圆周铣削工具和布置切削刃的方法
阅读说明：本技术 圆周铣削工具和布置切削刃的方法 (Peripheral milling tool and method of arranging cutting edges ) 是由 F.恩德雷斯 于 2020-02-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于切削金属的圆周铣削工具(10),其包括可以围绕工具轴线(12)旋转且具有至少两个切削刃组的铣削刀体(14)。对于第一切削刃组的切削刃(16),切削刃的布置产生第一平均切屑厚度,对于第二切削刃组的切削刃(18、20、22、24、26),切削刃的布置产生第二平均切屑厚度。所述第一平均切屑厚度和所述第二平均切屑厚度基本上相等。本发明还涉及一种用于在可以围绕工具轴线(12)旋转的圆周铣削工具(10)上布置切削刃(16、18、20、22、24、26)的方法。(The invention relates to a peripheral milling tool (10) for cutting metal, comprising a milling cutter body (14) rotatable about a tool axis (12) and having at least two sets of cutting edges. The arrangement of cutting edges produces a first average chip thickness for the cutting edges (16) of the first cutting edge set and a second average chip thickness for the cutting edges (18, 20, 22, 24, 26) of the second cutting edge set. The first average chip thickness and the second average chip thickness are substantially equal. The invention further relates to a method for arranging cutting edges (16, 18, 20, 22, 24, 26) on a peripheral milling tool (10) which can be rotated about a tool axis (12).)
技术领域
本发明涉及一种用于切削金属的圆周铣削工具，包括可以围绕工具轴线旋转的铣削刀体，所述铣削刀体上布置有至少两个切削刃组，其中第一切削刃组的切削刃布置在具有第一直径且围绕工具轴线延伸的圆形路径上，并且第二切削刃组的切削刃布置在具有第二直径且围绕工具轴线延伸的圆形路径上。
本发明进一步涉及一种用于在可以围绕工具轴线旋转的圆周铣削工具上布置切削刃的方法。
背景技术
具有两个或更多个切削刃组的圆周铣削工具是现有技术中已知的。在此类圆周铣削工具中，使用前述方法布置切削刃。
切削刃组的布置不仅影响使用对应切削刃实施的铣削过程，还影响圆周铣削工具上的载荷。就铣削过程而言，应选择切削刃组的布置，使得可以实现高金属去除率，即，铣削过程高效运行。同时，应确保机械加工表面的高表面质量。各个切削刃的使用寿命也应较长。同时，圆周铣削工具的载荷应尽可能小，且所述载荷尤其应均匀。此处显然存在许多相互矛盾的目标。
发明内容
因此，本发明的目的是指定圆周铣削工具，其中前述相互矛盾的目标得到解决或至少在强度上大大降低。意图尤其在于确保使用将要详细说明的圆周铣削工具进行合算的组件机械加工。
