插补铣削刀具和方法与流程

本公开涉及(例如)用于铣削阀体中的槽和/或面的插补铣削刀具和方法。

背景技术：

阀被用于包括汽车应用的许多应用。一个示例可以是在自动变速器方面，自动变速器可包括用于调节连接到变速器的部件的各种管路中的流体压力和液压流体流动的液压系统。该液压系统可包括封装在主控铸件中的调节滑阀。该铸件可由铝合金制成，通常被称为阀体。该液压系统的部件被组装在阀体中。阀体的某些特征可在铸造之后进行机加工，例如，槽和面表面。诸如来自于液压系统或谐波的振动可影响机加工操作的速度和/或质量。

技术实现要素：

在至少一个实施例中，提供了一种插补铣削方法。所述方法可包括：使铣削刀具移动到材料中的孔内的轴向位置，其中，所述铣削刀具具有轴向间隔开的至少两组切削刀片(insert)；使所述铣削刀具围绕纵向轴线旋转；使所述铣削刀具与所述孔的壁之间的接触开始于所述壁的在轴向位置处具有最少量的材料的区域；以及使所述铣削刀具围绕所述孔的周边运动。

所述运动步骤可包括：使所述铣削刀具在所述轴向位置处围绕所述孔的整个周边运动至少一次以在所述孔中形成至少一个槽。在一个实施例中，所述运动步骤包括：使所述铣削刀具在所述轴向位置处围绕所述孔的整个周边运动至少一次以在所述孔中形成面和槽。所述开始步骤可包括：使所述铣削刀具沿着弧形的路径运动并且以锐角接触所述孔的壁。在一个实施例中，所述壁可至少部分地限定垂直于所述孔延伸并且与所述孔相交的至少两个通道，并且当所述铣削刀具位于所述轴向位置时，所述轴向间隔开的至少两组切削刀片中的每组与所述至少两个通道中的一个对齐，使得所述铣削刀具围绕所述孔的周边的运动扩大与所述切削刀片组对齐的所述至少两个通道。与所述切削刀片组对齐的所述至少两个通道可均呈锥形，以使它们在第一端部处比在第二端部处更宽；并且所述开始步骤可包括：使所述铣削刀具与所述孔的壁之间的接触开始于所述壁的包括所述至少两个通道的所述第一端部的区域。

在一个实施例中，所述方法可包括：在使所述铣削刀具围绕所述孔的周边运动时，通过所述铣削刀具将润滑剂以气动流的形式供应至所述切削刀片组中的至少一组。以气动流的形式供应的润滑剂的流动速率可从5毫升/小时到200毫升/小时。在所述运动步骤之前，所述方法还可包括：在所述铣削刀具和所述材料中的至少一个上执行模态测试；以及基于所述模态测试生成切削深度与主轴转速的稳定性叶瓣图，所述稳定性叶瓣图包括多个相邻的叶瓣；其中，所述铣削刀具在所述运动步骤期间的切削深度和主轴转速被设置为所述稳定性叶瓣图中的一对相邻的叶瓣之间的点。

在至少一个实施例中，提供了一种插补铣削方法。所述方法可包括：使铣削刀具移动到孔内的轴向位置，其中，所述铣削刀具包括轴向间隔开的两组切削刀片；使所述铣削刀具围绕纵向轴线旋转；使所述铣削刀具与所述孔的壁之间的接触开始于所述壁的在轴向位置处具有最小量的表面面积的区域；以及使所述铣削刀具围绕所述孔的周边运动。

在至少一个实施例中，提供了一种插补铣削刀具。所述刀具可包括：刀具轴，具有纵向轴线；径向间隔开的第一组切削刀片，结合到所述刀具轴；以及直接相邻的径向间隔开的第二组切削刀片，结合到所述刀具轴并且沿着所述纵向轴线与所述第一组切削刀片间隔开。所述第一组切削刀片和所述第二组切削刀片可彼此交错至少10度。所述刀具轴可包括轴向的润滑剂通道，并且至少一个径向的润滑剂通道可与所述轴向的润滑剂通道连通并且可被构造为将润滑剂输送到每组切削刀片。

