專利名稱：一種用于銑刀的切削刀片的制作方法
本發(fā)吸涉及一種用于銑刀，特別是用于旋轉(zhuǎn)的挖槽銑削刀具的切削刀片。
挖槽銑削刀具用在需從工件上除去大量的金屬，同時(shí)在加工的工件內(nèi)精確留下槽或凹坑的加工場(chǎng)合。這種挖槽銑削加工的一個(gè)具體實(shí)例是飛機(jī)構(gòu)件，例如機(jī)翼結(jié)構(gòu)的加工，其需最大程度地減少結(jié)構(gòu)重量同時(shí)確保機(jī)械強(qiáng)度。為此目的，工件通常以鋁制成，并加工出槽和凹坑，工件上相鄰凹坑通常由極薄壁部分隔開(kāi)。因此很明顯，這種挖槽銑加工包括除掉可觀量的金屬以及生產(chǎn)效率需要有相當(dāng)高的除掉金屬的切削速度。同時(shí)，鑒于要在加工構(gòu)件上保留許多十分薄的隔壁，必須確保該挖槽銑加工不損壞這些薄壁，或不導(dǎo)致在其上產(chǎn)生不希望有的應(yīng)力和應(yīng)變。
很自然，一個(gè)挖槽銑削加工包括在該切削刀具的旋轉(zhuǎn)軸線方向上通過(guò)切削刀片鏜削或鉆出一初始孔，以及一個(gè)隨后的銑削加工，其包括相對(duì)該切削刀具旋轉(zhuǎn)軸線的工件橫向位移。與此相關(guān)的英國(guó)專利GB-2164283，提供了具有切削刀片的一種旋轉(zhuǎn)挖槽銑削刀具，其中該刀片相對(duì)該刀具旋轉(zhuǎn)軸線偏置，在此情況下，如在該現(xiàn)有專利說(shuō)明書(shū)中清楚解釋和說(shuō)明的，該刀片可切入工件的最大深度在任何單獨(dú)加工中都受到限制。這種限制的產(chǎn)生是由于刀片鄰近旋轉(zhuǎn)軸線處沒(méi)有任何切削刃，并因此產(chǎn)生一個(gè)直立的芯部，它限制了該切削刀片繼續(xù)切入工件內(nèi)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，切入和開(kāi)槽發(fā)生在一序列的順序操作之中，在每個(gè)操作中該刀片以其予定的最大量切入工件，然后自該槽的一端至另一端橫向順序地作往復(fù)運(yùn)動(dòng)以除掉直立的芯部。因此，該挖槽銑削加工通過(guò)間生一系列順序斜道完成。所以也很清楚，這種必要的程序降低了該金屬的除掉速度。
本發(fā)明的目的是提供一種用于旋轉(zhuǎn)挖槽銑削刀具的新式和改進(jìn)的切削刀片，它有利于增進(jìn)從工件上除掉金屬的效率，同時(shí)減少在除掉過(guò)程中工件上產(chǎn)生的應(yīng)力。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于旋轉(zhuǎn)挖槽銑削刀具的切削刀片，其基本為平行六面體形狀并具有第一對(duì)基本平行于刀片旋轉(zhuǎn)軸線的長(zhǎng)的切削刃，該第一對(duì)切削刃的每一條限定在所述刀片的鄰接的前面和后面之間;相對(duì)所述第一對(duì)切削刃呈橫向的第二對(duì)切削刃，所述第二對(duì)切削刃中的每一條切削刃由順序的第一和第二切削刃部分組成，所述第一切削刃部分通過(guò)刀片一個(gè)圓形拐角與所述第一對(duì)切削刃的一個(gè)鄰接的切削刃相合并，所述拐角的該鄰接切削刃基本限定成一個(gè)銳角;所述第二切削刃部分向所述刀片的一個(gè)基面傾斜，基本與所述旋轉(zhuǎn)軸線相交，而且通過(guò)一個(gè)向所述刀片基面離開(kāi)方向傾斜的聯(lián)接部分與所述第一對(duì)切削刃的一個(gè)鄰近切削刃匯合。
