用于加工纖維強(qiáng)化的材料、如碳纖維強(qiáng)化塑料的端銑刀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的用于加工纖維強(qiáng)化的材料、如CFK (碳纖維強(qiáng)化塑料)端銑刀。
【背景技術(shù)】
[0002]在對(duì)纖維強(qiáng)化的材料，如CFK、GFK(玻璃纖維強(qiáng)化塑料)和聚酯絲線強(qiáng)化塑料進(jìn)行銑削加工和鉆孔加工時(shí)，存在這樣的問(wèn)題，當(dāng)利用傳統(tǒng)的用于切削加工的刀具對(duì)由這種材料制成的工件進(jìn)行加工時(shí)，通常會(huì)出線單根纖維被拉出或出現(xiàn)聚酯絲線的散開(Aufspleissen)。就是說(shuō)單根纖維從加工部位的邊緣被扯出，并且在刀具經(jīng)過(guò)時(shí)其他纖維又被壓向加工部位的邊緣，從而這些纖維首先在突出于加工部位的邊緣的端部上被切割并且因此在加工之后突出邊緣。通常因此在預(yù)加工或粗加工之后執(zhí)行再加工過(guò)程，即精整或精絞。
[0003]在金屬加工中已知的精加工-粗加工銑刀中，例如根據(jù)德國(guó)專利文獻(xiàn)DE 3742942Cl或德國(guó)實(shí)用新型文獻(xiàn)DE 8609688 Ul或美國(guó)專利文獻(xiàn)US 4 285 618 B已知的銑刀，每個(gè)粗加工切割刃都配設(shè)有后面的精z整切割刃，由所述銑刀出發(fā)，在纖維強(qiáng)化的材料和具有這種材料的夾層材料的加工領(lǐng)域進(jìn)行了這樣的努力，其目的是，利用一個(gè)刀具即能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)加工、即粗加工，也能夠?qū)崿F(xiàn)再加工，即精絞或精整工序，以便由此在加工時(shí)間較短的同時(shí)獲得改進(jìn)的表面質(zhì)量。
[0004]由此，例如德國(guó)實(shí)用新型文獻(xiàn)DE 202 09 768 U示出一種用于加工夾層材料的階梯鉆頭，其中階梯上的各主切割刃相互錯(cuò)開，使得一個(gè)主切割刃進(jìn)行預(yù)切割，而另一個(gè)主切割刃進(jìn)行精絞(nachreiben)。德國(guó)實(shí)用新型文獻(xiàn)DE 202 11 589 Ul示出另一種用于加工夾層工件的鉆頭，其中兩個(gè)預(yù)加工刀片在一定程度上較鈍地構(gòu)造成拉刀并且沿周向分別跟隨在后面的再加工刀片具有較鋒利的副刃作為絞刀。實(shí)用新型文獻(xiàn)DE 202 11 592 Ul和DE 203 04580 Ul示出類似的鉆頭，這里使用了用于使鉆孔硬化的寬的圓形磨削倒棱和用于避免拉出絲線的倒圓的切割角。
[0005]德國(guó)專利文獻(xiàn)DE 11 2009 000 013 B4示出一種用于加工纖維強(qiáng)化的塑料的端銑刀，其中同樣實(shí)現(xiàn)了在功能上分成完成主切割工作的先行的加工刀片和僅進(jìn)行精加工、跟隨的刀片的構(gòu)思。這里先行的預(yù)加工刀片具有左扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，而跟隨的精加工刀片具有右扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。這里應(yīng)該用于避免出現(xiàn)毛刺。
[0006]此外由塑料加工還已知這樣銑刀，所述銑刀類似于銼刀地在其加工刀片的圓周面上設(shè)有齒，這些齒特別是通過(guò)交叉的、具有相對(duì)于刀具直徑較小的深度的槽形成。這種刀具已經(jīng)在德國(guó)專利文獻(xiàn)DE 736 449以及本申請(qǐng)人的德國(guó)專利文獻(xiàn)DE 10 232 037 B4中示出。
[0007]例如由美國(guó)專利文獻(xiàn)US 5，221，163和國(guó)際申請(qǐng)WO 2010/061933 Al已知將具有外周槽和斷肩溝的刀具用于加工纖維強(qiáng)化的材料。
[0008]美國(guó)專利文獻(xiàn)US 6，164，876公開了一種具有兩個(gè)刀片的刀具，其中一個(gè)刀片具有多個(gè)齒，而另一個(gè)刀片具有傳統(tǒng)的切割刃口。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]由此出發(fā)，本發(fā)明的目的在于，改進(jìn)用于加工纖維強(qiáng)化的材料的端銑刀，使得在加工時(shí)間較小的情況下能實(shí)現(xiàn)更好的表面質(zhì)量。