所述目的可通过前述类型的圆周铣削工具来实现，其中第一切削刃组的切削刃以第一装定角布置，并且第一切削刃组的切削刃分配有针对预定第一齿走刀(feed)和预定第一切削宽度的第一平均切屑厚度，并且第二切削刃组的切削刃以第二装定角布置在铣削刀体上，使得所述切削刃分配有第二齿走刀和第二切削宽度，所述第二齿走刀和所述第二切削宽度由预定第一齿走刀和预定第一切削宽度产生，且继而产生分配给第二切削刃组的切削刃的第二平均切屑厚度，其中第一平均切屑厚度和第二平均切屑厚度基本上相等。走刀率是铣刀每转的走刀路径。因此，齿走刀(fz)是每齿或切削刃的走刀路径。切削宽度(Ae)也被称作工作宽度。它描述了圆周铣削工具与工件接合的宽度。所述切削宽度总是在作业面中测得的，其中作业面由走刀方向和切削方向限定。可以根据需要调整预定齿走刀和预定切削宽度(通常缩写为Ap)。装定角(κ)也被称作工具装定角，是作业面与工具切削面之间的角。因此，其确定主切削刃相对于工件的位置。众所周知，切屑厚度会在圆周铣削工具的切削接合过程中改变。平均切屑厚度可以经由以下公式指定，其中d是工具直径。
对于平均切屑厚度的公式，也存在各种近似公式。近似公式的一个实例如下：
在两种公式中，使用以下公式计算齿走刀(fz)，即每齿的走刀路径，其中f是每转的走刀率且Zeff是有效齿数：
因此，前述公式的输入变量中的一者的变化，具体地有效齿数的变化，可能会引起齿走刀的变化。
这产生圆周铣削工具，其切削刃上的载荷是基本上均匀的。这引起工具上的载荷相对较低。同时，实现具有高金属去除率的有效且高效的铣削过程。
其上布置有第一切削刃组的切削刃的圆形路径的第一直径和其上布置有第二切削刃组的切削刃的圆形路径的第二直径可以相同或不同。
本发明的基本理念是将平均切屑厚度作为各个切削刃上的载荷的度量，并且设计圆周铣削工具，使得所有切削刃组的平均切屑厚度相同或大致相同。因此，这是基本上相等地加载所有切削刃的问题。如果这一基本理念基于具有仅一个切削刃组的圆周铣削工具，则第二切削刃组的切削刃也可以被视为第一切削刃组的离隙(relief)切削刃。
在当前状况下，第一切削刃组之外的每一切削刃组应被视为第二切削刃组。
在已知的圆周铣削工具中，不同的平均切屑厚度可以由切削刃的不同装定角产生，所述切削刃例如具有圆形切削刃轮廓的切削刃。如果不同的切削刃以不同的装定角布置，则也可能会存在不同的平均切屑厚度。如果不同的切削刃组布置在不同的直径上，则也可能会存在这种情况。这产生不同的切削宽度。如果待机械加工的工件上的余量不一致，则也可能会产生不同的切削宽度。不同的有效齿数也可能会产生不同的齿走刀，其继而影响平均切屑厚度。所有这些通常被视为破坏性的效果在本发明的范围内用于设定圆周铣削工具上的平均切屑厚度，所述平均切屑厚度在所有切削刃组中尽可能相等。
第一切削刃组的切削刃优选地沿着工具轴线相对于第二切削刃组的切削刃偏移。因此，各个切削刃组在轴向方向上偏移。
在一个变体中，提供第三切削刃组的切削刃，所述切削刃布置在具有第三直径且围绕所述工具轴线延伸的圆形路径上，并且所述切削刃以第三装定角布置在所述铣削刀体上，使得所述切削刃分配有第三齿走刀和第三切削宽度，所述第三齿走刀和所述第三切削宽度由所述预定第一齿走刀和所述预定第一切削宽度产生，且继而产生分配给所述第三切削刃组的所述切削刃的第三平均切屑厚度，其中所述第三平均切屑厚度基本上等于所述第一平均切屑厚度和/或所述第二平均切屑厚度。因此，根据上述说明产生圆周铣削工具，其上的载荷在铣削过程期间基本上均匀。关于具有两个切削刃组的圆周铣削工具描述的效果和优点相应地适用。具有三个切削刃组的铣削工具使得特别高效的铣削过程成为可能，这是因为所述三个切削刃组或者确保高金属去除率，或者确保预定外形或预定轮廓很大程度上可以直接产生，即使用单个铣削操作。此外，个别切削刃的使用寿命可以利用此圆周铣削工具来延长。
第三直径可以与第一直径和/或第二直径相等或不相等。
切削刃优选地是布置在铣削刀体上的具体为可转位刀片的切削刀片的切削刃。在此类圆周铣削工具中，切削刃可能易于替换，例如在所述切削刃由于磨损而不再可用的情况下。此类圆周铣削工具使用起来特别合算。