事實(shí)上，采用根據(jù)本發(fā)明的這樣一種切削刀片，以其與刀片旋轉(zhuǎn)軸線相交的第二對(duì)切削刃中的一條切削刃在進(jìn)行鏜削或鋁削加工時(shí)，確保刀片切入工件之中不受限制，而不會(huì)像在前提及的現(xiàn)有技術(shù)中的情況那樣，會(huì)產(chǎn)生直立的芯部。因此，按現(xiàn)在的情形，伴隨鉆削加工，由該第二切削刃部分可完成有效的和同時(shí)進(jìn)行的銑削加工，并以此方式連續(xù)切除金屬直至刀片達(dá)到予定的加工深度。這一經(jīng)開(kāi)始，相對(duì)切削刀具的工件的橫向位移就確保槽內(nèi)或凹坑中的金屬被切除，這是由第一對(duì)切削刃中的一條長(zhǎng)的切削刃完成的。而這種高效的工件開(kāi)槽或凹抗銑削基本分兩步加工，第一步，刀片切入工件至所需的予定深度，第二步，相對(duì)刀片，工件作橫向運(yùn)動(dòng)以完成凹坑部分的有效銑削。
因此，采用本發(fā)明時(shí)，刀片具有相對(duì)長(zhǎng)的切削刃，可以最少加工工序，加工出相對(duì)深的凹坑，故而大大增加了金屬的切除率。
第一切削刃部分最好向基面傾斜，并與其第二切削刃部分基本成鈍角。這樣當(dāng)進(jìn)行切入或在鉆削階段，使作用在刀片上的徑向作用力有更好的分布。
根據(jù)本發(fā)明的一具最佳實(shí)施例，第一對(duì)切削刃中每條切削刃由順序的第一、第二切削刃部分組成，鄰接于刀片一個(gè)加圓影拐角的第一切削刃部分與呈連接彎曲狀的刀片前面、后面相連，以使相對(duì)刀桿的前角和后角沿第一切削刃部分的長(zhǎng)度方向上基本保持不變。而該第二切削刃部分與限定一個(gè)相對(duì)刀片基面基本不變的角度的前面相連，這樣相對(duì)刀桿確定的該前角沿此第二切削刃部分的長(zhǎng)度方向是增加的。
因此，沿第一切削刃部分長(zhǎng)度方向的刀片的幾何特征基本上已在我們?cè)缦鹊拿绹?guó)專利VS-5，071，292的說(shuō)明書(shū)中描述，且該結(jié)構(gòu)在保證以一種最小應(yīng)力作用到工件上，特別是作用到金屬除掉后工件上所保留的薄隔壁上的方式來(lái)進(jìn)行銑削加工，特別有效。另一方面，帶有第二切削刃部分的該銑削刃設(shè)計(jì)成與該第一切削刃部分具有不同的幾何特征，導(dǎo)致了幾何方面的不連續(xù)性，結(jié)果使本來(lái)在通常情況下使用這種長(zhǎng)的銑削刃產(chǎn)生的作用到切削刀具上的振動(dòng)得到衰減，這樣使采用這種長(zhǎng)的切削刃當(dāng)然就很有利。
現(xiàn)將描述按本發(fā)明用于旋轉(zhuǎn)挖槽切削刀具的切削刀片的一個(gè)實(shí)施例，并參照附圖，其中，

圖1為用根據(jù)本發(fā)明切削刀片的旋轉(zhuǎn)切削刀具加工的飛機(jī)機(jī)翼構(gòu)件的側(cè)視圖;
圖2為在工位上有旋轉(zhuǎn)切削刀具的沿圖1中線Ⅱ-Ⅱ的機(jī)翼的一個(gè)橫剖視圖;
圖3為附有根據(jù)本發(fā)明切削刀片的旋轉(zhuǎn)切削刀具的側(cè)視圖;
