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1、(10)申请公布号 CN 102922024 A (43)申请公布日 2013.02.13 CN 102922024 A *CN102922024A* (21)申请号 201110231568.0 (22)申请日 2011.08.12 B23C 5/10(2006.01) (71)申请人 深圳市中天精密工具有限公司 地址 518101 广东省深圳市宝安区新安 67 区留仙一路甲岸科技园 2 号厂房二楼 (72)发明人 刘敏 杨羽 (74)专利代理机构 北京泛华伟业知识产权代理 有限公司 11280 代理人 蔡民军 (54) 发明名称 用于加工成形面的铣刀 (57) 摘要 本发明提供一种用于加工。
2、成形面的绕中心轴 线回转的圆柱铣刀， 该铣刀包括 ： 硬质合金刀体 ； 在该刀体上延伸并一体成形的平行间隔布置的至 少两个齿状基部 ； 其中， 至少一个所述齿状基部 上固定有第一组刀片， 它们平行于该齿状基部的 延伸方向且在该延伸方向上相互具有第一组间 隔， 在与固定有第一组刀片的齿状基部相邻的齿 状基部上固定有平行于齿状基部的延伸方向的第 二组刀片， 所述第一组间隔的每一个从所述铣刀 的回转方向看被相应的一个所述第二组刀片完全 覆盖住 ； 所述第一组刀片和第二组刀片由聚晶金 刚石或聚晶立方氮化硼制成。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 1 页 (19)中华人民。
3、共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 1 页 1/1 页 2 1. 一种用于加工成形面的绕中心轴线回转的圆柱铣刀， 该铣刀包括 ： 刚性刀体， 在该 刀体上延伸并一体成形的、 平行间隔布置的至少两个齿状基部 ； 其中， 至少一个所述齿状基 部上固定有第一组刀片， 所述第一组刀片平行于该齿状基部的延伸方向且在该延伸方向上 相互具有第一组间隔， 且在与固定有第一组刀片的齿状基部相邻的齿状基部上固定第二组 刀片， 该第二组刀片平行于齿状基部的延伸方向， 所述第一组间隔的每一个从所述铣刀的 回转方向看被相应的一个所述第二组刀片完全覆盖 ； 所述第一组刀片。
4、和第二组刀片由聚晶 金刚石或聚晶立方氮化硼制成。 2. 根据权利要求 1 所述的铣刀， 其特征是， 所述的第二组刀片在该延伸方向上相互具 有第二组间隔， 所述第二组间隔的每一个从该回转方向看被相应的一个所述第一组刀片完 全覆盖。 3. 根据权利要求 1 所述的铣刀， 其特征是， 在所述第一组间隔两端的所述第一组刀片 分别与该相应的一个所述第二组刀片部分重叠， 重叠长度为 1-2mm。 4. 根据权利要求 2 所述的铣刀， 其特征是， 在所述第二组间隔两端的所述第二组刀片 分别与该相应的一个所述第一组刀片部分重叠， 重叠长度为 1-2mm。 5. 根据权利要求 1 所述的铣刀， 其特征是， 所述。
5、至少两个齿状基部布置成与该中心轴 线平行地或倾斜地延伸。 6. 根据权利要求 1 所述的铣刀， 其特征是， 所述至少两个齿状基部是偶数个齿状基部。 7. 根据权利要求 1 所述的铣刀， 其特征是， 所述第一组刀片有 2 片刀片， 所述第二组刀 片有 1 片刀片。 8. 根据权利要求 1-7 中任一项所述的铣刀， 其特征是， 所述第一组刀片和第二组刀 片中每一片的长度都小于等于 15mm， 且第一组刀片中的轴向最外侧端点的轴向间距大于 18mm。 9. 根据权利要求 1-7 中任一项所述的铣刀， 其特征是， 所述齿状基部上设置凹槽， 所述 第一组刀片和 / 或第二组刀片通过在所述凹槽中焊接而固定。
