用於加工成形面的銑刀的製作方法

2023-05-26 15:38:41 1

專利名稱：用於加工成形面的銑刀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於加工成形面的銑刀。
背景技術：
銑刀是用於對金屬表面或其它表面進行加工的一種刀具。生產中，通常採用圓柱銑刀或立銑刀對包括平面在內的成形面進行加工。當前，在有色金屬成形面加工中常用的是整體硬質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， 對成形面的加工達不到鏡面要求。對此，現有技術採用帶聚晶金剛石(P⑶)刀片的銑刀來加工出鏡面成形面。而對於現有的這種聚晶金剛石銑刀，在一些方面仍存在問題。這是由於聚晶金剛石(PCD)刀片在焊接後，沿刀片的長度方向易產生內凹變形，且由於PCD刀片前刀面表面不可刃磨，因而在銑刀圓柱面上的周齒(刀片)長度不應超過20mm，一般為15mm 以下。由此，目前對於寬度大於15mm寬幅面的成形加工，通常用如下兩種方法進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所形成的交錯同心圓以及兩次走刀之間形成的相交線，很難達到鏡面要求；二是用現有較短的圓柱銑刀(例如刃加工表面小於15mm)的周齒沿成形面進行多次走刀，然而這同樣會產生兩次走刀之間形成的相交線。因此，現有需要這樣一種銑刀，其能對寬幅成形面，例如寬度大於15mm，且更優選寬度大於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，從而能實現對該成形面的加工達到鏡面要求。
發明內容因此，本實用新型的任務是提供一種用於加工成形面的銑刀，其技術效果在於能對較寬幅成形面進行加工，而又減輕或克服上述提到問題。本實用新型的一個方案提供一種用於加工成形面的銑刀，其特徵是，該銑刀是繞中心軸線迴轉的圓柱銑刀且包括剛性刀體；在該刀體上延伸並一體成形的、平行間隔布置的至少兩個齒狀基部；其中，在所述至少兩個齒狀基部的每一個上固定有平行於該齒狀基部的延伸方向的由聚晶金剛石或聚晶立方氮化硼製成的一片刀片，在所述齒狀基部上的刀片從所述銑刀的迴轉方向看與在相鄰的所述齒狀基部上的刀片有部分重疊。優選地，該部分重疊在該中心軸線上的投影尺寸為l_2mm。優選地，所述至少兩個齒狀基部布置成與該中心軸線平行地或傾斜地延伸。優選地，所述至少兩個齒狀基部是偶數個齒狀基部。根據進一步實施例，所述至少兩個齒狀基部包括至少四個齒狀基部，且與同一個齒狀基部相鄰的兩個齒狀基部上的刀片從所述迴轉方向看是對準布置的。優選地，所述刀片的長度都小於等於15mm，且所述至少兩個齒狀基部上的所述刀片中位於軸向最外側的刀片的各自的外側端點的軸向間距大於18mm。優選地，所述至少兩個齒狀基部上設置凹槽，所述刀片在所述凹槽中焊接固定到所述齒狀基部。優選地，所述刀片具有加工時首先接觸到成形面的切削刃、位於該切削刃前側的前刀面、緊跟在該切削刃之後的周向柱面刃帶、緊跟在周向柱面刃帶之後的一個或多個后角部。優選地，所述剛性刀體由硬金屬或非金屬製成。例如，所述剛性刀體由硬質合金、 高速鋼、碳鋼或碳纖維複合材料製成。本實用新型的銑刀突破了傳統的刀具結構模式和刀具製作理念，有效地解決了尤其是P⑶長條刀片的焊接加熱問題；並解決了長條焊接(固定)的變形問題；此外，通過這樣設置，還避免現有技術中要對長條的刀片進行刃磨的走刀問題；而在避免了上述問題的情況下，本實用新型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)，達到了傳統硬質合金刀具和現有的P⑶刀具所達不到的光亮度和精度，縮短了工藝路線，減少了加工周期，大大降低了生產成本，並提高了生產效率。

