CN100571945C - 一种带修光刀片的自滚式端铣刀 - Google Patents

Abstract

一种带修光刀片的自滚式端铣刀，主要结构由刀体、刀座槽、切削刀座、修光刀座、定位面、轴承、切削刀片、修光刀片组成，刀体采用奇数五槽式，刀座采用切削刀座、修光刀座相结合，切削刀座采用角接触轴承与组合轴承相结合的刀轴支承结构，修光刀座采用可抱紧的上下滑动轴承环和组合轴承相结合的刀轴支承结构，刀座槽采用锥面和平面重复限定的过定位结构，并进行轴向、径向双向倾斜，以使自滚刀片获得刃倾角，保证加工中刀片的连续自转，刀片采用平装结构，由修光刀片最终完成加工表面，此铣刀设计合理、结构紧凑、切削性能好、切削速度快、加工精度高，切削速度可提高50%，加工精度可提高1-2级，表面粗糙度可达Ra0.8μm，铣削时不使用冷却润滑液，为干铣削，不污染环境，切削和修光功能互补。

Description

一种带修光刀片的自滚式端铣刀

技术领域

本发明涉及一种带修光刀片的自滚式平面铣刀，属机械加工刀具的技术领域。

背景技术

在机械加工中，金属切削刀具是十分重要的，在航天、航空和军事工业中，难加工材料越来越多，对金属切削刀具的要求越来越高，由于切削温度高，刀具磨损快，常使用冷却润滑液，既增加了成本，又带来了污染。

在切削刀具中，铣刀是最常用的机加刀具之一，尤其是端面、平面的铣削刀具更具普遍性，由于机械零件的平面铣削量大，刀具的消耗是很大的，铣削速度低，铣削质量差，促使人们对铣削刀具进行结构改进，但现有技术仍存在很多不足，在刀具结构上、角度上、切削性能上都有很多需要改进和探讨的内容。

例如：8721546.7、滚切端铣刀专利，立装结构刀具刃倾角可调、刀架径向位置可调、但刀具结构很难保证各刀片的轴向高度和刃倾角的一致，直接影响刀具的加工质量和精度，刀片立装双支撑结构复杂，刀片的更换极不方便，刀片的平装结构设计不合理，加工中刀片不能实现旋转。

例如：02210332.5、自滚式切削端铣刀专利，刀体周边均布3-18个滚动装置，刀刃径向偏角为8°-28°，以保证刀片在加工中的连续自转，但由于刀片的径向和轴向位置均已固定，而刀片直径误差和安装孔的位置误差使得3-18个刀片在轴向上高低不一致，导致铣削精度低和表面粗糙度很差。

发明内容

发明目的

本发明的目的就是针对背景技术的不足，对自滚式端铣刀的刀体、刀座进行结构上的改进，改变刀体槽数，改变刀座结构及定位基准，改变刀座主偏角、副偏角、前刀面、后刀面方向、位置，取消冷却液，以改善自滚式端铣刀的切削性能、切削环境，以大幅度提高端铣刀的切削速度，提高被加工工件的精度、表面粗糙度。

技术方案

本发明主要结构由：刀体、刀座槽、切削刀座、修光刀座、刀体轴孔、刀体键槽、限位块、定位槽、定位面、切削刀片、修光刀片组成；刀体1为圆盘形，中间为刀体轴孔12，在刀体1上端面设置刀体键槽13，在刀体1的中部、刀体轴孔12的外部对称设置四个螺孔23；在刀体1的周边均布五个刀座槽2、3、4、5、6，刀座槽2、3、4、5、6内侧部设置平面定位面21、锥度定位面22、螺孔20，在刀座槽2、3、4、5内设置切削刀座7、8、9、10，分别由限位块14、15、16、17限位，并由螺钉19固定；在刀座槽6内设置修光刀座11，由限位块18限位，并由螺钉19固定；在切削刀座7、8、9、10的下端部装有圆锥形切削刀片24，在修光刀座11的下端部装有圆锥形修光刀片25。

所述的切削刀座7、8、9、10，结构一样，切削刀座7、8、9、10的中间为刀轴27，在刀轴27的前部装有角接触轴承28、后部装有组合轴承29，在刀轴27的前端装有刀垫26，刀垫26的前端装有切削刀片24，并由螺钉32固定，在刀轴27的后端装有端盖30，在端盖30的后端装有压环31，并由螺母33固定；切削刀座7、8、9、10的右侧部为定位凸台34，定位凸台34的两侧为锥度定位面35、平面定位面36。

