[发明专利]用于加工钛的具有非对称转位角布置的端铣刀

说明书

技术领域

本申请的主题涉及构造用于加工钛的端铣刀。

背景技术

钛可认作是相对难铣削的材料，因为其性质可使端铣刀快速退化。理论上相信此类退化至少部分地由于由钛制成的工件与加工工件的端铣刀的热传递。

除热传递之外，在设计端铣刀时的另一个考虑是排空碎屑。因此在端铣刀设计期间考虑沟槽形状。CN 20145538、CN 102303158和CN 202199817公开了具有根据不同数学模型的沟槽形状的端铣刀。

又一个考虑在于减少端铣刀颤动。擅动的减少理论上可通过将端铣刀设计成具有非对称特征来实现，例如，如US 6,991,409、US 7,306,408和US 8,007,209中公开的。US 8,007,209的图1还公开了一种具有锯齿的端铣刀(图1，附图标记7)。

尽管许多端铣刀看起来相似，但在仔细检查时，通常存在许多小但相关的差异，一些差异对于端铣刀是否可实现特定类型的材料的期望加工操作或在特定切削条件下实现而言为关键的。

通常，切削刃口相对于彼此置于不同转位角，螺线、径向前角和轴向前角可在不同的切削刃口处改变，并且甚至可沿单个切削刃口改变。端铣刀中的各个元件的定向、位置和尺寸可对其性能具有显著影响。

鉴于设计可能的极其大数量的变化，存在正在进行的研究来尝试和找到更有效的端铣刀，尤其是对于加工特殊材料如钛。

本发明的目的在于提供一种新且改进的端铣刀。

发明内容

已经发现组合了特定齿形和特定沟槽形的端铣刀可在某些条件下加工钛时实现令人惊讶的寿命。

更确切地，齿形包括钝切削刃口(切削刃口在前角切削子表面与后角表面的交点处)和从后角切削子表面延伸的凹入的后角子表面(下文中称为"后角凹入子表面")。

尽管钝切削刃口可认作是有害的，但由于由此引起的相对增加的加工功率要求，故实验结果以其它方式显示。

更确切地，钝切削刃口限定为具有形成在前角切削子表面与后角表面的交点处的实际内部切削角，实际内部切削角具有大于在前角凹入子表面的假想延伸线与后角表面的交点处形成的假想内切削角的值。

将理解的是，用语"钝"的使用在下文中提到切削刃口时能够与以上定义互换。

理论上相信将前角凹入子表面设在后角切削子表面(即，相邻的前角凹入子表面相比于相邻的前角切削子表面关于穿过切削刃口的假想径向线进一步凹入到齿中，或换言之，前角切削子表面在前角凹入子表面上方关于穿过切削刃口的假想径向线升高)附近会在加工钛时减小至端铣刀的热传递。

类似地，使前角切削子表面的长度最小化也被认为通过减小碎屑与端铣刀前角表面的接触而减小了热传递。

现在参照上文提到的沟槽形，沟槽包括凹形弯曲部分，后接特定尺寸的凸形排出部分。

弯曲部分构造用于在铣削操作期间使钛碎屑弯曲。CN 102303158的图4中示出了包括弯曲部分的沟槽。

一般而言，凸形沟槽部分可向齿提供结构强度(即，允许其增大的厚度)，以及增大的惯性矩。然而，此类凸出部分的存在减小了沟槽的截面形状，这被认为是对碎屑从沟槽排空有害的。不具有此类凸出部分的沟槽在CN 102303158的图3中示出。

现在已经发现提供凸出部分(不管特定尺寸)可在钛工件的加工期间提供有利的碎屑排出效果(因此，本申请的主题的凸形部分题名为"排出部分")。更切确地，已经发现此类排出部分在具有用于碎屑排空的有限空间的钛开槽操作期间提供更好的加工性能，其中特别良好的结果在相对高的钛加工速度下显示。

在加工钛时的又一个考虑在于减少颤动，典型地通过端铣刀的非对称特征。具有非对称转位角布置的端铣刀被发现具有相当的寿命。

为了说明书和权利要求的目的，具有对称转位角布置的端铣刀限定为一种，其中在切削端面处，各个沟槽具有等于相对沟槽的转位角值的转位角值。相反，具有非对称角布置的端铣刀为并未落入该定义内的一种。

根据本申请的主题的第一方面，提供了一种用于加工钛的端铣刀，端铣刀包括切削部分，其具有与螺线形沟槽交错的齿，以及切削部分直径D_E；各个齿包括形成在前角切削子表面与后角表面的交点处的钝切削刃口，并且前角凹入子表面比前角切削子表面更凹入在齿中；在垂直于端铣刀的旋转轴线的平面中，各个沟槽包括连接于凸形排出部分的凹形弯曲部分，凸形排出部分具有满足条件0.010D_E＜E＜0.031D_E的排出高度E。