具有波纹图案的旋转式切削刀具的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种具有波纹图案的旋转式切削刀具。该具有纵向轴线（16）的旋转式切削刀具（10）包括一个柄部分（12）和一个从该柄部分延伸至一个切削刃尖的切削部分（14），该切削部分具有一个切削长度、以及被多个沿该切削长度延伸的槽（20）分开的多个刃片（18），并且这些刃片各自包括一个前导面（22）、一个跟随面（24）、在该前导面与该跟随面之间延伸的一个刃带表面（26）、以及在该前导面与该刃带表面之间的相交处的一个切削刃（28）；每个刃片形成了一个具有波长和幅值的波纹图案（32），其中，每个刃片的每个切削刃的一个径向前角沿该切削长度始终是正的。
【专利说明】具有波纹图案的旋转式切削刀具
[0001 ] 本申请是申请号为“201080007653.2”的中国发明专利申请的分案申请。原申请的申请日是2010年2月4日(PCT国际申请日)、中国国家申请号是“201080007653.2” (PCT国际申请号是PCT/US2010/023197)，发明创造名称是“具有波纹图案的旋转式切削刀具”。
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种旋转式切削刀具。更具体的说，本发明涉及一种具有对于每个交替的刃片进行重复的波纹图案的端铣刀。
【背景技术】
[0003]旋转式切削刀具(如端铣刀)典型地具有一种圆柱形构形，它包括一个柄部分以及一个切削部分。该切削部分包含多个螺旋安置的切削刃片，这些切削刃片从该切削部分邻近该柄部分的一个第一端(即，“柄末端”)朝向该切削部分的相反端(即，“自由端”)延伸。在一些实施方案中，这些螺旋齿或刃片的切削刃是沿着一个关于该刀具的纵向轴线而言基本恒定的半径进行安置的。在其他实施方案中，总体上称为“楔形的”切削刀具，这个切削部分在形状上基本是截头圆锥形的；即，当切削刃从切削部分的柄末端延伸至自由端时，每个刃片的切削刃具有一个关于该刀具的纵向轴线而言恒定减小的半径。在楔形的旋转式切削刀具中这些刃片的切削刃在经过该切削部分并且垂直于刀具的纵向轴线的任何平面中是处于距刀具的纵向轴线的相同半径处。在又其他的端铣刀实施方案中，总体上称为“直槽的”旋转式切削刀具，这些刃片的切削刃平行于刀具的纵向轴线而延伸。
[0004]很久就已经知道在许多机加工操作中，端铣刀的性能通过切削刃的锯齿形而得以改进。这种类型的刀具在刀具目录中被列出并且是现成可用的。然而，对于这些锯齿的最佳形式没有一致的意见。一种常见形式是正弦波。
[0005]图8示出了用于六槽式端铣刀设计的一种常规的正弦波图案。如所看到的，典型的正弦波纹图案是使得从切削刃尖至第一个波的距离d对于每个顺序的刃片是增加的。例如，从切削刃尖至第一个波的距离d对于刃片# I是最短的并且然后对于每个顺序的刃片是连续增加的。因此，距离d对于6#刃片是最大的。同样，一种典型的端铣刀具有一个在约三十(30)度与约三十五(35)度之间的螺旋角。
[0006]不幸的是，以上描述的常规端铣刀设计可能没有对于不同的轴向切削深度的所有刃片都获得这种正弦波纹图案的益处。例如，以上描述的常规正弦波图案可以适合于广泛不同的切削操作，但可能不适合于某些切削操作，如一种开槽操作。因此，所希望的是提供一种克服现有技术的这些缺陷的旋转式切削刀具。
【发明内容】
[0007]在本发明的一个方面中，一种具有纵向轴线的旋转式切削刀具包括:一个柄的部分；以及从该柄部分延伸至一个切削刃尖的一个切削部分，该切削部分具有一个切削长度、以及被沿该切削长度延伸的多个槽所分开的多个刃片，并且其中这些刃片各自包括一个前导面、一个跟随面、在该前导面与该跟随面之间延伸的一个刃带表面、以及在该前导面与该刃带表面之间的相交处的一个切削刃；每个刃片形成了一个具有波长和幅值的波纹图案。该波纹图案开始于距用于该多个刃片中的一个第一刃片的切削刃尖一个第一距离处，该波纹图案在该第一距离处对于该多个刃片中的每个交替的刃片进行重复。该波纹图案开始于距用于该多个刃片的一个第二刃片的切削刃尖一个第二的、不同的距离处，该波纹图案在该第二距离处对于该多个刃片中的每个交替的刃片进行重复。
