具有凸形斜坡刃的端铣刀的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有纵向切削轴线的端铣刀，所述端铣刀包括切削刃部分，所述切削刃部分具有：与所述端铣刀的切削周边相邻的刀尖拐角；具有与所述刀尖拐角相邻的末端以及更靠近所述纵向切削轴线的相对末端的凸形切削刃；具有与所述凸形切削刃的所述相对末端相邻的第一末端以及更靠近所述纵向切削轴线的第二末端的直切削刃；以及与所述直切削刃的所述第二末端相邻的凸形斜坡刃。
【专利说明】
具有凸形斜坡刃的端铣刀
技术领域
[0001]本发明涉及端铣刀，并且更具体地讲，涉及具有凸形斜坡刃的端铣刀。【背景技术】
[0002]高进给速率加工可极大提高加工生产率，同时保持经加工的工件表面上明显改善的表面质量。另外，与传统高速钢端铣刀相比，使用整体硬质碳化物高进给速率端铣刀可显著延长工具寿命。众所周知，高进给速率加工将导致粗加工条件下的平滑切削以及沿着切削刃的均匀分布的应力，从而极大提高加工生产率，同时实现经加工的工件表面上改善的表面质量。
[0003]近来在金属加工行业中对于降低成本和提高生产率有着日益增长的需求。因此， 近来已成功开发了具有高进给速率切削刃几何形状的创新性可转位碳化物切削刀片，并已广泛用于铣削操作。从几何形状角度看，通常有两种类型的具有高进给速率切削刃几何形状的可转位碳化物切削刀片。第一种类型是安装在钢刀架上的单面可转位碳化物切削刀片，例如美国专利如.7,220,083和美国专利如.8,444,352中提出的那些。第二类型是安装在钢刀架上的双面可转位碳化物切削刀片，例如美国专利N0.7，976，250和美国专利N0.8， 491,234中提出的那些。单面可转位高进给速率切削刀片提供正切削几何形状，从而具有更多加工功能，诸如斜坡铣、插铣和螺旋孔制作，而双面可转位高进给速率切削刀片提供更多可用的切削刃，但一般是在例如斜坡铣方面具有有限功能的负切削几何形状。在考虑基于可转位切削刀片的高进给速率切削工具如上述的两种类型时，共同缺点是尺寸限制，从而难以到达许多区域，例如凹座或沟槽。可转位范围具有最小尺寸限制，这是由于刀片的尺寸 (目前为16mm/5/8〃)所致。
[0004]因此，需要开发能克服已知切削工具的缺点、局限性和缺陷的切削工具。还需要开发能克服已知高进给速率切削工具的缺点、局限性和缺陷的高进给速率切削工具。
【发明内容】
[0005]根据本发明的一个方面，具有纵向切削轴线的端铣刀包括切削刃部分，所述切削刃部分具有:刀尖拐角，所述刀尖拐角与端铣刀的切削周边相邻；凸形切削刃，所述凸形切削刃具有与刀尖拐角相邻的末端以及更靠近纵向切削轴线的相对末端;直切削刃，所述直切削刃具有与凸形切削刃的相对末端相邻的第一末端以及更靠近纵向切削轴线的第二末端；以及凸形斜坡刃，所述凸形斜坡刃与直切削刃的第二末端相邻。
[0006]根据本发明的另一个方面，具有纵向切削轴线的端铣刀包括至少一个切削刃部分，所述至少一个切削刃部分具有:刀尖拐角，所述刀尖拐角与端铣刀的切削周边相邻；凸形切削刃，所述凸形切削刃具有与刀尖拐角相邻的末端以及相对末端，其中凸形切削刃的半径等于或大于端铣刀的标称直径的一半;直切削刃，所述直切削刃具有与凸形切削刃的相对末端相邻的第一末端以及相对的第二末端；以及凸形斜坡刃，所述凸形斜坡刃与直切削刃的第二末端相邻，其中凸形斜坡刃接近纵向切削轴线。
