面铣复合材料的切削刀具、面铣方法、刀片和刀具主体 |
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| 申请号 | CN201310655628.0 | 申请日 | 2013-12-06 | 公开(公告)号 | CN103862092B | 公开(公告)日 | 2017-06-23 |
| 申请人 | 山特维克工具法国公司; | 发明人 | 安东尼·莫兰多; 大卫·博努尔; 雷涅·勒罗伊; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提出一种用于面铣 复合材料 的 切削刀具 ，相应的面铣方法， 切削刀片 和刀具主体，该切削刀具包括：刀片槽，其用于固定切削刀片；切削刀片，其能够被固定在所述刀片槽中，且所述切削刀片和刀片槽被设计成，当切削刀片被固定在相应的刀片槽中时，每个切削刀片都存在：主切削刃和辅助切削刃，一个切削刀片的所述主切削刃和辅助切削刃之间的交点相对于另一切削刀片的所述主切削刃和辅助切削刃之间的交点轴向向内且径向向外地偏离；和导程 角 ，其被限定在所述主切削刃和辅助切削刃之间，并且其小于30°。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种切削刀具，用于与所述切削刀具(80)的轴线(82)垂直地面铣工件，所述切削刀具(80)包括： |
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| 说明书全文 | 面铣复合材料的切削刀具、面铣方法、刀片和刀具主体技术领域背景技术[0002] 已知复合材料为非均质材料。实际上，复合材料最通常由两种不同的相组成。第一相由增强纤维，特别是碳纤维或玻璃纤维组成。这些纤维相对坚硬和易碎。此外，这些纤维由不同层的组合产生，每一层都关于其中的纤维具有其自身的单向性取向。图1示出组成已知复合材料20的层22、24、26和28的示意性分解图。如果采用层28的纤维取向作为基准取向(层28内的纤维取向等于0°)，则层22、24、26的纤维分别以45°、90°和135°的角度取向。 [0003] 复合材料的第二相由聚合物树脂基体组成，该聚合物树脂基体粘合每一层中的纤维，并且将来自一层的纤维粘合至另一层。这种基体柔软并且易延展。重新参考图1，将粘合各层之后的复合材料20称为多轴向叠层，这是因为增强纤维能够根据需要来进行取向。 [0004] 具体地，通过注塑工艺、铣削或钻削工艺制造复合材料部件。复合材料的多相性，这里指的是各向异性产生了关于加工的一些严峻挑战。加工这些复合材料期间可能发生的通常缺陷是脱层、树脂过热、未切纤维和纤维被拉出。 [0005] 本领域技术人员常常经历下列两个主要问题之间的折衷：一方面，保持复合材料部件的完整性和质量；另一方面，降低切削刀具的磨损。 [0006] 然而，特别是在航空技术领域中，加工所需的质量水平要求更高质量地切削所加工的部件。关于制备将用于夹紧金属部件的复合材料的表面，或者在复合材料之间进行粘合的工艺之前，尤其是这种情况。 [0007] 因此，本发明的目标在于提供一种用于面铣的方法和切削刀具，当在复合材料叠层上使用时，其允许更高质量的面铣。 发明内容[0008] 通过一种切削刀具实现这一目标，该切削刀具用于与切削刀具的轴线垂直地面铣工件，该切削刀具包括： [0009] -刀具主体，其包括第一和第二刀片槽，其每个都用于固定一个切削刀片； [0010] -第一和第二切削刀片，其能够被分别固定在第一和第二刀片槽中，这样设计第一和第二切削刀片和刀片槽，即当第一和第二切削刀片被固定在相应的刀片槽中时，每个切削刀片均存在： [0011] -主切削刃，其用于径向加工工件， [0012] -辅助切削刃，其关联主切削刃，且辅助切削刃是用于轴向加工工件的擦拭刃，[0013] 第二切削刀片的主切削刃和辅助切削刃之间的交点相对于第一切削刀片的主切削刃和辅助切削刃之间的交点轴向向内且径向向外地偏离；和 [0014] 每个切削刃的被限定在主和辅助切削刃之间的导程角，其小于30°。 [0015] 本发明还提出： [0016] -刀具主体，其包括： [0017] -多个刀片槽，包括第一和第二刀片槽； [0018] -多个切削刀片，包括第一和第二切削刀片，所述多个切削刀片中的每个切削刀片都能够被固定在所述多个刀片槽中的一个相应的刀片槽中，这样设计该多个切削刀片和多个刀片槽，即当将每个切削刀片固定在相应的刀片槽中时，每个切削刀片都存在： [0019] -主切削刃，其用于径向加工工件， [0020] -辅助切削刃，其关联主切削刃，且辅助切削刃是用于轴向加工工件的擦拭刃； [0021] 其中，通过沿绕切削刀具的轴线的锥形螺旋线布置，所述多个刀片槽的主切削刃和辅助切削刃之间的交点彼此偏离； [0022] 每个切削刃的在主和辅助切削刃之间的导程角，其都相同； [0023] -所有的切削刀片尺寸和形状都相同，且刀片槽彼此轴向地且径向地偏离； [0024] -在刀具主体上布置至少两个径向和轴向偏离的刀片槽，使得当被固定在这些刀片槽中时，切削刀片的主切削刃存在共同的轴向交迭； [0025] -第一刀片槽是刀具主体的轴向最向外的刀片槽；第二刀片槽是在从第一刀片槽轴向偏离的刀具主体的刀片槽中的从第一刀片槽轴向偏离较小的刀片槽；第一和第二刀片槽之间的轴向偏离大于约0.06mm； [0026] -这样设计切削刀具的切削刀片和刀片槽，即当被固定在它们相应的刀片槽中时，切削刀片被以相同的轴向偏离布置在同一锥形螺旋线上，该轴向偏离大于或等于0.1mm，优选为约0.2mm，并且小于或等于0.5mm，最优选地，该同一轴向偏离约为0.26mm； [0027] -切削刀片具有中心孔，用以通过基本轴向的螺钉而固定在刀具主体的相应的刀片槽中； [0028] -导程角在3°至12°的范围内，优选为约5°； [0029] -每个切削刀片都被固定在刀具主体的切削刀片的相应的刀片槽中，以便使得对于这些切削刀片中的每一切削刀片，用于径向加工工件的主切削刃和用于轴向加工工件的辅助切削刃之间的导程角都相同。 [0030] 本发明还提出一种面铣工件的方法，该方法包括： [0031] -利用上述切削刀具面铣工件的步骤，切削刀具相对于工件的每齿径向进给遵循下列不等式： [0032] [0033] 其中：Fz为每齿径向进给； [0034] dr为两个接连的偏离的切削刀片之间的径向偏离； [0035] da为两个接连的偏离的切削刀片之间的轴向偏离； [0036] Kr为切削刀片的导程角。 [0037] 本发明还提出： [0038] -在面铣步骤之前，该方法包括： [0039] -选择将被面铣的工件的步骤，选择由复合材料制成的工件； [0040] -在选择工件的步骤中，选择由包括多层的复合材料制成的工件，将在面铣工件的步骤期间进行加工的至少一层的厚度等于两个接连的偏离的切削刀片之间的轴向偏离； [0041] -每齿径向进给被选择为约等于但不超过根据下列等式的最佳进给： [0042] [0043] 其中：Fzmax为最佳的每齿径向进给； [0044] dr为两个接连的偏离的切削刀片之间的径向偏离； [0045] pth为将被加工的复合材料的层厚度； [0046] Kr为切削刀片的导程角。 [0047] 此外，本发明提出一种用于面铣工件的切削刀片，该切削刀片具有用于固定在面铣刀具主体的相应的刀片槽中的中心孔，这样设计该切削刀片，即当通过穿过孔并且基本平行于刀具主体的轴线的螺钉被固定在面铣刀具主体的相应的刀片槽内时，切削刀片存在： [0048] -主切削刃，其用于径向加工工件， [0049] -辅助切削刃，其关联主切削刃，且辅助切削刃是用于轴向加工工件的擦拭刃，[0050] -主和辅助切削刃之间的导程角小于约30°。 [0051] 此外，本发明提出一种刀具主体，该刀具主体用于与刀具主体的轴线垂直地面铣工件，该刀具主体包括： [0052] -第一刀片槽，其用于容纳切削刀片，第一刀片槽是刀具主体的轴向最向外的刀片槽； [0053] -第二刀片槽，其用于容纳切削刀片，第二刀片槽是在从第一刀片槽轴向偏离的刀具主体的刀片槽中的从第一刀片槽轴向偏离较小的刀片槽， [0054] -第二刀片槽也从第一刀片槽径向向外地偏离；和 [0056] 在下文中，通过参考附图阅读下文作为非限制性实例给出的本发明的实施例说明，将明白本发明的进一步特征和优点。 [0057] 图1是包含已知复合材料的层的示意性分解图； [0058] 图2是由包括轴向地且径向地偏离的固定切削刀片与刀具主体形成的切削刀具的示意性底视图； [0059] 图3是固定于根据图2的切削刀具中的切削刀片叠加在同一角平面中的截面侧视图形式的示意性视图； [0060] 图4是仅用于加工图1的已知复合材料的已知切削刀片的侧视图； [0061] 图5是加工复合材料的根据图3的切削刀具的其中一个切削刀片的截面透视图； [0062] 图6是根据图5的切削刀具的侧面图； [0063] 图7是在正加工复合材料的切削刀片处的图6的放大图； [0064] 图8、9、10是适合加工复合材料的切削刀片的透视图； [0065] 图11和12是图8-10的切削刀片的侧视图和截面图。 具体实施方式[0066] 本发明提出一种用于通过对工件除屑加工以面铣工件的切削刀具或铣刀。铣刀是这样的已知类型，其具有可在绕中心轴线的预定方向中旋转的基体，并且该基体具有前端面和从前端面轴向向后延伸且与中心轴线同心的包络面。铣刀还包括许多切削刀片，其被安装在周向地间隔开的槽中。切削刀片分别单独地包括上侧、下侧和至少一个余隙表面，余隙表面与上侧一起界定切削刃。 [0067] 图2示出切削刀具80的底视图，其包括作为可绕其中心轴线82旋转的基体的刀具主体，和固定在其中的4个切削刀片30。 [0068] 这里，这些切削刀片30都是相同的。然而，刀具主体60包括各种刀片槽62、64、66和68，每个刀片槽均限定用于每个切削刀片30的具体固定位置。因而，取决于每个切削刀片被固定到其中的每个刀片槽62、64、66和68，分别通过附图标记32、34、36和38区分切削刀片 30。在本文中，将分别使用附图标记32、34、36、38代替附图标记30理解成指代被分别地固定在刀片槽62、64、66和68中的切削刀片30。因此，在本文中，切削刀片30都具有相同的几何形状和尺寸，关于每个切削刀片32、34、36、38的位置的讨论也都涉及被它们相应的刀片槽62、 64、66、68限定的它们的固定位置，以及刀具主体60中的它们的相应的刀片槽62、64、66、68的位置。 [0069] 绕刀具主体60的轴线82圆周地布置切削刀片32、34、36、38。在本文中，使用术语“径向”和“轴向”参考的是刀具主体60的轴线82，其也为切削刀具80的轴线。因此，切削刀片32、34、36、38被布置成彼此径向偏离。切削刀片32是径向最向内地布置的切削刀片30，切削刀片30的附图标记34、36、38随着切削刀片30相对于切削刀片32的径向偏离增大而增大。因而，切削刀片38是径向最向外布置的切削刀片30。 [0070] 此外，切削刀片32、34、36、38也被布置成彼此轴向偏离。图3示出被固定在图2的刀具主体60中的切削刀片32、34、36、38的截面侧视图，但给出了在绕切削刀具80的轴线82的同一角平面中的假设的叠加。该图示出了切削刀片32、34、36、38的轴向偏离以及上述径向偏离。切削刀片32是轴向最向外固定的切削刀片30，使用术语“向外”涉及的是刀具主体60外部，这里相应于图3中的向下方向。其它切削刀片34、36和38相对于切削刀片32逐渐轴向向内偏离。 [0071] 在切削刀片30的固定位置中，基于切削刃40和44，能够看到切削刀片30的径向和轴向偏离。每个切削刀片32、34、36、38都存在主切削刃40。在固定位置中并且如图3所示，每个切削刀片32、34、36、38的主切削刃40都产生对工件20的径向加工。此外，每个切削刀片32、34、36、38都存在与主切削刃40关联的辅助切削刃44。在固定位置并且如图3所示，每个切削刀片32、34、36、38的辅助切削刃44都产生对工件20的轴向加工。因此，辅助切削刃是关联主切削刃40的擦拭刃。