所述第一组切削刀片和所述第二组切削刀片可彼此交错至少40度。在一个实施例中，所述第一组切削刀片和所述第二组切削刀片各自包括三个切削刀片，并且所述第一组切削刀片和所述第二组切削刀片彼此交错大约60度。所述刀具可包括：径向间隔开的第三组切削刀片，与所述第二组切削刀片直接相邻地结合到所述刀具轴，与所述第一组切削刀片相对，并且可沿着所述纵向轴线与所述第二组切削刀片间隔开。所述第一组切削刀片、第二组切削刀片和第三组切削刀片可彼此交错至少20度。在一个实施例中，所述第一组切削刀片、第二组切削刀片和第三组切削刀片彼此交错大约40度。所述第一组切削刀片可比所述第二组切削刀片具有更大的切削半径。在一个实施例中，所述第一组切削刀片和所述第二组切削刀片均具有正前角。

附图说明

图1是根据实施例的阀体的截面的透视图；

图2是图1的截面的侧视图；

图3是根据实施例的铣削刀具的截面；

图4是根据实施例的另一铣削刀具的截面；

图5是根据实施例的具有对齐的切削刀片的铣削刀具的端视图；

图6是根据实施例的具有交错的切削刀片的铣削刀具的端视图；

图7是根据实施例的具有交错的切削刀片的另一铣削刀具的端视图；

图8是根据实施例的具有正前角切削刀片的铣削刀具的端视图；

图9是根据实施例的切削刀片从工件去除材料切屑的截面示意图；

图10是根据实施例的具有主偏角(leadangle)的切削刀片的截面示意图；

图11是根据实施例的铣削刀具的路径的示图；

图12是与图11中的点相关联的坐标表；

图13是铣削刀具的稳定性叶瓣图的示例；以及

图14是根据实施例的在阀体中铣削一个或更多个槽的方法的流程图。

具体实施方式

根据需要，在此公开本发明的详细的实施例；然而，应当理解的是，所公开的实施例仅为本发明的示例，本发明可以以各种可替代形式实施。附图不一定按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为具有限制性，而仅仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式利用本发明的代表性基础。

于2011年7月20日提交的共同拥有的第8,555,503号美国专利描述了用于插补铣削的刀具和方法，并且该美国专利公开的全部内容通过引用被包含于此。本公开中的刀具和方法可应用于上述专利中所公开的刀具和方法，反之亦然。上述专利还公开了这样的刀具和方法，其包括通过该刀具将润滑剂以气动流的形式供应至切削刃。润滑剂的用量可很小，其可被称为最小量润滑剂(mql，minimumquantitylubricant)。例如，润滑剂的流动速率可以从10毫升/小时到200毫升/小时。鉴于本公开，本领域的普通技术人员将能够对这两个公开的实施例或元素进行组合。

参照图1到图2，示出了阀体12。阀体12可包括阀，诸如铸造一体的直接作用式电磁液压阀(例如，如在第8,555,503号美国专利中所描述的)。但是，所公开的阀体12可用于其他阀。另外，本公开可在除了阀体以外的其他区域中实施，并且可用于一次机加工多个槽、边缘和/或面的任何情况。阀体12可以是铸件，诸如金属铸件。在一个实施例中，阀体12可以是铸铝(例如，纯铝或铝合金)。可使用诸如压铸(例如，高压压铸)的任何合适的铸造方法。

阀体12可包括位于其中的孔14，孔14可具有中心轴线16。孔14可以是圆柱形或大体上圆柱形的。孔14可被铸入到阀体12中或者可在之后进行机加工。在至少一个实施例中，阀体12可包括形成于其中的通道或通路18，通道或通路18可垂直于中心轴线16。在图1和图2所示出的实施例中，有七个通道18，可将其(从左到右)标记为20、22、24、26、28、30以及32。通道18可在铸造期间(例如)使用模具中的镶块形成。为了便于从铸件中移除，镶块可以是锥形的，也被称为具有拔模角。因此，通道18可具有锥形或拔模角。在示出的实施例中，通道呈锥形，以使其在顶部处较窄而在底部处较宽。但是，锥形可根据镶块如何放置而成任何角度。

在铸造阀体12之后，可执行一个或更多个机加工操作以在阀体12中增加槽、边缘或面。在至少一个实施例中，槽、边缘或面可形成在通道18中的一个或更多个中。例如，在示出的实施例中，通道20、24以及28可具有形成在其中的槽或面。面34被示出为从通道20的一侧延伸，而槽36和38被示出为在两侧对通道24和28进行扩展。因为通道18具有锥形或拔模角，所以可从面34以及槽36和38的顶部去除比从其底部去除的材料更多的材料。所述面和/或槽可形成有垂直于中心轴线16的两个侧壁(sidewall)40和平行于中心轴线16的一个端壁42。但是，在其他实施例中，侧壁40中的一个或两者可呈锥形或具有倒角。

