǎn)去毛邊器的旋轉(zhuǎn)軸成直角地剖 開(kāi)的。在如圖18和19所示的每一旋轉(zhuǎn)去毛邊器中，工作部分的齒具有大約6度的正前面 角并且不包括與齒梢部相鄰的在工作部分的周邊上的徑向刃厚。根據(jù)本公開(kāi)構(gòu)造的旋轉(zhuǎn)去毛邊器的實(shí)施例可以通過(guò)利用制造旋轉(zhuǎn)去毛邊器的常 規(guī)技術(shù)進(jìn)行制造。例如，制造根據(jù)本公開(kāi)的旋轉(zhuǎn)去毛邊器的方法包括磨削和/或機(jī)加工硬 質(zhì)合金坯件以在至少一部分坯件上提供一系列右手螺旋取向的溝槽。包括溝槽的坯件的部 分形成旋轉(zhuǎn)去毛邊器的工作部分。工作部分的可能的形狀的非限定性的例子包括圓柱形、 球形、錐形、倒錐形、具有球頭的錐形、埋頭孔、橢圓形、火焰形、樹(shù)形狀和球形鼻部圓柱形。 在所述方法的某些實(shí)施例中，坯件的另一部分可以形成旋轉(zhuǎn)去毛邊器的柄。布置在相鄰溝 槽之間的區(qū)域被處理，例如通過(guò)機(jī)加工，以在工作部分上提供一系列切削齒。根據(jù)在本公開(kāi) 中提供的獨(dú)特方面，每個(gè)且需齒被機(jī)加工以具有正前面角度，并且每個(gè)齒沒(méi)有在工作部分 的周邊上的徑向刃厚。根據(jù)所述方法的一個(gè)非限定性實(shí)施例，坯件包括由第一材料組成的第一區(qū)域和由 第二材料組成的第二區(qū)域，其中第一材料的組分不同于第二材料的組分。在一個(gè)非限定性 實(shí)施例中，第一材料和第二材料都是硬質(zhì)合金。在所述方法的一個(gè)非限定性實(shí)施例中，第一 區(qū)域形成旋轉(zhuǎn)去毛邊器的工作部分的外部區(qū)域的至少一部分，第二區(qū)域形成工作部分的內(nèi) 部區(qū)域的至少一部分和旋轉(zhuǎn)去毛邊器的柄。在所述方法的一個(gè)非限定性實(shí)施例中，坯件形 成至少旋轉(zhuǎn)去毛邊器的工作部分，所述方法進(jìn)一步包括將柄結(jié)合到工作部分。同樣地，所述 方法的一個(gè)非限定性實(shí)施例包括在工作部分上提供一系列左手螺旋取向的溝槽，所述一系 列的左手螺旋取向的溝槽與多個(gè)右手螺旋取向的溝槽相交以限定多個(gè)離散的切削齒。所述 方法的其它非限定性實(shí)施例包括施加表面涂層到至少一部分旋轉(zhuǎn)去毛邊器，該表面涂層可 以是例如化學(xué)蒸汽淀積(CVD)涂層、物理蒸汽淀積(PVD)涂層和金剛石涂層之一。本領(lǐng)域技術(shù)人員在瀏覽了本公開(kāi)后將根據(jù)本公開(kāi)容易想到制造旋轉(zhuǎn)去毛邊器的 其它可能的方法。如上所述，根據(jù)本公開(kāi)構(gòu)造的旋轉(zhuǎn)去毛邊器的實(shí)施例提供在切削性能方面明顯的 改進(jìn)。圖20 (a)和20(b)是比較(1)根據(jù)本公開(kāi)構(gòu)造的包括8個(gè)在去毛邊器頭上的溝槽的硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)去毛邊器的實(shí)施例(“新的去毛邊器”)；(2)可從ATI Stellam, La Vergne, Tennessee商購(gòu)的型號(hào)no. G80097的旋轉(zhuǎn)去毛邊器(“80097”)； (3)包括10個(gè)在去毛邊頭 上的溝槽的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的旋轉(zhuǎn)去毛邊器(“競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手1)；和(4)包括8個(gè)在去毛邊頭上的溝 槽的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的旋轉(zhuǎn)去毛邊器(“競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手2)的切削性能的測(cè)試結(jié)果的圖表。只有“新的 去毛邊器”實(shí)施例包括有正前面角并且沒(méi)有圍繞去毛邊頭的周邊的徑向刃厚。除了所述的 這些差異之外，測(cè)試的四個(gè)旋轉(zhuǎn)去毛邊器實(shí)質(zhì)上一致。去毛邊器用于在大致一致的操作條 件下以IOOOOOrpm的刀具旋轉(zhuǎn)速度機(jī)加工具有320HB的Ti_6AI_4V鈦合金。Ti_6AI_4V合 金(UNS R56400)是在包括渦輪葉片、盤(pán)和環(huán)、機(jī)身、高性能緊固件以及生物植入體的場(chǎng)合常 用的難以機(jī)加工的鈦合金。圖20(a)示出在20分鐘的測(cè)試期間通過(guò)每個(gè)旋轉(zhuǎn)去毛邊器去除的材料的累計(jì)質(zhì) 量。圖20(b)示出在20分鐘的測(cè)試期間的離散的5分鐘間隔中通過(guò)每個(gè)旋轉(zhuǎn)去毛邊器去除 的材料的質(zhì)量。圖20(b)的水平軸列出特定的5分鐘間隔的結(jié)束點(diǎn)。