6、到所述齿状基部。 10. 根据权利要求 1-7 中任一项所述的铣刀， 其特征是， 所述第一组刀片和 / 或第二组 刀片具有加工时首先接触到成形面的切削刃、 位于该切削刃前侧的前刀面、 紧跟在该切削 刃之后的周向柱面刃带、 紧跟在周向柱面刃带之后的一个或多个后角部。 权 利 要 求 书 CN 102922024 A 2 1/5 页 3 用于加工成形面的铣刀 技术领域 0001 本发明涉及一种用于加工成形面的铣刀， 其尤其是用于加工宽幅成形面的圆柱铣 刀。 背景技术 0002 铣刀是用于对金属表面或其它表面进行加工的一种刀具。生产中， 通常采用圆柱 铣刀或立铣刀对包括平面在内的成形面进行加工。当前。
7、， 在有色金属成形面加工中常用的 是整体硬质合金铣刀或高速钢铣刀， 这二种材料的刀具加工出的工件表面粗糙度值较高， 对成形面的加工达不到镜面要求。对此， 现有技术采用带聚晶金刚石 (PCD) 刀片的铣刀来 加工出镜面成形面。而对于现有的这种聚晶金刚石铣刀， 在一些方面仍存在问题。这是由 于聚晶金刚石(PCD)刀片在焊接后， 沿刀片的长度方向易产生内凹变形， 且由于PCD刀片前 刀面表面不可刃磨， 因而在铣刀圆柱面上的周齿 ( 刀片 ) 长度不应超过 20mm， 一般为 15mm 以下。 由此， 目前对于宽度大于15mm宽幅面的成形加工， 通常用如下两种方法进行加工 ： 一 是用立铣刀的端齿来加。
8、工成形面， 这样加工出的表面有端齿旋转所形成的交错同心圆以及 两次走刀之间形成的相交线， 很难达到镜面要求 ； 二是用现有较短的圆柱铣刀 ( 例如刃加 工表面小于 15mm) 的周齿沿成形面进行多次走刀， 然而这同样会产生两次走刀之间形成的 相交线。 0003 因此， 现有需要这样一种铣刀， 其能对宽幅成形面， 例如宽度大于 15mm， 且更优选 宽度大于 20mm 的成形面的加工能减少甚至消除两次走刀之间的相交线， 从而能实现对该 成形面的加工达到镜面要求。 发明内容 0004 因此， 本发明的任务是提供一种能对宽幅成形面进行加工， 而又减轻或克服上述 提到问题的铣刀。 0005 本发明一个。
9、方案提供一种用于加工成形面的绕中心轴线回转的圆柱铣刀。 该铣刀 包括 ： 刚性刀体， 在该刀体上延伸并一体成形的平行间隔布置的至少两个齿状基部 ； 其中， 至少一个所述齿状基部上固定有第一组刀片， 所述第一组刀片平行于该齿状基部的延伸方 向且在该延伸方向上相互具有第一组间隔， 且在与固定有第一组刀片的齿状基部相邻的齿 状基部上固定有第二组刀片， 该第二组刀片平行于齿状基部的延伸方向， 所述第一组间隔 的每一个从所述铣刀的回转方向看被相应的一个所述第二组刀片完全覆盖住 ； 所述第一组 刀片和第二组刀片由聚晶金刚石或聚晶立方氮化硼制成。 0006 优选地， 所述刚性刀体由硬金属或非金属， 例如硬质。
