CN103433543A - 球头铣刀结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种球头铣刀结构，该球头铣刀具有两个尺寸不同的芯径，第一螺旋槽、第二螺旋槽的螺旋角不同且呈线性连续变化，且第一刀刃夹角与第二刀刃夹角的角度不同，这样可保证刀具前端有足够的容削空间，刀具的后端有足够的强度，且会形成有线性变化的螺旋槽间距和导程(或不同的齿距)，这样在进行切削操作时能够产生一个不同相位(异相)的切削运动从而阻止谐振的产生，这样可有效改善刀具的性能，就算刀具悬伸很长对深沟型腔侧壁进行加工也能够平稳的进行切削，故采用这种球头铣刀对金属进行切削加工时可以比同类产品以更高的转速，更大的进给完成切削工作，而且还能很容易保证加工后工件的光洁度，特别适合钛合金材料的加工。
Description
技术领域
本发明涉及一种铣刀，特别是涉及一种高速高效的球头铣刀。
背景技术
制造业市场经济激烈竞争压力下，各个工厂生产节拍越来越快交货周期亦越来越短，产品更新换代研发周期也越来越短。而原材料以及人工工资的不断上涨更是火上浇油，优胜劣汰适者生存的法则已达到空前，迫使制造业通过各种手段降低成本来赢得和占领市场份额，有人算过生产效率提高10%综合成本至少就会降低15%以上而利润就会增长20%以上，而刀具就是机械制造加工的牙齿，所谓牙好胃口就好、效率就高。因此客户迫切要求刀具制造厂家提供的刀具必须能够满足高效率、高精度、高的可靠性和专业性的要求。
随着航空、航天、石油、化工、冶金和食品、3C等工业的蓬勃发展，钛合金材料已得到广泛应用。钛合金工件的加工越来越广泛，钛合金材料由于具有韧性大、热强度高、导热系数低的特点，切削时塑性变形大、加工硬化严重、切削热多、散热困难，容易造成刀尖处切削温度高、切屑粘附刃口严重、易产生积屑瘤，这样既会加剧刀具的磨损，又会影响加工表面粗糙度。钛合金材料的切屑不易卷曲和折断，也会损伤已加工表面，影响工件的质量，因此钛合金属于难加工材料，而要把它制造成各种各样的零件，需要各种刀具进行加工。而传统的刀具很难满足加工要求，尤其在高转速大进给切削时刀具极易失效严重时甚至会出现断刀的情况。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可实现高转速大进给切削加工的球头铣刀结构。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种球头铣刀结构，包括刀柄部和刀刃部，所述刀刃部包括两条对称设置的第一刀刃和两条对称设置的第二刀刃，第一刀刃与第二刀刃间隔分布，所述第一刀刃的两侧分别形成第一螺旋槽和第二螺旋槽，所述第一刀刃、第二刀刃均包括位于端面的底刃和螺旋盘绕在圆周刃，所述底刃呈圆弧状，所述底刃的直径与刀刃直径相等，沿顺时针方向，第一刀刃与第二刀刃之间形成第一刀刃夹角，第二刀刃与第一刀刃之间形成第二刀刃夹角，所述刀刃部上设有尺寸不同的第一芯径和第二芯径，所述第一螺旋槽、第二螺旋槽的螺旋角不同且呈线性连续变化，所述第一刀刃夹角与所述第二刀刃夹角不同且彼此互补。
优选地，所述刀刃部的表面涂覆有硬度为HV3200的隔热保护层。
优选地，所述隔热保护层为TiAlSi涂层。
优选地，所述隔热保护层厚度为3-5纳米。
优选地，所述第一螺旋槽的螺旋角变化范围为40-45°，所述第二螺旋槽的螺旋角变化范围为38-43°。
优选地，所述第一刀刃的夹角为87.5°，所述第二刀刃的夹角为92.5°。
优选地，所述第一芯径尺寸大小为刀刃直径的0.50倍，所述第二芯径尺寸大小为刀刃直径的0.78倍。
优选地，所述底刃的前角为13.5°，第一后角为14°，第二后角为27°，第三后角为45°。
如上所述，本发明的球头铣刀结构具有以下有益效果：该球头铣刀结构具有两个尺寸不同的芯径，第一螺旋槽、第二螺旋槽的螺旋角不同且呈线性连续变化，第一刀刃夹角与第二刀刃夹角的角度不同，这样可保证刀具前端有足够的容削空间，刀具的后端有足够的强度，且会形成有线性变化的螺旋槽间距和导程(或不同的齿距)，这样在进行切削操作时能够产生一个不同相位(异相)的切削运动从而阻止谐振的产生，这样可有效改善刀具的性能，就算刀具悬伸很长对深沟型腔侧壁进行加工也能够平稳的进行切削，故采用这种球头铣刀对金属进行切削加工时可以比同类产品以更高的转速，更大的进给完成切削工作，而且还能很容易保证加工后工件的光洁度，特别适合钛合金材料的加工。
附图说明
图1为本发明实施例结构示意图。
图2为本发明实施例底刃方向结构示意图。
图3为本发明实施例第一刀刃夹角、第二刀刃夹角的关系示意图。
图4为本发明实施例底刃前角、后角的示意图。
元件标号说明
1 刀柄部
2 刀刃部
21 第一刀刃
22 第二刀刃
23 第一螺旋槽
24 第二螺旋槽
具体实施方式
