CN103769663B - 整体叶盘开槽专用变切宽三面刃铣刀 - Google Patents

Abstract

整体叶盘开槽专用变切宽三面刃铣刀，属于机械加工刀具技术领域。以解决现有三面刃铣刀对整体叶盘开槽加工，刀具易磨损，排屑差、加工质量差，刀片位置不可调整，加工效率低，生产成本高，刀具制造难度大及刀具不便安装问题。中心衬套固定安装在刀体内，刀体外圆周面上均布加工有N个排屑槽，排屑槽的两个槽内侧面为大斜面和小斜面，排屑槽的小斜面上开设有刀槽，相邻两个刀槽错位设置，刀体的外圆周端面上加工螺纹块槽，刀槽侧面上加工导向长槽，刀片设置在刀槽内，刀片通过穿入紧固螺钉孔和导向长槽内的紧固螺钉与螺纹块的螺纹孔紧固连接，当刀片偏移0.5、1.0或1.5mm时，刀片与刀槽的端侧面之间设置有垫块。本发明用于整体叶盘开槽。

Description

整体叶盘开槽专用变切宽三面刃铣刀

技术领域

本发明涉及一种整体叶盘开槽三面刃铣刀，属于机械加工刀具技术领域。

背景技术

整体叶盘结构复杂、叶片扭曲度大、流道狭窄通畅性差，毛坯一般采用钛合金、高温合金等难加工材料锻造而成，制造技术难度大。传统开槽加工方法通常采用球头铣刀进行行切或用圆柱铣刀进行侧铣，加工效率非常低，并且加工过程中刀具磨损严重，甚至，当切削过程中受到较大径向切削力，刀具则会折断，降低了生产效率并且导致生产成本增加。三面刃铣刀在机械加工中应用非常广泛，常见的三面刃铣刀有焊接式和机械夹固式、可转位式三种，加工中承受的力较大，刀具易磨损。若使用焊接式三面刃铣刀，刀具磨损后将无法再进行切削，使得加工成本变高，不符合现代机械低成本、低耗的原则。现有可调式三面刃铣刀刀座采用锯齿结构定位，若要保证刀片的安装精度，对锯齿刀座的制造有很高的要求，增加的了刀具的制造难度和成本，并且使用者安装复杂。传统的三面刃铣刀，加工钛合金等难加工材料时，刀片磨损严重，并且三面刃铣刀排屑的问题也影响了加工质量和效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种整体叶盘开槽专用变切宽三面刃铣刀，以解决现有三面刃铣刀对整体叶盘开槽加工，存在刀具易磨损，排屑差、加工质量差，刀片位置不可调整，加工效率低，生产成本高，刀具制造难度大以及刀具不便安装的问题。

本发明实现上述目的采取的技术方案是：本发明的整体叶盘开槽专用变切宽三面刃铣刀，它包括刀体、中心衬套及N个刀片，所述刀体中心设有中心通孔，中心衬套位于刀体的中心通孔处，中心通孔的内壁上沿轴向加工有至少一个键槽，刀体的外圆周面上均布加工有N个排屑槽，N个排屑槽贯通刀体的厚度开设，N为偶数，且16≤N≤22；所述整体叶盘开槽专用变切宽三面刃铣刀还包括三个垫块及四个螺纹块；三个垫块分别是垫块一、垫块二和垫块三，四个螺纹块分别是螺纹块一、螺纹块二、螺纹块三和螺纹块四；每个排屑槽的两个槽内侧面的其中一个为大斜面，每个排屑槽的两个槽内侧面的余下一个为小斜面，每个排屑槽的上端开口为扩口，N个排屑槽的大斜面与小斜面交替设置，每个排屑槽的小斜面顶端的任意一侧开设有刀槽，且相邻两个刀槽错位设置；

每个垫块和每个螺纹块上分别设有凸块，刀槽的端侧面设有与每个垫块的凸块相匹配的连接槽，刀体的外圆周端面上位于每相邻两个排屑槽之间的区域加工一个螺纹块槽，刀槽的底面上加工有与螺纹块槽相通的导向长槽，每个螺纹块上设有螺纹孔，刀片的中部设有紧固螺钉孔，刀片固定在刀槽内；