[0008]在本发明的另一个方面中，一种具有纵向轴线的旋转式切削刀具包括:一个柄的部分；以及从该柄部分延伸至一个切削刃尖的一个切削部分，该切削部分具有一个切削长度、以及被沿该切削长度延伸的多个槽分开的多个刃片，并且其中这些刃片各自包括一个前导面、一个跟随面、在该前导面与该跟随面之间延伸的一个刃带表面、以及在该前导面与该刃带表面之间的相交处的一个切削刃；每个刃片形成了一个具有波长和幅值的波纹图案。每个刃片的每个切削刃的径向前角沿着该切削长度始终是正的。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]虽然展示了本发明的不同的实施方案，但所示的这些具体实施方案不应被解释为限制了权利要求。在此预期可以做出不同的变化和修改而不脱离本发明的范围。
[0010]图1是根据本发明的一个实施方案的一种具有波纹图案的旋转式切削刀具的侧视图。
[0011]图2是图1的旋转式切削刀具的切削部分的透视的端视图。
[0012]图3是根据本发明的一个实施方案示出了刃片与槽的间隔的旋转式切削刀具的截面视图。
[0013]图4是该刃片的放大的截面视图，根据本发明的一个实施方案示出了在最小螺旋线的点处一个正的径向前角。
[0014]图5是该刃片的放大的截面视图，根据本发明的一个实施方案示出了在最大螺旋线的点处的一个正的径向前角。
[0015]图6是根据本发明的一个实施方案的楔形槽内芯设计的平面视图。
[0016]图7是根据本发明的一个实施方案具有波纹图案的六槽式旋转切削刀具的示意图，其中多个交替刃片的波纹图案开始于距切削刃尖的相同距离处。
[0017]图8是用于常规的六槽式旋转切削刀具的一种波纹图案的示意图。
【具体实施方式】
[0018]现在参见图1和图2，一种旋转式切削刀具10 (如端铣刀以及类似刀具)包括一个柄部分12、从柄部分12延伸并且具有一个切削刃尖15的一个切削部分14、以及一条纵向轴线16。切削部分14的总体形状可以是(但不限于)一种圆柱形的形状或者一种截头圆锥形的形状。这个切削部分14包括多个刃片18，这些刃片被沿着切削部分14的长度延伸的多个槽20分开。每个刃片18沿着其长度被提供有一种重复的正弦波纹图案32。在所展示的实施方案中，这种旋转式切削刀具10具有总共六(6)个刃片18和槽20。然而,应当认识至IJ，本发明不受刃片和槽的数目所限制，并且可以用更少或更多数目的刃片和槽来实践本发明。例如，本发明可以用四(4)个刃片和槽、八(8)个刃片和槽等等来实践。[0019]现在参见图3，这些刃片18各自具有一个前导面22、一个跟随面24、以及跨接该前导面22及跟随面24的一个刃带表面26。在前导面22与刃带表面26之间的相交处形成了一个用于对应刃片18的切削刃28。在所展示的实施方案中，切削部分14的这些刃片18和槽20在切削部分14中以一个约二十八(28)度的螺旋角30 (图7)螺旋地延伸，如与图8的具有在约三十(30)度至三十五(35)度之间的螺旋角的常规端铣刀相比而言。
[0020]本发明的一个方面是，径向前角沿切削长度(LOC)变化，但贯穿该LOC始终保持是正的。图4示出在最小螺旋线36 (图7)的点处为约+7度±2度的一个径向前角34。图5示出了在最大螺旋线38 (图7)的点处为约+12度±2度的径向前角34。因此，这个径向前角34在最大螺旋线38的点处比在最小螺旋线36的点处大得多并且在约五(+5)度至约十五(+15)度之间变化。
[0021]现在参见图6，在切削部分14中这些槽20的深度沿该旋转式切削刀具10的纵向轴线16改变。确切地说，在切削部分14中这些槽20的深度邻近柄部分12是相对较小的而邻近切削刃尖15是相对较大的。例如，在所展示的实施方案中，这些槽20的深度邻近柄部分12 (在图6中作为一条实线示出)可以是该切削直径的约63%并且邻近切削刃尖15 (在图6中作为一条虚线示出)是切削直径的约60%。
