CN103962615A - 带有不等距减震槽结构的复合螺旋环形铣刀及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带有不等距减震槽结构的复合螺旋环形铣刀及加工方法。环形铣刀广泛应用于汽车大型覆盖件模具半精加工领域，由于汽车大型覆盖件模具多采用拼接式淬硬钢整体铣削加工而成，使得环形铣刀刃口部位承受着频繁的交变切削载荷，导致铣削过程产生颤振、磨损严重等问题，因此对环形铣刀设计与制备研究技术提出了新要求。但在此方面尚未形成理论体系指导刀具设计制备，降低了环形铣刀优良切削性能的发挥。本发明组成包括：环形铣刀刀柄(1)，所述环形铣刀刀柄内带置径向冷却通道与轴向冷却通道(8)用于带有减震槽(9)的螺旋切削结构(3)和圆角切削结构(4)冷却与清洗。本发明用于加工淬硬钢模具，同时为铣刀磨削制备提供参考意见。

Description

带有不等距减震槽结构的复合螺旋环形铣刀及加工方法

技术领域：

本发明涉及一种带有不等距减震槽结构的复合螺旋环形铣刀，并且具体涉环形铣刀的磨削制备方法。

背景技术：

目前，汽车大型覆盖件模具多采用拼接式淬硬钢整体铣削加工而成，其加工区域存在大比例的非均匀性高硬度表面(硬度HRC55-HRC65)，一道工序内多硬度拼接过渡区域需要由一把环形铣刀完成时，其刃口部位承受着频繁的交变切削载荷，切削力和切削温度的变化对刀具造成明显的振动冲击，导致模具铣削过程产生强迫振动、颤振、铣刀磨损严重、模具加工表面尺寸误差增大或表面损伤严重等问题。而刀具磨削方面常采用经验式加工方法，降低了铣刀的精度，最终降低模具的加工精确度，缩短刀具寿命，降低数控加工设备性能的充分发挥。

鉴于以上缺点，本发明带有不等距减震结构的复合螺旋环形铣刀，减轻刀具与工件之间强烈相对振动导致的颤振，避免加工震动，同时提供刀具制备方案，保证环形铣刀精度及其切削性能，提高加工效率和工件表面质量以适应现代汽车模具生产需要。

发明内容：

本发明的目的是提供一种带有不等距减震槽结构的复合螺旋环形铣刀及加工方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种带有不等距减震槽结构的复合螺旋环形铣刀，其组成包括：环形铣刀刀柄，所述环形铣刀刀柄内带有径向冷却通道、轴向冷却通道，用于带有减震槽的螺旋切削结构与圆角切削结构冷却与清洗。

所述的带有不等距减震槽结构的复合螺旋环形铣刀，所述的圆角切削结构带有切削刃半径小于被加工曲面的最小曲率半径的圆角切削刃，所述的切削刃半径为0.5mm-4mm，避免加工干涉现象，实现高效切削。

所述的带有不等距减震槽结构的复合螺旋环形铣刀，所述的螺旋切削结构带有的减震槽采用不等径向距离方式分布在螺旋切削结构上，实现高效断屑，减轻由于连续切屑冲击带来的切削震动，实现稳定切削。

一种所述的带有不等距减震槽结构的复合螺旋环形铣刀的加工方法，该方法包括如下步骤：磨削铣刀圆角切削刃与带有的减震槽螺旋切削刃前刀面时，根据切削刃方程砂轮从圆角切削刃上端点开始沿着刀刃曲线的切矢量方向运动，确保砂轮磨削形成光顺螺旋面以及准确前刀面。

所述的带有不等距减震槽结构的复合螺旋环形铣刀的加工方法，所述的减振槽的磨削方式为砂轮沿轴向方向进给定位并绕其刀具坐标系轴旋转磨削角，然后五轴联动磨削所述的减振槽，确保所述的减振槽沿切削刃副法矢量方向及精准轴向分布，完成减振槽磨削，最后沿垂直于刀具的方向退出铣削过程，回到起始坐标原点。

所述的带有不等距减震槽结构的复合螺旋环形铣刀的加工方法，所述的铣刀磨削完成后通过测头进行前角、螺旋角精度检测，证实所采用加工方法精准可靠。

有益效果：

1. 本发明环形铣刀的螺旋切削结构带有不等距减震槽结构，其能有效断

屑，带走复合螺旋环形铣刀铣削工件时产生的切屑与热量，降低每齿负荷，减轻刀具磨损，改善工件表面质量。

本发明环形铣刀的减震槽具有一凹槽、两个过渡圆角结构，起到容屑、断屑、排屑作用，根据所需切屑形状、切削深度、切削刃直径设计成圆角减震槽、余弦减震槽中的一种，实现需求设计一体化。