[0007]根据本发明的另一个方面，具有纵向切削轴线的端铣刀包括切削刃部分，所述切削刃部分具有:刀尖拐角，所述刀尖拐角与端铣刀的切削周边相邻;第一切削刃，所述第一切削刃具有与刀尖拐角相邻的末端以及相对末端，其中第一切削刃的至少一部分为凸形； 第二切削刃，所述第二切削刃具有与第一切削刃的相对末端相邻的第一末端以及第二末端，其中第二切削刃为大致直的；以及斜坡刃，所述斜坡刃与第二切削刃的第二末端相邻， 其中斜坡刃的至少一部分为凸形并且其中斜坡刃接近纵向切削轴线。
[0008]在一个方面，需要开发如本文提出的整体硬质碳化物端铣刀形式的高进给速率切削工具，所述高进给速率切削工具提供柔性切削动作以在例如但不限于航空航天或冲模与铸模操作中到达如凹座和沟槽的一些区域，而在可转位切削工具系统中难以做到。这种具有高进给速率能力的整体硬质碳化物端铣刀也将具有另外的多种铣削功能，包括但不限于斜坡铣、插铣、仿形切削、曲线插削和螺旋孔制作。
[0009]在另一个方面，如本文提出的整体硬质碳化物高进给速率端铣刀具有半径较大的凸形切削刃，所述凸形切削刃切向连接到与切削轴线垂直的小平面切削刃，然后在小平面切削刃的另一个侧面处与另外的凸形切削刃或凸形斜坡刃组合。构建于整体硬质碳化物端铣刀上的这种组合几何特征将提供用于铣削操作的广泛加工应用的强力通用切削工具，以实现提高的生产率和改善的表面质量。
[0010]在又一个方面，本发明的具有高进给速率能力的整体硬质碳化物端铣刀表现出有利的切削刃强度与独特且特定的切削刃几何形状的组合，从而允许在相对较高进给速率下的铣削操作并且可用于面铣、槽铣、插铣、螺旋孔制作和斜坡操作。
[0011]在另一个方面，本发明示出了整体硬质碳化物高进给速率端铣刀的各方面，所述整体硬质碳化物高进给速率端铣刀具有用于铣削操作诸如面铣、槽铣、插铣、螺旋孔制作和斜坡操作的多个凹槽(或切削刃/切削齿)。整体硬质碳化物高进给速率端铣刀表现出有利的切削刃强度和独特的切削刃几何形状的组合以促进在相对较高进给速率下的所有类型的铣削操作。
[0012]在至少一个方面，整体硬质碳化物高进给速率端铣刀的每个切削刃包括端铣刀周边处的刀尖拐角、与所述刀尖拐角相邻的至少一个凸形切削刃、与所述凸形切削刃相邻的直切削刃(小平面或修光刃)、与所述直切削刃(小平面)的另一末端相邻的凸形斜坡刃，并且其中凸形切削刃等于或大于端铣刀的标称直径的一半，并且其中直切削刃(小平面)与端铣刀的切削轴线垂直。
[0013]在另一个方面，本文提出的具有多个切削齿或凹槽的整体硬质碳化物高进给速率端铣刀具有半径较大的凸形切削刃，所述凸形切削刃切向连接到与切削轴线垂直的小平面切削刃，然后在小平面切削刃的另一个末端处与另外的凸形切削刃组合。构建于整体硬质碳化物端铣刀上的这种组合几何特征将提供用于铣削操作的广泛加工应用(包括高温合金、钛)的强力通用切削工具，以实现提高的生产率和改善的表面质量。具有高进给速率能力的整体硬质碳化物端铣刀表现出有利的切削刃强度与独特的切削刃几何形状的组合，从而允许在相对较高进给速率下的铣削操作并且可用于面铣、槽铣、插铣、螺旋孔制作和斜坡操作。
[0014]在另一个方面，本发明具有两个目的:一个目的是，减小与当前范围重叠的最小直径，而另一个目的是，增加凹槽计数以改善生产率。
[0015]因此，本文描述了整体硬质碳化物高进给速率端铣刀的某些非限制性实施例。整体硬质碳化物高进给速率端铣刀可具有已知的尺寸和形状，并且可适于在多种铣削应用中的常规使用。应当理解，本说明书可仅示出与提供其清晰理解相关的本发明那些方面，并且某些方面对于本领域普通技术人员将显而易见。因此，可能不存在对于有利于更好理解本发明而言不必要的那些方面，以便简化本说明书。