[0022]现在参见图7，根据本发明的一个实施方案示意性地示出了一种六刃片式端铣刀设计中每个刃片18的波纹图案32。如在此所使用的，波纹图案32被定义为具有一系列的峰和谷的一种正弦形状的刃片图案，这些峰和谷沿切削长度限定了一个波长(或周期)以及一个幅值。如在图7中所示，这种波纹图案32是由一系列的波纹定义的，每个波纹具有一个波长40以及一个幅值42。在所展示的实施方案中，波长40以及幅值42对于每个刃片18是基本上相同的。本发明的一个方面是，该波纹图案开始之处距切削刃尖的的距离对于每个交替的刃片是基本上相同的。换言之，在所展示的六刃片式设计中，对于刃片# U# 3以及# 5，波纹图案32是开始于距切削刃尖15—个第一距离dl处，而对于刃片# 2、# 4以及# 6，波纹图案32是开始于距切削刃尖15 —个第二距离d2处。由于这种独特的波纹图案，端铣刀10在不同的轴向切削深度中在所有刃片上都获得了波纹形状刃片的益处、而不是仅仅对于图8中所示的常规端铣刀的前两个或三个刃片。
[0023]应该认识到，本发明的这些原理可以用具有任何偶数数目的刃片的一种端铣刀设计来进行实践。例如，本发明可以用一种四槽式设计来进行实践，其中刃片# I和# 3开始于距切削刀尖的相同的第一距离处，而刃片# 2和# 4开始于距切削刃尖的相同的第二距离处。在另一个实例中，本发明可以用一种八槽式设计来进行实践，其中刃片# 1、#3、#5以及# 7开始于距切削刃尖的相同的第一距离处，而刃片# 2、# 4、# 6以及# 8开始于距切削刃尖的相同的第二距离处。
[0024]在此提及的这些专利以及公开文件通过引用被结合在此。
[0025]在已经说明了目前优选的实施方案之后，本发明可以在请求保护的范围之内以其他方式来实施。
【权利要求】
1.一种具有纵向轴线的旋转式切削刀具，包括: 一个柄部分；以及 一个从该柄部分延伸至一个切削刃尖的切削部分，该切削部分具有一个切削长度、以及被多个沿该切削长度延伸的槽分开的多个刃片，并且其中这些刃片各自包括一个前导面、一个跟随面、在该前导面与该跟随面之间延伸的一个刃带表面、以及在该前导面与该刃带表面之间的相交处的一个切削刃；每个刃片形成了一个具有波长和幅值的波纹图案， 其中，每个刃片的每个切削刃的一个径向前角沿该切削长度始终是正的。
2.根据权利要求1所述的旋转式切削刀具，其中该径向前角沿该切削长度在5度至15度之间变化。
3.根据权利要求2所述的旋转式切削刀具，其中该径向前角在一个最小螺旋线的点处是小于在一个最大螺旋线的点处。
4.根据权利要求1所述的旋转式切削刀具，其中每个刃片相对于该纵向轴线形成了一个约二十八度的螺旋角。
5.根据权利要求1所述的旋转式切削刀具，其中每个槽的深度沿该纵向轴线从该切削刃尖朝向该柄部分而改变。
6.根据权利要求5所述的旋转式切削刀具，其中每个槽的深度邻近该切削刃尖是更大的。
7.根据权利要求1所述的旋转式切削刀具，其中波长以及幅值对于该多个刃片中的每个刃片是相同的。
8.根据权利要求1所述的旋转式切削刀具，其中该波纹图案开始于距用于该多个刃片中的一个第一刃片的切削刃尖一个第一距离处，该波纹图案在该第一距离处对于该多个刃片中的每个交替的刃片进行重复，并且 其中，该波纹图案开始于距用于该多个刃片中的一个第二刃片的切削刃尖一个不同的第二距离处，该第二刃片直接邻近该第一刃片，该波纹图案在该第二距离处对于该多个刃片中的每个交替的刃片进行重复。
【文档编号】B23C5/06GK103769662SQ201410045857
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2010年2月4日 优先权日:2009年2月17日
【发明者】D·R·戴维斯 申请人:钴碳化钨硬质合金公司