当刀片位于初始位置时，刀片与刀槽相贴合，螺纹块一通过其上的凸块固定于螺纹块槽中，紧固螺钉穿过刀片上的紧固螺钉和刀槽上的导向长槽后，与螺纹块一的螺纹孔紧固连接；

当刀片偏移0.5mm时，刀片与刀槽的端侧面之间设置有垫块一，垫块一通过其上的凸块固定于刀槽的连接槽内，螺纹块二通过其上的凸块固定于螺纹块槽中，紧固螺钉穿过刀片上的紧固螺钉孔和刀槽上的导向长槽后，与螺纹块二的螺纹孔紧固连接；

当刀片偏移1.0mm时，刀片与刀槽的端侧面之间设置有垫块二，垫块二通过其上的凸块固定于刀槽的连接槽内，螺纹块三通过其上的凸块固定于螺纹块槽中，紧固螺钉穿过刀片上的紧固螺钉孔和刀槽上的导向长槽后，与螺纹块三的螺纹孔紧固连接；

当刀片偏移1.5mm时，刀片与刀槽的端侧面之间设置有垫块三，垫块三通过其上的凸块固定于刀槽的连接槽内，螺纹块四通过其上的凸块固定于螺纹块槽中，紧固螺钉穿过刀片上的紧固螺钉孔和刀槽上的导向长槽后，与螺纹块四的螺纹孔紧固连接。

本发明与现有技术相比较的有益效果是：

1、现有技术中的盘铣刀为定尺寸刀具，由于盘铣刀制造成本较高，在考虑刀体强度的情况下，本发明的铣刀为定尺寸变切宽铣刀，设置三个单侧可变参数(即偏移尺寸)，分别为0.5mm、1.0mm、1.5mm三个尺寸，刀片根据需要尺寸在导向长槽内滑动，使得本发明的铣刀在1mm～3mm的变量范围内可进行微调，并配备相应尺寸的垫块，刀片固定在相应尺寸的螺纹块中。利用本发明的铣刀可对整体叶盘开槽，且开槽的槽宽为20mm、21mm、22mm或23mm，降低了加工成本，提高了生产效率。

2、本发明采用可转位错齿结构(即相邻两个刀片错位设置)，保证在加工过程中刀具的平稳性，有利于减少加工过程的振动。

3、刀体的刀槽适用加工钛合金的常用角度，方便操作者的使用，并也可根据加工不同的材料，通过对刀片前角刃磨调整，以满足需要，刀片设计有断屑槽，使切屑流出稳定、排屑容易。从刀具的制备到工件的加工可使成本降低，并且可提高加工质量。

4、螺纹块配备四块，考虑到加工过程中节省时间是重要因素，可由刀体所设计的方形定位槽直接装配，使得装配、更换刀具的过程方便，节省了大量辅助的安装时间，并且螺纹块制备容易，精度容易保证，使得加工的误差减小。

5、给刀片设定预装角度后，可用前角0°的刀片直接安装，省去刀片前角的刃磨过程，并可根据用户的需要改变前角，在本刀片基本尺寸的基础上刃磨相应的角度，使得本三面刃铣刀使用更加灵活，降低了加工成本。

综上，本发明主要应用在钛合金整体叶盘流道开槽过程中，加工过程中排屑顺畅，根据加工不同槽宽的需要调整刀片的位置，实现在不更换刀具的条件下，对整体叶盘加工不同宽度的槽。更换、调整刀片操作方便简单，定位精准，从而提高加工质量和效率(加工效率提高15％～20％)，有效降低生产成本(生产成本降低15％～25％)。

附图说明

图1是本发明的整体结构主视图，图2是图1的俯视图，图3是图1的左视放大图，图4是图1的右视放大图，图5是紧固螺钉、刀片、垫块及螺纹块的分解图，图6是图4的A处局部放大图，图7是刀片的主视图，图8是图7的俯视图，图9是图8的左视图，图10是图8的B-B剖面图。

附图中涉及到的部件名称和标号如下：刀体1、中心衬套2、键槽3、排屑槽4、紧固螺钉5、刀片6、垫块一7、垫块二8、保护槽9、导向长槽10、螺纹块槽11、刀槽12、刀尖13、凸楞14、断屑槽15、紧固螺钉孔16、减摩槽17、扇形冷却凹槽18、中心通孔19、大斜面20、小斜面21、垫块三23、螺纹块一24、螺纹块二25、螺纹块三26、螺纹块四27、前刀面28。