[0016]在阅读本说明书和附图之后，本发明的这些和其他方面将得到更充分的理解。【附图说明】
[0017]图1为根据本发明的一个方面的整体硬质碳化物端铣刀的侧正视图。
[0018]图2为根据本发明的一个方面的图1中所示的整体硬质碳化物端铣刀的端视图。
[0019]图3为根据本发明的一个方面的图1中所示的整体硬质碳化物端铣刀的放大部分。
[0020]图4为根据本发明的一个方面的图3中所示的整体硬质碳化物端铣刀的放大部分。
[0021]图5为根据本发明的一个方面的整体硬质碳化物端铣刀的切削刃轮廓的图示。
[0022]图6为根据本发明的一个方面的图5的放大部分。【具体实施方式】[〇〇23]应当理解，本文中本发明的某些说明已经过简化，仅示出了与清晰理解本发明相关的那些元素和限制，同时为了清楚起见，去除了其他元素。本领域的普通技术人员在考虑本发明的说明书后，将认识到其他元素和/或限制也可能是实现本发明所需的。然而，因为此类其他元素和/或限制可易于由普通技术人员在考虑本发明的说明书后确定，并且对于全面理解本发明而言并不必要，故本文未提供此类元素和限制的讨论。例如，如本文所讨论，本发明的端铣刀的实施例可以整个整体硬质碳化物或整体硬质碳化物头部的形式制备，所述端铣刀包括切削部分并且通过熔合或其他制造机械方法附接到钢棒。制造高进给速率端铣刀的方法是本领域普通技术人员普遍理解的，因此未在本文详细描述。另外，所有几何形状均应视为由术语“基本上”修饰，其中术语“基本上”意指所述形状在切削刀片的典型设计和制造公差内形成。[〇〇24]参见图1-图4,示出了根据本发明的一个方面的具有纵向切削轴线12的端铣刀10。 在一个方面，端铣刀10为整体硬质碳化物端铣刀的形式。应当理解，端铣刀10也可为各种类型的端铣刀和相关切削刀片的形式。
[0025]如图2所示，端铣刀10包括标称直径D。端铣刀10还包括多个切削凹槽(或齿)14a、 14b和14c。对于每个切削齿如例如14a而言，存在提供正切削动作的多个前端切削间隙面 16、18和20。端铣刀10也包括前切削面21，所述前切削面21可被配置为例如平面、曲面、槽面或者具有多个前角和刃整理的复杂槽面形式。
[0026]图3为图1的区域3的缩放视图或放大视图，并且示出了端铣刀10的切削刃部分22 (例如，其可称为高进给速率切削刃)的细部。应当理解，根据本发明的各方面，端铣刀10也可具有另外的或多个切削刃部分。[〇〇27]切削刃部分22包括靠近或邻近切削周边26(8卩，接近标称直径D)的刀尖拐角24。切削周边26可具有圆柱形切削区域以产生90度壁或台肩。切削刃部分22还包括与刀尖拐角24 相邻的凸形切削刃28。在一个方面，凸形切削刃28被配置为具有与刀尖拐角24相邻的末端以及更靠近纵向切削轴线12的另一个末端或相对末端。
[0028]根据本发明的一个方面，切削刃部分22也包括直切削刃30,其也可称为小平面，并与凸形切削刃28相邻(参见，例如，图3和图4，其中图4为图3的区域4的缩放视图或放大视图)。在一个方面，直切削刃30具有与凸形切削刃28的相对末端相邻的第一末端以及更靠近纵向切削轴线12的第二末端。在另一个方面，直切削刃30被配置为与纵向切削轴线12垂直。
[0029]切削刃部分还包括与直切削刃30相邻的凸形斜坡刃32。在一个方面，凸形斜坡刃 32包括与直切削刃30的第二末端相邻的末端。在另一个方面，凸形斜坡刃32被配置为接近纵向切削轴线12。
