CN104259540B - 一种平头立铣刀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种平头立铣刀，包括刀柄部和切削部，切削部上开设有两条以上由切削头部向刀柄部延伸的螺旋排屑槽，螺旋排屑槽朝向切削旋转方向的壁面为螺旋槽前刀面，切削部上与工件已加工表面相对并与螺旋槽前刀面相接且沿周向分布的外表面为外周刃后刀面，切削部的切削头部形成有从螺旋排屑槽向内部延伸的凹槽状的端齿容屑槽，端齿容屑槽内与外周刃后刀面相连并朝向平头立铣刀旋转方向的壁面为端齿前刀面，端齿前刀面上靠近其与外周刃后刀面相交所形成刃线的小部分曲面为端齿加强宽面，端齿加强宽面与螺旋槽前刀面之间设有圆弧过渡曲面，圆弧过渡曲面连接端齿加强宽面和螺旋槽前刀面，本发明具有刀尖强度高、切削性能好且使用寿命长等优点。

Description

一种平头立铣刀
技术领域
本发明涉及金属切削加工领域，尤其涉及一种平头立铣刀。
背景技术
在切削加工过程中，对于平头立铣刀，其主要失效形式为切削刃口磨损或崩缺，特别是刀具的刀尖部位，在切削加工过程中往往最先出现问题。一旦铣刀刀尖产生严重磨损或崩缺，瞬时切削力将突然增大，刀具无法进行正常稳定切削，甚至可能产生刀具底部切削刃崩缺或断裂的严重后果，因此，对于平头立铣刀，要实现通过改进刀具结构而提高刀具切削性能及使用寿命的目标，其关键在于提高铣刀刀尖部位的强度，以提升刀尖的耐磨损和抗崩缺性能。
根据刀尖的形式，现有技术中的平头立铣刀主要分成两种：刀尖锋利型和刀尖保护型，刀尖保护型平头立铣刀具有端齿加强宽型刀尖，与刀尖锋利型平头立铣刀相比，这种平头立铣刀具有更好的刀尖强度，其结构如图1至图3所示，“端齿加强宽”是在加工端齿容屑槽6时形成的，它是通过恰当设置砂轮与刀具之间的相对位置，使加工后形成的端齿前刀面7和端面之间的交线与原刀尖和刀具端面中心的连线形成一定夹角，并保证在刀尖部位形成一个具有一定宽度的平面，即端齿加强宽面10，端齿加强宽面10的存在不仅增强了刀尖强度，同时使得刀尖部位在切削过程中与被加工材料之间的接触形式由“点区域”接触转变为“面接触”，增大了接触面积，极大地分散了集中在刀尖部位的切削力，降低了刀尖附近切削刃的单位载荷，从而提升刀具刀尖部位的耐磨损和抗崩缺性能。
尽管采用“端齿加强宽”刀尖能够增强平头立铣刀刀尖的强度，提高刀具的切削性能，但是这种刀尖仍然存在一定的缺陷，现有刀尖加强型平头立铣刀的端齿加强宽面10处的前刀面实为端齿前刀面7，螺旋槽前刀面9在与该平面相交之处，形成一个大角度的斜坡，该斜坡的存在，至少对刀具切削性能造成两点影响：首先，从外周刃后刀面5的法向上看，刀尖处原螺旋刃线被端齿加强宽面10破坏，在“端齿加强宽”与外周刃4之间形成一个比较尖的转折拐点14，在转折拐点14两侧刀具切削刃的实际螺旋角和径向前角均发生突变。由于“端齿加强宽”处的螺旋角急剧减小为接近于端齿轴向前角值，同时径向前角也由正值急剧减小为零甚至负值，在铣削加工中，拐点两侧切削刃切削所形成切屑的剪切角和流出角差异很大，切屑变形程度大大不同，且切屑流出时相互干涉，影响切削的稳定性；其次，切削加工中端齿加强宽面10和螺旋槽前刀面9相交接部位将会承受比较大的冲击，并在拐点处产生应力集中现象，当进行重载或高速切削时，刀具刀尖部位很容易出现崩缺或磨损加剧的情况，严重制约了刀具的切削性能和使用寿命的提升。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种刀尖强度高、切削性能好且使用寿命长的平头立铣刀。