所述的修光刀座11，内部为刀轴27，刀轴27的前部装有上滑动轴承环37、下滑动轴承环38，并由螺钉39抱合固定，在刀轴27的后部装有组合轴承29，在刀轴27的前端装有刀垫26，刀垫26的前端装有修光刀片25，并由螺钉32固定，在刀轴27的后端装有端盖30，端盖30的后端装有压环31，并由螺母33固定；在修光刀座11的右侧部为定位凸台34，在定位凸台34的两侧为锥度定位面35、平面定位面36。

所述的刀体1，与切削刀座7、8、9、10、修光刀座11的联接为锥面+平面的过定位联接，刀体1的平面定位面21、锥度定位面22分别与切削刀座7、8、9、10、修光刀座11的平面定位面36、锥度定位面35对应吻合，刀体1的锥度定位面22与刀座7、8、9、10、11的锥度定位面35其锥斜角相等，均为15°。

所述的修光刀座11的上滑动轴承环37、下滑动轴承环38为轴瓦式结构，上滑动轴承环37为半圆形，外部为外圆部41，内部为轴孔部42；下滑动轴承环38为半圆形，外部为外圆部43，内部为轴孔部44，在外圆部43的中间下部设有通槽40。

所述的切削刀片24与修光刀片25为圆锥形，结构一样，中间为刀片孔50，上部为后刀面51，下部为安装面54，锥圆部为前刀面52，后刀面51与前刀面52相交部为刀刃53，切削刀片24与修光刀片25的前角为7°。

所述的刀座槽2、3、4、5、6内的平面定位面21倾斜于刀体中心轴线55，平面定位面21与刀体中心轴线55的倾斜角为8°。

所述的刀座槽2、3、4、5、6内的锥度定位面22，倾斜于刀体中心轴线55，锥度定位面22与刀体中心轴线55的倾斜角为5°。

所述的切削刀片24与修光刀片25，在刀体1上的安装高度不同，切削刀片24高于修光刀片25 0.05mm。

有益效果

本发明与背景技术相比具有明显的先进性，它是以提高刀具耐用度、切削速度和精度为目的，刀体结构采用奇数、五槽式，刀片采用四个切削刀片和一个修光刀片配合使用，切削刀片完成切削功能，修光刀片光整平面，既提高了切削速度，又对工件平面进行光整整，提高了加工精度、表面粗糙度，刀座槽采用平面+锥面的过定位形式，刀座安装后，使自滚刀片的切削前角、后角、刃倾角发生了变化，使刀片在加工中自动旋转，切削更加锋利，切削性能更加合理，修光刀片及刀座采用组合轴承和上、下滑动轴承环固定结构，上、下滑动轴承环可将刀轴抱合固定，使自滚刀片在铣削中没有径向串动，提高了铣削平面的精度，铣削时不使用冷却润滑液，为干铣削，不污染环境，此铣刀结构合理，力学性能优越，切削刀片和修光刀片功能互补，切削刀片铣削加工余量，修光刀片完成加工表面的光整，切削速度可提高50％，刀具寿命可提高5倍，加工精度可提高1-2级，表面粗糙度可达Ra0.8μm，切削前角、后角、刃倾角合理，切削速度快，精度高，刀具耐磨耐用，是十分理想的自滚式端铣刀。

附图说明

图1为整体结构图

图2为刀体结构主视图

图3为刀体与刀座定位状态图

图4为图2的A向视图

图5为图2的B向视图

图6为切削刀片与修光刀片轴向安装位置图

图7为切削刀座主视图

图8为切削刀座侧视图

图9为修光刀座主视图

图10为修光刀座侧视图

图11为上滑动轴承环主视图

图12为上滑动轴承环侧视图

图13为下滑动轴承环主视图

图14为下滑动轴承环侧视图

图15为刀片结构图

图16为刀片主视图

图中所示，附图标记清单如下：

1、刀体，2、刀座槽，3、刀座槽，4、刀座槽，5、刀座槽，6、刀座槽，7、切削刀座，8、切削刀座，9、切削刀座，10、切削刀座，11、修光刀座，12、刀体轴孔，13、刀体键槽，14、限位块，15、限位块，16、限位块，17、限位块，18、限位块，19、螺钉，20、螺孔，21、平面定位面，22、锥度定位面，23、螺孔，24、切削刀片，25、修光刀片，26、刀垫，27、刀轴，28、角接触轴承，29、组合轴承，30、端盖，31、压环，32、螺钉、33、螺母，34、定位凸台，35、锥度定位面，36、平面定位面，37、上滑动轴承环，38、下滑动轴承环，39、螺钉，40、通槽，41、外圆部，42、轴孔部，43、外圆部，44、轴孔部，50、刀片孔，51、后刀面，52、前刀面，53、刀刃，54、安装面，55、刀体中心轴线。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步说明：