[0030]在本发明的另一个方面，凸形切削刃28的半径R1等于或大于端铣刀10的标称直径 D的一半。这种几何形状提供了由具有大得多的半径的圆形切削刀片和具有常规尺寸的方形切削刀片所表现出的优点的组合。在一个方面，凸形切削刃28的半径R1在约2.5mm至约 35mm的范围内。[0〇31 ]根据本发明的另一个方面，凸形斜坡刃32的半径R2在约0.25mm至约15mm的范围内。另外，凸形斜坡刃32的长度或水平尺寸L1在约0.25mm至约25mm的范围内。
[0032]根据本发明的另一个方面，直切削刃30的长度L2在约0.2mm至约2mm的范围内。 [0〇33]根据本发明的另一个方面，刀尖拐角24的半径R3在约0.1mm至约4mm的范围内。
[0034]参见图4，示出了虚线34，其可表示对应的直斜坡刃并且连接到本发明的凸形斜坡刃32的两个末端。根据本发明的重要方面，具有凸形斜坡刃32的有益效果包括斜坡刃更长而可实现更好的刃应力分布，且斜坡刃更强，这是由于圆形的形状和更平滑的斜坡铣动作。 另外，凸形斜坡刃32将有益于需要使用斜坡刃32的其他铣削操作如插铣、仿形切削、曲线插削和螺旋孔制作。如本文所述，凸形斜坡刃32的半径在非常小半径到非常大半径的范围内， 具体取决于例如其长度或水平尺寸L1的值。在一个具体例子中，当半径R2相对于其水平尺寸L1而言非常大时，凸形斜坡刃32将近似直线(如虚线34)或至少看起来是直线如虚线34， 但将仍然是凸形。此外，存在具有前角的前刀面或带槽的前刀面形式的斜坡切削面35,所述斜坡切削面35位于凸形斜坡刃32的正后方，并且除了斜坡之外，还在进给超过小平面宽度时提供切削平面。
[0035]在本发明的另一个方面，凸形切削刃28的至少一部分为凸形。在另一个方面，凸形切削刃28的其他部分可为组合的凸弧与直线的形式，或样条曲线的形式。
[0036]在本发明的另一个方面，凸形斜坡刃32的至少一部分为凸形。在另一个方面，凸形斜坡刃32可为组合的直线刃与凸形刃的形式，或样条曲线的形式，或直线刃、凸形刃与样条刃的组合。[〇〇37]参见图5和图6,示出了切削刃轮廓50形式的本发明例子(其中图6为图5的区域6的缩放视图或放大视图)。具体地讲，高进给速率端铣刀诸如端铣刀10的切削刃轮廓50包括半径为R〇.6mm的刀尖拐角52、半径为R7.8mm(其大于标称直径的一半，即R5.0mm(未标记))的凸形切削刃51、长度为0.5mm的直切削刃(小平面)53、以及水平尺寸为0.8mm且半径为 R2.1mm的凸形斜坡刃54。角度13.6°为凸形切削刃51的切削接近角。作为本发明的特征，直切削刃53与纵向切削轴线55垂直。作为一个例子，对于0.8mm的水平尺寸而言，凸形斜坡刃 54具有R2.1mm的曲率半径，但其可在非常小半径到非常大半径的范围内，并且在一个具体情况下，当半径相对于其水平尺寸而言非常大时，凸形斜坡刃看起来是直线，但仍然是凸形。
[0038]尽管上文出于说明目的已描述了本发明的特定方面，但对于本领域的技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的情况下，可以做出对本发明的细节的许多变型。
【主权项】