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种平头立铣刀，包括刀柄部和切削部，所述切削部上开设有两条以上由切削头部向所述刀柄部延伸的螺旋排屑槽，所述螺旋排屑槽朝向切削旋转方向的壁面为螺旋槽前刀面，所述切削部上与工件已加工表面相对并与所述螺旋槽前刀面相接且沿周向分布的外表面为外周刃后刀面，所述切削部的切削头部形成有从所述螺旋排屑槽向内部延伸的凹槽状的端齿容屑槽，所述端齿容屑槽内与外周刃后刀面相连并朝向所述平头立铣刀旋转方向的壁面为端齿前刀面，所述端齿前刀面上靠近其与所述外周刃后刀面相交所形成刃线的小部分曲面为端齿加强宽面，所述端齿加强宽面与所述螺旋槽前刀面之间设有圆弧过渡曲面，所述圆弧过渡曲面连接所述端齿加强宽面和螺旋槽前刀面。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述螺旋槽前刀面、圆弧过渡曲面和端齿加强宽面分别与所述外周刃后刀面相交所形成外周刃螺旋刃线、圆弧过渡曲面刃线和端齿加强宽刃线，所述外周刃螺旋刃线、圆弧过渡曲面刃线和端齿加强宽刃线依次平滑连接。
所述圆弧过渡曲面的工作前角为γ，且-15°≤γ≤15°。
所述圆弧过渡曲面刃线在与外周刃螺旋刃线连接点处的切线和外周刃螺旋刃线在该处的切线之间的夹角为α，且α≤20°。
所述圆弧过渡曲面刃线在与端齿加强宽刃线交接点处的切线和端齿加强宽刃线之间的夹角为β，且β≤20°。
所述圆弧过渡曲面刃线与外周刃螺旋刃线的交接点和刀尖在刀具轴向方向之间的距离为L1，且0.2mm≤L1≤0.8mm。
所述圆弧过渡曲面刃线与端齿加强宽刃线的交接点和刀尖在刀具轴向方向之间的距离为L2，且L2=L1/4。
所述圆弧过渡曲面刃线圆弧为r，且0.2mm≤r≤3mm。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的平头立铣刀刀尖部位的刀尖前刀面由端齿加强宽面、圆弧过渡曲面和螺旋螺旋槽前刀面三个曲面共同组成，圆弧过渡曲面用于连接螺旋槽前刀面与端齿加强宽面，使原本相交形成较大角度斜坡的两个空间曲面实现平滑连接，与现有平头立铣刀相比，由于圆弧过渡曲面的存在，消除了现有技术在连接处原本存在的拐点和因此产生的应力集中现象，刀尖处各段切削刃之间的实际工作前角突变现象也得到大大改善，由于前刀面过渡更加平顺，切屑的变形和切屑之间的相互干涉作用得到大大削弱，保证切屑更加顺畅地排出，有效地抑制了刀尖部位所承受的冲击，延长了刀具使用寿命。
附图说明
图1是现有技术中平头立铣刀的结构示意图。
图2是图1中A处刀尖前刀面的局部放大图。
图3是图1中A处外周刃后刀面的局部放大图。
图4是本发明平头立铣刀的结构示意图。
图5是本发明平头立铣刀的切削部的结构示意图。
图6是图5中B处刀尖前刀面的局部放大图
图7是图5中B处外周刃后刀面的局部放大图。
图8是图7的C-C视图。
图中各标号表示：
1、刀柄部；2、切削部；3、螺旋排屑槽；4、外周刃；5、外周刃后刀面；6、端齿容屑槽；7、端齿前刀面； 8、圆弧过渡曲面；9、螺旋槽前刀面；10、端齿加强宽面；11、外周刃螺旋刃线；12、圆弧过渡曲面刃线；13、端齿加强宽刃线；14、转折拐点。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
