CN111545817A - 具有独立前刀表面的端铣刀 - Google Patents

Abstract

公开了具有独立前刀表面的端铣刀。切削刀具包括：沿着纵向轴线在前端和后端之间延伸的主体，所述主体具有设置在所述后端处或附近的夹持区域和从所述主体的所述前端朝向所述夹持区域延伸的切削区域；限定在所述主体中的多个沟槽，所述多个沟槽各自从所述前端朝向联接部分延伸；多个外围切削刃，所述多个外围切削刃各自沿着所述多个沟槽中的对应沟槽从所述前端朝向所述联接部分延伸；以及设置在所述前端处的多个端部切削刃，每个端部切削刃从所述纵向轴线处或附近沿着对应沟槽向外延伸。至少一个端部切削刃部分地由多个前刀面限定，所述多个前刀面各自从所述一个切削刃的对应部分延伸到所述对应沟槽中。

Description

具有独立前刀表面的端铣刀

技术领域

本公开的构思涉及旋转切削刀具，并且更具体地涉及沿给定切削刃具有多个前刀表面的端铣刀。

背景技术

端铣刀通常用于对金属工件进行的机加工。与在机加工中使用的任何切削刀具一样，一直在寻求这种铣刀的改进，以提高刀具寿命、改善表面光洁度、减小切削力并普遍提高刀具的切削能力(例如，对于端铣刀，提高钻孔和/或斜切能力)。

端铣刀的刀具寿命在很大程度上取决于切削角保持完整和起作用的能力。在大多数端铣刀的应用中，切削角承受复杂应力，这些复杂应力来源于切屑形成、特定的刀具轨迹和减少的冷却剂供应量(与铣刀的其他区域相比)。

发明内容

根据本公开的构思的实施方案的端铣刀以若干种方式改进了常规设计。此类改进的实例包括(但不限于)：改进了刀具拐角区段(可以是半径、倒角或尖角)处的切屑形成，提高了复杂应力(例如，在斜面下降应用)下的刀具寿命，并且改进了端铣刀制造工艺。

作为所公开的构思的一个方面，一种切削刀具包括：大致圆柱形的主体，其沿着纵向轴线在前端和相对的后端之间延伸，该主体具有设置在主体的后端处或附近的夹持区域和从主体的前端朝向夹持区域延伸的切削区域；限定在主体中的多个沟槽，沟槽的每一个在切削区域中从主体的前端朝向联接部分延伸；多个外围切削刃，每个外围切削刃沿着所述多个沟槽中的对应沟槽从前端朝向联接部分延伸；以及设置在主体的前端处的多个端部切削刃，每个端部切削刃从纵向轴线处或附近沿着多个沟槽中的对应沟槽向外延伸，其中所述多个端部切削刃中的至少一个端部切削刃部分地由多个前刀面限定，所述多个前刀面各自从所述一个切削刃的对应部分延伸到对应沟槽中。

切削刀具可包括端铣刀。

所述多个前刀面可以包括设置成处于第一轴向前角的第一前刀面和设置成处于不同于第一轴向前角的第二轴向前角的第二前刀面。

第一前刀面可以设置成比第二前刀面更靠近纵向轴线；并且第一轴向前角可小于第二轴向前角。

所述一个切削刃的对应于第一前刀面的部分设置成处于第一径向角；并且其中所述一个切削刃的对应于第二前刀面的部分设置成处于不同于第一径向角的第二径向角。

所述一个切削刃的对应于第一前刀表面的部分可以比所述一个切削刃的对应于第二前刀表面的部分更靠近纵向轴线，并且第一径向角可小于第二径向角。

所述一个切削刃可以从位于纵向轴线处或附近的第一端延伸到相对的第二端，其中所述一个切削刃的对应于第一前刀面的部分设置在所述一个切削刃的第一端，并且其中第一径向角是中性或正的。

所述一个切削刃的对应于第二前刀面的部分可设置在所述一个切削刃的第二端，并且第二径向角可大于第一径向角。

所述多个前刀面还可包括设置成处于第三轴向前角的第三前刀面。

所述第一前刀面可以设置成比第二前刀面更靠近纵向轴线；第二前刀面可以设置成比第三前刀面更靠近纵向轴线；第一轴向前角可小于第二轴向前角；并且第二轴向前角可小于第三轴向前角。