虽然示出的阀体12的实施例包括形成在其中的一个面和两个槽，但是可以有任何组合形式的更多或更少的面和/或槽。可以有一个或更多个槽和/或面。在一个实施例中，面和槽的总数可以为至少两个，例如，至少三个或四个。在另一实施例中，面和槽的总数可以为两个到五个，例如，两个到四个或两个到三个。总数量的面和槽中的至少两个可在单个机加工操作中形成。例如，单个机加工操作(例如，插补铣削)可形成至少三个或至少四个面/槽。在一个实施例中，总数量的面和槽中的全部都可在单个机加工操作中形成。

面和/或槽可通过插补铣削工艺形成。插补铣削可包括将铣削刀具插入到孔(或者其他开口)中，铣削刀具具有比孔更小的直径/半径。铣削刀具可围绕其自身的纵向轴线旋转，并且还可沿着围绕孔的周边或周向的路径运动以从中去除材料。就具有圆形截面的孔而言，铣削刀具可围绕圆形的切削路径旋转，从而产生比孔的半径更大的槽半径(切削路径和孔可共享共同的中心)。因此，从孔壁去除的材料的量可以是切削半径(例如，从切削刃到孔中心)减去孔的半径。铣削刀具可围绕孔的周向旋转一周或更多周(或者进行一个或更多个道次)。切削半径可在随后的道次期间增加或者可保持相同以确保在铣削工艺之后的表面更加趋近于圆柱形。

在至少一个实施例中，可以在形成面和/或槽的过程中包括面加工(facing)操作。面加工可包括沿着垂直于刀具的纵向轴线的方向切削。但是，可使用相同的刀具来执行面加工操作和插补铣削操作。在一个示例中，第一组刀片或最近端的刀片组可执行面加工操作，而其余的较远端的刀片组仅执行插补铣削操作。在本示例中，第一组刀片可具有比孔的一部分大的直径，因此，在将刀具轴向地插入到孔中时，第一组刀片可与孔的所述部分接触。刀具的旋转可产生切入到孔的所述部分中的面，从而将其直径增加到刀具切削刀片的直径。如上所述，在面加工操作之后，可对刀具进行插补并且第一组刀片可进一步将孔的直径从面加工后的直径增加至更大的直径。

插补铣削工艺可使用铣削刀具50来执行，图3和图4示出了其示例。在包括一个刀具的实施例中，同一刀具50还可执行面加工操作。图3所示的刀具50的实施例包括两组切削刀片52，而图4所示的实施例包括三组切削刀片52。第一组54刀片52可设置在刀具轴56的近端或其附近，而第二组58刀片52可设置在刀具轴56的远端或其附近。在图4所示的实施例中，第三组60刀片52可设置在第一组刀片与第二组刀片之间。可以有另外的刀片(52)组，其可被设置在第一组刀片、第二组刀片和第三组刀片之间。

每组切削刀片可具有一个或更多个切削刀片52。例如，每组均可包括两个、三个、四个、五个或更多个刀片。虽然每组刀片均可具有相同数量的刀片，但是这并不是必需的。一组刀片中的每个刀片52可位于刀具轴56上的相同或大体上相同的纵向位置。每个刀片52还可具有相同尺寸的切削表面、相同的前角和/或其他属性。刀片(52)组的数量可对应于将形成在阀体12中的面和槽的数量。例如，如果有两个槽和一个面将被机加工到阀体12中，则可以有三组切削刀片，诸如图4所示。

相应地，切削刀片组的定位也可对应于将被机加工到阀体12中的槽/面的位置。每组中的切削刀片52均可具有切削刃62，其具有切削长度(例如，平行于刀具轴和中心轴线16)。第一组、第二组以及第三组刀片可分别具有切削长度64、66以及68。刀片的切削长度可确定被机加工到阀体中的槽/面的长度。例如，如果图4的刀具被用于机加工图1和图2中的面34以及槽36和38，则面34以及槽36和38的长度可分别由切削长度64、68以及66确定(第三组在第一组与第二组之间)。