圖4為圖3所示切削刀具的局部放大圖;
圖5為圖4所示刀具相對(duì)其縱軸線旋轉(zhuǎn)90°時(shí)的局部放大圖;
圖6為圖3、4和5中所示刀具的端部平面圖;
圖7為根據(jù)本發(fā)明的切削刀片的平面視圖;
圖8為圖7所示刀片的側(cè)視圖;
圖9為圖7所示刀片，特別是沿線B剖開(kāi)的端視圖;
用10a，10b，10c，10d，10e和10f為圖7所示刀片沿A至F線所取的切削刃各部分的各橫剖面圖;和圖11為根據(jù)本發(fā)明的切削刀片，當(dāng)其相對(duì)工件安裝在所示切削刀具(除掉了切削刀桿)上時(shí)的一幅立體圖。
如圖1和2所示，切削刀片1裝在一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的挖槽銑削刀具(詳見(jiàn)圖4、5和6)的一個(gè)軸2上，用于加工例如在一飛機(jī)構(gòu)件4上形成予定輪廓形狀的槽或凹坑3。為此目的，刀片1被設(shè)計(jì)成通過(guò)鉆削或鏜削加工切入構(gòu)件4，該切入高度h相應(yīng)于刀片1的一個(gè)主切削刃5的長(zhǎng)度，實(shí)際的鏜削或鉆削是由橫向切削刃完成的。刀片一旦全部切入構(gòu)件4后，相對(duì)刀片的一個(gè)構(gòu)件的橫向運(yùn)動(dòng)隨即開(kāi)始，產(chǎn)生一個(gè)銑削加工，相對(duì)構(gòu)件的刀片相對(duì)運(yùn)動(dòng)以一系列虛線表示。隨著該銑削加工完成，留下一個(gè)凹槽3，相鄰凹槽是幅薄隔壁7彼此隔開(kāi)。
如附圖中圖2可清楚看出的，橫向切削刃6與刀具的旋轉(zhuǎn)軸線8相交，并因此由該第二切削刃6執(zhí)行的一個(gè)同時(shí)進(jìn)行的有效銑削加工伴隨著對(duì)該工件連續(xù)的刀片的鉆進(jìn)，以此方式金屬被不斷地切下直到該刀片達(dá)到其加工的予定深度。
現(xiàn)參考圖3至11詳述根據(jù)本發(fā)明的切削刀片，以及要在旋轉(zhuǎn)刀具上的安裝橫式和其在旋轉(zhuǎn)加工中的使用。
如圖所示，刀片1呈平面六面體形狀，并帶有一對(duì)主銑削刃5和一對(duì)橫向切削刃。刀片1進(jìn)一步以上面11和下基面12構(gòu)成并有一個(gè)中央設(shè)置的夾緊孔13。
每條長(zhǎng)的切削刃5限定在鄰接的前面11a和一個(gè)主后面14間。每條橫向切削刃6限定在一個(gè)鄰接的前面11b和一個(gè)側(cè)面后面15間。鄰接的主切削刃5和橫切削刃6及其相聯(lián)的鄰接后面14和15通過(guò)刀片對(duì)角線相對(duì)方向上的一對(duì)圓形拐角16處匯合。
如圖7所示，該主切削刃5和橫切削刃6在它們圓形拐角16范圍內(nèi)成一銳角。
用夾緊螺釘19把刀片1固定到該旋轉(zhuǎn)刀具的軸2上所制成的一個(gè)軸向凹進(jìn)的座20上。如圖5所示，座20相對(duì)該旋轉(zhuǎn)軸線8所在的刀具軸向平面成一角度r6。另一方面，該主切削刃5向刀片的基面傾斜，并與該旋轉(zhuǎn)軸線8所在的刀具縱軸平面成一角度r6，這即是該刀片的軸向前角。為構(gòu)成能提供給工件最大切入的主銑削刃5，該刀片相對(duì)加長(zhǎng)，因此結(jié)構(gòu)的要求使該刀具具有顯著的深度。