本发明环形铣刀具有冷却通道，包括轴向冷却通道和径向冷却通道，轴向冷却通道用于输送冷却液，径向冷却通道用于圆角切削刃和螺旋切削刃铣削工件时输出冷却液以带走过多的切削热，起到清洗、冷却、润滑刀刃和工件的作用。

本发明环形铣刀磨削方法通过坐标转换法、磨削轨迹等能精准定位砂轮，保证刀具几何角度及切削刃强度，缩短磨削时间，提高磨削效率。

本发明环形铣刀磨削方法保证减振槽的轴间距及磨削倾角，确保良好断屑、减震功用。

附图说明：

附图1是本发明的结构示意图。

附图2是本发明的外观图。

附图3是减震槽结构示意图。

附图4是螺旋切削结构左视图。

附图5是附图1的仰视图。

附图6是本发明圆角减震槽尺寸参数示意图。

附图7是本发明余弦减震槽尺寸参数示意图。

附图8是本发明磨削方案示意图。

具体实施方式：

实施例1：

一种带有不等距减震槽结构的复合螺旋环形铣刀，其组成包括：环形铣刀刀柄1，所述环形铣刀刀柄通过过渡结构2与螺旋切削结构3相连，所述的螺旋切削结构与圆角切削结构4通过导屑槽5连为一体，所述环形铣刀刀柄内带有径向冷却通道与轴向冷却通道8，所述的径向冷却通道包括径向冷却通道一6、径向冷却通道二7，所述的螺旋切削结构带有减震槽9结构。

实施例2：

根据实施例1所述的带有不等距减震槽结构的复合螺旋环形铣刀，环形铣刀刀柄为圆柱形刀柄、圆锥形刀柄、莫氏刀柄中的一种，直径为10-20mm,材料为硬质合金，用于铣削硬度拼接式淬硬钢。

实施例3:

根据实施例1所述的带有不等距减震槽结构的复合螺旋环形铣刀，所述的过渡结构用于连接螺旋切削结构和刀柄，有助于减轻加工过程中的冲击作用。

实施例4:

根据实施例1所述的带有不等距减震槽结构的复合螺旋环形铣刀，所述的螺旋切削结构带有前刀面10、切削刃11、后刀面12，切削刃前角为0°，后角为8°，保证切削刃强度。

实施例5:

根据实施例4所述的带有不等距减震槽结构的复合螺旋环形铣刀，所述的螺旋切削结构带有减震槽结构，所述的减震槽结构根据所需为圆角减震槽、余弦减震槽中的一种，所述的减震槽结构包括断屑槽17、过渡圆角一16、过渡圆角二18分别与前后减震槽相连。

实施例6:

根据实施例1所述的带有不等距减震槽结构的复合螺旋环形铣刀，所述的减震槽的结构为圆角减震槽时尺寸如图6所示，W-减震槽宽度，L-减震槽之间的距离，D-减震槽深度，R1-断屑槽凹弧半径，R2-过渡圆角一，R3-过渡圆角二，圆角减震槽可分为等圆角减震槽（R2=R3）和不等圆角减震槽（R2≠R3）。

实施例7:

根据实施例1所述的带有不等距减震槽结构的复合螺旋环形铣刀，所述的减震槽的结构为余弦减震槽时尺寸如图7所示，L-减震槽之间的距离，A-减震槽幅值，a，b-常数，x-角度，Y-余弦值。

实施例8:

根据实施例1所述的带有不等距减震槽结构的复合螺旋环形铣刀，所述的螺旋切削结构的螺旋切削刃被减震槽隔开，当所述的带有不等距减震槽的复合螺旋环形铣刀在给定的铣削条件下使用所述的螺旋切削结构进行侧铣时，所述的减震槽有助于断屑、排屑，同时采用不等径向距离分布在螺旋切削结构上，并与之同成一定螺旋角，切屑从不同相位流出，减轻切削震动，降低刀具磨损率，实现稳定切削。

实施例9:

根据实施例1所述的带有不等距减震槽结构的复合螺旋环形铣刀，所述的圆角切削结构包括前刀面13、切削刃14、后刀面15，切削刃前角为0°，后角为8°，保证切削刃的切入刚度。

实施例10:

根据实施例9所述的带有不等距减震槽结构的复合螺旋环形铣刀，所述的圆角切削刃呈圆弧形，当所述的环形铣刀按照某一特定的方向加工曲面或环形凹槽时，所述的圆角切削刃半径小于被加工曲面的最小曲率半径或环形凹槽最小拐角半径，圆角切削刃半径为0.5-4mm，避免加工干涉现象，实现高效切削。