除具有切削长度之外，每组切削刀片还可具有切削半径或切削深度(例如，垂直于刀具轴和中心轴线的距离)。类似于切削长度，切削半径可确定由刀具形成的面和/或槽的深度。在图3和图4所示的示例中，第一组54刀片的切削半径70大于第二组58刀片的切削半径72。在图4所示的示例中，第三组60刀片具有与切削半径72相同的切削半径74。但是，这些仅为示例，并且每组刀片可具有不同的切削半径、相同的切削半径或切削半径的任意混合。类似地，第一组54刀片不一定具有最大的切削半径，第二组58刀片/第三组60刀片也不一定具有最小的切削半径。

参照图5到图7，在端视图中示出了刀片布置的几个示例。在图5到图7中的每个图中，每组刀片包括三个间隔开的刀片52。在图5中，每组刀片与其他组刀片对齐。如图5所示，刀片是等间隔的，其中，每组中的一个刀片位于0°、另一个位于120°以及又一个位于240°。因此，在端视图中，刀片组仅由于其不同的切削半径而可区分。类似于图3，第一组54刀片52具有大于第二组58刀片的切削半径72的切削半径70。因此，第一组54的刀片52径向向外地延伸超出第二组58的刀片。

在图6和图7示出的实施例中，刀片组相对于彼此交错。在图6示出的示例中，第一组54和第二组58相互交错60度。类似于图3，第一组54刀片52具有大于第二组58刀片的切削半径72的切削半径70。如图6所示，第二组58刀片是等间隔的，其中，一个刀片位于0°、另一个位于120°以及又一个位于240°。因此，第二组58刀片位于与图5中相同的位置。但是，第一组54刀片是等间隔的，其中，一个刀片位于60°、另一个位于180°以及又一个位于300°。

在图7示出的示例中，类似于图4，具有三组刀片。在本实施例中，第一组54、第二组58以及第三组60相互交错40度。如图7所示，第三组60刀片是等间隔的，其中，一个刀片位于0°、另一个位于120°以及又一个位于240°。第一组54刀片是等间隔的，其中，一个刀片位于40°、另一个位于160°以及又一个位于280°。第二组58刀片是等间隔的，其中，一个刀片位于80°、另一个位于200°以及又一个位于320°。

虽然图6和图7示出了交错(60度和40度)的刀片的两个示例，但是也可使用其他的交错角。例如，刀片可以交错10度到80度或者其中的任何子区间，例如，20度到70度、30度到70度、30度到60度或40度到60度。在一个实施例中，刀片可以交错至少15度、20度、25度或30度。在至少一个实施例中，上面所公开的交错值是在相邻的刀片组之间。在另一个实施例中，在刀具上所有的刀片组之间可以具有所公开的交错。所述交错可取决于刀片组的数量或者每组中的刀片的数量。虽然刀片组被示出为具有三个刀片，但是可使用其他的数量。例如，如果每组有四个刀片，则它们可以以90度间隔开并且刀片组可以以45度交错开。

除使刀片组交错之外，每组刀片还可以是等间隔的或者不等间隔的。例如，如果有三个刀片，则每个刀片之间的相等间隔将为120度，而如果有四个刀片，则相等间隔将为90度。但是，每组内的刀片也可以是不等间隔的。例如，如果有三个刀片，则它们可具有117度、121度以及122度的间隔。类似地，对于四个刀片而言，不相等的间隔的示例可以是87度、89度、91度以及93度。但是，这些值仅为示例，并不意味着具有限制性。在一个实施例中，刀片组可包括至少两个不等间隔的刀片。在另一实施例中，刀片组可包括均间隔不等的刀片(例如，没有两个刀片是等间隔的)。刀片间隔不等的程度可达2度、3度、5度或10度。

已经发现，使刀片组交错和/或使刀片间隔不等可有助于减小铣削操作期间系统中的振动。例如，每组刀片中的刀片间隔不等可消散由刀具引起的谐波激发。使刀片组交错也可减小振动，但是，据信这是通过减小激发力来完成的。例如，在使用图6的铣削刀具时，对于刀片组中的每个刀片而言，将有两个单独的冲击，而不是两组铣削刀具同时冲击加工材料(例如，如同图5那样)。类似地，对于刀片组中的每个刀片，图7的刀具将具有三个单独的冲击。因此，由刀具施加的力(可以是激振力)减小并分散为多次冲击。这两种方法可单独使用或者一起使用。因此，交错和间隔不等的刀片组既可减小刀具的激发力又可消散刀具的谐波激发。

