專利名稱：用于加工成形面的銑刀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于加工成形面的銑刀，其尤其是用于加工寬幅成形面的圓柱銑刀。
背景技術(shù)：
銑刀是用于對(duì)金屬表面或其它表面進(jìn)行加工的一種刀具。生產(chǎn)中，通常采用圓柱銑刀或立銑刀對(duì)包括平面在內(nèi)的成形面進(jìn)行加工。當(dāng)前，在有色金屬成形面加工中常用的是整體硬質(zhì)合金銑刀或高速鋼銑刀，這二種材料的刀具加工出的工件表面粗糙度值較高，對(duì)成形面的加工達(dá)不到鏡面要求。對(duì)此，現(xiàn)有技術(shù)采用帶聚晶金剛石(P⑶)刀片的銑刀來加工出鏡面成形面。而對(duì)于現(xiàn)有的這種聚晶金剛石銑刀，在一些方面仍存在問題。這是由于聚晶金剛石(PCD)刀片在焊接后，沿刀片的長度方向易產(chǎn)生內(nèi)凹變形，且由于PCD刀片前 刀面表面不可刃磨，因而在纟先刀圓柱面上的周齒(刀片)長度不應(yīng)超過20mm,—般為15mm以下。由此，目前對(duì)于寬度大于15mm寬幅面的成形加工，通常用如下兩種方法進(jìn)行加工一是用立銑刀的端齒來加工成形面，這樣加工出的表面有端齒旋轉(zhuǎn)所形成的交錯(cuò)同心圓以及兩次走刀之間形成的相交線，很難達(dá)到鏡面要求；二是用現(xiàn)有較短的圓柱銑刀(例如刃加工表面小于15mm)的周齒沿成形面進(jìn)行多次走刀，然而這同樣會(huì)產(chǎn)生兩次走刀之間形成的相交線。因此，現(xiàn)有需要這樣一種銑刀，其能對(duì)寬幅成形面，例如寬度大于15mm，且更優(yōu)選寬度大于20mm的成形面的加工能減少甚至消除兩次走刀之間的相交線，從而能實(shí)現(xiàn)對(duì)該成形面的加工達(dá)到鏡面要求。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的任務(wù)是提供一種能對(duì)寬幅成形面進(jìn)行加工，而又減輕或克服上述提到問題的銑刀。本發(fā)明一個(gè)方案提供一種用于加工成形面的繞中心軸線回轉(zhuǎn)的圓柱銑刀。該銑刀包括剛性刀體，在該刀體上延伸并一體成形的平行間隔布置的至少兩個(gè)齒狀基部；其中，至少一個(gè)所述齒狀基部上固定有第一組刀片，所述第一組刀片平行于該齒狀基部的延伸方向且在該延伸方向上相互具有第一組間隔，且在與固定有第一組刀片的齒狀基部相鄰的齒狀基部上固定有第二組刀片，該第二組刀片平行于齒狀基部的延伸方向，所述第一組間隔的每一個(gè)從所述銑刀的回轉(zhuǎn)方向看被相應(yīng)的一個(gè)所述第二組刀片完全覆蓋??；所述第一組刀片和第二組刀片由聚晶金剛石或聚晶立方氮化硼制成。優(yōu)選地，所述剛性刀體由硬金屬或非金屬，例如硬質(zhì)合金、高速鋼、碳鋼或碳纖維復(fù)合材料制成。根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，所述的第二組刀片在沿該延伸方向上相互具有第二組間隔，所述第二組間隔的每一個(gè)從該回轉(zhuǎn)方向看被相應(yīng)的一個(gè)所述第一組刀片完全覆蓋住。