具体实施方式

下面结合具体附图说明本发明的具体实施方式。

具体实施方式一：结合图1-图10说明，本实施方式的整体叶盘开槽专用变切宽三面刃铣刀，它包括刀体1、中心衬套2及N个刀片6，所述刀体1中心设有中心通孔19，中心衬套2位于刀体1的中心通孔19处，中心通孔19的内壁上沿轴向加工有至少一个键槽3，(用于与驱动轴连接定位，通过安装在键槽3内的键将铣刀固定到驱动轴上，并通过键槽3定位)，刀体1的外圆周面上均布加工有N个排屑槽4，N个排屑槽4贯通刀体1的厚度开设，N为偶数，且16≤N≤22；所述整体叶盘开槽专用变切宽三面刃铣刀还包括三个垫块及四个螺纹块；三个垫块分别是垫块一7、垫块二8和垫块三23，四个螺纹块分别是螺纹块一24、螺纹块二25、螺纹块三26和螺纹块四27；

每个排屑槽4的两个槽内侧面的其中一个为大斜面20，每个排屑槽4的两个槽内侧面的余下一个为小斜面21，每个排屑槽4的上端开口为扩口，N个排屑槽4的大斜面20与小斜面21交替设置，每个排屑槽4的小斜面21顶端的任意一侧开设有刀槽12，且相邻两个刀槽12错位设置(即位于奇数位置的刀槽12位于刀体1外圆周端面的一侧，位于偶数位置的刀槽12位于刀体1外圆周端面的另一侧)；

每个垫块和每个螺纹块上分别设有凸块(所述凸块为方形凸块)，刀槽12的端侧面设有与每个垫块的凸块相匹配的连接槽(所述连接槽为方形槽)，刀体1的外圆周端面上位于每相邻两个排屑槽4之间的区域加工一个螺纹块槽11，刀槽12的底面上加工有与螺纹块槽11相通的导向长槽10，每个螺纹块上设有螺纹孔，刀片6的中部设有紧固螺钉孔16，刀片6固定在刀槽12内；

当刀片6位于初始位置时，刀片6与刀槽12相贴合，螺纹块一24通过其上的凸块固定于螺纹块槽11中，紧固螺钉5(为内六角螺钉)穿过刀片6上的紧固螺钉孔16和刀槽12上的导向长槽10后，与螺纹块一24的螺纹孔紧固连接；

当刀片6偏移0.5mm时，刀片6与刀槽12的端侧面之间设置有垫块一7，垫块一7通过其上的凸块固定于刀槽12的连接槽内，螺纹块二25通过其上的凸块固定于螺纹块槽11中，紧固螺钉5(为内六角螺钉)穿过刀片6上的紧固螺钉孔16和刀槽12上的导向长槽10后，与螺纹块二25的螺纹孔紧固连接(刀片6与垫块一7及刀槽12裸露表面贴合)；

当刀片6偏移1.0mm时，刀片6与刀槽12的端侧面之间设置有垫块二8，垫块二8通过其上的凸块固定于刀槽12的连接槽内，螺纹块三26通过其上的凸块固定于螺纹块槽11中，紧固螺钉5(为内六角螺钉)穿过刀片6上的紧固螺钉孔16和刀槽12上的导向长槽10后，与螺纹块三26的螺纹孔紧固连接(刀片6与垫块二8及刀槽12裸露表面贴合)；

当刀片6偏移1.5mm时，刀片6与刀槽12的端侧面之间设置有垫块三23，垫块三23通过其上的凸块固定于刀槽12的连接槽内，螺纹块四27通过其上的凸块固定于螺纹块槽11中，紧固螺钉5(为内六角螺钉)穿过刀片6上的紧固螺钉孔16和刀槽12上的导向长槽10后，与螺纹块四27的螺纹孔紧固连接(刀片6与垫块三23及刀槽12裸露表面贴合)。

本实施方式的排屑槽4的槽底面为圆弧面，易于切屑的卷曲；排屑槽4两侧面为斜面，易于切屑的流出。

本实施方式的刀体1材料为高速钢，增加了刀具的强度；刀片6材料为硬质合金，增加了刀片6的耐磨性、强度及使用寿命，适合加工难加工材料，使刀具具有优良的加工性能；刀片6的长×宽×高为15mm×10mm×5mm，刀片6根据刀槽12的特点，设计有后角25°或15°；