1.一种具有纵向切削轴线的端铣刀，包括:切削刃部分，所述切削刃部分包括:刀尖拐角，所述刀尖拐角与所述端铣刀的切削周边相邻；凸形切削刃，所述凸形切削刃具有与所述刀尖拐角相邻的末端以及更靠近所述纵向切 削轴线的相对末端；直切削刃，所述直切削刃具有与所述凸形切削刃的所述相对末端相邻的第一末端以及 更靠近所述纵向切削轴线的第二末端；以及凸形斜坡刃，所述凸形斜坡刃与所述直切削刃的所述第二末端相邻。2.根据权利要求1所述的端铣刀，其中所述凸形切削刃的半径等于或大于所述端铣刀 的标称直径的一半。3.根据权利要求2所述的端铣刀，其中所述凸形切削刃的所述半径在约2.5mm至约35_ 的范围内。4.根据权利要求1所述的端铣刀，其中所述凸形斜坡刃临近所述纵向切削轴线。5.根据权利要求1所述的端铣刀，其中所述凸形斜坡刃的半径在约0.2 5 mm至约15 mm的 范围内。6 ?根据权利要求1所述的端铣刀，其中所述凸形斜坡刃的长度在约0 ? 2 5 mm至约2 5 mm的范围内。7.根据权利要求1所述的端铣刀，其中所述直切削刃的长度在约0.2mm至约2mm的范围内。8.根据权利要求1所述的端铣刀，其中所述刀尖拐角的半径在约0.1mm至约4mm的范围内。9.根据权利要求1所述的端铣刀，还包括另外的切削刃部分。10.根据权利要求9所述的端铣刀，还包括与每个切削刃部分相对应的切削凹槽和前切 削面。11.根据权利要求1所述的端铣刀，其中所述直切削刃与所述纵向切削轴线垂直。12.—种具有纵向切削轴线的端铣刀，包括:至少一个切削刃部分，所述至少一个切削刃部分包括:刀尖拐角，所述刀尖拐角与所述端铣刀的切削周边相邻；凸形切削刃，所述凸形切削刃具有与所述刀尖拐角相邻的末端以及相对末端，其中所 述凸形切削刃的半径等于或大于所述端铣刀的标称直径的一半；直切削刃，所述直切削刃具有与所述凸形切削刃的所述相对末端相邻的第一末端以及 相对的第二末端；以及凸形斜坡刃，所述凸形斜坡刃与所述直切削刃的所述第二末端相邻，其中所述凸形斜 坡刃接近所述纵向切削轴线。13.根据权利要求12所述的端铣刀，其中所述凸形切削刃的所述半径在约2.5mm至约 35mm的范围内。14.根据权利要求12所述的端铣刀，其中所述凸形斜坡刃的半径在约0.25mm至约15mm 的范围内。15.根据权利要求12所述的端铣刀，其中所述凸形斜坡刃的长度在约0.25mm至约25mm的范围内。16.根据权利要求12所述的端铣刀，其中所述直切削刃的长度在约0.2mm至约2mm的范围内。17.根据权利要求12所述的端铣刀，其中所述刀尖拐角的半径在约0.1mm至约4mm的范围内。18.根据权利要求12所述的端铣刀，其中所述端铣刀为整体硬质碳化物端铣刀的形式。19.根据权利要求12所述的端铣刀，其中所述直切削刃与所述纵向切削轴线垂直。20.—种具有纵向切削轴线的端铣刀，包括:切削刃部分，所述切削刃部分包括:刀尖拐角，所述刀尖拐角与所述端铣刀的切削周边相邻；第一切削刃，所述第一切削刃具有与所述刀尖拐角相邻的末端以及相对末端，其中所 述第一切削刃的至少一部分为凸形；第二切削刃，所述第二切削刃具有与所述第一切削刃的所述相对末端相邻的第一末端 以及第二末端，其中所述第二切削刃为大致直的；以及斜坡刃，所述斜坡刃与所述第二切削刃的所述第二末端相邻，其中所述斜坡刃的至少 一部分为凸形并且其中所述斜坡刃临近所述纵向切削轴线。
【文档编号】B23C5/06GK105983721SQ201610143996
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年3月14日
【发明人】J-L.杜富尔, X.方, F.J.帕尔默, D.威尔斯
【申请人】肯纳金属公司