所述一个切削刃的对应于第一前刀面的部分可以设置成处于第一径向角；所述一个切削刃的对应于第二前刀面的部分可以设置成处于不同于第一径向角的第二径向角；所述一个切削刃的对应于第三面的部分可以设置成处于第三轴向前角。

所述一个切削刃可以从位于纵向轴线处或附近的第一端延伸到相对的第二端，其中所述一个切削刃的对应于第一前刀面的部分设置在所述一个切削刃的第一端，并且第一径向角可以是中性或正的。

所述一个切削刃的对应于第三前刀面的部分可以设置在所述一个切削刃的第二端；第三径向角可以大于第一径向角；并且第二径向角可以不同于第一径向角和第二径向角两者。

所述多个切削刃中的至少第二切削刃可以部分地由第二多个前刀面限定，所述第二多个前刀面各自从第二切削刃的对应部分延伸到对应沟槽中。

所述多个切削刃可包括至少三个切削刃，并且所述多个切削刃中的至少第三切削刃可部分地由第三多个前刀面限定，所述第三多个前刀面各自从所述第三切削刃的对应部分延伸到对应沟槽中。

所述多个前刀面可包括至少四个前刀面。

所述至少一个切削刃可以设置在垂直于纵向轴线的平面中。

所述多个端部切削刃可包括至少三个切削刃，所述一个切削刃可以从位于纵向轴线处或附近的第一端延伸到相对的第二端，所述一个切削刃的对应于第一前刀面的部分可设置在所述一个切削刃的第一端，第一径向角可以是中性或负的。

应当理解，对于本文阐述的给定实例，这样的实例可包括本文也阐述的任何其他实例中的一个或多个的主题的至少一部分。

在下面的具体实施方式中更详细地描述了这些和其他实例。

附图说明

因此，已经以一般的术语描述了本公开的实例，现在将参考附图，这些附图不必按比例绘制，并且其中贯穿若干视图，相同的附图标记表示相同或相似的部分。虽然示出了本公开的构思的各种实施方案，但是所示出的特定实施方案不应被解释为限制权利要求。预期在不脱离本公开的构思的范围的情况下可以进行各种改变和修改。

图1A是根据本公开的构思的示例性实施方案的端铣刀的透视图；

图1B是图1A的端铣刀的在图1B中指示的部分的详细视图；

图1C是沿着端铣刀的旋转轴线轴向观察的图1A的端铣刀的切削端的端视图；

图2是根据本公开的构思的另一个示例性实施方案的端铣刀的透视图；

图3A是根据本公开的构思的又一个示例性实施方案的端铣刀的透视图；

图3B是沿着端铣刀的旋转轴线轴向观察的图3A的端铣刀的切削端的端视图；

图4A是根据本公开的构思的又一个示例性实施方案的端铣刀的透视图；

图4B是沿着端铣刀的旋转轴线轴向观察的图4A的端铣刀的切削端的端视图；

图5A是根据本公开的构思的又一个示例性实施方案的端铣刀的透视图；

图5B是沿着端铣刀的旋转轴线轴向观察的图5A的端铣刀的切削端的端视图；

图6是根据本公开的构思的又一个示例性实施方案的端铣刀的透视图；并且

图7是根据本公开的构思的又一个示例性实施方案的端铣刀的透视图。

具体实施方式

应当理解，已经简化了本公开的构思的某些描述，以仅示出与清楚理解这些构思有关的那些要素和限制，同时为了清楚起见，省去了其他要素。在考虑本说明书之后，本领域普通技术人员将认识到，为了实现本公开的构思，可能需要其他要素和/或限制。然而，由于普通技术人员在考虑本说明书时可以容易地确定此类其他要素和/或限制，并且对于完全理解本公开的构思不是必需的，因此在此不提供对这些要素和限制的讨论。例如，如本文所讨论的，根据本公开的构思的端铣刀的实施方案可以整个实心碳化物或实心碳化物头部的形式生产，该实心碳化物头部包括切削部分并且通过熔接或其他制造机械方法附接到钢条。本领域普通技术人员通常理解制造端铣刀的方法，并且因此在此不再详细描述。另外，所有的几何形状都应该被认为是用术语“基本上”修饰的，其中术语“基本上”是指该形状是在切削刀具的典型设计和制造公差内形成的。