参照图8和图9，示出了单组80刀片82的端视图和刀片82切削加工材料84的截面示意图。除使刀片交错和/或使刀片间隔不等之外，已经发现刀片的前角86也可影响系统中的振动。前角86可描述切削表面相对于加工材料的角度。当切削表面成角度地进入到工件中时，形成图8和图9所示的正前角。当切削表面成角度地离开工件时，形成负前角，而当切削表面垂直于工件时，形成零前角或中性前角。特别地，已经发现正前角可减小切削力。在一个实施例中，一个或更多个刀片组上的切削刀片可具有-20度到+30度的前角。在另一个实施例中，前角可以是从-5度到+10度。在又一个实施例中，前角可以是从0度到+30度。在再一个实施例中，前角可以是从+5度到+30度。

参照图9，除前角86之外，刀片82的切削刃88也可影响切削操作。如图9所示，刀片82从加工材料84一次一个切屑(chip)90地去除材料。切削刃88可具有不同程度的锐度，这可称为刃口钝化(edgepreparation)。刃口钝化的程度可影响所需的切削力和刀片的耐用性等。低程度的刃口钝化可以是指不那么圆滑或者较锋利的切削刃88，而高程度的刃口钝化可以是指较圆滑或者不那么锋利的切削刃88。在一个实施例中，切削刃88可具有0.005mm到0.05mm的半径。具有高程度的刃口钝化的切削刃可比具有低刃口钝化的切削刃更耐用并且/或者具有更长的刀具寿命。刃口钝化的程度还可取决于切削刃88的材料。在一个实施例中，切削刀片和/或切削刃可由多晶金刚石(pcd)、立方氮化硼(cbn)、碳化物、氮化硅(si3n4)或任何其他切削刀片材料形成。这些刀片材料可以有涂层，但涂层不是必要的。

参照图10，除前角和刃口钝化之外，刀片82还可包括后角或离隙角92。后角可以是切削刀片82从切削刃88朝向刀具主体94的锥角。后角可在切削刃88延伸到加工材料中时防止切削刀片的侧部96接触加工材料新形成的表面。这可确保形成较为平滑和/或较为精确的槽或面。在一个实施例中，后角可以是从1度到15度。

参照图3到图10所描述的任意或所有特征可以以任意组合的方式包含到铣削刀具中。铣削刀具可被用于产生诸如参照图1和图2示出和描述的那些槽、面和/或边缘。所述特征还可被包含到在第8,555,503号美国专利中示出和描述的刀具中，反之亦然。例如，在第8,555,503号美国专利中公开的润滑剂通道(例如，轴向的和径向的)及其操作可被包含到公开的刀具和方法中。除公开的刀具和切削刀片特征之外，机加工的方法也被公开。可使用公开和包含的刀具以及切削刀片特征来执行所述方法，但是，也可使用已知或传统的刀具或者将来开发的刀具来执行所述方法。

所公开的刀具可被用于在孔中形成内部的面和槽(可以是平滑的面/槽)。刀具可被用于精加工操作(例如，在粗加工或半精加工操作之后)。切削刀片均可具有相同的切削刃形状。切削刀片组的每组可具有偶数个或奇数个切削刀片。切削刀片可以是可更换的。如上所述，每组刀片内的刀片之间的间隔可以是均匀的或者其可以是不规则的。此外，每组刀片内的刀片的前角可以是均匀的或者不规则的。刀具可被构造为使得其沿着孔在不同的轴向位置进行切削。例如，可以有两个或更多个间隔开的刀片组，其在孔中形成两个或更多个间隔开的面/槽(例如，不是连续的轴向切削)。

参照图11，示出了表示插补铣削操作期间的刀具路径102的示意图100。刀具路径102是可用于图1和图2所示的阀体12的刀具路径的示例。图12示出了图11所示的点的位置图表的示例。x位置、y位置和z位置对应于图1和图2所示的x轴、y轴和z轴，其中，在图2中，x轴从页面出来，y轴沿着垂直方向，而z轴对应于中心轴线16。因此，x-y平面中0,0处的点对应于中心轴线16上的点。因为该路径在两个维度上产生，所以图11中未示出z轴。但是，类似于图2中的x轴，z轴进入页面/从页面出来。