这里，短语“主切削刃”和“辅助切削刃”相应于在切削刀片的固定位置中的工作切削刃。然而，所述切削刀片可包括另外的切削刃，其中取决于每个切削刀片被固定在其相应的刀片槽中的方式，该另外的切削刃能够分别为主切削刃和辅助切削刃。 换句话说，切削刀片可以是可转位的。在切削刀片32、34、36、38的固定位置中，能够明显地在每个切削刀片30的主切削刃40和辅助切削刃44之间的交点42上观察到轴向向内且径向向外的偏离。交点42被定义为下列点，即：在该点处，主切削刃40的末端处的切线与辅助切削刃44的末端处的切线相汇合。因此，独立于主切削刃40和辅助切削刃44之间的交接部的曲率半径，定义了交点42，但是该半径决不小于3000mm。这里已经具体地讨论了交点42的比较，但是也能比较切削刀片的其它特征点，以显示出切削刀片32、34、36、38的轴向和径向偏离。 [0072] 多个，这里是4个切削刀片30偏离，使得通过沿绕刀具主体60的轴线82的锥形螺旋线布置，交点42彼此偏离。因此，图3中所示的交点42对齐。 [0073] 全部所示的切削刀片30的尺寸和形状相同，且切削刀片32、34、36、38被沿绕轴线82的锥形螺旋线布置在切削刀具80中，这是因为它们的相应刀片槽62、64、66、68沿锥形螺旋线布置。根据未示出的变体，切削刀片30在其固定位置中的沿绕轴线82的锥形螺旋线的布置能够通过具有彼此不同的尺寸的切削刀片(未示出)实现。根据该变体，切削刀具80的刀片槽被布置成使得，对它们各自的切削刀片进行固定，使得每个切削刀片的交点42沿绕轴线82的锥形螺旋线布置。 [0074] 相对于使用具有单个切削刀片或者无轴向偏离的多个切削刀片，将多个切削刀片32、34、36、38中的至少2个轴向向内且径向向外地偏离的切削刀片30固定在刀具60中是有利的。换句话说，相对于具有位于相同径向和轴向固定位置上的多个切削刀片的已知的高进给铣刀，对于切削刀具80而言，使第二切削刀片30相对于第一切削刀片30根据它们在刀具主体60中的固定位置而轴向向内且径向向外地偏离是有利的。在本文中，对于所述相同径向和轴向位置的理解应考虑到切削刀具的刀片槽的制造公差，该公差能为25μm。因此，本文中的“偏离”被认为是大于0.025mm。 [0075] 这一优点能够在图4中看出，图4示出了单独地或者与位于相同径向和轴向位置的其它切削刀片一起用于面铣图1的已知复合材料的已知的切削刀片90的侧视图。在加工复合材料之后，该切削刀片90的切削刃92在不同部分94、96、98、100上存在各种磨损。部分98的磨损最严重，具有0.180mm深的切痕。 [0076] 通过使用至少两个轴向向内且径向向外地偏离的切削刀片30，存在各种磨损的不同部分能够被分布在不同的切削刀片30上。这里，磨损部分98、100将被分布在第一和第二切削刀片中的最轴向向内且径向向外地偏离的切削刀片上：即，第二切削刀片上。相反，未磨损或磨损较少的部分94、96将被分布在第一和第二切削刀片中的最轴向向外且径向向内地偏离的切削刀片上：即，第一切削刀片上。考虑到该磨损分布，第二切削刀片能够被更换，而第一切削刀片仍能够用于进一步的加工工作。因而，所提出的切削刀具80允许仅更换包括磨损部分的切削刀片，而图4中所示的每个切削刀片90则均需要更换，尽管它们包括的部分94和96并未磨损并且能够进一步用于加工。 [0077] 总而言之，当用两个轴向向内且径向向外地偏离的切削刀片进行加工时，每个切削刀片应根据其适当的磨损度来更换，例如，对于磨损最严重的切削刀片，每N个加工循环进行更换，而对于另一刀片则每M(大于N)个循环进行更换。相反，当用处于相同轴向和径向位置的两个切削刀片进行加工时，则由于磨损部分，该两个切削刀片都将必须每2*N周期就进行更换，即使未磨损部分仅在2*M周期后才磨损也是如此。因而，所提出的切削刀具形成了具有低的切削刀片的总体消耗的切削刀具。 [0078] 与例如具有4个轴向向内且径向向外地偏离的切削刀片32、34、36、38的上述刀具主体60相比，通过超过2个的各自轴向向内且径向向外地偏离的切削刀片能够获得更好的磨损分布，且因而获得更少的切削刀片消耗。