通过参考以下具体实施方式和实例以及它们的先前和随后的描述，可以更容易地理解本文描述的概念。然而，本文描述的元件、设备和方法不限于在具体实施方式和实例中呈现的特定实施方式。应当认识到，这些实施方式仅仅是本公开原理的说明。在不脱离本公开的精神和范围的情况下，许多修改和调整对于本领域技术人员将是显而易见的。

每当在本文中或在所附权利要求书中使用术语“大约”或“大致”来修改本公开的实施方式的特征的尺寸时，应将其解释为是指与相关特征有关的参数。每当在此或在所附权利要求书中使用范围来描述与本公开的一个方面的特征相关的尺寸、温度、时间、量等时，该范围应被解释为包括所述范围的端点和其间的每个点。

如本文所用，术语“多个(number)”将用于指代任何非零数量。如本文所用，术语“多个(plurality)”将用于指代多于一个(即两个或更多个)的任何数量。

通过参考附图将最好地理解本公开的构思的所示实施方案。以下描述仅旨在通过举例的方式说明，并且简单地示出了本文所要求保护的构思的某些选定示例性实施方案。为了便于参考，从图1A开始一直到图7，参考标号以100的倍数增加，以指示与存在于图1A至图7中的一个或多个较前面的图中的至少一个部件或元件基本相似或类似的部件或元件。

首先参考图1A，示出了根据本公开的构思的示例性实施方案的端铣刀10的透视图。在图1A的所示实例中，端铣刀10是实心碳化物端铣刀，然而，应当理解，在不脱离本公开的构思的范围的情况下，端铣刀10可以是各种其他类型的端铣刀和相关切削刀片的形式。端铣刀10包括大致圆柱形的主体12，该主体沿着中心纵向轴线14在前端16和与前端16相对设置的后端18之间延伸。主体10包括设置在后端18处或附近的夹持区域20和从前端16朝向夹持区域20延伸的切削区域22。在图1A所示的实例中，夹持区域20是大致圆柱形的，并且被构造成(经由任何合适的机构)固定在机床(例如，但不限于数控机床)的刀具卡盘(未示出)中，用于使端铣刀10围绕其中心纵向轴线14旋转(沿箭头R所示的方向)。应当理解，在不脱离本公开的构思的范围的情况下，夹持区域20可以是任何其他合适的形状或形式。

继续参考图1A，端铣刀10还包括形成/限定在切削区域22中的多个沟槽24(在该实例中示出为两个)，每个沟槽24从端铣刀10的前端16向后朝夹持区域20延伸，以及被切削角30大致分开的对应的多个外围切削刃26和端部切削刃28。更具体地，每个外围切削刃26沿着沟槽24的相应一个以及被所述相应一个沟槽部分地限定的后部(相对于围绕轴线14的旋转R)部分以螺旋方式从相应的切削角30向后朝夹持区域20延伸。每个端部切削刃28从大致位于纵向轴线14处或附近的第一端(未编号)大致径向向外延伸至位于前端16的外周处的相应切削角30。外围切削刃26、端部切削刃28和切削角30设计成在端铣刀10围绕轴线14旋转(沿方向R)期间与正在加工的工件配合。应当理解，尽管图1A所示的示例性端铣刀10仅包括两个沟槽24，并且因此仅包括两个对应的：外围切削刃26、端部切削刃28和切削角30，在不脱离本公开的构思的情况下，可以改变沟槽24和对应的结构26、28、30的数量。