為確保刀軸的支承部分有足夠的強(qiáng)度以支承刀片進(jìn)行鉆銑加工，刀片必須裝在該刀具的一重要部位，因而裝在該刀具的中央平面之上(見(jiàn)圖5和6)。然而，為確保鉆加工時(shí)，鉆削有效的鉆除整個(gè)被鉆的部分而不留有直立的芯部，必要的是確保該鉆削刃與刀具旋轉(zhuǎn)軸線8相交。為此緣故，也為確保作用于刀片的徑向力的平衡，則該橫向切削刃采用一種特殊的切削刃的幾何形狀，現(xiàn)說(shuō)明這種幾何形狀。
如附圖11所能清楚看出的，橫向切削刃6通過(guò)一個(gè)起始的切削刃部分6a(最小長(zhǎng)度)，它基本與刀片基面12平行，而與圓形拐角16匯合。跟著該6a部分的是后面的一切削刃部6b，它相對(duì)基面12向下傾斜，再接下來(lái)是一個(gè)切削刃部分6c，它大致與前部分6b構(gòu)成一鈍角且相對(duì)基面12更陟地傾斜。該切削刃部6c與切削刃的最低部分6d匯合，它基本與切削刀片的旋轉(zhuǎn)軸線8相交，而接下去還有一個(gè)連接部6e，它向離開(kāi)基面12的方面傾斜以使與鄰接的主切削刃5匯合。
如在圖7、10d、10e和10f中所能看到的，與刀尖16相連的切削刃制有一強(qiáng)化的刃帶并有一刀楔角βF。切削刃6b也作有一強(qiáng)化的刃帶并聯(lián)接于一個(gè)刀楔角βO。最后是切削刃部6c與一個(gè)刀楔角βE相連并不帶加強(qiáng)刃帶。βP最好小于βO，而βO最好小于βE?？梢钥闯觯?dāng)切削刃6d和6c為正時(shí)，切削刃6b為負(fù)。
選擇橫向切削刃6的不同部分的特殊幾何形狀是基于鉆削加工時(shí)，切削刃上最大壓力是作用在刀尖部16及切削刃部6b上，而最小壓力則作用在與旋轉(zhuǎn)軸線相交的切削刃6的6d段上。由此原因，最大壓力所施加的該刀刃段被刃帶結(jié)構(gòu)強(qiáng)化，而且甚至被處理成負(fù)前角。
還有，實(shí)際鉆入主要由刀尖16和刃部6b和6c所示的切削刃部完成。同時(shí)，切削刃部6c完成銑削加工，連續(xù)除掉鉆削加工中形成的圓錐狀的芯部。
現(xiàn)參照表示主切削刃5的幾何形狀的圖7、10a，10b和10c。該切削刃被分成順序的兩個(gè)部分5a和5b，5a部由刀尖部16延伸至大體刀片的中央?yún)^(qū)，而5b部從刀片中部大致延伸至它與橫向切削刃6的連接部6e相匯合的區(qū)域。該起始部分5a作成有彎曲的后面和前面，使得這部分的前角和后角當(dāng)相對(duì)刀具測(cè)量時(shí)，沿其長(zhǎng)度方向大體保持不變。這些角度大小的選擇一般認(rèn)為從該刀片用作完成工件的起始銑削中所述相對(duì)惡劣的銑削狀態(tài)考慮。在后面的切削刃部5a，該前面相對(duì)平行于刀片基面12的參考平面構(gòu)成一個(gè)大致不變的角(因此，圖10b的角Xb與圖11c中的Xc大致相等)。另一方面，該切削刃部分5b內(nèi)的刀片前角，在相對(duì)刀具測(cè)量時(shí)，沿切削刃部5b長(zhǎng)度方向上是增加的，而且鑒于在相對(duì)刀具測(cè)量時(shí)，該后角保持不變，則刀片的刀楔角β沿5b部分長(zhǎng)度方向平穩(wěn)地減小。