10、合金、 高速钢、 碳钢或碳纤维 复合材料制成。 0007 根据本发明进一步优选的实施例， 所述的第二组刀片在沿该延伸方向上相互具有 第二组间隔， 所述第二组间隔的每一个从该回转方向看被相应的一个所述第一组刀片完全 覆盖住。 说 明 书 CN 102922024 A 3 2/5 页 4 0008 根据一个优选的实施例， 所述至少两个齿状基部是偶数个齿状基部。 0009 优选地， 所述第一组间隔两端的第一组刀片分别与该相应的一个第二组刀片部分 重叠， 重叠长度为 1-2mm。 0010 优选地， 所述第二组间隔两端的第二组刀片分别与该相应的一个第一组刀片部分 重叠， 重叠长度为 1-2mm。 00。
11、11 根据本发明一个实施例， 所述至少两个齿状基部布置成与该中心轴线平行地延 伸。根据再一个实施例， 所述至少两个齿状基部布置成与该中心轴线倾斜地延伸。根据另 一实施例， 所述至少两个齿状基部布置成绕所述中心轴线螺旋延伸， 本领域技术人员将可 以理解齿状基部绕所述中心轴线螺旋延伸是倾斜延伸的一种更具体的形式。 0012 根据一个特别优选的实施例， 每一个所述刀片具有相同的长度。 0013 一个具体实施例中， 第一组刀片有 2 片刀片， 第二组刀片有 1 片刀片。 0014 根据本发明一个实施例， 所述成形面具有大于 15mm 的宽度， 优选大于 20mm 的宽 度。 优选地， 所述第一组刀片和。
12、第二组刀片中每一片的长度都小于等于15mm， 且第一组刀片 中的轴向最外侧端点的轴向间距大于 18mm， 优选大于 20mm， 更优选大于 23mm， 特别优选大 于 25mm。 0015 根据进一步特征， 所述齿状基部上设置凹槽， 所述刀片通过在所述凹槽中焊固而 固接到所述齿状基部。 0016 优选地， 相邻的所述齿状基部之间设置有排屑槽。 0017 根据一个优选实施例， 所述刀片具有加工时首先接触到成形面的切削刃、 位于该 切削刃前侧的前刀面、 紧跟在该切削刃之后的周向柱面刃带、 紧跟在周向柱面刃带之后的 一个或多个后角部。 0018 通过本发明的铣刀， 突破了传统的刀具结构模式和刀具制作。
13、理念， 有效地解决了 尤其是 PCD 长条刀片的焊接加热问题 ； 并解决了长条焊接 ( 固定 ) 的变形问题。此外， 通过 这样设置， 还避免现有技术中要对长条的刀片进行刃磨的走刀问题。而在避免了上述问题 的情况下， 本发明的刀具还能够在一次走刀中铣出宽幅成形面 ( 例如宽幅镜面 )， 达到了传 统硬质合金刀具和现有的 PCD 刀具所达不到的光亮度和精度， 缩短了工艺路线， 减少了加 工周期， 大大降低了生产成本， 并提高了生产效率。 附图说明 0019 以下， 结合附图来详细说明本发明的实施例， 其中 ： 0020 图 1 是根据本发明的带有聚晶金刚石刀片的圆柱铣刀的实施例 ； 0021 图。
14、 2 示出了图 1 的铣刀的侧视图 ； 0022 图 3 示出了装嵌在齿状基部上的聚晶金刚石刀片的侧向局部放大图 ； 0023 图 4 示意性地示出了图 1 的铣刀的周侧展开图。 0024 附图标记列表 ： 1- 硬质合金刀体 ； 2- 第一组聚晶金刚石刀片 ； 2 - 第二组聚晶金 刚石刀片 ； 3- 切削刃 ； 4- 前刀面 ； 5- 周向柱面刃带 ； 6- 凹槽 ； 7- 排屑槽 ； 8- 第一后角部 ； 9-第二后角部 ； 10-第一组间隔 ； T， T1-T6齿状基部 ； 1-第一后角 ； 2-第二后角 ； -前 角 ； A- 刀片长度 ； N- 刀片交错距 ； C- 有效加工宽度 。