根据一个实施例，第一平均切屑厚度和/或第二平均切屑厚度和/或第三平均切屑厚度相差至多10％、优选地相差至多5％、进一步优选地相差至多2％。这意味着，在分别比较的平均切屑厚度中，一个平均切屑厚度比另一平均切屑厚度大或小至多10％、优选地至多5％、更优选地至多2％。因此，所得的平均切屑厚度基本上相等。这带来已提及的效果和优点。
圆周铣削工具可以是侧面铣刀(side milling cutter)、槽铣刀(slottingcutter)、成形铣刀(profile cutter)、角铣刀(angular milling cutter)或面铣刀(facemilling cutter)。成形铣刀可以例如被配置成产生所谓枞树形凹槽。
因此广义地限定了术语“圆周铣削工具”。其包含铣削操作中涉及的相对于工具轴线限定的工具边缘的所有铣削工具。因此，术语“圆周”是指工具，而不是待机械加工的工件。
在一个变体中，第一切削刃组和/或第二切削刃组和/或第三切削刃组的切削刃是弧形的，具体地说是圆弧形的。这可以具体地利用圆形的或具有圆形截面的可转位刀片来实现。
不同切削刃组的切削刃的装定角也可能不同。如已说明的，使用不同装定角是平衡切削刃组的平均切屑厚度的简单方式。
不同切削刃组的弧形切削刃的装定角可以彼此邻接且有重叠或不重叠。例如，第一切削刃组的切削刃可以具有90°至30°的装定角。这可以利用圆形的或具有圆形截面的切削刃来实现。第二切削刃组的切削刃可以具有45°至0°的装定角。例如，第二切削刃组的切削刃也是圆形的。
不同的切削刃组有利地包括不同数目的切削刃。例如，可以经由切削刃的数目来影响齿走刀，并且可以改变平均切屑厚度。以此方式，不同的切削刃组的平均切屑厚度可以彼此匹配。
此外，至少一个、优选地所有切削刃组的切削刃优选地围绕圆周均匀地分布。这意味着切削组的切削刃之间存在相同的圆周距离。因此形成圆周铣削工具，当其涉及铣削操作时，所述圆周铣削工具上的载荷特别均匀。
所述目的还可通过前述类型的方法来实现，所述方法包括以下步骤：
a)将第一切削刃组的切削刃布置在具有第一直径且围绕所述工具轴线延伸的圆形路径上，所述切削刃各自具有第一装定角，以便以所述圆周铣削工具的预定转速和所述圆周铣削工具的预定走刀率设定所述第一切削刃组的所述切削刃的第一切削宽度和第一齿走刀，所述第一切削宽度和所述第一齿走刀产生分配给所述第一切削刃组的所述切削刃的第一平均切屑厚度，
b)将第二切削刃组的切削刃布置在具有第二直径且围绕所述工具轴线延伸的圆形路径上，所述切削刃各自具有第二装定角，其中选择所述第二直径和/或所述第二装定角，使得以所述圆周铣削工具的所述预定转速和所述圆周铣削工具的所述预定走刀率设定所述第二切削刃组的所述切削刃的第二切削宽度和第二齿走刀，所述第二切削宽度和所述第二齿走刀产生分配给第二切削刃组的所述切削刃的第二平均切屑厚度，并且所述第二平均切屑厚度与所述第一平均切屑厚度基本上相等。
因此，利用此方法，可以形成圆周铣削工具，其在操作期间以特殊方式均匀地加载。这使得实现已针对根据本发明的圆周铣削工具描述的优点和效果成为可能。前述相互矛盾的目标得到解决或至少得到缓解。
所述方法可以用于圆周铣削工具，其中第一直径和第二直径相同或不同。
所述方法显然不限于两个切削刃组。对于每个另外的切削刃组，例如对于第三切削刃组，所述过程类似于步骤b)。
根据一个变体，选择所述第一平均切屑厚度和所述第二平均切屑厚度，使得所述第一平均切屑厚度与所述第二平均切屑厚度相差至多10％、优选地相差至多5％、进一步优选地相差至多2％。因此形成基本上均匀地加载的圆周铣削工具。
这可以通过不同的切削刃组包括不同数目的切削刃的事实来实现。这带来已描述的效果和优点。
至少一个、优选地所有切削刃组的切削刃有利地围绕圆周均匀地分布。
这产生圆周铣削工具上的均匀载荷。
附图说明
本发明在下文借助于附图中所示的不同设计实例加以说明。附图示出：