要提供如上所述的具有特殊幾何形狀的起始切削刃部6a(相對(duì)刀具測(cè)量時(shí)，有不變的前、后角)是由于在銑削初始階段(包括這6a部分)作用于該刀片上的力為最大。隨后，當(dāng)該切削刃6b被包括在內(nèi)時(shí)，這些力即相應(yīng)減小，以利于上述這部分的特殊切削刃的幾何形狀。
通過(guò)將主切削刃5分成具有不同幾何參數(shù)的兩分開(kāi)的部分5a和5b，以及在切削刃5上提供幾何的不連續(xù)性，刀片的振動(dòng)及由其引起的切削刀具的振動(dòng)有實(shí)質(zhì)性的減小;要不然由于有這么長(zhǎng)的切削刃，特別是切削刀具直徑相對(duì)有限，振動(dòng)會(huì)非常大的。
上述實(shí)例中，把長(zhǎng)的主切削刃5分成具有不同幾何性質(zhì)的兩部分，這基本是在該切削刃的中央處，這種分段也可以在該切削刃的其他地方。確定該分步點(diǎn)位置的一個(gè)因素是該切削刃6的軸向正值的程度。因此，隨著軸向正值的增加，切削刃部6a匯合進(jìn)切削刃部6b的部位就向遠(yuǎn)離刀尖16的方向移動(dòng)。另一個(gè)因素是所銑削的材料。因此，材料愈硬，由基本不變后角和前角(相對(duì)刀具測(cè)量)所提供的該切削刃的主要部分的需要就愈大。但是相對(duì)易于加工的材料，例如鋁，這種需要較前述材料要小，而且這種分段在該切削刃中部時(shí)容易起作用。
沿該切削刃6的所有位置(例如其兩部分6a和6b)最好是在由旋轉(zhuǎn)刀片所產(chǎn)生的包絡(luò)的圓柱形表面上。以這種方式可確保銑削出一個(gè)平整連續(xù)的表面。
如附圖9和11所示，后面14被分成三個(gè)連續(xù)的部分14a，14b他14c。該14a部，至少沿后面的長(zhǎng)度上與第一切削刃部5a相連，且連續(xù)地彎曲。該后面部分14b基本呈平面，且用來(lái)把刀片有效的橫斜地夾緊在刀桿上。該最低處后面14c部相對(duì)鄰接部分14b向內(nèi)傾斜(即相對(duì)基面12法線所成角大于由后面14b，部與法線所成夾角)。從附圖11中可容易看出，這第三后面部分14c保證其基面12鄰接的刀片的區(qū)域在鉆削加工時(shí)，不碰撞所鉆出的孔壁，這在采用相對(duì)管小直徑的刀具時(shí)，尤為重要。
根據(jù)本發(fā)明的用于旋轉(zhuǎn)挖槽銑刀的切削刀片的一個(gè)特定例子中，采用下列具體尺寸上面的主對(duì)角線尺寸＝31mm上面的較小對(duì)角線尺寸＝19mm主切削刃長(zhǎng)度＝22mm刀片最大深度＝6.5mm刀片最大寬度＝14.5mm
權(quán)利要求
1.一種用于旋轉(zhuǎn)挖槽銑刀的切削刀片，所述刀片基本是平行六面體形狀且有第一對(duì)基本與刀片的旋轉(zhuǎn)軸線平行的長(zhǎng)的切削刃，所述第一對(duì)切削刃的每條切削刃被限定在所述刀片的相鄰接的前面和后面之間；相對(duì)所述第一對(duì)切削刃橫向的第二對(duì)切削刃，所述第二對(duì)切削刃中的每條切削刃由順序的第一和第二切削刃部分所組成，所述第一切削刃部分通過(guò)刀片一個(gè)圓形拐角與所述第一對(duì)切削刃中的一個(gè)鄰接的切削刃匯合，其特征在于在所述拐角(16)處，該鄰接的切削刃(5、6)大體形成一銳角4；所述第二切削刃部分(6c)向所述刀片的基面(12)傾斜以使能與所述旋轉(zhuǎn)軸線大致相交并通過(guò)一個(gè)向所述刀片基面離開(kāi)方向傾斜的連接部分(6e)與所述第一對(duì)切削刃中的一條鄰近的切削刃相匯合。