在传统的插补铣削操作中，刀具和加工材料之间的首次接触的点是随机的，而主要的要求是进行至少一次完整的旋转。但是，已经发现初始的接触点可对铣削操作具有重要的影响。所述影响不仅影响初始的切削，还会影响整个的铣削操作。已经发现，在将被去除的材料最少的区域与加工材料初始接触(又被称为最少材料条件(lmc，leastmaterialcondition))可显著地减小铣削操作的切削力。不仅对于初始的切削而言可减小切削力，而且对于整个切削操作(例如，一次或更多次完整的旋转)而言也可减小切削力。较低的力可使振动幅度减小。

如上面所描述的，面34以及两个槽36和38将形成在图1和图2所示的阀体12的通道20、24以及28中。为了便于从铸件中移除，通道可具有拔模角。因此，通道可在顶部处较窄而在底部处较宽。相应地，在孔14的底部从阀体12的底部去除的材料比在孔14的顶部从阀体12的底部去除的材料更少。因此，在至少一个实施例中，可对插补铣削工艺进行编程，以在孔壁的将被去除的材料最少的底部或其附近与孔壁进行初始的接触。该区域或部分还可对应于孔壁的表面面积为最小量的区域。刀具可在将被去除的材料最少(或者表面面积最小)的点或区域处与加工材料接合并在其到达将被去除的材料最多的区域之前与加工材料完全地接合。

在图11和图12所示的示例中，铣削刀具可开始于标识为点1的中心位置。所述点可对应于铣削刀具的中心纵向轴线。点1可将刀具放置于孔14的中心轴线处或附近和孔14中的预定的轴向位置处。在本示例中，点1对应于xyz坐标系中的点0,0,-42.5。如图12所示，刀具的z位置在整个铣削过程中可保持恒定(例如，在孔内没有轴向运动)。因此，可同时切削面/槽/边缘。可选地，可通过使刀具沿着z轴运动并执行另一个插补铣削工艺来一次一个地切削每个面/槽。

为了开始插补铣削工艺，可使刀具运动到对应于xy坐标系中的1.125,-1.125的点2。当然，可以有位于所标识的点序号之间的点，但是，并非所有的点都被具体地标识出。本领域普通技术人员将理解，基于本公开，可对中间的点进行编程。如所示出的，从点1到点2的运动可以是弧形的路径，但是这并不是必需的(例如，可以是直线)。刀具可从点2运动到点3(xy坐标系中的0,-2.25)。刀具可在点3与孔壁接触或者就在到达点3之前与孔壁接触。如上所述，点3可对应于将通过插补铣削工艺被去除的材料最少的区域和/或在该轴向位置处孔壁的表面面积最小的区域。类似于从点1到点2的运动，从点2到点3的运动可以是弧形的路径。这可允许切削刀片首先以一定角度接触孔壁，而不是垂直地接触孔壁。

铣削刀具可从点3循着围绕孔壁的周边或周向的圆形路径以从中去除材料。圆形路径可具有从孔的中心开始的切削半径，该切削半径比最初的孔的半径大一定的量，从而形成按预定的量从孔延伸的面、槽或边缘。刀具可运动至点4，点4对应于xy坐标系上的-2.25,0或者如图1所示的孔的左侧。刀具可继续至点5，点5对应于xy坐标系上的0,2.25或者如图1所示的孔的顶部。点5可对应于孔的将被去除的材料最多的区域，这归因于通道的锥形。如上面所描述的，已经发现的是，对于包括将被去除的材料最多的区域的整个切削路径而言，通过在材料最少的区域开始铣削加工，切削力可减小。到刀具已经到达点5时，刀具已与孔壁完全地接合，因此需要较小的力来进行切削。

刀具可从点5继续至点6，点6对应于xy坐标系上的2.25,0或者如图1所示的孔的右侧。刀具可从点6继续沿着圆形路径回到点3，即位于0,-2.25处的刀具与孔的底部的初始接触点。因此，点1到点6描述了刀具围绕孔壁的初始的旋转以形成面和/或槽。刀具可被配置为围绕孔壁执行额外的旋转，或者可在单次的旋转之后完成加工。如果执行额外的旋转，则可以以同样的深度进行额外的旋转或者可增加深度以进一步增加面/槽的深度。如果以同样的深度进行旋转，则路径可与上述的从点3到点6再回到点3的路径相同或者大致相同。如果以不同的深度进行旋转，则路径形状可与上面类似，但具有更大的x值和y值(例如，绝对值)。但是，仍然可以以同样的z值执行额外的旋转，使得刀具不沿着轴向方向运动。