以下，結合附圖來詳細說明本實用新型的實施例，其中圖1是根據本實用新型的帶有聚晶金剛石刀片的圓柱銑刀的實施例；圖2示出了圖1的銑刀的側視圖；圖3示出了裝嵌在齒狀基部上的聚晶金剛石刀片的側向局部放大圖；圖4示意性地示出了圖1的銑刀的周側展開圖；圖5是根據本實用新型另一實施例的銑刀的周側展開圖，示出了聚晶金剛石刀片另一種布置；圖6是根據本實用新型再一實施例的銑刀的周側展開圖，示出了聚晶金剛石刀片的再一種布置。附圖標記列表1-硬質合金刀體；2-聚晶金剛石刀片；3-切削刃；4-前刀面； 5-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；11-第一組聚晶金剛石刀片；11』 -第二組聚晶金剛石刀片；τ，T1-T6齒狀基部；α 1-第一后角； α 2-第二后角；Y -前角；A-刀片長度；N-刀片交錯距；C-有效加工寬度；00』 -工作迴轉軸；Dl-刀頸直徑；D-刀齒直徑；D2-刀柄直徑；D3-排屑槽根部直徑。
具體實施方式
現結合圖1和圖2描述根據本實用新型的具有聚晶金剛石(P⑶)刀片的銑刀，也稱作聚晶金剛石銑刀。如圖1所示，所述銑刀是繞其中心軸線00』迴轉的圓柱銑刀，該中心軸線構成其工作迴轉軸。該銑刀包括硬質合金刀體1，該刀體具有直徑為Dl的刀頸和直徑為D2的刀柄。儘管在所示實施例中的刀體為硬質合金刀體，但可以想到採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也是可行的。如圖1和2，在該刀體1上， 一體成形有平行間隔布置的6個齒狀基部Τ1-Τ6，所述齒狀基部平行於所述中心軸線00』地在刀頸上延伸。可以想到可以有其它數目的齒狀基部，但齒狀基部T的數目要大於等於2。 如上所述，所示的齒狀基部Τ1-Τ6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可根據工件加工時的排屑要求、工件或刀具的受力要求進行設計，以利於工件的加工。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，齒狀基部設置有用於容納聚晶金剛石(P⑶)刀片2的凹槽6。多個聚晶金剛石(PCD)刀片2焊固在硬質合金刀體的齒狀基部上的凹槽內。如圖所示，本實用新型的刀片在布置方向上與現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於中心軸線00』。在該實施例中的刀片2由聚晶金剛石製成，但可以想到該刀片可以由聚晶立方氮化硼(PCBN)製成。此外，所述刀片在所示實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1所示，該銑刀具有由刀片的切削刃繞迴轉軸所限定出的呈圓柱側面狀的具有直徑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。刀片的細節結構和布置將在下文結合圖3和4進行描述。現總體參考圖1和2且具體參考圖4來描述聚晶金剛石(P⑶)刀片的布置。在所示實施例中，每一片聚金剛石刀片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的長度AS 20mm，且優選長度A小於等於15mm，這主要是為了克服長條金剛石焊接產生熱變形對銑刀齒形的影響。具體而言，由於聚晶金剛石(PCD)刀片前刀面的表面是刀片製作時形成的鏡面，後期是無法進行二次加工的，而當聚晶金剛石PCD刀片的長度大於20mm甚至大於15mm時，焊接後由於熱變形，很可能在長度方向上出現影響刀具製作時對銑刀周齒的各幾何參數的控制的內凹，以致無法製作出合格的刀具，影響成形面的加工。儘管本實用新型的所示出的實施例是採用PCD刀片，但是具有本實用新型思想的刀片布置結構同樣適用於具有聚晶立方氮化硼(PCBN)刀片的刀具。由此，本實用新型通過本實用新型所特有的結構使得根據本實用新型的銑刀在具有合格的精度的情況下能對15mm以上，尤其是20mm以上的寬幅成形面進行加工，例如鏡面加工。如圖1和4所示，在該圓柱銑刀上一體成形有6個齒狀基部。為了描述清楚起見，在此規定齒狀基部Tl，T3和T5為第一組齒狀基部，而T2，T4和T6為第二組齒狀基部，藉此來幫助描述PCD刀片的布置。其中第一組齒狀基部和第二組齒狀基部在沿迴轉方向上是交替布置的，但也可以按其他合適的方式地布置。在所示的實施例中，第一組齒狀基部上固定有第一組PCD刀片11，它們平行於該齒狀基部的延伸方向(在此為軸向)，而在與第一組齒狀基部(即固定有第一組PCD刀片11的齒狀基部)分別相鄰的第二組齒狀基部上固定有平行於齒狀基部的延伸方向的第二組P⑶刀片11』。