[发明专利]具有与每齿进刀量成比例的切屑空间的旋转切削刀具

说明书

提出了一种旋转切削刀具，所述旋转切削刀具实现了与每齿进刀量成比例的切屑空间。所述旋转切削刀具包括其中交替地形成有多个切削齿和多个排屑槽的切削部，其中，切削部的与中心轴线垂直的截面基于中心轴线被划分为多个限定相邻的切削齿的切削刃之间的区段的切削齿空间，使得所有的切削齿空间以不同的尺寸设计或者所述多个切削齿空间中的一些切削齿空间以与其他切削齿空间不同的尺寸设定。

技术领域

本发明涉及一种旋转切削刀具，所述旋转切削刀具通过将每个排屑槽的宽度和深度设定为与实际每齿进刀量成比例来实现与实际每齿进刀量成比例的切屑空间。

背景技术

旋转切削刀具包括立铣刀、钻头、铰刀等。这样的旋转切削刀具(诸如，立铣刀或钻头)广泛地用于精密的金属件加工。诸如立铣刀的旋转切削刀具是具有切削部和柄部的刀具，切削部包括前端和外径(Outer Diameter，OD)切削部，OD切削部具有沿着作为旋转轴线的中心轴线的齿，柄部形成在从切削部延伸的后端处。OD切削部的设置在切削齿的侧面上的外边缘用于切削工件的侧面，并且具有底边缘的前端用于切削工件的“地板表面”。切削部具有沿着中心轴线设置的芯，并且切削齿和排屑槽交替地布置在芯的外周上。

这样的旋转切削刀具的材料可包括高速钢、整体硬质合金、立方氮化硼、多晶金刚石、金属陶瓷、陶瓷及它们的组合。这些材料在加工成形后用各种材料涂覆，以延长立铣刀的使用寿命。

这样的旋转切削刀具可用于各种加工，因此，因为对于相应的加工而言加工特性彼此不同，所以旋转切削刀具需要被设计为不同的形状以适于相应的加工。例如，与精加工立铣刀相比，用于开槽操作的立铣刀设计有不同的几何形状。开槽和粗侧面切削操作需要以最大切削量除去金属，并且精侧面切削用于精细的精加工，其在目标尺寸附近实现相对平滑的表面精加工。不同的加工阶段通常需要不同的刀具，而更换刀具需要花费时间进行新的设定。

用于开槽、粗侧面切削和精侧面切削的刀具特性与“芯径比”(即，芯直径d与刀具直径D的比)和排屑槽数有关。刀具特性是与各个加工特性、刀具刚度和切屑排出相关的非常重要的参数。基本上，整个刀具的直径D通过芯直径和排屑槽的深度构成。

由于排屑槽的深度H恒定且芯的截面可指定为具有圆形形状，因此，对于偶数个齿，芯直径被定义为位于芯的两侧上的排屑槽的底部之间的间隔；对于奇数个齿，芯直径被定义为D-2H。深的切削齿产生良好的切屑间隙，使得润滑剂可容易地供应到其上，但是刀具刚度劣化。

例如，根据工件的材料，对于具有两个或三个排屑槽的立铣刀，在开槽中的芯径比优选地为约40％至55％，对于具有四个排屑槽的立铣刀，在粗侧面切削中的芯径比优选地为约50％至65％，并且对于具有4至8个排屑槽的精加工立铣刀，在精侧面切削中的芯径比优选地为约60％至85％。

如图1中所示，当芯区段被设计成具有多个区段时，开槽操作、粗侧面切削操作和精加工操作可组合到单个立铣刀中。

芯区段也可设计为具有其中芯直径从切削部的前端朝向柄部逐渐增大的锥形、凸形或凹形形状，而不是多级区段，这有助于增强刀具刚度和减振。

已经研究了能够执行开槽、粗侧面切削和精侧面切削中的全部的刀具。例如，第6,742,968号美国专利(铣削刀具)或第9,333,565号美国专利(旋转切削刀具)可用一个切削刀具执行开槽、粗侧面切削和精侧面切削中的全部。

在第6,742,968号美国专利中，当沿正交于切削刀具轴线的方向观察时，总截面面积(特别是芯直径)从切削部的前端朝向柄部逐渐增大。这种设计提供了一种具有足够的切屑间隙和改进的刚性相结合的切削刀具。