如上所述，图11和图12示出和描述的路径102仅为示例，并且不意味着具有限制性。材料最少的区域可位于孔壁(或者其他通道，不一定是圆柱形的)内的任何位置。因此，点3(首次接触的点)可位于将被去除的材料最少的任何位置。已经发现的是，所公开的插补铣削切削路径可使得铣削操作的切削力减小约33％。例如，开始于点5而不是点3的切削可能需要200牛顿的峰值力，而不是点3处的150牛顿的峰值力。通过减小切削力，激振力也减小，这可提高切削加工刀具的寿命和工件质量。

除对刀具、刀片和/或铣削路径进行改变之外或者作为对刀具、刀片和/或铣削路径进行改变的替代，已经发现，对插补铣削工艺的改进可通过分析系统中的部件的振动特性和识别高性能的区域而产生。在分析时可考虑两种不同类型的振动：来自铣削刀具与加工材料的相互作用的受迫振动和由于部件的谐波频率而产生的谐波振动。通过刀具的转动，自激振动可被最小化。上面所公开的刀具的设计可减小受迫振动。

在至少一个实施例中，可在铣削系统的部件(诸如刀具(有或没有刀片))和加工材料(例如，阀体))上执行模态测试。模态测试是一种振动测试，在模态测试中，确定测试对象的固有频率、模态质量、模态阻尼比以及模态振形。可使用若干方法来执行模态测试，所述方法可包括锤击式模态测试(impacthammermodaltesting)或激振器模态测试(shakermodaltesting)。在这两种方法中，具有已知频率的能量被施加到系统并且对响应谱进行分析。可使用响应谱和力谱(forcespectra)来确定传递函数或频率响应函数。锤击式模态测试包括用锤非常快速地敲击部件。

一旦已经确定了系统中的部件的模态参数，便可利用稳定性分析来将刀尖点(tool-point)的频率响应函数转化为稳定性叶瓣图(stabilitylobediagram)，图13示出了其示例。稳定性叶瓣图可包括表示切削深度的y轴和表示主轴转速(例如，旋转速度-转每分钟(rpm))的x轴。示出的叶瓣描绘了预计的不稳定的区域–叶瓣内的区域是不稳定的而叶瓣下面的区域是稳定的。图13示出了若干个叶瓣组，它们可表示不同的模型。例如，对角虚线区域表示不稳定的区域，而水平阴影线区域表示在稳定性边界周围百分之二十的不确定性。图中示出的垂直带(band)对应于系统固有频率的谐波。可避免这些区域。相邻叶瓣之间的区域可表示可能有益的操作区域，其中的切削深度可以相对较大却仍然是稳定的。此外，相邻叶瓣之间的区域和垂直谐波带之间的区域甚至可以是更加稳定的。特别地，位于该图右侧的相邻叶瓣之间的区域可表示大的切削深度和高的主轴转速的区域，其可允许相对较快和较深的材料去除，同时保持稳定。

以前，主轴转速和/或切削深度是通过试错法来确定的或者切削深度被保持为相对较小，这是因为如图13所示，在一定的切削深度的阈值(例如，在图13中为大约0.085英寸)以下时所有的主轴转速都是稳定的。但是，通过在系统的部件上执行模态测试并对振动性能进行建模，可以以更高的稳定性预期来执行更深和更快的切削操作。叶瓣之间的最优区域可基于刀具构造(例如，刀片构造)、刀具材料、正在被机加工的材料或其他因素而变化。因此，如果这些因素中的一个或更多个在机加工操作之间改变，那么为了识别最优区域，必须执行新的稳定性叶瓣分析。

参照图14，示出了机加工阀体的方法的流程图200的示例。但是，该方法也可应用于除了阀体以外的其他机加工过程。本领域的普通技术人员将意识到可将步骤添加到流程图200中或从流程图200中移除步骤，或者可重新安排这些步骤。