根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，所述至少兩個(gè)齒狀基部是偶數(shù)個(gè)齒狀基部。優(yōu)選地，所述第一組間隔兩端的第一組刀片分別與該相應(yīng)的一個(gè)第二組刀片部分重疊，重疊長度為l_2mm。優(yōu)選地，所述第二組間隔兩端的第二組刀片分別與該相應(yīng)的一個(gè)第一組刀片部分重疊，重疊長度為l_2mm。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，所述至少兩個(gè)齒狀基部布置成與該中心軸線平行地延伸。根據(jù)再一個(gè)實(shí)施例，所述至少兩個(gè)齒狀基部布置成與該中心軸線傾斜地延伸。根據(jù)另一實(shí)施例，所述至少兩個(gè)齒狀基部布置成繞所述中心軸線螺旋延伸，本領(lǐng)域技術(shù)人員將可以理解齒狀基部繞所述中心軸線螺旋延伸是傾斜延伸的一種更具體的形式。根據(jù)一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施例，每一個(gè)所述刀片具有相同的長度。一個(gè)具體實(shí)施例中，第一組刀片有2片刀片，第二組刀片有I片刀片。 根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，所述成形面具有大于15mm的寬度，優(yōu)選大于20mm的寬度。優(yōu)選地，所述第一組刀片和第二組刀片中每一片的長度都小于等于15mm，且第一組刀片中的軸向最外側(cè)端點(diǎn)的軸向間距大于18mm,優(yōu)選大于20mm,更優(yōu)選大于23mm,特別優(yōu)選大于 25mm。根據(jù)進(jìn)一步特征，所述齒狀基部上設(shè)置凹槽，所述刀片通過在所述凹槽中焊固而固接到所述齒狀基部。優(yōu)選地，相鄰的所述齒狀基部之間設(shè)置有排屑槽。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述刀片具有加工時(shí)首先接觸到成形面的切削刃、位于該切削刃前側(cè)的前刀面、緊跟在該切削刃之后的周向柱面刃帶、緊跟在周向柱面刃帶之后的一個(gè)或多個(gè)后角部。通過本發(fā)明的銑刀，突破了傳統(tǒng)的刀具結(jié)構(gòu)模式和刀具制作理念，有效地解決了尤其是PCD長條刀片的焊接加熱問題；并解決了長條焊接(固定)的變形問題。此外，通過這樣設(shè)置，還避免現(xiàn)有技術(shù)中要對(duì)長條的刀片進(jìn)行刃磨的走刀問題。而在避免了上述問題的情況下，本發(fā)明的刀具還能夠在一次走刀中銑出寬幅成形面(例如寬幅鏡面)，達(dá)到了傳統(tǒng)硬質(zhì)合金刀具和現(xiàn)有的P⑶刀具所達(dá)不到的光亮度和精度，縮短了工藝路線，減少了加工周期，大大降低了生產(chǎn)成本,并提高了生產(chǎn)效率。


以下，結(jié)合附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例，其中圖I是根據(jù)本發(fā)明的帶有聚晶金剛石刀片的圓柱銑刀的實(shí)施例； 圖2示出了圖I的銑刀的側(cè)視圖；圖3示出了裝嵌在齒狀基部上的聚晶金剛石刀片的側(cè)向局部放大圖；圖4示意性地示出了圖I的銑刀的周側(cè)展開圖。附圖標(biāo)記列表1_硬質(zhì)合金刀體；2_第一組聚晶金剛石刀片；2’ -第二組聚晶金剛石刀片；3_切削刃；4_前刀面；5_周向柱面刃帶；6-凹槽；7_排屑槽；8_第一后角部；9_第二后角部；10_第一組間隔；T，T1-T6齒狀基部；α I-第一后角；α2_第二后角；Y-前角；Α-刀片長度；Ν-刀片交錯(cuò)距；C-有效加工寬度；00’_工作回轉(zhuǎn)軸；D1-刀頸直徑；D-刀齒直徑；D2-刀柄直徑；D3-排屑槽根部直徑。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)結(jié)合圖I和圖2描述根據(jù)本發(fā)明的具有聚晶金剛石(P⑶)刀片的銑刀，也稱作聚晶金剛石銑刀。