如上所述，对于超过2个的轴向向内且径向向外地偏离的切削刀片，切削刀具的该多个切削刀片优选地沿绕刀具主体60的轴线82的锥形螺旋线布置。 [0079] 磨损被分布在不同的切削刀片上所带来的改进特别地是由于材料的各向异性所形成的。通过各向异性材料，刀具的磨损取决于在面铣期间刀具的每个切削部分的切削深度。例如，在面铣图1的复合材料的情况下，以45°的角度对层22进行加工的刀具的切削部分的磨损将不会类似于以0°的角度对层28进行加工的刀具的切削部分。对于图4的切削刀片90，4个部分94、96、98、100的磨损变化的原因在于在面铣复合材料20期间每个部分加工4个不同层22、24、26和28。部分94主要地仅加工层28，部分96主要地仅加工层26，部分98主要地仅加工层24，而部分100主要地仅加工层22。 [0080] 因此，对于要加工的已知复合材料，提出一种使用切削刀具80的面铣方法，在该切削刀具80中，每个轴向偏离切削刀片均专门用于一个层，该切削刀片在面铣期间将主要地仅加工该层。 [0081] 因此，优选地，轴向向内且径向向外地偏离的切削刀片的数目被选择成等于或至少大于复合材料中的所要加工的层数。该特征确保每一个轴向偏离的切削刀片均主要地加工仅一个或两个相应的层，即使轴向偏离未选择成等于所要加工的层厚度时也是如此。图5示出了加工复合材料20的图3的切削刀片之一的截面透视图。这里，切削刀片34主要地仅加工复合材料叠层20的层26。图6示出关于工件20位于与图5相同的位置中的切削刀具80的侧面图。 [0082] 此外，优选地，两个接连偏离的切削刀片32和34、或34和36、或36和38之间的轴向偏离等于复合材料的层22、24、26或28中的至少一个层的厚度。关于在两个接连的切削刀片的轴向偏离与复合材料层的厚度之间的相等性，其应理解为10％左右，优选地为5％左右。在其中每一层的厚度均不同的情况下，每个切削刀片的轴向偏离被优选地修改为使得每个刀片的切削深度均对应于计划要由该切削刀片加工的层的厚度。为了简化制造以及为了加工层22、24、26和28中的每一层的厚度均相同的复合材料，如图3所示，全部的接连的切削刀片的轴向偏离优选地均被选择成等于相同的值。在下文中，认为每一层的厚度都是相同的，如图3、5、和6所示，并标示为pth。图7示出在加工复合材料叠层20的层26的切削刀片34处的图6的放大图。该放大图示出两个接连的切削刀片之间的轴向偏离被选择成等于pth，使得切削刀片32和36之间的轴向偏离是pth的两倍。 [0083] 换句话说，对于所提出的切削刀具80，在两个接连的切削刀片之间的轴向偏离被根据与总体材料的或所要加工的具体材料的机械特性变化的平均深度相对应的特征深度来选择，以获得更好的磨损分布。由此，对于所提出的面铣方法和切削刀具，轴向偏离的选择完全不同于从例如US 6 960 051 B2和FR 2 894 497 A3中已知的切削刀具中的切削刀片的轴向偏离的选择。 [0084] 在这些文献中，切削刀片之间的轴向偏离被选择成限制在面铣期间发生毛边。关于限制加工金属时的毛边的目的，两个接连的偏离的切削刀片的轴向偏离应选择成尽可能地低。在最轴向向外的切削刀片和第二最轴向向外的切削刀片之间的轴向偏离对于限制毛边形成是特别相关的。确实，最轴向向外的切削刀片是修整面铣的切削刀片，而第二最轴向向外的切削刀片是在修整之前进行加工的上一切削刀片。因此，在本说明书中，“修整切削刀片”对应于这样的切削刀片，该切削刀片的擦拭刃对工件的面铣进行修整。如FR 2 894 497 A3中公开的，修整切削刀片可能不是一个，而可能设有多个修整切削刀片，所以第二最轴向向外的切削刀片应理解为从全部修整切削刀片离开的最轴向向外的切削刀片。换句话说，第二最轴向向外的切削刀片是刀具主体的从修整切削刀片轴向偏离的切削刀片中的从修整切削刀片的轴向偏离最小的切削刀片。 [0085] 相反，对于所提出的方法和切削刀具80，该轴向偏离可以大于约0.06mm，特别是关于在最轴向向外的切削刀片和第二最轴向向外的切削刀片之间的轴向偏离。