這樣，在圖20(b)的 水平軸上的“5”表示在5分鐘結(jié)束的5分鐘間隔，“10”表示在5分鐘處開(kāi)始并結(jié)束于分鐘 的5分鐘間隔，等等。從圖20 (a)明顯看出，具有 根據(jù)本公開(kāi)的獨(dú)特設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)去毛邊器在 20分鐘的測(cè)試期間比測(cè)試的傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)去毛邊器去除明顯更多的鈦合金。圖20(b)表明從 試驗(yàn)的旋轉(zhuǎn)去毛邊器獲得優(yōu)勢(shì)在20分鐘期間的后面部分是明顯的。在結(jié)束于10、15和20 分鐘的每個(gè)5分鐘期間中，試驗(yàn)的旋轉(zhuǎn)去毛邊器比傳統(tǒng)的刀具去除明顯更多的鈦合金。給 定測(cè)試參數(shù)，試驗(yàn)的旋轉(zhuǎn)去毛邊器的明顯的優(yōu)點(diǎn)是作為根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的特征的獨(dú)特 齒幾何結(jié)構(gòu)的結(jié)果。盡管前面的描述僅必要地介紹了有限數(shù)量的實(shí)施例，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn) 識(shí)到，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在此已經(jīng)描述和示出的例子的主題和其他細(xì)節(jié)中進(jìn)行各種變 化，這樣的變化將落在在此所表達(dá)的以及在附加權(quán)利要求中的本公開(kāi)的原理和范圍內(nèi)。例 如，盡管本公開(kāi)僅必要性地介紹有限數(shù)量的根據(jù)本公開(kāi)構(gòu)造的旋轉(zhuǎn)去毛邊器的實(shí)施例，但 是，應(yīng)當(dāng)理解，本公開(kāi)和相關(guān)權(quán)利要求并不限于此。本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易想到其它的旋轉(zhuǎn) 去毛邊器設(shè)計(jì)并可以在此所述的必要的有限數(shù)量的實(shí)施例的精神內(nèi)并沿著其思路設(shè)計(jì)和 構(gòu)建其它的旋轉(zhuǎn)去毛邊器。因此，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不限于在此公開(kāi)或者引入的特定的實(shí) 施例，而是意在覆蓋落在如權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的原理和范圍內(nèi)的變化。本領(lǐng)域技術(shù) 人員還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，可以對(duì)上面的實(shí)施例進(jìn)行變化而不脫離其廣的發(fā)明構(gòu)思。
權(quán)利要求
一種包括硬質(zhì)合金的旋轉(zhuǎn)去毛邊器，所述旋轉(zhuǎn)去毛邊器進(jìn)一步包括柄；和工作部分，其中所述工作部分的表面包括限定多個(gè)切削齒的多個(gè)右手螺旋取向的溝槽，其中所述切削齒的每一個(gè)包括前面、后面、梢部和正前面角，并且沒(méi)有布置在所述工作部分的周邊上的徑向刃厚。
2.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)去毛邊器，其中，所述旋轉(zhuǎn)去毛邊器至少包括第一材料的 第一區(qū)域和第二材料的第二區(qū)域，其中所述第一材料的組分不同于所述第二材料的組分。
3.如權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)去毛邊器，其中，所述第一材料和所述第二材料是硬質(zhì)合金。
4.如權(quán)利要求3所述的旋轉(zhuǎn)去毛邊器，其中，所述第一區(qū)域包括所述工作部分的外部 區(qū)域，并且其中所述第二區(qū)域包括所述柄和所述工作部分的內(nèi)部區(qū)域。
5.如權(quán)利要求4所述的旋轉(zhuǎn)去毛邊器，其中，所述第一材料和所述第二材料是硬質(zhì)合金。
6.如權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)去毛邊器，其中，所述第一區(qū)域包括所述工作部分，所述第 二區(qū)域包括所述柄，并且其中所述柄結(jié)合到所述工作部分。
7.如權(quán)利要求6所述的旋轉(zhuǎn)去毛邊器，其中，所述第一材料是硬質(zhì)合金，所述第二材料 是鋼和鎢合金之一。
8.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)去毛邊器，其中，所述工作部分具有選自圓柱形、球形、錐 形、倒錐形、具有球頭的錐形、埋頭孔、橢圓形、火焰形、樹(shù)形狀和球形鼻部圓柱的形狀。