在步骤202中，可在机加工过程之前执行稳定性叶瓣分析。稳定性叶瓣图的生成在上文进行了描述并且将不再对其进行详细地重复。包括铣削刀具和待机加工的阀体的系统的所有部件或者一些部件可利用模态分析(例如，锤击式测试)进行测试。然后，可将来自测试的模态参数输入到计算机模型中以生成稳定性叶瓣图。在步骤204中，可基于稳定性叶瓣图来确定切削深度和/或主轴转速。如上所述，相邻叶瓣之间的间隙或间隔可例如提供系统性能较高的区域，以在稳定的情况下允许较大的切削深度和/或主轴转速。如果系统的一个元素(例如，零件、刀具、刀架(toolholder)、机床、夹具、机加工参数等)改变，那么可重复该步骤。

在步骤206中，可将铣削刀具插入到阀体的孔(或者另一物体的孔)中。铣削刀具可具有纵向轴线或旋转轴线，并且可沿着轴向方向插入。可沿着孔的中心轴线(例如，xy坐标为0,0)插入刀具。在插入期间，铣削刀具可围绕纵向轴线旋转或者其可以是静止的。作为插入操作的一部分，可在步骤208中执行可选的面加工操作。如上所述，第一组刀片或近端的刀片组可执行面加工操作。孔可包括这样的部分，该部分的直径小于第一组刀片的直径但大于其余组的较远端的刀片的直径。相对于孔的较近端的部分，该部分可包括肩部(shoulder)(例如，垂直或几乎垂直的部分)。因此，较远端的刀片可在不接触孔的该部分的情况下经过孔的该部分而伸入到孔中。第一组刀片可在旋转的同时接触孔的具有较小直径的该部分并可在孔中加工面。刀片可接触肩部。面可具有与切削刀片的长度相同或大体上相同的长度。面可具有大体上垂直于纵向轴线的一个壁和大体上平行于纵向轴线的一个壁。

在步骤210中，可开始插补铣削过程。如上所述，刀具可在将被去除的材料最少的区域与加工材料首次接触。例如，如果将在铸入式通道中形成槽，则所述通道可具有其自身的拔模斜度(draft)，使得所述通道呈锥形。在本示例中，切削刀片组与通道之间的首次接触可位于通道的较宽的端部。相应地，通道的最宽的部分将去除的材料较少。已经发现，在此点开始或启动插补铣削过程可显著地减少加工过程所必需的切削力的量。

在步骤212中，一旦在步骤210中开始铣削过程，便可执行铣削刀具围绕孔的周向或周边的完整的旋转。可在保持刀具的轴向位置不变(例如，刀具在孔内没有轴向运动，z向位置没有改变)的同时执行旋转。该旋转可从孔去除预定的深度以产生或扩大面和/或槽。可以有两组或更多组轴向间隔开的切削刀片，因此，在刀具围绕孔的单次旋转期间可形成或扩大多个面或槽。刀片组可具有相同或不同的切削半径，因此，面或槽的深度可相同或不同。围绕孔的一次旋转可足以形成面和/或槽。插补铣削旋转可根据步骤202中的稳定性叶瓣分析来执行。切削深度和/或主轴转速/旋转速度可被选择为使得其位于图中的两个相邻的稳定性叶瓣之间的区域中。可选地，可单独地切削槽的每侧。

在步骤214中，所述方法可以可选地包括执行刀具围绕孔的额外的旋转。可围绕相同的路径执行额外的旋转以确保精确的或较均匀的面/槽的深度或者额外的旋转可从孔去除额外的材料以扩大面/槽。额外的旋转的次数可取决于将被去除的材料的量。因此，旋转的次数还可至少部分地取决于步骤202中的稳定性叶瓣分析。例如，如果稳定性图中的特定窗口(window)内的切削深度能够增加，则旋转的次数可减少。在一个实施例中，可以有一次到五次或其中的任意子区间(例如，一次到四次、一次到三次、两次到三次或一次到两次)的额外的旋转。

在步骤216中，可从孔移开刀具。这可通过在孔中使刀具重新对中(例如)到xy位置0,0或重新对中到与初始插入的坐标相同的坐标来执行。但是，可使用将避免刀具的刀片接触孔壁的任何坐标。

虽然上文描述了示例性实施例，但是并非意味着这些实施例描述了本发明的所有可能的形式。更确切地，说明书中所使用的词语为描述性词语而非限制性词语，并且应理解的是，可在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种改变。此外，可组合各种实施的实施例的特征以形成本发明的进一步的实施例。