端铣刀制造技术

一种端铣刀，包括：刀柄，其一端由夹盘夹紧，并且该刀柄可以绕着预定的旋转轴线旋转；以及刀体，其连接到所述刀柄的另一端，并且可以与该刀柄一起旋转。刀体具有这样的形状，其中在垂直于旋转轴线的平面中的横截面的面积随着离刀柄的距离的增加而减小，并且该刀体包括在距离旋转轴线某个距离处的平行于旋转轴线的线性切削刃。可以设置在切削刃的纵向上与该切削刃邻接的副切削刃。刀体包括例如：侧面表面，其包括侧面，并且其形状是锥体的曲面的一部分；前刀面表面，其包括前刀面，并且在两个部分中与该侧面表面邻接；以及线性切削刃，其形成于该侧面表面和该前刀面表面彼此相接的位置之一处。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。更为特别地，本专利技术涉及连接到铣削设备等的主轴上的端铣刀，该端铣刀用于机加工工件以形成细纹沟的情况，并且本专利技术涉及制造该端铣刀的方法。
技术介绍
在光电器件中，使用了诸如散射光栅和微透镜阵列之类的具有精密结构的光元件。在这种元件中，根据诸如减小光源的波长和使器件小型化之类的技术发展趋势，需要形成更精密的结构。此外，光集成电路的商用化正在发展中，在该光集成电路中结合了在衬底上形成的光波导。在另一方面，在医疗和生物化学等领域中，也使用具有用于处理非常少量样品的结构的器械。这种器械包括生物芯片、微针阵列和化学微反应器。在这种器械中，也需要具有更高的精度和更平滑的精加工质量的精密结构。具有这种精密结构的产品的整体尺寸大约是几毫米到几十毫米。在另一方面，对于结构的成形精度和表面粗糙度，需要亚微米级到大约几十微米的精度。作为处理亚微米级的精密形状的方法，光刻技术是一种已知方法，其中应用了半导体制造技术。然而，应该注意，因为这种技术中的模制方法利用了化学反应，因此处理深度的可控性和诸如边缘之类的细节的模制的可控性较低。此外，在化学处理方法中，用于完成产品的步骤的数目较大，并且每个步骤会花费一定的时间。另外，因为利用了具体的化学反应，因此对作为处理对象的材料存在限制。所以难以使用化学处理方法对例如铌酸锂进行模制，铌酸锂是用于光波导、在红外光系统中使用的锗透镜等的材料。除了上述化学处理方法，日本专利公开公报No.2002-283174公开了一种可以执行精密机械加工的高精度的机床。这使得可以以微米级的精度来控制处理刀具的位置。此外，日本专利公开公报No.2004-148471公开了一种端铣刀的结构，该端铣刀可以被连接到上述机床以执行显微机械加工。这使得可以使用具有金刚石刀尖的刀具形成精密结构。此外，日本专利公开公报No.2004-345031公开了一种具有其他结构的用于显微机械加工的端铣刀。这使得甚至可以在诸如金属之类的高硬度材料中形成精密结构。然而，由于在专利文献2中描述的由端铣刀进行机械加工的对象是树脂材料，所以该端铣刀的切削刃部分的弯曲强度较低。因此，如果使用这种端铣刀来对形成为例如模具中的金属材料进行机械加工，则存在容易发生断裂的问题。而且，在专利文献3中描述的端铣刀上存在结构限制，即端铣刀的结晶取向是特定的。例如，在工件中形成纹沟的情况下，容易形成开口侧较宽的V形横截面的纹沟，但是，在另一方面，难以形成平行于端铣刀的旋转轴线的机械加工表面。
技术实现思路
为了解决上述问题，作为本专利技术的第一方面，提供了一种端铣刀，包括刀柄，其一端由主轴夹紧，并且该刀柄可以绕着预定的旋转轴线旋转；以及刀体，其结合到刀柄的另一端，并且可以与刀柄一起旋转。刀体具有这样的形状，其中在垂直于旋转轴线的平面中的横截面的面积随着离刀柄的距离的增加而减小，并且该刀体包括在距离旋转轴线某个距离处的平行于旋转轴线的线性切削刃。因为该端铣刀具有平行于旋转轴线的切削刃，所以可以机械加工出具有垂直于机械加工对象的表面的侧壁的矩形纹沟。此外，因为刀体具有随着离刀柄的距离增加而减少的横截面面积，所以在机械加工期间来自切削刃的反作用力被分散到整个刀体上，并且可以防止在特定的部分中产生应力集中。相应地，提供了较高的抗断裂强度，并且还可以对诸如加工材料之类的高硬度材料进行机械加工。在上述端铣刀中，刀体可以包括在切削刃的纵向上与该切削刃邻接的副切削刃。这使得可以有效地将端铣刀从机械加工对象的表面戳入该机械加工对象中。在上述端铣刀中，副切削刃可以形成为与切削刃成直角，并且可以被设置为从旋转轴线向一侧位移。