-图1透视图中的第一实施例中的根据本发明的圆周铣削工具，其切削刃使用根据本发明的方法布置，
-图2平面视图中的图1的圆周铣削工具，
-图3沿着线III-III的截面图中的图2的圆周铣削工具
-图4图3的圆周铣削工具的详图IV，其中还示意性地示出了借助于圆周铣削工具产生的枞树形凹槽，
-图5用以更详细地说明图4的草图，
-图6用以更详细地说明图4的草图，
-图7平面视图中的第二实施例中的根据本发明的圆周铣削工具，其切削刃使用根据本发明的方法布置，
-图8沿着图7的圆周铣削工具的线VIII-VIII的断面截面图，
-图9图8的圆周铣削工具的详图IX，
-图10侧视图中的第三实施例中的根据本发明的圆周铣削工具，其切削刃使用根据本发明的方法布置，以及
-图11借助于图10的圆周铣削工具产生的工件轮廓的实例，其中还示出了相关联的起始轮廓。
具体实施方式
图1到6示出了被配置为侧面铣刀的圆周铣削工具10。所述工具旨在产生凹槽，具体地所谓的枞树形凹槽11(参见图4)。
圆周铣削工具10包括可以围绕工具轴线12旋转的铣削刀体14。
所述铣削刀体包括总共六个切削刃组，所述切削刃组在下文特别参考图4进行描述。所有六个切削刃组的切削刃由布置在铣削刀体14上的可转位刀片形成。
第一切削刃组包括切削刃16，所述切削刃中的每一者具有圆形形状。切削刃16可以被称为主切削刃。
第二切削刃组由切削刃18形成。所述切削刃也具有圆形形状。切削刃18也可以被称为主切削刃。
第一切削刃组的切削刃16和第二切削刃组的切削刃18均布置在具有相同直径的圆形路径上。然而，第一切削刃组的切削刃16优选地沿着工具轴线相对于第二切削刃组的切削刃18偏移。
还提供了包括切削刃20的第三切削刃组。所述切削刃是圆形的。切削刃20可以被称为离隙切削刃，其中所述切削刃具体地减轻切削刃16上的载荷。
此外，提供包括切削刃22的第四切削刃组。所述切削刃也是圆形的。第四切削刃组的切削刃22可以被称为离隙切削刃。具体地说，所述切削刃减轻切削刃18上的载荷。
与第一切削刃组和第二切削刃组相比，第三切削刃组和第四切削刃组的切削刃20、22布置在略小的直径上。第三切削刃组和第四切削刃组的直径相同。
切削刃18和切削刃22的相对布置在图5和6中详细示出。
由此可以看出，切削刃18的有效装定角κ介于仅90°到30°的范围内。这直接影响分配的平均切屑厚度。
如图6中可见，切削刃22的装定角κ以45°开始并降至0°。
因此，切削刃18和22的装定角κ不同，并且彼此邻接且有重叠。重叠范围从30°扩展到45°。这同样适用于与切削刃20有关的切削刃16。
为了产生图4所示的枞树形凹槽11的上部外形，还提供了具有切削刃24的第五切削刃组以及具有切削刃26的第六切削刃组。在所示实施例中，切削刃24和26由具有基本上矩形形状的可转位刀片提供。
下表示出利用第一切削刃组至第六切削刃组hm实现的平均切屑厚度。使用分配给相应切削刃组的直径d、齿数Z、装定角κ、切削宽度Ae和齿走刀fz进行计算。使用前述公式。
所述表进一步示出，不同的切削刃组包括不同数目的切削刃16、18、20、22、24、26。
个别切削刃16、18、20、22、24、26围绕铣削刀体14的圆周基本上均匀地分布(参见图1和2)。
在根据第一实施例的圆周铣削工具10中，不管与切削刃组中的一者的附属关系如何，始终维持相邻的切削刃16、18、20、22、24、26之间的15°角距离。因此，总共24个切削刃16、18、20、22、24、26围绕铣削刀体14的圆周均匀地分布。
还可以替代地提供36个切削刃台。利用总共36个切削刃台，所谓的9部分划分可以分别从0°、10°和20°开始。从0°位置开始，九个切削刃台因此围绕铣削刀体14的圆周均匀地分布。相同的过程用于起始位置10°和20°。所谓的3部分划分从30°、70°和110°的位置开始。从这些起始位置开始，三个切削刃台因此分别围绕铣削刀体14的圆周均匀地分布。利用切削刃台的此布置，相邻的切削刃始终偏移10°。