图1、2、3、4、5、6所示，为刀体及刀座槽结构图，刀体1为奇数、五槽式结构，在刀座槽2、3、4、5内安装切削刀座7、8、9、10，在刀座槽6内安装修光刀座11。

刀座槽2、3、4、5、6结构一样，具有互换性，平面定位面21、锥度定位面22是安装定位部位，与切削刀座7、8、9、10、修光刀座11的对应面吻合，其平面定位面21、锥度定位面22与刀座上的平面定位面36、锥度定位面35尺寸、角度一致，精确制作，形成可靠的过定位，其锥度定位面22与锥度定位面35的锥斜角均为15°±2′。

刀体1是安装刀座、刀片部位，承受冲击力大，要强度好、韧性好、耐撞击。

刀座槽内的平面定位面21为平直面，与刀体中心轴线55倾斜，其轴向倾角α_p＝8°±1′。

刀座槽内的锥度定位面22与刀体中心轴线55倾斜，其径向倾角为α_f＝5°±1′。

轴向倾角α_p与径向倾角α_f将会在刀座安装后成为切削刀片24与修光刀片25的轴向后角和径向后角，共同作用形成刀刃的刃倾角，从而使刀片在加工中得以连续自转，使切削性能更加优良。

切削刀座7、8、9、10对应的切削刀片24在同一水平线上，修光刀座11对应的修光刀片25低于切削刀片24，其轴向垂直距离差为0.05mm，由限位块14、15、16、17、18调整获得，这样加工表面最终由修光刀片25完成，为提高加工精度和表面质量创造了条件。

刀座槽内的定位平面相对于刀体中心轴线55倾斜，使刀片获得了轴向后角α_p，锥度定位槽相对于刀体中心轴线55的倾斜使刀片获得了径向后角α_f，共同作用形成了刀片的名义刃倾角λ，它们的关系为： $\mathrm{tg\λ}=\frac{\sin {\mathrm{\α}}_f}{\sin {\mathrm{\α}}_p},$ 使刀片在切削加工中得以实现连续自转，并使刀具获得很高的耐用度。

刀体五槽式、奇数结构，四个切削刀片功能为去除加工余量，一个修光刀片功能是完成加工表面的光整。

图7、8所示，为切削刀座7、8、9、10结构图，结构一样，具有互换性，刀座内由刀轴27、角接触轴承28、组合轴承29组成，切削刀片24安装在刀轴的前端并固牢，加工时切削力使切削刀片24在刀轴27上自行转动，形成对工件表面的滚压与切削。

图9、10、11、12、13、14所示，为修光刀座11及上、下滑动轴承环37、38结构图，修光刀座11外形与切削刀座7、8、9、10一样，其轴承由上、下滑动轴承环37、38及组合轴承29组成，上、下滑动轴承环37、38呈轴瓦式上下抱合刀轴27，调整螺钉39可防止刀轴27在切削过程中发生轴向和径向跳动，使刀轴27及修光刀片25的旋转更加缓慢而平稳，有利于提高加工精度和质量。

上滑动轴承环37由外圆部41、轴孔部42组成，下滑动轴承环38由外圆部43、轴孔部44、通槽40组成，并由螺钉39紧固，实现对刀轴27的抱紧。

图15、16所示，为切削刀片24和修光刀片25的结构图，呈圆锥形，前刀面52为圆锥面，与后刀面51相交的截线为刀刃53，中间为刀片安装孔50、底部为安装面54，由于刀刃53为一圆周，加工中刀片的自转使圆周形刀刃都要参与切削，为提高刀具耐用度创造了条件，切削刀片24和修光刀片25具有几何参数的互换性，硬度高、强度好，可用高速钢、硬质合金、涂层硬质合金等材料制作。

Claims (9)

