[发明专利]抗扭矩端铣刀

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于材料铣削的工具。更具体地，本发明提供一 种提高了主体的扭转和弯曲强度的端铣刀(end-mill)，因而能够在提 高金属移除速度实现铣磨加工的同时，延长了工具的寿命，而且提高 了表面质量，且防止震动。

背景技术

由于多样的应用范围和合理的工具成本，端铣刀在铣加工中广泛 应用。端铣刀一般是柱形，且直径可达到80毫米(mm)。很多端铣刀 具有平端；不过，其它的形状，例如圆锥形和圆形端也被使用。端铣 刀根据直径，尺寸以及是否配置用于粗加工和最终加工，一般地设有2 至10个齿。齿一般为螺旋状，但可以是平行于轴的直齿。构造材料是 高速钢(high speed steel)，硬质合金(solid carbide)，金属陶瓷 (cermets)或者陶瓷材料或者与其合金。

在下文中的“端铣刀”是指由钢，或者硬质合金，或者硬陶瓷材 料或者其合金，无论是否具有硬镀层。

扭转和弯曲强度是端铣刀非常需要的特性，特别是粗加工，终加 工和超精加工。

在粗加工时候，大量的金属被移除，来自切割区域的碎片的移除 需要在切齿之间有足够的空间。这个空间只能通过设置较少数量的齿， 根据切刀直径一般2-4个，并且铣刀的轴直径小，不过要足够大防止 铣刀的断裂。较小的轴直径可能由于刀具在压力作用下的扭转而产生 较小的精确度损失，但是用于粗加工时力矩很小。

在选取合适的轴直径的时候，总是需要权衡，在一方面，考虑到 碎片的清除和冷却液的接触，需要较小的轴直径，而在另一方面，考 虑到刀具的刚性和断裂阻力，需要较大的轴直径。

端铣刀的大扭转和弯曲强度在终加工和超精加工中也是一个优 势，因为能够获取到更好的表面质量。

在粗加工过程中，铣床刀具驱动端铣刀柄，同时铣刀齿与加工件 接触时产生巨大的阻力，铣刀要承受大的扭转和弯曲。如果端铣刀不 具有足够扭转和弯曲强度，端铣刀会有尖部度地大幅度地尖部震动， 并且不能够实现高速率的金属移除。高速进给的深切割会导致较差的 精确性和表面质量，并会产生噪声，铣刀过早地断裂。

现有技术的端铣刀在美国专利4,812,087、5,188,487、 5,971,671、6,231,275中可以看到，该些文本通过参考的方式引用在 此。且现有技术的端铣刀在该文本的图1-4中可以看到。

发明内容

因此，本发明的一个目的是克服现有技术的端铣刀的缺陷，并且 提供一种铣刀工具形状，其具有足够的用于碎片移除的凹槽，同时提 供更好的扭转强度以及更好的抗弯曲能力。

为实现上述目的，本发明提供了一种设置用以提高强度的外径为D 的端铣刀，包括主体部分，其被夹紧于铣床刀具，和一个切割部分，其 包括多个加工出来的凹槽，以靠近所述凹槽形成切割齿，每个齿的底 部包括小的外围间隙部分(short peripheral relief section)，以 及靠近所述外围间隙部分的延伸长度的弓形的齿背衬部分(arcuate extended-length tooth backing portion)，并且终止于位于所述延 伸长度的齿背衬部分和所述凹槽之间形成的尖部(corner)内，所述 尖部，距离所述外径D的距离为C，C的值位于0至0.2D的范围内。

在本发明的优选实施例中，提供了一种端铣刀，其中一个小的凹 面弯曲范围(short concave blending radius)连接所述外围间隙部 分至所述延伸长度的弓形的齿背衬部分。

在本发明的更优优选实施例中，提供了一种端铣刀，设置用于加 工软金属，其中C值大约为0.06D或者更小，并且所述尖部用于磨光 正在加工的表面。

后面将描述本发明的另外的实施例。

所述主体承受扭矩的弯曲强度J，如正在被弯曲轴，以及在切削时 正在移除金属的铣刀，不仅与轴的横截面面积有关，而且与被从轴中 心移除的每一区域的距离的平方有关。所述值J通过累加组成部分的 各个区域，然后用距离r的平方乘以每一区域，计算得到的，其中r 是指每一区域中心至外形中心之间的距离。J一般是指中心点的转动惯 量，其值的单位是cm⁴。

因此，承受扭矩的轴和铣刀通过增加一个或多个区域至其截面部 分以提高J值，以使强化期承受扭矩的能力。