9.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)去毛邊器，其中，所述工作部分的所述表面進(jìn)一步包括與 所述多個(gè)右手螺旋取向的溝槽相交的多個(gè)左手螺旋取向的溝槽從而限定多個(gè)離散的切削 齒。
10.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)去毛邊器，其中，至少所述工作部分包括表面涂層。
11.如權(quán)利要求11所述的旋轉(zhuǎn)去毛邊器，其中，所述表面涂層是化學(xué)蒸汽淀積(CVD)涂 層、物理蒸汽淀積(PVD)涂層和金剛石涂層之一。
12.一種包括硬質(zhì)合金的旋轉(zhuǎn)去毛邊器，所述旋轉(zhuǎn)去毛邊器進(jìn)一步包括 柄；禾口工作部分，其中所述工作部分至少包括第一硬質(zhì)合金的外部區(qū)域，其中所述外部區(qū)域 的表面包括限定多個(gè)切削齒的多個(gè)右手螺旋取向的溝槽，所述切削齒的每一個(gè)包括前面、 后面、梢部和正前面角，并且沒(méi)有布置在所述工作部分的周邊上的徑向刃厚。
13.如權(quán)利要求12所述的旋轉(zhuǎn)去毛邊器，其中，所述柄和至少所述工作部分的內(nèi)部區(qū) 域包括第二硬質(zhì)合金。
14.如權(quán)利要求12所述的旋轉(zhuǎn)去毛邊器，其中，所述工作部分包括所述第一硬質(zhì)合金， 其中所述柄包括金屬合金、鋼和鎢合金之一并結(jié)合到所述工作部分。
15.如權(quán)利要求12所述的旋轉(zhuǎn)去毛邊器，其中，所述工作部分包括表面涂層。
16.如權(quán)利要求15所述的旋轉(zhuǎn)去毛邊器，其中，所述表面涂層是化學(xué)蒸汽淀積(CVD)涂 層、物理蒸汽淀積(PVD)涂層和金剛石涂層。
17.—種制造包括硬質(zhì)合金的旋轉(zhuǎn)去毛邊器的方法，所述旋轉(zhuǎn)去毛邊器進(jìn)一步包括工 作部分，該工作部分包括一系列切削齒，所述方法包括在至少一部分坯件上提供一系列右手螺旋取向的溝槽以提供所述旋轉(zhuǎn)去毛邊器的工 作部分；以及處理布置在相鄰溝槽之間的區(qū)域以在所述工作部分上提供一系列切削齒，每個(gè)切削齒 包括正前面角并且沒(méi)有在所述工作部分的周邊上的徑向刃厚。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述坯件包括第一材料的第一區(qū)域和第二材料 的第二區(qū)域，其中所述第一材料的組分不同于所述第二材料的組分。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述第一材料和所述第二材料是硬質(zhì)合金。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述第一區(qū)域至少形成所述工作部分的外部區(qū) 域的一部分，并且其中所述第二區(qū)域至少形成所述工作部分的內(nèi)部區(qū)域的一部分和所述旋 轉(zhuǎn)去毛邊器的柄。
21.如權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)一步包括將柄結(jié)合到所述工作部分。
22.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述工作部分具有選自圓柱形、球形、錐形、倒錐 形、具有球頭的錐形、埋頭孔、橢圓形、火焰形、樹(shù)形狀和球形鼻部圓柱形的形狀。
23.如權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)一步包括在所述一部分坯件上提供一系列左手螺旋取向的溝槽，該一系列左手螺旋取向的溝槽 與多個(gè)右手螺旋取向的溝槽相交從而限定多個(gè)離散切削齒。
24.如權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)一步包括施加表面涂層到至少一部分所述旋轉(zhuǎn)去毛邊器。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中，所述表面涂層是化學(xué)蒸汽淀積(CVD)涂層、物理 蒸汽淀積(PVD)涂層和金剛石涂層之一。
全文摘要
一種包括用于從工件去除材料的硬質(zhì)合金的旋轉(zhuǎn)去毛邊器(100)，包括柄和工作部分。工作部分的表面包括多個(gè)右手螺旋取向的溝槽(120)，該溝槽在工作部分上限定多個(gè)切削齒(110。由右手溝槽限定的多個(gè)切削齒的每一個(gè)包括前面(116)、后面(118)、梢部(114)和正前面角度，并且沒(méi)有與齒梢部相鄰并在工作部分周邊上的徑向刃厚(land)。
文檔編號(hào)B23D71/00GK101878084SQ200880117980
公開(kāi)日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2008年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月27日
發(fā)明者X·D·范格, 戴維·J·佩恩, 戴維·J·威爾斯, 艾倫·紐伊特 申請(qǐng)人:Tdy工業(yè)公司