请参阅图1至图4。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1、2、3、4所示，本发明提供一种球头铣刀结构，该球头铣刀包括刀柄部1和刀刃部2两部分，刀刃部2包括两条对称设置的第一刀刃21和两条对称设置的第二刀刃22，两条第一刀刃21与两条第二刀刃22在刀刃部2的外周面间隔分布。第一刀刃21、第二刀刃22均包括位于端面的底刃和螺旋盘绕的圆周刃两部分，其底刃呈圆弧状，底刃的直径与刀刃直径相等，主要用于加工各种曲面及圆弧沟槽。沿顺时针方向，第一刀刃21与第二刀刃22之间形成第一刀刃夹角，第二刀刃22与第一刀刃21之间形成第二刀刃夹角，第一刀刃夹角的角度与第二刀刃夹角的角度不同且彼此互补。作为一种优选方式，第一刀刃的夹角为87.5°，第二刀刃的夹角为92.5°。
第一刀刃21的两侧分别形成第一螺旋槽23和第二螺旋槽24，沿顺时针方向，第一刀刃21与第二刀刃22之间为第一螺旋槽23，第二刀刃22与第一刀刃21之间为第二螺旋槽24，第一螺旋槽23、第二螺旋槽24的螺旋角不同且呈线性连续变化，螺旋角角度从刀柄部至刀刃部方向逐渐增加。第一螺旋槽的螺旋角线性变化范围为40-45°，第二螺旋槽的螺旋角线性变化范围为38-43°。该球头铣刀上设有尺寸不同的第一芯径和第二芯径，第一芯径的尺寸为0.50D，第二芯径的尺寸为0.78D（D表示刀刃直径）。该球头铣刀底刃的前角为13.5°，第一后角为14°，第二后角为27°，第三后角为45°。作为本发明的另一实施例，第一芯径的尺寸由刀柄部1向刀刃部2方向线性增加，其范围为0.40D-0.55D，第二芯径的尺寸由刀柄部1向刀刃部2方向线性减小,其范围为0.85D-0.70D。
该球头铣刀的母材选用高抗拉强度(4600牛/平方毫米)钨钢棒材，该棒材具有高硬度(HRA92.7)，高红硬性(1000℃)，碳化钨为纳米颗粒(0.2-0.5纳米），在高速高温恶劣切削状态下仍然能正常工作。刀刃部2的表面采用物理气相沉积涂和离子溅射层技术，涂覆厚度为3-5纳米硬度HV3200的隔热保护膜，经过特殊的表面涂层处理最高可承受切削时产生的1100℃以下的高温，涂层为多层TiAlSi超耐磨涂层。该球头铣刀在加工时采用钻石砂轮精密研磨开刃抛光特殊刃口钝化处理，刃口光洁度在放大90倍显微镜下成直线无锯齿，刃径检测采用激光测量，精度可以达到1μ级。
该球头铣刀具有两个尺寸不同的芯径，第一螺旋槽、第二螺旋槽的螺旋角不同且呈线性连续变化，且第一刀刃夹角与第二刀刃夹角的角度不同，这样可保证刀具前端有足够的容削空间，刀具的后端有足够的强度，且会形成有线性变化的螺旋槽间距和导程(或不同的齿距)，这样在进行切削操作时能够产生一个不同相位(异相)的切削运动从而阻止谐振的产生，这样可有效改善刀具的性能，就算刀具悬伸很长对深沟型腔侧壁进行加工也能够平稳的进行切削，故采用这种球头铣刀对金属进行切削加工时可以比同类产品以更高的转速，更大的进给完成切削工作，而且还能很容易保证加工后工件的光洁度，特别适合钛合金材料的加工。
下表为本发明实施例与常规球头铣刀切削对比结果：
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (8)
1.一种球头铣刀结构，包括刀柄部（1）和刀刃部（2），所述刀刃部（2）包括两条对称设置的第一刀刃（21）和两条对称设置的第二刀刃（22），第一刀刃（21）与第二刀刃（22）间隔分布，所述第一刀刃（21）的两侧分别形成第一螺旋槽（23）和第二螺旋槽（24），所述第一刀刃（21）、第二刀刃（22）均包括位于端面的底刃和螺旋盘绕在圆周刃，所述底刃呈圆弧状，所述底刃的直径与刀刃直径相等，沿顺时针方向，第一刀刃（21）与第二刀刃（22）之间形成第一刀刃夹角，第二刀刃（22）与第一刀刃（21）之间形成第二刀刃夹角，其特征在于：所述刀刃部上设有尺寸不同的第一芯径和第二芯径，所述第一螺旋槽（23）、第二螺旋槽（24）的螺旋角不同且呈线性连续变化，所述第一刀刃夹角与所述第二刀刃夹角不同且彼此互补。
2.根据权利要求1所述的球头铣刀结构，其特征在于：所述刀刃部（2）的表面涂覆有硬度为HV3200的隔热保护层。
3.根据权利要求2所述的球头铣刀结构，其特征在于：所述隔热保护层为TiAlSi涂层。
4.根据权利要求2所述的球头铣刀结构，其特征在于：所述隔热保护层厚度为3-5纳米。
5.根据权利要求1所述的球头铣刀结构，其特征在于：所述第一螺旋槽（23）的螺旋角变化范围为40-45°，所述第二螺旋槽（24）的螺旋角变化范围为38-43°。
6.根据权利要求1所述的球头铣刀结构，其特征在于：所述第一刀刃（21）的夹角为87.5度，所述第二刀刃（22）的夹角为92.5度。
7.根据权利要求1所述的球头铣刀结构，其特征在于：所述第一芯径尺寸大小为刀刃直径的0.50倍，所述第二芯径尺寸大小为刀刃直径的0.78倍。
8.根据权利要求1所述的球头铣刀结构，其特征在于：所述底刃的前角为13.5°，第一后角为14°，第二后角为27°，第三后角为45°。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20131211 |