继续参考图1A，每个端部切削刃28部分地由多个独立的前刀面32限定，所述多个独立的前刀面的每一者从端部切削刃28的对应部分延伸到对应于特定端部切削刃28的沟槽24中。参考图1B的详细视图，端铣刀10的每个端部切削刃28由三个前刀面32限定：内前刀面32A，该内前刀面设置为和从端部切削刃28的内切削刃部分28A延伸的纵向轴线14相邻；中央前刀面32B，该中央前刀面设置为和从端部切削刃28的中央切削刃部分28B延伸的内前刀面32A相邻；以及外前刀面32C，该外前刀面设置为和中央前刀面32B相邻、与内前刀面32A相对，并且与从端部切削刃28的外切削刃部分28C延伸的切削角30相邻。每个前刀面32设置成处于不同的轴向前角。更具体地，内前刀面32A可以设置成大致处于负、中性或稍微正的轴向前角，中央前刀面32B设置成处于比内前刀面32A稍微更正(即稍微大)的轴向前角，并且外前刀面32C设置成处于大于中央前刀面32B的轴向前角但小于沟槽24的螺旋角(未标记)的轴向前角。另外，如图1C所示，切削刃部分28A至28C的每一者设置成处于不同的径向角。更具体地，内切削刃部分28A设置成处于中性或稍微正的径向角；中央切削刃部分28B设置成处于与内切削刃部分28A相似或稍大(例如，大一定程度，大约2至5度)的径向角；并且外切削刃部28C设置成处于比内切削刃部分28A和中央切削刃部分28B两者大的径向角。取决于特定的应用，外切削刃部分28C优选地设置成处于在约2度至20度范围内的径向角。例如，在铝切削操作中采用的实施方案中，已经采用设置成处于在5至20度范围内的径向角的外切削边缘部分28C。作为另一实例，在钢和钛切削操作中采用的实施方案中，已经采用设置成处于在2至7度范围内的径向角的外切削边缘部分28C。

图2中示出了根据本公开的构思的具有另一种布置的另一示例性端铣刀210，该布置包括与图1A至图1C的端铣刀10类似地布置的切削刃228(具有三个部分，即切削刃部分228A、228B和228C)和对应的前刀面232A、232B和232C。

现在参考图3A和图3B，示出了根据本公开的构思的另一示例性实施方案的示例性端铣刀310，其仅包括两个前刀面332A和332C。更具体地，端铣刀310包括从端部切削刃328的内切削刃部分328A延伸的内前刀面332A和从端部切削刃328的外切削刃部分328C在内前刀面332A和切削角330之间延伸的外前刀面332C。内前刀面332A可以设置成处于为负、中性或稍微正的轴向前角，而外前刀面332C设置成处于大于内前刀面332A但小于沟槽324的螺旋角(未标记)的轴向前角。从图3B可以理解，内切削刃部分328A可以设置成处于中性或稍微正的径向角，而外切削刃部分328C设置成处于大于内切削刃部分328A的正径向角。

现在参考图4A和图4B，示出了根据本公开的构思的另一示例性实施方案的示例性端铣刀410，其仅包括两个前刀面432A和432C。更具体地，端铣刀410包括从端部切削刃428的内切削刃部分428A延伸的内前刀面432A和从端部切削刃428的外切削刃部分428C在内前刀面432A和切削角430之间延伸的外前刀面432C。内前刀面432A可以设置成处于为负、中性或稍微正的轴向前角，而外前刀面432C设置成处于大于内前刀面432A但小于沟槽424的螺旋角(未标记)的轴向前角。从图4B可以理解，内切削刃部分428A可以设置成处于中性或正的径向角，而外切削刃部分428C设置成处于大于内切削刃部分428A的正径向角。

现在参考图5A和图5B，示出了根据本公开的构思的另一示例性实施方案的示例性端铣刀510，其包括三个切削刃528。一般来讲，该三个切削刃设计利用与两个切削刃设计相同的构思，唯一的不同是第一内部部分具有0度或负的径向角。

如图5A所示，切削刃528包括两个前刀面532。更具体地，端铣刀510包括从端部切削刃528的内切削刃部分528A延伸的内前刀面532A和从端部切削刃528的外切削刃部分528C在内前刀面532A和切削角530之间延伸的外前刀面532C。内前刀面532A可以设置成大致处于为负、中性或稍微正的轴向前角，而外前刀面532C设置成处于大于内前刀面532A但小于沟槽524的螺旋角(未标记)的轴向前角。从图5B可以理解，内切削刃部分528A可以设置成处于稍微负或中性径向角，而外切削刃部分428C设置成处于大于内切削刃部分528A的正径向角。