[0010]所述目的利用權(quán)利要求1的特征來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0011]如在常見(jiàn)的切削刀具中那樣，根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行功能分離，即分成第一加工功能和第二加工功能，其中不同的加工功能通過(guò)不同地構(gòu)成的刀片執(zhí)行。為此將至少一個(gè)繞圓柱芯部段布置并由多個(gè)出肩槽沿周向相互間隔開的刀片是第一種刀片并且在后面也稱為預(yù)加工刀片，而將其他的刀片是第二種刀片并且在后面也稱為再加工刀片。當(dāng)然，在旋轉(zhuǎn)刀具的切削工作中很難分辨何種加工在前或在后，因此所述名稱不應(yīng)理解為限制性的。在同類常見(jiàn)的切削刀具中，這種切削刀具在其加工刀片上具有周邊側(cè)的切割刃口連同緊隨其后的用于硬化的圓形磨削倒棱，與這種切削刀具一樣，根據(jù)本發(fā)明的切削刀具的刀片分別具有周邊側(cè)的工作區(qū)域，所述工作區(qū)域不僅可以有扭轉(zhuǎn)地螺旋段形地繞切削刀具的刀具軸線延伸，而且在另外的實(shí)施形式中，當(dāng)出肩槽不是盤繞設(shè)置時(shí)，也可以沿刀具軸線、即平行于刀具軸線延伸。
[0012]發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，利用由塑料加工已知的、具有多個(gè)齒的周邊側(cè)加工區(qū)域與用作多個(gè)精整或精絞切割刃的外周槽的組合，對(duì)于纖維強(qiáng)化的材料，在待加工工件的表面質(zhì)量上能夠?qū)崿F(xiàn)特別好的結(jié)果。
[0013]因此，根據(jù)本發(fā)明，每個(gè)預(yù)加工刀片的工作區(qū)域構(gòu)造成具有多個(gè)齒的銼刀，如已經(jīng)由塑料加工已知的那樣。就是說(shuō)，在工作區(qū)域的圓柱表面部段形的外周面上加工出這些齒。但與已知的塑料切削刀具不同，再加工刀片具有不同功能和設(shè)計(jì):在每個(gè)再加工刀片的工作區(qū)域中設(shè)有一定數(shù)量的平行于刀具軸線或有扭轉(zhuǎn)地螺旋段形地繞刀具軸線延伸的鋒利的切割刃，就是說(shuō)具有正的主前角的尖銳/銳角的切割楔上的切割刃，所述主前角例如為5°至15°、特別是8°。這里至少一個(gè)再加工刀片上的所述數(shù)量的鋒利的切割刃包括多個(gè)分別設(shè)置在周邊側(cè)的外周槽上的切割刃，其中外周槽相互平行地并相對(duì)于在所述至少一個(gè)再加工刀片前面的出肩槽有斜度地加工到工作區(qū)域的圓柱表面部段形的外周面中。就是說(shuō)，再加工刀片上的所述周邊側(cè)的工作區(qū)域由螺旋段形地延伸的、相互并排平行地按螺紋的形式延伸的外周槽實(shí)現(xiàn)
[0014]這里假定，這種刀具幾何結(jié)構(gòu)在原理上與在已知的精加工-粗加工銑刀和鉆頭中相同地起作用，使得在預(yù)加工刀片上進(jìn)行粗加工或預(yù)加工，其中各個(gè)齒完成主要的材料去除工作，相反，在再加工刀片上進(jìn)行精整或精絞或者刮削。通過(guò)使用各單個(gè)齒，在粗加工中，似乎出現(xiàn)了對(duì)材料的破碎，但基本上可以避免單根絲線的拉出。就是說(shuō)，由于當(dāng)在預(yù)加工或再加工刀片上的齒作用時(shí)而僅點(diǎn)狀地進(jìn)行的材料去除，基本上能夠避免將單根纖維從纖維強(qiáng)化的材料中拉出。然后，在精加工時(shí)，材料殘余并且特別是從被加工的壁部中突出的纖維端部被分離。
[0015]與一個(gè)或優(yōu)選多個(gè)再加工刀片上的外周槽相結(jié)合，這種刀具幾何結(jié)構(gòu)在試驗(yàn)中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了特別好的表面，特別是對(duì)于利用聚酯絲線強(qiáng)化的材料，這種材料傾向于出現(xiàn)散開，而在試驗(yàn)中有效地防止了散開。外周槽以及由此還有精整切割刃這里可以較為平坦，就是說(shuō)以較小的螺旋角，例如>30°的螺旋角延伸并且因此不會(huì)以較大的沖擊力正面撞擊到絲線端部上，而是從側(cè)面，如用刀進(jìn)行切割時(shí)那樣，以較小的沖擊力，但在較長(zhǎng)的時(shí)間上或刃長(zhǎng)上作用于絲線端部。