本刀具为可转位错齿结构，刀体1直径为200mm，刀体1的中心通孔19直径为50mm。

具体实施方式二：结合图4及图6说明，本实施方式所述刀槽12有预装角度：即轴向后角为24°～26°、径向后角为14°～16°，轴向前角为4°～6°、径向前角为9°～11°。设有预装角度后，可减小刀片前角、后角的大小，增加了刀片的强度、使用寿命。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式所述整体叶盘开槽专用变切宽三面刃铣刀的径向前角为9～11°、径向后角为14～16°、轴向前角为4～6°、轴向后角为9～11°。安装前角为0°的刀片后的角度，为加工难加工材料整体叶盘的优选角度范围，可有效提高刀具使用寿命。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图4、图6、图7至图10说明，本实施方式所述每个刀槽12的底面上沿其宽度方向开设有保护槽9，且保护槽9靠近刀槽12的后端面设置。如此设置，保护刀片6的刀尖，并且避免安装后刀片6与刀槽12干涉。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：结合图1及图8说明，本实施方式所述每个排屑槽4的大斜面20、小斜面21沿轴向的倾斜度为2.5～3.5°，倾斜方向与安装刀片6的方向相同，方便切屑的流出；所述每个排屑槽4的大斜面20与所对应的刀片6的前刀面28的平面间的夹角为124°～126°。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一或四相同。

具体实施方式六：结合图1说明，本实施方式所述中心衬套2的内壁上沿轴向加工有两个键槽3，两个键槽3间隔90°设置。如此设置，采用90°双键槽固定，避免加工过程中刀具旋转时因受力过大而破坏键槽3，影响刀具定位，导致加工无法完成。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。

具体实施方式七：结合图7至图10说明，本实施方式所述刀片6的外形为四棱柱体，刀片6的水平截面形状为长方形(刀片6的前刀面面积大于后刀面面积)，刀片6的刀尖13为圆弧形，刀片6的前刀面28靠近四周边缘处设有断屑槽15，每相邻两个断屑槽15的相交处设有凸楞14(使得刀尖13圆弧的强度增加)，且凸楞14设置在刀片6的前刀面28的对角线上。

本实施方式的断屑槽15为波形断屑槽。如此设置，能有效的、稳定的断屑，有效的对碎屑进行导向，从而使切屑的飞散更具稳定性和方向性。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。

具体实施方式八：结合图7至图10说明，本实施方式所述刀片6的前刀面28上靠近两个长边缘处分别沿长度方向开设有多个减摩槽17，多个减摩槽17与断屑槽15相通设置。如此设置，对断屑起到一定作用，并能减小切屑与刀片6的摩擦，从而降低在切削过程中刀片6的前刀面28产生的热量，使得刀具使用寿命增加。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式七相同。

具体实施方式九：结合图7至图10说明，本实施方式所述刀片6的前刀面28上与每个宽边相对应的断屑槽15至紧固螺钉孔16之间设置有一扇形冷却凹槽18。如此设置，切削过程中，能大量容积切削液，从而使刀片6及紧固螺钉帽周围温度降低，起到冷却紧固螺钉和刀片6的作用。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式七或八相同。

Claims (9)

1.一种整体叶盘开槽专用变切宽三面刃铣刀，它包括刀体(1)、中心衬套(2)及N个刀片(6)，所述刀体(1)中心设有中心通孔(19)，中心衬套(2)位于刀体(1)的中心通孔(19)处，中心通孔(19)的内壁上沿轴向加工有至少一个键槽(3)，刀体(1)的外圆周面上均布加工有N个排屑槽(4)，N个排屑槽(4)贯通刀体(1)的厚度开设，N为偶数，且16≤N≤22；其特征在于：所述整体叶盘开槽专用变切宽三面刃铣刀还包括三个垫块及四个螺纹块；三个垫块分别是垫块一(7)、垫块二(8)和垫块三(23)，四个螺纹块分别是螺纹块一(24)、螺纹块二(25)、螺纹块三(26)和螺纹块四(27)；

每个排屑槽(4)的两个槽内侧面的其中一个为大斜面(20)，每个排屑槽(4)的两个槽内侧面的余下一个为小斜面(21)，每个排屑槽(4)的上端开口为扩口，N个排屑槽(4)的大斜面(20)与小斜面(21)交替设置，每个排屑槽(4)的小斜面(21)顶端的任意一侧开设有刀槽(12)，且相邻两个刀槽(12)错位设置；

每个垫块和每个螺纹块上分别设有凸块，刀槽(12)的端侧面设有与每个垫块的凸块相匹配的连接槽，刀体(1)的外圆周端面上位于每相邻两个排屑槽(4)之间的区域加工一个螺纹块槽(11)，刀槽(12)的底面上加工有与螺纹块槽(11)相通的导向长槽(10)，每个螺纹块上设有螺纹孔，刀片(6)的中部设有紧固螺钉孔(16)，刀片(6)固定在刀槽(12)内；