现在参考图6，示出了根据本公开的构思的另一示例性实施方案的示例性端铣刀610，其包括三个切削刃。切削刃628包括三个前刀面632。更具体地，端铣刀610包括从端部切削刃628的内切削刃部分628A延伸的内前刀面632A、从中央切削刃部分628B延伸的中央前刀面632B，以及从端部切削刃628的外切削刃部分628C在中央前刀面632B和切削角630之间延伸的外前刀面632C。内前刀面632A可以设置成大致处于负、中性或稍微正的轴向前角，中央前刀面632B设置成处于比内前刀面632A稍微更正的轴向前角，并且外前刀面632C设置成处于大于中央前刀面632B但小于沟槽624的螺旋角(未标记)的轴向前角。内切削刃部分628A可以设置成处于稍微负或中性的径向角，中央切削刃部分628B设置成处于与内切削刃部分628A相似或更正的径向角，并且外切削刃部分628C设置成处于大于内切削刃部分628A和中央切削刃部分628B两者的径向角。

在图7中示出了根据所公开的构思的另一示例性实施方案的又一示例性端铣刀710，其包括与端铣刀610相似地布置的三个切削刃。

因此，从前述实例中应当理解，在不脱离本公开的构思的范围的情况下，可以改变切削刃的数量、独立前刀面的数量、每个独立前刀面的轴向前角和/或切削刃的与每个前刀面相关联的部分的径向角中的一个或多个。

为了实现本公开的各种目标，已经描述了本公开的各种实施方式。应当认识到，这些实施方式仅仅是本公开原理的说明。此外，尽管前面的描述和相关联的附图在元件和/或功能的某些示例性组合的上下文中示出了实例，但是在不脱离本公开的精神和范围的情况下，对本领域技术人员来说，许多修改和调整将是显而易见的。

关于一个或多个目标的陈述的目的通常是为了使美国专利及商标局和公众能够通过粗略的检查快速确定本专利申请的性质。在提交本专利申请时，对一个或多个目标的描述被认为足以描述本专利申请的一个或多个目标。然而，对一个或多个目标的描述可能并不完全适用于本专利申请中最初提交的、在本专利申请的审查过程中修改的、以及根据本专利申请发布的任何专利中最终允许的权利要求。因此，与一个或多个目标相关的任何陈述无意以任何方式限制权利要求，并且不应解释为以任何方式限制权利要求。

认为在提交本专利申请时，发明内容足以对本专利申请进行概括。然而，发明内容中包含的部分或全部信息并不完全适用于本专利申请中最初提交的、在本专利申请的审查过程中修改的、以及根据本专利申请发布的任何专利中最终允许的权利要求。因此，与发明内容相关的任何陈述无意以任何方式限制权利要求，并且不应解释为以任何方式限制权利要求。

在提交本专利申请时，对一个或多个实施方案的描述被认为足以描述本专利申请的一个或多个实施方案。然而，对一个或多个实施方案的描述的各部分可能并不完全适用于本专利申请中最初提交的、在本专利申请的审查过程中修改的、以及根据本专利申请发布的任何专利中最终允许的权利要求。因此，与一个或多个实施方案相关的任何陈述无意以任何方式限制权利要求，并且不应解释为以任何方式限制权利要求。

本专利申请的标题的目的通常是为了使美国专利及商标局和公众能够通过粗略的检查快速确定本专利申请的性质。认为在提交本专利申请时，标题足以充分反映本专利申请的一般性质。然而，该标题可能并不完全适用于本专利申请中最初提交的、在本专利申请的审查过程中修改的、以及根据本专利申请发布的任何专利中最终允许的技术领域、一个或多个目标、发明内容、一个或多个实施方案的描述以及权利要求。因此，标题无意以任何方式限制权利要求，并且不应解释为以任何方式限制权利要求。

Claims (18)

1.一种切削刀具(10)，包括：

大致圆柱形的主体(12)，其沿着纵向轴线(14)在前端(16)和相对的后端(18)之间延伸，所述主体具有设置在所述主体的所述后端处或附近的夹持区域(20)和从所述主体的所述前端朝向所述夹持区域延伸的切削区域(22)；