如圖I所示，所述銑刀是繞其中心軸線00’回轉(zhuǎn)的圓柱銑刀，該中心軸線構(gòu)成其工作回轉(zhuǎn)軸。該銑刀包括硬質(zhì)合金刀體1，該刀體具有直徑為Dl的刀頸和直徑為D2的刀柄。盡管在所示實(shí)施例中的刀體為硬質(zhì)合金刀體，但可以想到采用其它合適金屬例如高速鋼、碳鋼或者合適的剛性材料例如碳纖維復(fù)合材料也是可行的。如圖I和2，在該刀體I上，一體成形有平行間隔布置的6個(gè)齒狀基部T1-T6，所述齒狀基部平行于所述中心軸線00’地在刀頸上延伸?？梢韵氲娇梢杂衅渌鼣?shù)目的齒狀基部，但齒狀基部T的數(shù)目要大于等于2。如上所述，所示的齒狀基部T1-T6呈與中心軸線平行地延伸的延伸突起部，但可以想到的是也可以設(shè)置與中心軸線傾斜(但不垂直)地延伸的斜延伸突起部或者繞著中心軸線螺旋延伸的螺旋狀延伸突起部。該如圖2所示，在相鄰的齒狀基部之間設(shè)置有排屑槽3，所示的排屑槽具有基底部直徑D3。受齒狀基部的約束，排屑槽可以相應(yīng)地是直槽、斜槽或螺旋槽。所述齒狀基部和排屑槽的尺寸和其他參數(shù)可根據(jù)工件加工時(shí)的排屑要求、工件或刀具的受力要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，以利于工件的加工。例如，在滿足排屑的前提下，排屑槽的深度越小
越好，即排屑槽基底部直徑D3越大越好，以增加刀具的剛性；希望有較多的齒狀基部T，以保證被加工工件表面的粗糙度要求。如圖2所示，齒狀基部設(shè)置有用于容納聚晶金剛石(P⑶)刀片2，2’的凹槽6。多個(gè)聚晶金剛石(PCD)刀片2，2’焊固在硬質(zhì)合金刀體的齒狀基部上的凹槽內(nèi)。如圖所示，本發(fā)明的刀片在布置方向上與現(xiàn)有的圓柱銑刀的布置方向一致，即刀片的長度沿著齒狀基部的延伸方向布置，例如如圖所示的平行于中心軸線00’。在該實(shí)施例中的刀片2，2’由聚晶金剛石制成，但可以想到該刀片2，2’可以由聚晶立方氮化硼(PCBN)制成。此外，所述刀片在所示實(shí)施例中焊固到該齒狀基部中，但也可以使用任何合適的方式固定在齒狀基部上。如圖I所示，該銑刀具有由刀片的切削刃繞回轉(zhuǎn)軸所限定出的呈圓柱側(cè)面狀的具有直徑D的刃加工表面，該直徑也稱為刀齒直徑D，通過使得銑刀的刃加工表面與要被加工的成形面接觸能銑出具有需要精度的成形面。刀片的細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)和布置將在下文結(jié)合圖3和4進(jìn)行描述?，F(xiàn)總體參考圖I和2且具體參考圖4來描述聚晶金剛石(P⑶)刀片的布置。在所示實(shí)施例中，每一片聚金剛石刀片2，2’具有相同的在軸向方向上的長度A，但可以想到各刀片可以具有不同的長度，但每片聚晶金剛石(PCD)刀片2，2’的長度AS 20mm，且優(yōu)選長度A小于等于15_，這主要是為了克服長條金剛石焊接產(chǎn)生熱變形對(duì)銑刀齒形的影響。具體而言，由于聚晶金剛石(PCD)刀片前刀面的表面是刀片制作時(shí)形成的鏡面，后期是無法進(jìn)行二次加工的，而當(dāng)聚晶金剛石POT刀片的長度大于20mm甚至大于15mm時(shí)，焊接后由于熱變形，很可能在長度方向上出現(xiàn)影響刀具制作時(shí)對(duì)銑刀周齒的各幾何參數(shù)的控制的內(nèi)凹，以致無法制作出合格的刀具，影響成形面的加工。盡管本發(fā)明的所示出的實(shí)施例是采用PCD刀片，但是具有本發(fā)明思想的刀片布置結(jié)構(gòu)同樣適用于具有聚晶立方氮化硼(PCBN)刀片的刀具。