该轴向偏离也能够大于或等于0.1mm，并且优选地等于约0.2mm。该轴向偏离能够被明显地限制成低于或等于0.5mm，以避免在加工期间每个切削刀片的过热，应指出，过热在此也因多个切削刀片之间的切削工作的分配而受到限制。此外以及如上所述的那样，轴向偏离优选地在每个接连的切削刀片之间均相同，并且更优选地等于复合层的厚度。具有碳纤维的复合层已经熟知具有0.26mm的厚度，由此相同的轴向偏离最优选地是约0.26mm。在本文中，除非另外指出，词语“约”应理解为对应于10％左右，优选地为5％左右。 [0086] 在优选使用具有相同形状和尺寸的切削刀片30的情况中，轴向偏离完全通过刀具主体60的对应的刀片槽62、64、66和68的轴向偏离产生。因此，如上所述，关于切削刀片的不同轴向偏离的上述讨论同样适用于刀具主体60的对应的刀片槽。因此，具体地提出了一种刀具主体60，其中在最轴向向外的刀片槽和第二最轴向向外的刀片槽之间的轴向偏离大于约0.06mm。换句话说，在修整刀片槽与作为刀具主体的从擦拭刀片槽轴向偏离的刀片槽中的从修整刀片槽的轴向偏离最小的刀片槽之间的轴向偏离大于约0.06mm。 [0087] 作为两个接连的偏离的切削刀片之间的轴向偏离的选择的结果，径向偏离被选择成使得处于固定位置中的切削刀片被沿上述的锥形螺旋线布置。关于切削刀片30的导程角Kr选择该锥形螺旋线。 [0088] 参考图3，在固定位置中，导程角Kr形成在所有切削刀片30的主切削刃40和辅助切削刃44之间。导程角Kr选择为小于30°。这种低导程角在加工工件20时限制裂痕的发生，并且形成工件20的良好光洁度。具体地是，当工件20由如图1和3中所示的复合材料制成时，小于30°的导程角Kr限制剥落和纤维拉出的发生。此外，这种低的导程角的使用允许切屑或钻屑的形成，而更高的导程角，如观察的60°形成小切屑或甚至粉末。 [0089] 关于对于如复合材料的具体材料加工的修整，为获得更好的结果，导程角值优选地选择成小于或等于12°但是大于或等于3°，以出于刀具平衡考虑限制切削刀片之间的径向偏离。已经对具体的5°导程角Kr做了试验，无任何的纤维拉出或复合材料剥离。导程角Kr因此最可能地选择为约5°，即，10％左右，优选地5％左右，同时应指出，制造公差通常为15分的角。关于上述文献US 6 960 051 B2和FR 2 894 497 A3，所提出的具有低导程角Kr的切削刀具80限制了在面铣如复合材料的脆性材料时发生加工裂痕。 [0090] 重新参考图3，切削刀片30被布置在其上的锥形螺旋线的角度，即连接交点42的线的角度被选择成低于切削刀片30的相同导程角Kr。这种选择允许具有一个切削刀片30在其接连的更径向向内的切削刀片30之前加工工件20通常实现的径向进给。这里，所考虑的进给是每齿进给Fz(也称为“每刀进给”)，该每齿进给Fz相应于每转进给Fn除以切削刀片的数目。 [0091] 为了该目的，应根据下列不等式选择径向进给Fz： [0092] [0093] 其中：Fz为每齿径向进给； [0094] dr为两个接连的偏离的切削刀片之间的径向偏离； [0095] da为两个接连的偏离的切削刀片之间的轴向偏离； [0096] Kr为切削刀片的导程角。 [0097] 面铣的最佳进给Fzmax为上述不等式的上限。在更径向向内的切削刀片30超越更径向向外的切削刀片30之前，该最佳进给是利用切削刀具进行面铣的最快进给。因此，在最佳进给时，多个切削刀片32、34、36和30在进给方向上沿相同的斜直线径向地加工工件20。为了面铣复合材料，两个接连的切削刀片之间的最佳轴向偏离等于复合材料的每个层的厚度，该最佳进给优选地遵循下列等式： [0098] [0099] 其中：Fzmax为最佳每齿径向进给； [0100] dr为两个接连的偏离的切削刀片之间的径向偏离； [0101] pth为将被加工的复合材料的层厚度； [0102] Kr为切削刀片的导程角。 [0103] 为进一步优化面铣，将被加工的材料允许的最大切屑厚度可加以考虑。这种最大切屑厚度(下文中Hmax)对应于这样的切屑厚度，即：超过该切屑厚度时，加工质量就降低。