[发明专利]抗颤动端铣刀及制造的方法

说明书

发明背景

本申请涉及铣刀。更具体地来讲，本发明提供一种被配置为总体 上减少或消除刀具本身及工件的振动的端铣刀。

铣削过程就其本质是一种非连续形式的加工。大范围的刀具可通 过“现货供应”得到，且使用者能够选择所要求的类型。所使用的刀具 可具有可达大约20到30个齿，这主要取决于刀具的直径及其类型， 而且还取决于其它的多种因素，例如构成刀具的材料、工件的材料、 切削操作是用于精加工还是粗加工、所需要的或所希望的刀具寿命以 及类似的因素。

正如可从任何非连续类型的加工预料到的那样，通过铣削产生振 动，并且这些振动的振幅可以从可忽略不计到剧烈振动的范围内变化。 在用一个端铣刀加工的过程中，该工具通常既受到弯曲力又受到扭转 力的影响，出于接触或停止接触正在加工的面的一个齿的原因，这些 力具有间歇性本质。正如参观正在工作的机械车间的人们所认识到的 那样，这些振动产生其频率和幅度可由人耳感觉到的声音。

正在进行加工的工件同样处于振动状态，振动的性质对于一个大 的中空物品将是显著的，而对于一个实心的良好支撑的并且牢固地夹 持的工件将不明显。

显著的振动(有时候被称作颤动)对加工是有害的，原因并不仅 仅所产生的噪声。这些振动直接造成工件表面上的不良表面精整度， 而且还会造成刀具寿命的缩短以及加工精度的降低。

在切削工具或工件中可能存在并不希望的振动，而且还可能存在 于两者之中。

当刀具的振动频率与工件的自然频率一致或接近时会产生一个严 重的问题，从而引起共振。大大增加的合成振幅可产生不可接受的产 品，并且所产生的噪声可能会非常令人烦恼。而且也可能发生刀具(例 如端铣刀)的断裂或工件的损坏。更坚硬的刀具的使用或附加的工件 支架的应用往往将振动频率增加到一个安全而听不到的水平，并大大 降低振幅，但并不总是可能采取所希望的这些步骤。

提高刀具速度通常也是不实际的，因为实际上会大大缩短工具的 寿命。

类似于螺旋传动的螺旋齿端铣刀的使用有助于减少这些问题但不 能解决这些问题。

现有技术的情况可以从相关的美国专利的回顾中做出评定。

在美国专利号4,285,618中，Stanley，Jr.要求被示为一种端铣刀 的铣刀，这种端铣刀在切削刃上设有细齿。这些细齿相对于一个相邻 的齿轴向偏置。这种刀具是否会减少振动往往需要通过试验来证明。

在美国专利号4,963,059中，Hiyama提出了一种端铣刀，其中槽 螺旋角对于每个槽是不同的。然而，由于外周切削刃在至少一个位置 的围绕刀具的外周相等地间隔，所以所提出的设计通常仅提供了局部 解决方案。而且，在制造所述端铣刀的过程中，由于可供使用于齿的 形成的金属往往沿着该刀具的长度显著地变化，所以通常会产生一个 问题。

在美国专利号6,168,355中，Wardell说明了一种端铣刀，该端铣 刀具有一个主体以及从该工具的尖端向外延伸的多个耳状物。没有提 供减少振动的装置。

在美国专利号6,164,877中，Kamata等人披露了一种旨在切削特 殊形状的凹槽的成形刀具。该齿的后隙角沿着该工具的轴向长度保持 恒定。未发现抗颤动装置。

在另一个美国专利中，Wardell披露了一种端铣刀，该端铣刀具 有一个初级螺旋槽和一个次级槽，该初级螺旋槽限定了一个低角切削 表面，该次级槽用于一个高角切削表面。这种布置不会解决这些与工 具振动相关的问题。

从以MacArthur的名义公开的美国专利申请2005/0105973中可 知具有一个可变螺旋槽的另一种端铣刀。该刀具的齿在该工具外周周 围相等地间隔。

显然，从现有技术仍不知道任何满意的解决方案。

发明目的

因此，至少一个实施方案的目的之一是克服现有技术刀具的缺陷 并且提供一种端铣刀，这种端铣刀将消除或实质上减少对工具和工件 均有害的周期性振动。

至少一个实施方案的一个进一步的目的是披露一种工具设计，该 设计能够被容易地编程以用于制造，并且能够以仅略高于常规端铣刀 的成本制造。

发明内容