这减少了副切削刃的每个部分的机械加工量，并且机械加工是由非常耐用的副切削刃进行的。由此可以将所形成的纹沟、孔等的底面精加工得平滑。在上述端铣刀中，副切削刃可以被倾斜地设置为随着离切削刃的距离的减小而越发突出。这增加了副切削刃的刀尖端的机械加工量，并且可以执行高速机械加工。此外，因为刀尖可以被设置为更加靠近旋转轴线，所以可以形成具有更窄机械加工宽度的端铣刀。在上述端铣刀中，刀体可以包括侧面表面，其包括侧面，并且其形状是锥体的曲面的一部分；以及前刀面表面，其包括前刀面，并且在两个部分中与该侧面表面邻接；并且可以在该侧面表面和该前刀面表面彼此相接的两个部分之一中形成该切削刃。这使得支撑切削刃的刀体具有横截面形状连续变化的形状，并且在机械加工期间切削刃经受的反作用力以三维方式分散到整个切削刃上。因此，可以避免在切削刃的特定部分中产生应力集中。在上述端铣刀中，锥体的中心轴线和刀柄的旋转轴线可以彼此相交。这使得在锥体的曲面上形成的切削刃能够被设置为平行于刀柄的旋转轴线。在上述端铣刀中，刀柄的旋转轴线的延长线可以经过刀体的刀尖端处的一个位置，该位置离侧面表面比离副切削刃更近。这使得切削刃旋转得更快，以提高机械加工速度，并且使得经机械加工的表面的精加工质量平滑。在上述端铣刀中，锥体可以是圆锥体，并且前刀面表面可以平行于圆锥体的中心轴线。这使得可以通过研磨容易地形成刀体。在上述端铣刀中，前刀面表面可以是圆锥表面和圆柱表面中的任意一个的一部分。这使得可以使用旋转研磨工具形成具有高精度的前刀面表面。在上述端铣刀中，可以通过使用具有圆锥研磨表面和圆柱研磨表面中的任意一个研磨表面的工具来研磨平坦表面来形成前刀面表面。这可将切削刃精加工得很锋利。在上述端铣刀中，刀柄的另一端可以具有相对于旋转轴线倾斜的端面和垂直于所述端面而形成的连接孔，并且刀体由刀尖的一端支撑，该刀尖的另一端插入连接孔中。这使得可以形成端铣刀，在该端铣刀中可以更换刀尖和位于比刀尖更远离刀柄的元件。在上述端铣刀中，连接孔可以是通过在形成相对于旋转轴线倾斜的端面之后在该端面上垂直戳入刀具而形成的直孔。这使得可以形成具有高精度的连接孔。因而可以提高刀尖和连接到该刀尖的刀体的位置精度。在上述端铣刀中，刀柄可以具有垂直于连接孔从连接孔的曲面形成的螺纹孔，并且刀尖通过拧在螺纹孔中的螺钉而被固定在合适的位置。这使得有助于连接和更换刀尖和刀体。在上述端铣刀中，刀尖可以具有结合到刀体的整个底面的结合表面。这使得能够在较宽的范围上支持刀体并将刀体固定在合适的位置。由此提高了端铣刀的耐用性。在上述端铣刀中，刀尖可以具有结合到刀体的结合表面，其中该结合表面包括结合到刀体的前刀面表面的一部分的结合表面。这使得能够在较宽的范围上支持刀体并将刀体固定在合适的位置。另外，通过将刀尖连接到刀体的一部分可以提高刀体的实际弯曲强度。此外，作为本专利技术的第二方面，提供了一种制造端铣刀的方法，该端铣刀包括刀柄和在下述状态下连接到刀柄一端的刀体和刀尖中的任意一个，在该状态中，刀体和刀尖的中心轴线在纵向上相对于刀柄的旋转轴线倾斜。该方法包括如下步骤对该刀柄的一端进行机械加工，以形成具有相对于旋转轴线成倾角的斜端面，其中所述倾角对应于中心轴线与旋转轴线之间的倾角的补角；在斜端面中垂直戳入刀具以形成连接孔，该刀体和该刀尖中的任意一个被插入该连接孔；以及在下述状态下将该刀尖和该刀体的与切削刃相对的端部中的任意一个固定在合适的位置，在该状态中该刀尖和该刀体的相对端部被插入该连接孔。这防止了用于形成连接孔的刀具在该刀具被戳入时产生振动。相应地，可以以较高的精度形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种端铣刀，包括：刀柄，其一端由主轴夹紧，所述刀柄可以绕着预定的旋转轴线旋转；以及刀体，其结合到所述刀柄的另一端，所述刀体可以与所述刀柄一起旋转，其中所述刀体具有这样的形状，即，在垂直于所述旋转轴线的平面中的横截面的面积随着离所述刀柄的距离的增加而减小，并且所述刀体包括在距离所述旋转轴线某个距离处的平行于所述旋转轴线的线性切削刃。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山田文明，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]