加工质量的降低导致复合材料的能观察到的脱层和剥离。当所提出切削刀具80的每转径向进给(Fn)遵循下列等式时，获得该最大切屑厚度： [0104] [0105] 其中：Fn为每转径向进给； [0106] Z为切削刀具的齿数，即切削刀片的数目； [0107] Fz为每齿径向进给； [0108] Hmax为最大切屑厚度； [0109] Kr为切削刀片的导程角。 [0110] 如上所述，径向进给也受不等式(1)约束。因此为能够通过移除最高切屑厚度来加工，径向偏离优选地遵循： [0111] [0112] 其中：dr为两个接连的偏离的切削刀片之间的径向偏离； [0113] Hmax为最大切屑厚度； [0114] Z为切削刀具的齿数，即切削刀片的数目； [0115] Kr为切削刀片的导程角； [0116] da为两个接连的偏离的切削刀片之间的轴向偏离。 [0117] 结果；当能够选择上述Fzmax时，以最高切屑厚度Hmax获得通过切屑移除的最佳加工，由此用于复合材料的最佳最快切屑移除的径向偏离(dr)遵循： [0118] [0119] 其中：Fzmax为最佳的每齿径向进给； [0120] dr为两个接连的偏离的切削刀片之间的径向偏离； [0121] Hmax为最大切屑厚度； [0122] Z为切削刀具的齿数，即切削刀片的数目； [0123] Kr为切削刀片的导程角； [0124] pth为将被加工的复合材料的层厚度。 [0126] 本文具体地描述了复合材料的面铣。然而，磨损在不同地偏离的切削刀片上的轴向分布以及低的导程角同样被提出用于加工所有种类的材料，如各向异性材料或甚至具有可能的局部裂痕的各向同性材料。此外，轴向向外且径向向内地偏离的切削刀片32、34、36和38允许接连的切削刀片的主切削刃40轴向交迭。因此，交迭的切削刃之一的失效通过所述接连的切削刀片的交迭的切削刃得到补偿。该益处同样能够通过存在共同的轴向交迭的至少两个径向地且轴向地偏离的切削刀片获得，例如切削刀片32和34、34和36、36和38。这些交迭避免了在切削刀片的一个切削刃失效情况下对材料的损伤，由此保护被加工材料的完好并且允许工件20的连续加工直到加工周期结束。结果，所提出的切削刀具80和面铣方法对于纯各向同性材料的面铣是更为有益的。 [0127] 另外提出了一种适当的切削刀片，其允许利用上述切削刀具80和面铣方法进行面铣。所提出的切削刀片30在图9、10和11中以透视图示出。此外，图11示出了切削刀片30的侧视图。图12示出了根据图11的XII-XXI的截面图。该切削刀片30对应于上文与切削刀具80一起描述的切削刀片32、34、36、38的总体描述。因此，该切削刀片30也存在主切削刃40、辅助切削刃44和它们的交点42，其中导程角Kr小于约30°，本文中为5°。除从以上总体描述得出的这些特征之外，该切削刀片30还包括用于固定在刀具主体60的相应的刀片槽中的中心孔46。如图3所示，该中心孔46被设计用于延伸穿过切削刀片30中的孔46并且基本平行于刀具主体60的轴线82延伸的螺钉。与设计成利用相邻径向螺钉来接收切削刀片的刀片槽(未示出)相比，利用与轴线82基本平行的螺钉固定切削刀片30允许刀具主体60中的相应刀片槽的更简单且快速的制造。 [0128] 虽然本文已经具体记载和图示了有限数目的实施例和它们的组件，但本领域技术人员将明白许多变型和变体。切削刀具80已被描述为具有仅一个上面布置有切削刀片32、34、36、38的锥形螺旋线，然而，也能够对切削刀具80设置具有补充切削刀片的一个或更多个补充锥形螺旋线。补充锥形螺旋线能够与上述锥形螺旋线相同，但是与其在角度方向上偏离地布置。对于补充锥形螺旋线，其切削刀片的轴向和径向位置可选择成对应于每个切削刀片32、34、36、38的轴向和径向位置。此外，独立于补充螺旋线，可构思与切削刀片32类似的一个或更多个补充擦拭切削刀片，以提高对面铣的修整。为了进一步的改进，单个或多个擦拭切削刀片可被涂覆。 |
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