由此，本發(fā)明通過本發(fā)明所特有的結(jié)構(gòu)使得根據(jù)本發(fā)明的銑刀在具有合格的精度的情況下能對(duì)15mm以上，尤其是20mm以上的寬幅成形面進(jìn)行加工，例如鏡面加工。如圖I和4所示，在該圓柱銑刀上一體成形有6個(gè)齒狀基部。為了描述清楚起見，在此規(guī)定齒狀基部T1，T3和Τ5為第一組齒狀基部，而Τ2，Τ4和Τ6為第二組齒狀基部，借此來幫助描述P⑶刀片2，2’的布置。在所示的實(shí)施例中，第一組齒狀基部上固定有第一組P⑶刀片2，它們平行于該齒狀基部的延伸方向(在此為軸向)且在該延伸方向上相互具有第一組間隔10，而在與第一組齒狀基部(即固定有第一組PCD刀片2的齒狀基部)分別相鄰的第二組齒狀基部上固定有平行于齒狀基部的延伸方向的第二組P⑶刀片2’，所述第一組間隔的每一個(gè)從所述銑刀的回轉(zhuǎn)方向看被相應(yīng)的一個(gè)所述第二組PCD刀片2’完全覆蓋住。繼續(xù)參考圖4，所述第一組間隔兩端的所述第一組刀片2還分別與該相應(yīng)所述第二組刀片2’部分重疊，重疊長度(也稱作交錯(cuò)距N)為l_2mm，其中在本文所述的重疊長度是指刀片在回轉(zhuǎn)中心軸線的投影上測得的尺寸。如圖4所示，第一組P⑶刀片2是兩片，第二組P⑶刀片2’是一片。但可以想到第一組P⑶刀片2和第二組P⑶刀片2’是其它數(shù)目。尤其，第二組P⑶刀片可以是多片，例如兩片。從而，所述的第二組刀片類似地可以在該齒狀基部延伸方向上相互具有第二組間隔(未示出)，所述第二組間隔的每一個(gè)從該回轉(zhuǎn)方向看被相應(yīng)的一個(gè)所述第一組刀片 完全覆蓋住。更優(yōu)選地，在所述第二組間隔兩端的所述第二組刀片分別與該相應(yīng)的一個(gè)所述第一組刀片部分重疊，交錯(cuò)距N為l-2mm。在所示的實(shí)施例中，在第一組齒狀基部上的兩片間隔開的PCD刀片的軸向最外側(cè)端點(diǎn)之間的軸向間距限定出了連續(xù)刃加工表面的軸向長度C，優(yōu)選該軸向長度C比被加工的成形面幅寬大3-5mm。例如,軸向長度C大于18mm,優(yōu)選大于20mm,更優(yōu)選大于23mm,特別優(yōu)選的是大于25_。更歸納地說，根據(jù)本發(fā)明的連續(xù)刃加工表面的軸向長度是由設(shè)置在齒狀基部上的軸向最外側(cè)的刀片的各自外側(cè)端之間的軸向間距限定出。對(duì)于具有相同交錯(cuò)距N和相同刀片長度A且在不同組的齒狀基部上的刀片數(shù)量不一樣時(shí)(例如附圖所示的實(shí)施例)，刃加工表面的軸向長度C = (2P-1)*A-(2P-2)*N(其中P是設(shè)有最多數(shù)量的刀片的齒狀基部中刀片的數(shù)量，在所示的實(shí)施例中為第一組刀片的數(shù)量)；而當(dāng)各齒狀基部上刀片數(shù)量一樣時(shí)，C = 2P*A-(2P-1)*N。由此，根據(jù)所要加工的成形面寬度或者所希望的一次走刀幅寬，可以合適地選定齒狀基部上設(shè)置的刀片數(shù)目。優(yōu)選地，本發(fā)明的銑刀的齒狀基部是偶數(shù)個(gè)，從而所述間隔的數(shù)目應(yīng)該與對(duì)應(yīng)于該間隔的刀片數(shù)目相等，從而在成形面中具有更一致的精度。此外，盡管在所示的實(shí)施例中為齒狀基部呈與中心軸線平行地延伸且彼此在周向間隔開的延伸突起部形式，而對(duì)于呈斜延伸突起部或者螺旋狀延伸突起部的齒狀基部，其上的刀片也可以類似地設(shè)置，只要能形成上述的連續(xù)刃加工表面。