15、； OO - 工作回转轴 ； D1- 刀颈直径 ； D- 刀 齿直径 ； D2- 刀柄直径 ； D3- 排屑槽根部直径。 说 明 书 CN 102922024 A 4 3/5 页 5 具体实施方式 0025 现结合图 1 和图 2 描述根据本发明的具有聚晶金刚石 (PCD) 刀片的铣刀， 也称作 聚晶金刚石铣刀。如图 1 所示， 所述铣刀是绕其中心轴线 OO 回转的圆柱铣刀， 该中心轴线 构成其工作回转轴。该铣刀包括硬质合金刀体 1， 该刀体具有直径为 D1 的刀颈和直径为 D2 的刀柄。尽管在所示实施例中的刀体为硬质合金刀体， 但可以想到采用其它合适金属例如 高速钢、 碳钢或者合适的刚性材料。
16、例如碳纤维复合材料也是可行的。如图 1 和 2， 在该刀体 1 上， 一体成形有平行间隔布置的 6 个齿状基部 T1-T6， 所述齿状基部平行于所述中心轴线 OO 地在刀颈上延伸。可以想到可以有其它数目的齿状基部， 但齿状基部 T 的数目要大于等 于 2。如上所述， 所示的齿状基部 T1-T6 呈与中心轴线平行地延伸的延伸突起部， 但可以想 到的是也可以设置与中心轴线倾斜(但不垂直)地延伸的斜延伸突起部或者绕着中心轴线 螺旋延伸的螺旋状延伸突起部。该如图 2 所示， 在相邻的齿状基部之间设置有排屑槽 3， 所 示的排屑槽具有基底部直径D3。 受齿状基部的约束， 排屑槽可以相应地是直槽、 斜槽或。
17、螺旋 槽。所述齿状基部和排屑槽的尺寸和其他参数可根据工件加工时的排屑要求、 工件或刀具 的受力要求进行设计， 以利于工件的加工。例如， 在满足排屑的前提下， 排屑槽的深度越小 越好， 即排屑槽基底部直径 D3 越大越好， 以增加刀具的刚性 ； 希望有较多的齿状基部 T， 以 保证被加工工件表面的粗糙度要求。 0026 如图 2 所示， 齿状基部设置有用于容纳聚晶金刚石 (PCD) 刀片 2， 2 的凹槽 6。多 个聚晶金刚石 (PCD) 刀片 2， 2 焊固在硬质合金刀体的齿状基部上的凹槽内。如图所示， 本 发明的刀片在布置方向上与现有的圆柱铣刀的布置方向一致， 即刀片的长度沿着齿状基部 的延。
18、伸方向布置， 例如如图所示的平行于中心轴线 OO 。在该实施例中的刀片 2， 2 由聚晶 金刚石制成， 但可以想到该刀片 2， 2 可以由聚晶立方氮化硼 (PCBN) 制成。此外， 所述刀片 在所示实施例中焊固到该齿状基部中， 但也可以使用任何合适的方式固定在齿状基部上。 如图 1 所示， 该铣刀具有由刀片的切削刃绕回转轴所限定出的呈圆柱侧面状的具有直径 D 的刃加工表面， 该直径也称为刀齿直径 D， 通过使得铣刀的刃加工表面与要被加工的成形面 接触能铣出具有需要精度的成形面。刀片的细节结构和布置将在下文结合图 3 和 4 进行描 述。 0027 现总体参考图 1 和 2 且具体参考图 4 来。
19、描述聚晶金刚石 (PCD) 刀片的布置。在所 示实施例中， 每一片聚金刚石刀片 2， 2 具有相同的在轴向方向上的长度 A， 但可以想到各 刀片可以具有不同的长度， 但每片聚晶金刚石 (PCD) 刀片 2， 2 的长度 A 20mm， 且优选长 度 A 小于等于 15mm， 这主要是为了克服长条金刚石焊接产生热变形对铣刀齿形的影响。具 体而言， 由于聚晶金刚石 (PCD) 刀片前刀面的表面是刀片制作时形成的镜面， 后期是无法 进行二次加工的， 而当聚晶金刚石 PCD 刀片的长度大于 20mm 甚至大于 15mm 时， 焊接后由 于热变形， 很可能在长度方向上出现影响刀具制作时对铣刀周齿的各几何。