如圖1和4所示，所述第一組刀片11的每一個從所述銑刀的迴轉方向看與相應的一個所述第二組刀片11』部分重疊。類似地，所述第二組刀片11』的每一個從所述銑刀的迴轉方向看與相應的一個所述第一組刀片11部分重疊。其中，重疊長度(也稱作交錯距N)為l_2mm，其中這裡所述的重疊長度是指刀片在迴轉中心軸線的投影上測得的尺寸。且如圖4所示，在該延伸方向上相互具有第一組間隔 10，所述第一組間隔的每一個從所述銑刀的迴轉方向看被相應的一個所述第二組PCD刀片11，完全覆蓋住。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』分別可以適宜地是一片或者多片刀片。尤其，第二組PCD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從該迴轉方向看被相應的一個所述第二組刀片完全覆蓋住。在圖4所示實施例中，在第一組齒狀基部上的兩片間隔開的PCD刀片的軸向最外側端點之間的軸向間距限定出了連續刃加工表面的軸向長度C，優選該軸向長度C比被加工的成形面幅寬大3-5mm。例如，軸向長度C大於18mm，優選大於20mm，更優選大於23mm， 特別優選的是大於25mm。更歸納地說，根據本實用新型的連續刃加工表面的軸向長度是由設置在齒狀基部上的軸向最外側的刀片的各自外側端之間的軸向間距限定出。對於具有相同交錯距N和相同刀片長度A且在不同組的齒狀基部上的刀片數量不一樣時(例如附圖所示的實施例)，刃加工表面的軸向長度C = QP-1)*A-(2P-2)*N(其中P是設有最多數量的刀片的齒狀基部中刀片的數量，在所示的實施例中為第一組刀片的數量)；而當各齒狀基部上刀片數量一樣時，C = 2Ρ*Α-(2Ρ-1)*Ν。由此，根據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置的刀片數目。優選，本實用新型的銑刀的齒狀基部是偶數個，從而間隔的數目應該與對應於該間隔的刀片數目相等，從而在成形面中具有更一致的精度。但奇數個齒狀基部也同樣適用本實用新型的思想。現轉到圖5和6，進一步描述本實用新型的其它實施例。圖5和6與圖4所示的實施例除了刀片的布置方式，其它基本上類似於圖4所示的實施例，具體而言，不同之處在於，圖5和6所示的銑刀在每個齒狀基部上僅具有一片刀片，但這仍落入本實用新型的思想中，並且具有加工寬幅成形面的能力。先參考圖5，該銑刀具有6個齒狀基部，且該齒狀基部上的刀片是沿著軸向，從刀體的一端向另一端「階梯狀」布置的。在圖5中連續刃加工表面的軸向長度C由該多片刀片中位於軸向最外側的兩個刀片的各自的外側端點所限定。類似於圖4，所述刀片的交錯距N同樣為l-2mm。先轉到圖6，其與圖5的布置結構類似，即每個齒狀基部上僅具有一片刀片，但在圖6中與同一個齒狀基部相鄰的兩個齒狀基部上的刀片從所述迴轉方向看是對準布置的，這點類似於圖4所示的實施例。類似地，圖5和6的刀片布置中的連續刃加工表面大於18mm，優選大於20mm，更優選大於23mm，特別優選的是大於 25mm。類似地，圖5和6所示的實施例具有相同的刀片長度A，但可以想到可以有不同的刀片長度。此外，儘管在所示的實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，而對於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 以類似地設置，只要能形成上述的連續刃加工表面。也即是，通過在不同齒狀基部上的、沿迴轉方向上看部分重疊的刀片布置來提供大於單片刀片的連續刃加工表面。 因此，根據本實用新型中的刀片布置形成了具有加工寬度大於單片刀片長度的連續刃加工表面，保證被加工面在幅寬方向上鏡面的連續性，有效地避免了出現類似於現有技術中的二次走刀後形成的相交線，從而能夠有效地實現寬幅成形面的鏡面加工。在本實用新型中寬幅面(寬幅成形面)是指加工寬度大於15mm，且通常大於20mm的成形面。[0032]現轉向圖3，示出了裝嵌在齒狀基部T上的聚晶金剛石刀片2的側向局部放大圖， 該PCD刀片焊固在齒狀基部T的凹槽6中。