用于加工鈦的具有非對稱轉位角布置的端銑刀的制作方法
【技術領域】
[0001] 本申請的主題涉及構造用于加工鈦的端銑刀。
【背景技術】
[0002] 鈦可認作是相對難銑削的材料，因為其性質可使端銑刀快速退化。理論上相信此 類退化至少部分地由于由鈦制成的工件與加工工件的端銑刀的熱傳遞。
[0003] 除熱傳遞之外，在設計端銑刀時的另一個考慮是排空碎肩。因此在端銑刀設計期 間考慮溝槽形狀。CN 20145538XN 102303158和CN 202199817公開了具有根據不同數學 模型的溝槽形狀的端銑刀。
[0004] 又一個考慮在于減少端銑刀顫動。擅動的減少理論上可通過將端銑刀設計成具有 非對稱特征來實現，例如，如US 6, 991，409、US 7, 306, 408和US 8, 007, 209中公開的。US 8, 007, 209的圖1還公開了一種具有鋸齒的端銑刀（圖1，附圖標記7)。
[0005] 盡管許多端銑刀看起來相似，但在仔細檢查時，通常存在許多小但相關的差異，一 些差異對于端銑刀是否可實現特定類型的材料的期望加工操作或在特定切削條件下實現 而目為關鍵的。
[0006] 通常，切削刃口相對于彼此置于不同轉位角，螺線、徑向前角和軸向前角可在不同 的切削刃口處改變，并且甚至可沿單個切削刃口改變。端銑刀中的各個元件的定向、位置和 尺寸可對其性能具有顯著影響。
[0007] 鑒于設計可能的極其大數量的變化，存在正在進行的研宄來嘗試和找到更有效的 端銑刀，尤其是對于加工特殊材料如鈦。
[0008] 本發明的目的在于提供一種新且改進的端銑刀。
【發明內容】
[0009] 已經發現組合了特定齒形和特定溝槽形的端銑刀可在某些條件下加工鈦時實現 令人驚訝的壽命。
[0010] 更確切地，齒形包括鈍切削刃口（切削刃口在前角切削子表面與后角表面的交點 處）和從后角切削子表面延伸的凹入的后角子表面（下文中稱為"后角凹入子表面〃）。
[0011] 盡管鈍切削刃口可認作是有害的，但由于由此引起的相對增加的加工功率要求， 故實驗結果以其它方式顯示。
[0012] 更確切地，鈍切削刃口限定為具有形成在前角切削子表面與后角表面的交點處的 實際內部切削角，實際內部切削角具有大于在前角凹入子表面的假想延伸線與后角表面的 交點處形成的假想內切削角的值。
[0013] 將理解的是，用語〃鈍〃的使用在下文中提到切削刃口時能夠與以上定義互換。
[0014] 理論上相信將前角凹入子表面設在后角切削子表面（即，相鄰的前角凹入子表面 相比于相鄰的前角切削子表面關于穿過切削刃口的假想徑向線進一步凹入到齒中，或換言 之，前角切削子表面在前角凹入子表面上方關于穿過切削刃口的假想徑向線升高）附近會 在加工鈦時減小至端銑刀的熱傳遞。
[0015] 類似地，使前角切削子表面的長度最小化也被認為通過減小碎肩與端銑刀前角表 面的接觸而減小了熱傳遞。
[0016] 現在參照上文提到的溝槽形，溝槽包括凹形彎曲部分，后接特定尺寸的凸形排出 部分。
[0017] 彎曲部分構造用于在銑削操作期間使鈦碎肩彎曲。CN 102303158的圖4中示出了 包括彎曲部分的溝槽。
[0018] 一般而言，凸形溝槽部分可向齒提供結構強度（即，允許其增大的厚度），以及增 大的慣性矩。然而，此類凸出部分的存在減小了溝槽的截面形狀，這被認為是對碎肩從溝槽 排空有害的。不具有此類凸出部分的溝槽在CN 102303158的圖3中示出。
[0019] 現在已經發現提供凸出部分（不管特定尺寸）可在鈦工件的加工期間提供有利的 碎肩排出效果（因此，本申請的主題的凸形部分題名為〃排出部分〃）。更切確地，已經發現 此類排出部分在具有用于碎肩排空的有限空間的鈦開槽操作期間提供更好的加工性能，其 中特別良好的結果在相對高的鈦加工速度下顯示。
[0020] 在加工鈦時的又一個考慮在于減少顫動，典型地通過端銑刀的非對稱特征。具有 非對稱轉位角布置的端銑刀被發現具有相當的壽命。
[0021] 為了說明書和權利要求的目的，具有對稱轉位角布置的端銑刀限定為一種，其中 在切削端面處，各個溝槽具有等于相對溝槽的轉位角值的轉位角值。相反，具有非對稱角布 置的端銑刀為并未落入該定義內的一種。