20、参数的控制的内 凹， 以致无法制作出合格的刀具， 影响成形面的加工。 尽管本发明的所示出的实施例是采用 PCD 刀片， 但是具有本发明思想的刀片布置结构同样适用于具有聚晶立方氮化硼 (PCBN) 刀 片的刀具。 0028 由此， 本发明通过本发明所特有的结构使得根据本发明的铣刀在具有合格的精度 的情况下能对 15mm 以上， 尤其是 20mm 以上的宽幅成形面进行加工， 例如镜面加工。如图 1 说 明 书 CN 102922024 A 5 4/5 页 6 和 4 所示， 在该圆柱铣刀上一体成形有 6 个齿状基部。为了描述清楚起见， 在此规定齿状基 部 T1， T3 和 T5 为第一组齿状基部，。
21、 而 T2， T4 和 T6 为第二组齿状基部， 借此来帮助描述 PCD 刀片 2， 2 的布置。在所示的实施例中， 第一组齿状基部上固定有第一组 PCD 刀片 2， 它们平 行于该齿状基部的延伸方向 ( 在此为轴向 ) 且在该延伸方向上相互具有第一组间隔 10， 而 在与第一组齿状基部 ( 即固定有第一组 PCD 刀片 2 的齿状基部 ) 分别相邻的第二组齿状基 部上固定有平行于齿状基部的延伸方向的第二组 PCD 刀片 2 ， 所述第一组间隔的每一个从 所述铣刀的回转方向看被相应的一个所述第二组 PCD 刀片 2 完全覆盖住。继续参考图 4， 所述第一组间隔两端的所述第一组刀片 2 还分别与。
22、该相应所述第二组刀片 2 部分重叠， 重 叠长度 ( 也称作交错距 N) 为 1-2mm， 其中在本文所述的重叠长度是指刀片在回转中心轴线 的投影上测得的尺寸。 0029 如图 4 所示， 第一组 PCD 刀片 2 是两片， 第二组 PCD 刀片 2 是一片。但可以想到 第一组 PCD 刀片 2 和第二组 PCD 刀片 2 是其它数目。尤其， 第二组 PCD 刀片可以是多片， 例如两片。从而， 所述的第二组刀片类似地可以在该齿状基部延伸方向上相互具有第二组 间隔 ( 未示出 )， 所述第二组间隔的每一个从该回转方向看被相应的一个所述第一组刀片 完全覆盖住。更优选地， 在所述第二组间隔两端的所述。
23、第二组刀片分别与该相应的一个所 述第一组刀片部分重叠， 交错距 N 为 1-2mm。 0030 在所示的实施例中， 在第一组齿状基部上的两片间隔开的 PCD 刀片的轴向最外侧 端点之间的轴向间距限定出了连续刃加工表面的轴向长度 C， 优选该轴向长度 C 比被加工 的成形面幅宽大 3-5mm。例如， 轴向长度 C 大于 18mm， 优选大于 20mm， 更优选大于 23mm， 特 别优选的是大于 25mm。更归纳地说， 根据本发明的连续刃加工表面的轴向长度是由设置在 齿状基部上的轴向最外侧的刀片的各自外侧端之间的轴向间距限定出。 对于具有相同交错 距 N 和相同刀片长度 A 且在不同组的齿状基部。
24、上的刀片数量不一样时 ( 例如附图所示的实 施例 )， 刃加工表面的轴向长度 C (2P-1)*A-(2P-2)*N( 其中 P 是设有最多数量的刀片的 齿状基部中刀片的数量， 在所示的实施例中为第一组刀片的数量 ) ； 而当各齿状基部上刀 片数量一样时， C 2P*A-(2P-1)*N。由此， 根据所要加工的成形面宽度或者所希望的一次 走刀幅宽， 可以合适地选定齿状基部上设置的刀片数目。 0031 优选地， 本发明的铣刀的齿状基部是偶数个， 从而所述间隔的数目应该与对应于 该间隔的刀片数目相等， 从而在成形面中具有更一致的精度。 0032 此外， 尽管在所示的实施例中为齿状基部呈与中心轴线平。