在具有36个切削刃台的另一变体中，9部分划分可以分别从0°和20°开始，并且6部分划分可以分别从10°、30°和50°开始。
在具有36个切削刃台的额外替代方案中，6部分划分可以从0°、20°、30°和50°开始，并且4部分划分可以分别从10°、10°[原文如此]和70°开始。
替代地，如果仅提供20个切削刃台，则5部分划分可以从0°和36°开始，并且2部分划分可以分别从18°、54°、90°、126°和162°开始。
所述表还示出了，各个切削刃组的给定平均切屑厚度hm基本上相等。
圆周铣削工具10的另外的、第二实施例在图7到9中示出。同样，此实施例与两个前述实施例的不同仅在于下表中给出的值。否则，请参考上述说明。
第三实施例在图10和11中示出。此处，圆周铣削工具10被配置为面铣刀。
所述圆周铣削工具包括仅三个切削刃组。所述切削刃组同样由可转位刀片形成，其中用来自前述设计实例的前三个切削刃组的切削刃的参考标号16、18、20标示切削刃。
与前述实施例相比，其上布置有属于不同切削刃组的切削刃16、18、20的直径现在相同。切削刃16、18、20和携带所述切削刃的各个切削刃组的可转位刀片仅沿着工具轴线12彼此偏移。
根据第三实施例的圆周铣削工具10的准确特征值示出在下表中：
第一切削刃组
第二切削刃组
第三切削刃组
d[mm]
63
63
63
Z[-]
12
6
4
K[°]
90
90
90
A<sub>e</sub>[mm]
50
8.7
4.0
f<sub>z</sub>[mm]
0.22
0.44
0.66
h<sub>m</sub>[mm]
0.159
0.160
0.165
可以看出，指定平均切屑厚度hm基本上相等。
利用根据第三实施例的圆周铣削工具，例如仅示意性地示出的铸造组件30的铸造半径28可以去除(参见图11)。以此方式，可以产生具有精确延伸的拐角刃34的最终外形32。
在所有实施例中，切削刃布置在圆周铣削工具10上，所述圆周铣削工具可以借助于用于布置切削刃16、18、20、22、24、26的方法围绕工具轴线12旋转。使用以下过程：
首先，第一切削刃组的切削刃16布置在圆形路径上，所述圆形路径具有第一直径d1且围绕工具轴线12延伸。切削刃16分别以第一装定角κ1定位，以便以圆周铣削工具10的预定转速和预定走刀率设定第一切削刃组的切削刃16的第一切削宽度Ae1和第一齿走刀fz1。所述第一切削宽度和所述第一齿走刀产生分配给第一切削刃组的切削刃16的第一平均切屑厚度hm1。
第二切削刃组接着布置在圆形路径上，所述圆形路径具有第二直径d2且围绕工具轴线12延伸。在本文描述的方法的意义上，附加于第一切削刃组的每个切削刃组被称为第二切削刃组。
如从上文设计实例可见，第二直径d2可以与第一直径d1相同或不同。
属于第二切削刃组的切削刃18、20、22、24、26分别以第二装定角κ2布置。
选择第二直径d2和/或第二装定角κ2，使得以圆周铣削工具10的预定转速和预定走刀率设定第二切削刃组的切削刃18、20、22、24、26的第二切削宽度Ae2和第二齿走刀fz2。
还可以将切削刃组的切削刃16、18、20、22、24、26的数目改变为额外的影响变量。
这产生第二切削刃组的第二平均切屑厚度hm2，所述第二平均切屑厚度被分配给第二切削刃组的切削刃18、20、22、24、26。
第二平均切屑厚度hm2经由所提及的影响因素设定，方式为使得所述第二平均切屑厚度基本上等于第一平均切屑厚度hm1。
如已论述的，这意味着第一平均切屑厚度hm1与第二平均切屑厚度hm2彼此相差至多10％、优选地相差至多5％、进一步优选地相差至多2％。
各个切削刃组的切削刃16、18、20、22、24、26优选地围绕圆周均匀地分布。
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