[0022] 根據本申請的主題的第一方面，提供了一種用于加工鈦的端銑刀，端銑刀包括切 削部分，其具有與螺線形溝槽交錯的齒，以及切削部分直徑D e;各個齒包括形成在前角切削 子表面與后角表面的交點處的鈍切削刃口，并且前角凹入子表面比前角切削子表面更凹入 在齒中；在垂直于端銑刀的旋轉軸線的平面中，各個溝槽包括連接于凸形排出部分的凹形 彎曲部分，凸形排出部分具有滿足條件〇.〇l〇D E< E < 0.031DE的排出高度E。
[0023] 根據本申請的主題的另一方面，提供了一種用于加工鈦的端銑刀，其具有沿縱向 延伸的旋轉軸線A k，并且包括：柄部分，以及從柄部分延伸至切削端面并且與同螺線形溝 槽交錯的至少四個切削齒集成地形成并且具有切削部分直徑D e的切削部分；各個齒包括 前角表面、后角表面、形成在前角表面與后角表面的交點處的切削刃口，以及與切削刃口間 隔開并且形成在后角表面和齒之后的溝槽的相鄰表面的交點處的后角刃口；各個前角表面 包括前角凹入子表面、定位成比前角凹入子表面離旋轉軸線更遠并且在前角凹入子表面上 方關于穿過切削刃口的假想徑向線升高的前角切削子表面，以及形成在前角凹入子表面與 前角切削子表面的交點處的前角間斷；其中各個齒包括形成在前角切削子表面與后角表 面的交點處的實際內部切削角，實際內部切削角具有大于形成在前角凹入子表面的假想延 伸線與后角表面的交點處的假想內部切削角的值；其中在垂直于旋轉軸線^的平面中，各 個溝槽包括凸形的排出部分和凹形的彎曲部分，該凹形的彎曲部分連接排出部分和前角凹 入子表面；其中排出部分具有排出高度E，其能夠在排出部分的頂點與從相鄰彎曲部分的 最低點延伸至相鄰后角刃口的假想直線之間測得，排出高度E具有滿足條件0. 010DE< E < 0. 031DE的大小；并且其中，在切削端面處，溝槽的轉位角呈非對稱轉位角布置。
[0024] 根據本申請的主題的又一方面，提供了一種用于加工鈦的端銑刀，其具有沿縱向 延伸的旋轉軸線Ak，并且包括：柄部分，以及從柄部分延伸至切削端面并且與同螺線形溝槽 交錯的至少四個切削齒集成地形成并且具有切削部分直徑叫的切削部分；各個齒包括前角 表面、后角表面、形成在前角表面與后角表面的交點處的切削刃口，以及與切削刃口間隔開 并且形成在后角表面和齒之后的溝槽的相鄰表面的交點處的后角刃口；各個前角表面包括 前角凹入子表面、定位成比前角凹入子表面離旋轉軸線更遠并且在前角凹入子表面上方關 于穿過切削刃口的假想徑向線升高的前角切削子表面，以及形成在前角凹入子表面與前角 切削子表面的交點處的前角間斷；其中各個齒包括形成在前角切削子表面與后角表面的交 點處的實際內部切削角，實際內部切削角具有大于形成在前角凹入子表面的假想延伸線與 后角表面的交點處的假想內部切削角的值；其中各個齒具有從其前角間斷到其切削刃口測 得的前角切削子表面長度大小L。，其滿足條件0. 01RT< Le< 0. 05RT，其中Rt為沿從旋轉 軸線到切削刃口的直線測得的齒的半徑大小；其中各個齒具有6°到-6°的范圍內的徑向 前角；其中各個溝槽具有滿足條件30° < H < 50°的螺線角H ;其中在垂直于旋轉軸線Ak 的平面中，各個溝槽包括凸形的排出部分和凹形的彎曲部分，該凹形的彎曲部分連接排出 部分和前角凹入子表面；其中排出部分具有排出高度E，其能夠在排出部分的頂點與從相 鄰彎曲部分的最低點延伸至相鄰后角刃口的假想直線之間測得，排出高度E具有滿足條件 0. 010DE< E < 0. 03^^的大小；并且其中，在切削端面處，溝槽的轉位角呈非對稱轉位角布 置。
[0025] 將理解的是，上述是概述，并且以上方面中的任一個還可包括下文所述的特征中 的任一個。具體而言，單獨或組合的以下特征可適用于以上方面中的任一個： A.排出高度E可具有滿足條件0. 014De< E < 0. 029De的大小。詳細而言，范圍0.0 IODe < E < 0. 〇31〇0皮認為對于加工鈦可行，然而范圍0. 014D E< E < 0. 029D 測試期間實現 了良好的結果。理論上，此類中等排出高度（即，0.010DE<E<0.031D E)可便于適合的齒 強度（通過允許適