限定在所述主体中的多个沟槽(24)，所述沟槽的每一个在所述切削区域中从所述主体的所述前端朝向联接部分延伸；

多个外围切削刃(26)，每个外围切削刃沿着所述多个沟槽中的对应沟槽从所述前端朝向所述联接部分延伸；以及

设置在所述主体的所述前端处的多个端部切削刃(28)，每个端部切削刃从所述纵向轴线处或附近沿着所述多个沟槽中的对应沟槽向外延伸，

其中所述多个端部切削刃中的至少一个端部切削刃部分地由多个前刀面(32)限定，所述多个前刀面各自从所述一个切削刃的对应部分延伸到所述对应沟槽中。

2.根据权利要求1所述的切削刀具，其中所述切削刀具包括端铣刀。

3.根据权利要求1所述的切削刀具，其中所述多个前刀面包括设置成处于第一轴向前角的第一前刀面和设置成处于不同于所述第一轴向前角的第二轴向前角的第二前刀面。

4.根据权利要求3所述的切削刀具，其中所述第一前刀面设置成比所述第二前刀面更靠近所述纵向轴线；并且其中所述第一轴向前角小于所述第二轴向前角。

5.根据权利要求3所述的切削刀具，其中所述一个切削刃的对应于所述第一前刀面的部分设置成处于第一径向角；并且其中所述一个切削刃的对应于所述第二前刀面的部分设置成处于不同于所述第一径向角的第二径向角。

6.根据权利要求5所述的切削刀具，其中所述一个切削刃的对应于所述第一前刀表面的部分比所述一个切削刃的对应于所述第二前刀表面的部分更靠近所述纵向轴线；并且其中所述第一径向角小于所述第二径向角。

7.根据权利要求5所述的切削刀具，其中所述一个切削刃从位于所述纵向轴线处或附近的第一端延伸到相对的第二端，其中所述一个切削刃的对应于所述第一前刀面的部分设置在所述一个切削刃的所述第一端，并且其中所述第一径向角是中性或正的。

8.根据权利要求7所述的切削刀具，其中所述一个切削刃的对应于所述第二前刀面的部分设置在所述一个切削刃的所述第二端，并且其中所述第二径向角大于所述第一径向角。

9.根据权利要求3所述的切削刀具，其中所述多个前刀面还包括设置成处于第三轴向前角的第三前刀面。

10.根据权利要求9所述的切削刀具，其中所述第一前刀面设置成比所述第二前刀面更靠近所述纵向轴线；其中所述第二前刀面设置成比所述第三前刀面更靠近所述纵向轴线；其中所述第一轴向前角小于所述第二轴向前角；并且其中所述第二轴向前角小于所述第三轴向前角。

11.根据权利要求9所述的切削刀具，其中所述一个切削刃的对应于所述第一前刀面的部分设置成处于第一径向角；其中所述一个切削刃的对应于所述第二前刀面的部分设置成处于不同于所述第一径向角的第二径向角；并且其中所述一个切削刃的对应于所述第三面的部分设置成处于第三轴向前角。

12.根据权利要求11所述的切削刀具，其中所述一个切削刃从位于所述纵向轴线处或附近的第一端延伸到相对的第二端，其中所述一个切削刃的对应于所述第一前刀面的部分设置在所述一个切削刃的所述第一端，并且其中所述第一径向角是中性或正的。

13.根据权利要求12所述的切削刀具，其中所述一个切削刃的对应于所述第三前刀面的部分设置在所述一个切削刃的所述第二端；其中所述第三径向角大于所述第一径向角；并且其中所述第二径向角不同于所述第一径向角和所述第二径向角两者。

14.根据权利要求1所述的切削刀具，其中所述多个切削刃中的至少第二切削刃部分地由第二多个前刀面限定，所述第二多个前刀面各自从所述第二切削刃的对应部分延伸到所述对应沟槽中。

15.根据权利要求14所述的切削刀具，其中所述多个切削刃包括至少三个切削刃；并且其中所述多个切削刃中的至少第三切削刃部分地由第三多个前刀面限定，所述第三多个前刀面各自从所述第三切削刃的对应部分延伸到所述对应沟槽中。

16.根据权利要求1所述的切削刀具，其中所述多个前刀面包括至少四个前刀面。

17.根据权利要求1所述的切削刀具，其中所述至少一个切削刃设置在垂直于所述纵向轴线的平面中。

18.根据权利要求5所述的切削刀具，其中所述多个端部切削刃包括至少三个切削刃；其中所述一个切削刃从位于所述纵向轴线处或附近的第一端延伸到相对的第二端，其中所述一个切削刃的对应于所述第一前刀面的部分设置在所述一个切削刃的所述第一端，并且其中所述第一径向角是中性或负的。

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