換句話說，也即是，對(duì)于在沿齒狀基部的延伸方向上間隔開的刀片之間的間隔部，總是被相鄰齒狀基部上的相應(yīng)一片刀片的覆蓋。即，該相鄰的齒狀基部上的刀片在該銑刀繞其回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過一個(gè)角度后會(huì)占據(jù)該間隔以及可能地在間隔兩端上的刀片端部部分的位置。根據(jù)本發(fā)明中的刀片布置形成了具有加工寬度大于單片刀片長度的連續(xù)刃加工表面，保證被加工面在幅寬方向上鏡面的連續(xù)性，有效地避免了出現(xiàn)類似于現(xiàn)有技術(shù)中的二次走刀后形成的相交線，從而能夠有效地實(shí)現(xiàn)寬幅成形面的鏡面加工。在本發(fā)明中寬幅面(寬幅成形面)是指加工寬度大于15mm,且通常大于20mm的成形面?，F(xiàn)轉(zhuǎn)向圖3，示出了裝嵌在齒狀基部T上的聚晶金剛石刀片2的側(cè)向局部放大圖，該P(yáng)CD刀片焊固在齒狀基部T的凹槽6中。如圖3所示，所述PCD刀片具有加工時(shí)首先接觸到成形面的切削刃、位于該切削刃前側(cè)的前刀面4、設(shè)置在切削刃之后的一個(gè)或多個(gè)后角部。在本領(lǐng)域中，銑刀加工中切削刃的前后方向以及前刀面和后角是眾所周知的，例如金屬屑流出的 表面為前刀面。工作回轉(zhuǎn)軸和切削刃在橫截面中連線與前刀面之間的夾角被稱為前角Y，優(yōu)選前角Y = 0° 5°。本領(lǐng)域人員已知的,較大的前角能保證切削刃的鋒利，減小切削力，但可能降低刀具的剛性，反之則反。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，在緊接在PCD刀片的齒頂部(切削刃)之后且在一個(gè)或多個(gè)后角部之前設(shè)置有周向?qū)挾刃∮诘扔贠. 05mm的周向柱面刃帶5，從圖2和圖3看，周向柱面刃帶5與前刀面4之間交線即為平行于軸線的切削刃?？梢韵氲皆撉邢魅幸部梢栽O(shè)置成傾斜于銑刀的中心軸線，例如當(dāng)齒狀基部傾斜于該中心軸線延伸時(shí)。通過設(shè)置該周向柱面刃帶，這能保證PCD刀片的刃口的徑向尺寸，并減少徑向跳動(dòng)，以保證被加工工件表面的形狀要求。在所示的實(shí)施例中，該刀片還具有緊跟在該周向柱面刃帶之后的第一后角部8和緊跟在該第一后角部8之后的第二后角部9，其中第一后角部8具有用于修光的第一后角α 1，以保證被加工工件表面的粗糙度,其中第一后角α1 = 5° -8°，且該第一后角部具有大約為O. 5mm的周向?qū)挾?。第二后角?具有在15° -20°范圍內(nèi)的第二后角α 2，從而保證加工后的避讓，防止后刀部的表面與成形面之間過度的磨擦而影響被加工工件表面的粗糙度?，F(xiàn)已通過參考附圖描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但應(yīng)該明白，本發(fā)明的思想和范圍并不局限于所示出的實(shí)施例而是由所附的權(quán)利要求書的范圍及其等同而限定。
權(quán)利要求
1.一種用于加工成形面的繞中心軸線回轉(zhuǎn)的圓柱銑刀，該銑刀包括剛性刀體，在該刀體上延伸并一體成形的、平行間隔布置的至少兩個(gè)齒狀基部；其中，至少一個(gè)所述齒狀基部上固定有第一組刀片，所述第一組刀片平行于該齒狀基部的延伸方向且在該延伸方向上相互具有第一組間隔，且在與固定有第一組刀片的齒狀基部相鄰的齒狀基部上固定第二組刀片，該第二組刀片平行于齒狀基部的延伸方向，所述第一組間隔的每一個(gè)從所述銑刀的回轉(zhuǎn)方向看被相應(yīng)的一個(gè)所述第二組刀片完全覆蓋；所述第一組刀片和第二組刀片由聚晶金剛石或聚晶立方氮化硼制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的銑刀，其特征是，所述的第二組刀片在該延伸方向上相互具有第二組間隔，所述第二組間隔的每一個(gè)從該回轉(zhuǎn)方向看被相應(yīng)的一個(gè)所述第一組刀片完全覆蓋。