1、一种带修光刀片的自滚式端铣刀，其特征在于：主要结构由：刀体、刀座槽、切削刀座、修光刀座、刀体轴孔、刀体键槽、限位块、定位槽、定位面、切削刀片、修光刀片组成；刀体(1)为圆盘形，中间为刀体轴孔(12)，在刀体(1)上端面设置刀体键槽(13)，在刀体(1)的中部、刀体轴孔(12)的外部对称设置四个螺孔(23)；在刀体(1)的周边均布四个切削刀座槽(2、3、4、5)、一个修光刀座槽(6)，切削刀座槽(2、3、4、5)和修光刀座槽(6)内侧部均设置平面定位面(21)、锥度定位面(22)、螺孔(20)，在切削刀座槽(2、3、4、5)内设置切削刀座(7、8、9、10)，分别由切削限位块(14、15、16、17)限位，并由螺钉(19)固定；在修光刀座槽(6)内设置修光刀座(11)，由修光限位块(18)限位，并由螺钉(19)固定；在切削刀座(7、8、9、10)的下端部装有圆锥形切削刀片(24)，在修光刀座(11)的下端部装有圆锥形修光刀片(25)。

2、根据权利要求1所述的一种带修光刀片的自滚式端铣刀，其特征在于：所述的切削刀座(7、8、9、10)，结构一样，切削刀座(7、8、9、10)的中间为刀轴(27)，在刀轴(27)的前部装有角接触轴承(28)、后部装有组合轴承(29)，在刀轴(27)的前端装有刀垫(26)，刀垫(26)的前端装有切削刀片(24)，并由螺钉(32)固定，在刀轴(27)的后端装有端盖(30)，在端盖(30)的后端装有压环(31)，并由螺母(33)固定；切削刀座(7、8、9、10)的右侧部为定位凸台(34)，定位凸台(34)的两侧为锥度定位面(35)、平面定位面(36)。

3、根据权利要求1所述的一种带修光刀片的自滚式端铣刀，其特征在于：所述的修光刀座(11)，内部为刀轴(27)，刀轴(27)的前部装有上滑动轴承环(37)、下滑动轴承环(38)，并由螺钉(39)抱合固定，在刀轴(27)的后部装有组合轴承(29)，在刀轴(27)的前端装有刀垫(26)，刀垫(26)的前端装有修光刀片(25)，并由螺钉(32)固定，在刀轴(27)的后端装有端盖(30)，端盖(30)的后端装有压环(31)，并由螺母(33)固定；在修光刀座(11)的右侧部为定位凸台(34)，在定位凸台(34)的两侧为锥度定位面(35)、平面定位面(36)。

4、根据权利要求1所述的一种带修光刀片的自滚式端铣刀，其特征在于：所述的刀体(1)，与切削刀座(7、8、9、10)、修光刀座(11)的定位采用锥面+平面的过定位形式，刀体(1)的平面定位面(21)、锥度定位面(22)分别与切削刀座(7、8、9、10)、修光刀座(11)的平面定位面(36)、锥度定位面(35)对应吻合，刀体(1)的锥度定位面(22)与切削刀座(7、8、9、10)、修光刀座(11)的锥度定位面(35)其锥斜角相等，均为15°。

5、根据权利要求3所述的一种带修光刀片的自滚式端铣刀，其特征在于：所述的修光刀座(11)的上滑动轴承环(37)、下滑动轴承环(38)为轴瓦式结构，上滑动轴承环(37)为半圆形，外部为外圆部(41)，内部为轴孔部(42)；下滑动轴承环(38)为半圆形，外部为外圆部(43)，内部为轴孔部(44)，在外圆部(43)的中间下部设有通槽(40)。

6、根据权利要求1所述的一种带修光刀片的自滚式端铣刀，其特征在于：所述的切削刀片(24)与修光刀片(25)为圆锥形，结构一样，中间为刀片孔(50)，上部为后刀面(51)，下部为安装面(54)，圆锥部为前刀面(52)，后刀面(51)与前刀面(52)相交部为刀刃(53)，切削刀片(24)与修光刀片(25)的前角为7°。

7、根据权利要求1所述的一种带修光刀片的自滚式端铣刀，其特征在于：所述的切削刀座槽(2、3、4、5)、修光刀座槽(6)内的平面定位面(21)倾斜于刀体中心轴线(55)，平面定位面(21)与刀体中心轴线(55)的倾斜角为8°。

8、根据权利要求1所述的一种带修光刀片的自滚式端铣刀，其特征在于：所述的切削刀座槽(2、3、4、5)、修光刀座槽(6)内的锥度定位面(22)，倾斜于刀体中心轴线(55)，锥度定位面(22)与刀体中心轴线(55)的倾斜角为5°。

9、根据权利要求1所述的一种带修光刀片的自滚式端铣刀，其特征在于：所述的切削刀片(24)与修光刀片(25)，在刀体(1)上的安装高度不同，切削刀片(24)高于修光刀片(25)0.05mm。

Images