如圖3所示，所述PCD刀片具有加工時首先接觸到成形面的切削刃、位於該切削刃前側的前刀面4、設置在切削刃之後的一個或多個后角部。在本領域中，銑刀加工中切削刃的前後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。工作迴轉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，優選前角Y =0° 5°。本領域人員已知的，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。在本實用新型的優選實施例中，在緊接在P⑶刀片的齒頂部(切削刃)之後且在一個或多個后角部之前設置有周向寬度小於等於 0. 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之間交線即為平行於軸線的切削刃。可以想到該切削刃也可以設置成傾斜於銑刀的中心軸線，例如當齒狀基部傾斜於該中心軸線延伸時。通過設置該周向柱面刃帶，這能保證PCD刀片的刃口的徑向尺寸，並減少徑向跳動，以保證被加工工件表面的形狀要求。在所示的實施例中，該刀片還具有緊跟在該周向柱面刃帶之後的第一后角部8和緊跟在該第一后角部8之後的第二后角部9，其中第一后角部8具有用於修光的第一后角α 1，以保證被加工工件表面的粗糙度，其中第一后角α = 5° -8°，且該第一后角部具有大約為0.5mm的周向寬度。第二后角部 9具有在15° -20°範圍內的第二后角α 2，從而保證加工後的避讓，防止後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。現已通過參考附圖描述了本實用新型的優選實施例，但應該明白，本實用新型的思想和範圍並不局限於所示出的實施例而是由所附的權利要求書的範圍及其等同而限定。
權利要求1.一種用於加工成形面的銑刀，其特徵是，該銑刀是繞中心軸線迴轉的圓柱銑刀且包括剛性刀體；在該刀體上延伸並一體成形的、平行間隔布置的至少兩個齒狀基部；其中，在所述至少兩個齒狀基部的每一個上固定有平行於該齒狀基部的延伸方向的由聚晶金剛石或聚晶立方氮化硼製成的一片刀片，在所述齒狀基部上的刀片從所述銑刀的迴轉方向看與在相鄰的所述齒狀基部上的刀片有部分重疊。
2.根據權利要求1所述的銑刀，其特徵是，所述部分重疊在中心軸線上的投影尺寸為 l-2mm。
3.根據權利要求1所述的銑刀，其特徵是，所述至少兩個齒狀基部布置成與該中心軸線平行地或傾斜地延伸。
4.根據權利要求1所述的銑刀，其特徵是，所述至少兩個齒狀基部是偶數個齒狀基部。
5.根據權利要求4所述的銑刀，其特徵是，所述至少兩個齒狀基部包括至少四個齒狀基部，且與同一個齒狀基部相鄰的兩個齒狀基部上的刀片從所述迴轉方向看是對準布置的。
6.根據權利要求1所述的銑刀，其特徵是，所述刀片的長度都小於等於15mm，且所述至少兩個齒狀基部上的所述刀片中位於軸向最外側的刀片的各自的外側端點的軸向間距大於 18mm。
7.根據權利要求1-6中任一項所述的銑刀，其特徵是，所述至少兩個齒狀基部上設置凹槽，所述刀片在所述凹槽中焊接固定到所述齒狀基部。
8.根據權利要求1-6中任一項所述的銑刀，其特徵是，所述刀片具有加工時首先接觸到成形面的切削刃、位於該切削刃前側的前刀面、緊跟在該切削刃之後的周向柱面刃帶、緊跟在周向柱面刃帶之後的一個或多個后角部。
9.根據權利要求1-6中任一項所述的銑刀，其特徵是，所述剛性刀體由硬質合金、高速鋼、碳鋼或碳纖維複合材料製成。
專利摘要本實用新型提供一種用於加工成形面的銑刀。該銑刀是繞中心軸線迴轉的圓柱銑刀且包括剛性刀體；在該刀體上延伸並一體成形的、平行間隔布置的至少兩個齒狀基部；其中，在所述至少兩個齒狀基部的每一個上固定有平行於該齒狀基部的延伸方向的由聚晶金剛石或聚晶立方氮化硼製成的一片刀片，在所述齒狀基部上的刀片從所述銑刀的迴轉方向看與在相鄰的所述齒狀基部上的刀片有部分重疊。
文檔編號B23C5/10GK202212629SQ201120293529
公開日2012年5月9日 申請日期2011年8月12日 優先權日2011年8月12日
發明者劉敏, 楊羽 申請人:深圳市中天精密工具有限公司