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的銑刀，其特征是，在所述第一組間隔兩端的所述第一組刀片分別與該相應(yīng)的一個(gè)所述第二組刀片部分重疊，重疊長度為1_2_。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的銑刀，其特征是，在所述第二組間隔兩端的所述第二組刀片分別與該相應(yīng)的一個(gè)所述第一組刀片部分重疊，重疊長度為1_2_。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的銑刀，其特征是，所述至少兩個(gè)齒狀基部布置成與該中心軸線平行地或傾斜地延伸。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的銑刀，其特征是，所述至少兩個(gè)齒狀基部是偶數(shù)個(gè)齒狀基部。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的銑刀，其特征是，所述第一組刀片有2片刀片，所述第二組刀片有I片刀片。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的銑刀，其特征是，所述第一組刀片和第二組刀片中每一片的長度都小于等于15mm，且第一組刀片中的軸向最外側(cè)端點(diǎn)的軸向間距大于18mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的銑刀，其特征是，所述齒狀基部上設(shè)置凹槽，所述第一組刀片和/或第二組刀片通過在所述凹槽中焊接而固定到所述齒狀基部。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的銑刀，其特征是，所述第一組刀片和/或第二組刀片具有加工時(shí)首先接觸到成形面的切削刃、位于該切削刃前側(cè)的前刀面、緊跟在該切削刃之后的周向柱面刃帶、緊跟在周向柱面刃帶之后的一個(gè)或多個(gè)后角部。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于加工成形面的繞中心軸線回轉(zhuǎn)的圓柱銑刀，該銑刀包括硬質(zhì)合金刀體；在該刀體上延伸并一體成形的平行間隔布置的至少兩個(gè)齒狀基部；其中，至少一個(gè)所述齒狀基部上固定有第一組刀片，它們平行于該齒狀基部的延伸方向且在該延伸方向上相互具有第一組間隔，在與固定有第一組刀片的齒狀基部相鄰的齒狀基部上固定有平行于齒狀基部的延伸方向的第二組刀片，所述第一組間隔的每一個(gè)從所述銑刀的回轉(zhuǎn)方向看被相應(yīng)的一個(gè)所述第二組刀片完全覆蓋住；所述第一組刀片和第二組刀片由聚晶金剛石或聚晶立方氮化硼制成。
文檔編號(hào)B23C5/10GK102922024SQ201110231568
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2011年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月12日
發(fā)明者劉敏, 楊羽 申請(qǐng)人:深圳市中天精密工具有限公司