实施例11:

根据实施例1所述的带有不等距减震槽结构的复合螺旋环形铣刀，所述的轴向冷却通道位于环形铣刀刀柄内并与之相通，用于冷却液的的输入，所述的轴向冷却通道与径向冷却通道一、径向冷却通道二相连通，方便冷却液的输出，半径为0.5-2mm，实现圆角切削刃、螺旋切削刃的冷却润滑，实现高效切削。

实施例12：

一种带有不等距减震槽的复合螺旋环形铣刀的加工方法，所述的环形铣刀的加工方法如图8所示，首先通过刀具坐标系（XtYtZt）及机床坐标系（XmYmZm）以及砂轮坐标系（XwYwZw）之间的坐标系转换，确定砂轮坐标在机床坐标系中的位置，定位砂轮。

实施例13：

根据实施例12所述的带有不等距减震槽的复合螺旋环形铣刀的加工方法，所述铣刀的圆角切削刃与螺旋切削刃磨削前刀面时砂轮绕切削刃上端点法截面坐标轴转动等值于法前角的磨削角δ，如图8所示，根据切削刃方程沿着刀刃曲线的切矢量方向运动，确保砂轮磨削形成光顺螺旋面以及准确前刀面。

实施例14：

根据实施例12所述的带有不等距减震槽的复合螺旋环形铣刀的加工方法，所述铣刀的圆角切削刃与螺旋切削刃磨削后刀面时，机床坐标系统五轴联动使砂轮的磨削面上点任一点接触铣刀切削刃并旋转满足磨削后角，五轴联动从刀具底部刃线起始点开始沿着刀刃曲线的切矢量方向运动磨削切削刃后刀面第一后角、第二后角。

实施例15：

根据实施例12所述的带有不等距减震槽的复合螺旋环形铣刀的加工方法，所述铣刀的减振槽的磨削方式为通过铣刀沿轴向方向进给靠近砂轮磨削外圆并根据其位置定位砂轮，同时令砂轮绕其坐标系轴旋转等值于螺旋角的磨削角，然后五轴联动磨削减振槽，确保减振槽沿切削刃线副法矢量方向及精准轴向距离，最后砂轮沿垂直于刀具的方向退出铣削过程，回到起始坐标原点，完成减振槽磨削。

实施例16：

根据实施例12所述的带有不等距减震槽的复合螺旋环形铣刀的加工方法，所述铣刀磨削完成后通过测头进行校验前角、螺旋角等刀具几何参数，证实所采用加工方法精准可靠。

Claims (6)

1.一种带有不等距减震槽结构的复合螺旋环形铣刀，其组成包括：环形铣刀刀柄，其特征是：所述环形铣刀刀柄内带有径向冷却通道、轴向冷却通道，用于带有减震槽的螺旋切削结构与圆角切削结构冷却与清洗。

2.根据权利要求1所述的带有不等距减震槽结构的复合螺旋环形铣刀，其特征是：所述的圆角切削结构带有切削刃半径小于被加工曲面的最小曲率半径的圆角切削刃，所述的切削刃半径为0.5mm-4mm，避免加工干涉现象，实现高效切削。

3.根据权利要求1或2所述的带有不等距减震槽结构的复合螺旋环形铣刀，其特征是：所述的螺旋切削结构带有的减震槽采用不等径向距离方式分布在螺旋切削结构上，实现高效断屑，减轻由于连续切屑冲击带来的切削震动，实现稳定切削。

4.一种权利要求1-3所述的带有不等距减震槽结构的复合螺旋环形铣刀的加工方法，其特征是：该方法包括如下步骤：磨削铣刀圆角切削刃与带有的减震槽螺旋切削刃前刀面时，根据切削刃方程砂轮从圆角切削刃上端点开始沿着刀刃曲线的切矢量方向运动，确保砂轮磨削形成光顺螺旋面以及准确前刀面。

5.根据权利要求4所述的带有不等距减震槽结构的复合螺旋环形铣刀的加工方法，其特征是：所述减振槽的磨削方式为砂轮沿轴向方向进给定位并绕其刀具坐标系轴旋转磨削角，然后五轴联动磨削所述的减振槽，确保所述的减振槽沿切削刃副法矢量方向及精准轴向分布，完成减振槽磨削，最后沿垂直于刀具的方向退出铣削过程，回到起始坐标原点。

6.根据权利要求4或5所述的带有不等距减震槽结构的复合螺旋环形铣刀的加工方法，其特征是：所述的铣刀磨削完成后通过测头进行前角、螺旋角精度检测，证实所采用加工方法精准可靠。