[0016]對(duì)于多個(gè)分別設(shè)置在外周槽上的精整切割刃補(bǔ)充地，在一個(gè)或多個(gè)另外的再加工刀片上的所述數(shù)量的鋒利切割刃，即精整切割刃可以沿尖銳的切割楔在所述再加工刀片前面的出肩槽與該再加工刀具的周邊之間包括傳統(tǒng)的切割刃，在備選方案的情況下，在所述傳統(tǒng)的切割刃之后可以緊跟著例如圓形磨削倒棱或類似的適于提高硬度的周邊側(cè)工作區(qū)域。也可以設(shè)想，在一個(gè)或多個(gè)再加工刀片上設(shè)有外周槽，而在一個(gè)或多個(gè)另外的再加工刀片上設(shè)有傳統(tǒng)的精整切割刃。
[0017]但已經(jīng)證明特別有利的是，設(shè)有至少一個(gè)第一再加工刀片，所述第一再加工刀片具有設(shè)置在外周槽上的多個(gè)具有正斜度的第一切割刃，并且設(shè)有至少一個(gè)第二再加工刀片，所述再加工刀片具有設(shè)置再外周槽上的多個(gè)具有負(fù)斜度的第二切割刃。由此，由于切削刀具的可能為幾千或上萬(wàn)轉(zhuǎn)每分鐘的轉(zhuǎn)速而模擬一種“剪切”，在這種剪切中，從壁部突出的纖維端頭可以如同用剪刀一樣被切斷或分離。
[0018]由于在第一和第二再加工刀片上的外周槽以及由此各切割刃的反向定向，可以根據(jù)要加工的材料或在要銑削或要鉆孔的工件中用于纖維強(qiáng)化的纖維通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇外周槽以及由此還有切割刃相對(duì)于刀具軸線傾斜、但也相對(duì)于彼此反向的螺旋角或者說(shuō)導(dǎo)程角或者扭轉(zhuǎn)角來(lái)實(shí)現(xiàn)所述的剪切效果，使得結(jié)果得到優(yōu)化。但已經(jīng)證實(shí)，在兩個(gè)再加工刀片上在數(shù)值上至少為15° -20°的螺旋角對(duì)于所有已知的纖維強(qiáng)化材料都是有利的。螺旋角是指切割刃與刀具軸線在投影平面內(nèi)形成的角。
[0019]由此，在所述數(shù)量的第一再加工刀片上或所述數(shù)量的第二再加工刀片上的外周槽的螺旋角較陡，而在另外的所述數(shù)量的再加工刀片上的螺旋角較為平緩，其中如果在第一再加工刀片和第二再加工刀片上的螺旋角有足以模擬剪切的差別，則甚至可以設(shè)想，在第一再加工刀片和第二再加工刀片上的螺旋角都是正的，或者都是負(fù)的。但無(wú)論如何都有利的是，所述螺旋角是反向的，就是說(shuō)，在一種(例如第一)加工刀片上是正的，而在另一種(例如第二)加工刀片上是負(fù)的。為了加工具有聚酯絲線的材料，這里已經(jīng)證明特別有利的是，外周槽相對(duì)于彼此以約45°彼此相反，就是說(shuō)在工件上的一個(gè)確定的位置處它們的投影以45°相交。與此相對(duì)，對(duì)于由凱夫拉爾(Keflar)的絲線已經(jīng)證明60°的交角是合適的，而對(duì)于芳族聚酰胺，120°的交角是合適的，以上角度分別是近似值。為了優(yōu)化在第一再加工刀片上的外周槽和在第二再加工刀片上相反地成角度的外周槽或切割刃的對(duì)應(yīng)效果，這里有利的是，在所有再加工刀片上的外周槽的尺寸都設(shè)計(jì)成相同的。
[0020]此外有利的是，設(shè)有偶數(shù)多個(gè)排肩槽，并由此設(shè)有偶數(shù)多個(gè)刀片，從而預(yù)加工刀片和再加工刀片沿周向可以在周向上交替。一個(gè)特別優(yōu)選的改進(jìn)方案具有四個(gè)出肩槽和四個(gè)刀片，其中兩個(gè)是具有周邊側(cè)的銼刀的預(yù)加工刀片，以及兩個(gè)是再加工刀片，在所述再加工刀片中，一個(gè)構(gòu)造成第一再加工刀片，一個(gè)構(gòu)造成第二再加工刀片，沿軸向在兩個(gè)再加工刀片之間分別設(shè)置一個(gè)預(yù)加工刀片。但也可以設(shè)想本發(fā)明的具有六個(gè)、八個(gè)或更多刀片的實(shí)施形式，其中預(yù)加工刀片和再加工刀片沿周向可相互交替。
[0021]此外有利的是，在再加工刀片上既沿前面的出肩槽的棱邊設(shè)有鋒利的切割刃，也在外周槽上設(shè)有鋒利的切割刃，其中外周槽具有與出肩槽不同的扭轉(zhuǎn)角或螺旋角，并由此時(shí)沿出肩槽的切割刃中斷。以這種方式，外周槽附加地對(duì)于沿出肩槽的切割刃用作斷肩溝。此外有利的是，還在至少一個(gè)預(yù)加工刀片上、優(yōu)選沿每個(gè)預(yù)加工刀片在該預(yù)加工刀片前面的出肩槽和該預(yù)加工刀片的周邊之