25、行地延伸且彼此在周向 间隔开的延伸突起部形式， 而对于呈斜延伸突起部或者螺旋状延伸突起部的齿状基部， 其 上的刀片也可以类似地设置， 只要能形成上述的连续刃加工表面。换句话说， 也即是， 对于 在沿齿状基部的延伸方向上间隔开的刀片之间的间隔部， 总是被相邻齿状基部上的相应一 片刀片的覆盖。即， 该相邻的齿状基部上的刀片在该铣刀绕其回转轴转过一个角度后会占 据该间隔以及可能地在间隔两端上的刀片端部部分的位置。 0033 根据本发明中的刀片布置形成了具有加工宽度大于单片刀片长度的连续刃加工 表面， 保证被加工面在幅宽方向上镜面的连续性， 有效地避免了出现类似于现有技术中的 二次走刀后形成的相交线，。
26、 从而能够有效地实现宽幅成形面的镜面加工。在本发明中宽幅 面 ( 宽幅成形面 ) 是指加工宽度大于 15mm， 且通常大于 20mm 的成形面。 0034 现转向图 3， 示出了装嵌在齿状基部 T 上的聚晶金刚石刀片 2 的侧向局部放大图， 说 明 书 CN 102922024 A 6 5/5 页 7 该 PCD 刀片焊固在齿状基部 T 的凹槽 6 中。如图 3 所示， 所述 PCD 刀片具有加工时首先接 触到成形面的切削刃、 位于该切削刃前侧的前刀面 4、 设置在切削刃之后的一个或多个后角 部。 在本领域中， 铣刀加工中切削刃的前后方向以及前刀面和后角是众所周知的， 例如金属 屑流出的表面为。
27、前刀面。 工作回转轴和切削刃在横截面中连线与前刀面之间的夹角被称为 前角 ， 优选前角 0 5。本领域人员已知的， 较大的前角能保证切削刃的锋利， 减小切削力， 但可能降低刀具的刚性， 反之则反。在本发明的优选实施例中， 在紧接在 PCD 刀片的齿顶部(切削刃)之后且在一个或多个后角部之前设置有周向宽度小于等于0.05mm 的周向柱面刃带 5， 从图 2 和图 3 看， 周向柱面刃带 5 与前刀面 4 之间交线即为平行于轴线 的切削刃。可以想到该切削刃也可以设置成倾斜于铣刀的中心轴线， 例如当齿状基部倾斜 于该中心轴线延伸时。通过设置该周向柱面刃带， 这能保证 PCD 刀片的刃口的径向尺寸， 。
28、并 减少径向跳动， 以保证被加工工件表面的形状要求。 在所示的实施例中， 该刀片还具有紧跟 在该周向柱面刃带之后的第一后角部8和紧跟在该第一后角部8之后的第二后角部9， 其中 第一后角部 8 具有用于修光的第一后角 1， 以保证被加工工件表面的粗糙度， 其中第一后 角 1 5 -8， 且该第一后角部具有大约为 0.5mm 的周向宽度。第二后角部 9 具有在 15 -20范围内的第二后角 2， 从而保证加工后的避让， 防止后刀部的表面与成形面之 间过度的磨擦而影响被加工工件表面的粗糙度。 0035 现已通过参考附图描述了本发明的优选实施例， 但应该明白， 本发明的思想和范 围并不局限于所示出的实施例而是由所附的权利要求书的范围及其等同而限定。 说 明 书 CN 102922024 A 7 1/1 页 8 图 1 图 2 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 102922024 A 8 。