2.按權(quán)利要求1所述的一種切削刀片，其特征為，所述第一切削刃部分(6b)向所述刀片基面(12)傾斜。
3.按權(quán)利要求2所述的一種切削刀片，其特征為，所述第一、第二切削刃部分(6b，6c)它們之間基本成鈍角。
4.按在前權(quán)利要求任意之一所述的一種切削刀片，其特征在于，所述第一切削刃部分(6b)通過(guò)一個(gè)基本平行于所述刀片基面的起始部分(6a)與所述刀片拐角(16)匯合。
5.按在前權(quán)利要求任意之一所述的一種切削刀片，其特征在于，所述第一切削刃部分(6b)有一強(qiáng)化的刃帶部分并在其至少一部分長(zhǎng)度內(nèi)連有一個(gè)負(fù)前面。
6.按權(quán)利要求5所述的一種切削刀片，其特征在于，所述第二切削刃部分(6c)在其長(zhǎng)度內(nèi)的主要部分內(nèi)連有一正前面。
7.按在前權(quán)利要求任意之一所述的一種切削刀片，其特征在于，所述第一對(duì)切削刃中的每條切削刃(5)由第一和第二順序切削刃部分(5A、5B)所組成，第一切削刃部(5A)與刀片圓形拐角(16)鄰接，連有連續(xù)彎曲的前面和后面，以使相對(duì)刀桿的該前角和后角沿所述第一切削刃部分(5a)長(zhǎng)度方向上基本保持不變，而第二切削刃部分(5b)連有相對(duì)所述刀片基面(12)具有一基本不變角度的前面，該相對(duì)所述刀桿的前角沿所述第二切削刃部分(5b)長(zhǎng)度方向上增加。
8.按權(quán)利要求7所述的一種切削刀片，其特征在于，所述第一對(duì)切削刃的每條切削刃(5)，從該刀片圓形拐角(16)向所述刀片基面(12)傾斜。
9.按權(quán)利要求7或8所述的一種切削刀片，其特征在于，所述第一對(duì)切削刃中的每條切削刃(5)帶有一后面(14)，它由與所述切削刃(5)相鄰的第一部分(14a)和鄰接于所述基面(12)的基本呈平面的第二部分(14b)所組成。
10.按權(quán)利要求9所述的一種切削刀片，其特征在于，所述基本呈平面的第二部分(14b)與所述基面(12)匯合，這是通過(guò)一個(gè)與所述基面(12)法線構(gòu)成角大于該第二后面部分(14b)與所述法線構(gòu)成角的另一后面部分(14c)。
全文摘要
一種用于旋轉(zhuǎn)挖槽切削刀具的嵌鑲刀頭，基本上呈平行六面體構(gòu)形，并具有基本上平行于其旋轉(zhuǎn)軸線的、形成在鄰接的前面后面之間的第一對(duì)切削刃和橫向于第一對(duì)切削刃的、含有接連的第一與第二切削刃部分的第二對(duì)切削刃；第一切削刃部分通過(guò)一個(gè)倒圓角跟第一對(duì)切削刃的鄰接刃匯合，兩鄰接切削刃在角部形成銳角；第二切削刃部分斜向刀頭基面，基本上與旋轉(zhuǎn)軸線相交，并通過(guò)沿背離基面方向傾斜的連接部跟第一對(duì)切削刃的鄰接刃匯合。
文檔編號(hào)B23C5/10GK1093629SQ9310985
公開(kāi)日1994年10月19日 申請(qǐng)日期1993年7月10日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月1日
發(fā)明者A·沙特蘭, R·馬古里斯 申請(qǐng)人:伊斯卡有限公司