当刀片(6)位于初始位置时，刀片(6)与刀槽(12)相贴合，螺纹块一(24)通过其上的凸块固定于螺纹块槽(11)中，紧固螺钉(5)穿过刀片(6)上的紧固螺钉孔(16)和刀槽(12)上的导向长槽(10)后，与螺纹块一(24)的螺纹孔紧固连接；

当刀片(6)偏移0.5mm时，刀片(6)与刀槽(12)的端侧面之间设置有垫块一(7)，垫块一(7)通过其上的凸块固定于刀槽(12)的连接槽内，螺纹块二(25)通过其上的凸块固定于螺纹块槽(11)中，紧固螺钉(5)穿过刀片(6)上的紧固螺钉孔(16)和刀槽(12)上的导向长槽(10)后，与螺纹块二(25)的螺纹孔紧固连接；

当刀片(6)偏移1.0mm时，刀片(6)与刀槽(12)的端侧面之间设置有垫块二(8)，垫块二(8)通过其上的凸块固定于刀槽(12)的连接槽内，螺纹块三(26)通过其上的凸块固定于螺纹块槽(11)中，紧固螺钉(5)穿过刀片(6)上的紧固螺钉孔(16)和刀槽(12)上的导向长槽(10)后，与螺纹块三(26)的螺纹孔紧固连接；

当刀片(6)偏移1.5mm时，刀片(6)与刀槽(12)的端侧面之间设置有垫块三(23)，垫块三(23)通过其上的凸块固定于刀槽(12)的连接槽内，螺纹块四(27)通过其上的凸块固定于螺纹块槽(11)中，紧固螺钉(5)穿过刀片(6)上的紧固螺钉孔(16)和刀槽(12)上的导向长槽(10)后，与螺纹块四(27)的螺纹孔紧固连接。

2.根据权利要求1所述整体叶盘开槽专用变切宽三面刃铣刀，其特征在于：所述刀槽(12)有预装角度：即轴向后角为24°～26°、径向后角为14°～16°，轴向前角为4°～6°、径向前角为9°～11°。

3.根据权利要求1或2所述整体叶盘开槽专用变切宽三面刃铣刀，其特征在于：所述整体叶盘开槽专用变切宽三面刃铣刀的径向前角为9～11°、径向后角为14～16°、轴向前角为4～6°、轴向后角为9～11°。

4.根据权利要求1所述整体叶盘开槽专用变切宽三面刃铣刀，其特征在于：所述每个刀槽(12)的底面上沿其宽度方向开设有保护槽(9)，且保护槽(9)靠近刀槽(12)的后端面设置。

5.根据权利要求1或4所述整体叶盘开槽专用变切宽三面刃铣刀，其特征在于：所述每个排屑槽(4)的大斜面(20)、小斜面(21)沿轴向的倾斜度均为2.5～3.5°，倾斜方向与安装刀片(6)的方向相同；所述每个排屑槽(4)的大斜面(20)与所对应的刀片(6)的前刀面(28)的平面间的夹角为124°～126°。

6.根据权利要求1所述整体叶盘开槽专用变切宽三面刃铣刀，其特征在于：所述中心通孔(19)的内壁上沿轴向加工有两个键槽(3)，两个键槽(3)间隔90°设置。

7.根据权利要求1所述整体叶盘开槽专用变切宽三面刃铣刀，其特征在于：所述刀片(6)的外形为四棱柱体，刀片(6)的水平截面形状为长方形，刀片(6)的刀尖(13)为圆弧形，刀片(6)的前刀面(28)靠近四周边缘处设有断屑槽(15)，每相邻两个断屑槽(15)的相交处设有凸楞(14)，且凸楞(14)设置在刀片(6)的前刀面(28)的对角线上。

8.根据权利要求7所述整体叶盘开槽专用变切宽三面刃铣刀，其特征在于：所述刀片(6)的前刀面(28)上靠近两个长边缘处分别沿长度方向开设有多个减摩槽(17)，多个减摩槽(17)与断屑槽(15)相通设置。

9.根据权利要求7或8所述整体叶盘开槽专用变切宽三面刃铣刀，其特征在于：所述刀片(6)的前刀面(28)上与每个宽边相对应的断屑槽(15)至紧固螺钉孔(16)之间设置有一扇形冷却凹槽(18)。