图4至图8示出了本发明平头立铣刀的一种实施例，该平头立铣刀包括刀柄部1和切削部2，切削部2上开设有两条以上由切削头部向刀柄部1延伸的螺旋排屑槽3，螺旋排屑槽3朝向切削旋转方向的壁面为螺旋槽前刀面9，切削部2上与工件已加工表面相对并与螺旋槽前刀面9相接且沿周向分布的外表面为外周刃后刀面5，切削部2的切削头部形成有从螺旋排屑槽3向内部延伸的凹槽状的端齿容屑槽6，端齿容屑槽6内与外周刃后刀面5相连并朝向平头立铣刀旋转方向（如图4中箭头所示方向）的壁面为端齿前刀面7，端齿前刀面7上靠近其与外周刃后刀面5相交所形成刃线的小部分曲面为端齿加强宽面10，端齿加强宽面10与螺旋槽前刀面9之间设有圆弧过渡曲面8，圆弧过渡曲面8连接端齿加强宽面10和螺旋槽前刀面9，平头立铣刀刀尖部位的刀尖前刀面由端齿加强宽面10、圆弧过渡曲面8和螺旋槽前刀面9三个曲面共同组成，圆弧过渡曲面8用于连接螺旋槽前刀面9与端齿加强宽面10，使原本相交形成较大角度斜坡的两个空间曲面实现平滑连接，与现有平头立铣刀相比，由于圆弧过渡曲面8的存在，使原本相交形成较大角度斜坡的两个空间曲面实现平滑连接，与现有平头立铣刀相比，由于圆弧过渡曲面8的存在，消除了现有技术在连接处原本存在的拐点和因此产生的应力集中现象，刀尖处各段切削刃之间的实际工作前角突变现象也得到大大改善，由于前刀面过渡更加平顺，切屑的变形和切屑之间的相互干涉作用得到大大削弱，保证切屑更加顺畅地排出，有效地抑制了刀尖部位所承受的冲击，延长了刀具使用寿命。
本实施例中，螺旋槽前刀面9、圆弧过渡曲面8和端齿加强宽面10分别与外周刃后刀面5相交所形成外周刃螺旋刃线11、圆弧过渡曲面刃线12和端齿加强宽刃线13，外周刃螺旋刃线11、圆弧过渡曲面刃线12和端齿加强宽刃线13依次平滑连接，避免出现拐点，外周刃螺旋刃线11、圆弧过渡曲面刃线12和端齿加强宽刃线13三段切削刃处的实际工作前角依次逐渐增大，使得切削加工过程中，各段切削刃所产生切削力变化更加平稳。
圆弧过渡曲面8的工作前角为γ，且-15°≤γ≤15°，以消除刀尖部位工作前角的突变，本实施例中，γ等于4°。
圆弧过渡曲面刃线12在与外周刃螺旋刃线11连接点处的切线和外周刃螺旋刃线11在该处的切线之间的夹角为α，且α≤20°，圆弧过渡曲面刃线12在与端齿加强宽刃线13交接点处的切线和端齿加强宽刃线13之间的夹角为β，且β≤20°，以避免端齿加强宽刃线13、圆弧过渡曲面刃线12、外周刃螺旋刃线11三者之间螺旋角的突变及相交拐点的出现，本实施例中，α等于10°，β等于10°。
圆弧过渡曲面刃线12与外周刃螺旋刃线11的交接点和刀尖在刀具轴向方向之间的距离为L1，且0.2mm≤L1≤0.8mm，圆弧过渡曲面刃线12与端齿加强宽刃线13的交接点和刀尖在刀具轴向方向之间的距离为L2，且L2=L1/4，保证端齿加强宽刃线13和圆弧过渡曲面刃线12的长度大小，避免圆弧过渡曲面8过大或过小而发生干涉破坏外周刃4的现象。本实施例中，L1等于0.4mm，L2等于0.1mm。
为了使外周刃螺旋刃线11通过圆弧过渡曲面刃线12平缓地过渡到端齿加强宽刃线13，消除刀尖部位螺旋角的突变，圆弧过渡曲面刃线12圆弧为r，且0.2mm≤r≤3mm，本实施例中，r等于1mm。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种平头立铣刀，包括刀柄部（1）和切削部（2），所述切削部（2）上开设有两条以上由切削头部向所述刀柄部（1）延伸的螺旋排屑槽（3），所述螺旋排屑槽（3）朝向切削旋转方向的壁面为螺旋槽前刀面（9），所述切削部（2）上与工件已加工表面相对并与所述螺旋槽前刀面（9）相接且沿周向分布的外表面为外周刃后刀面（5），所述切削部（2）的切削头部形成有从所述螺旋排屑槽（3）向内部延伸的凹槽状的端齿容屑槽（6），所述端齿容屑槽（6）内与外周刃后刀面（5）相连并朝向所述平头立铣刀旋转方向的壁面为端齿前刀面（7），所述端齿前刀面（7）上靠近其与所述外周刃后刀面（5）相交所形成刃线的小部分曲面为端齿加强宽面（10），其特征在于：所述端齿加强宽面（10）与所述螺旋槽前刀面（9）之间设有圆弧过渡曲面（8），所述圆弧过渡曲面（8）连接所述端齿加强宽面（10）和螺旋槽前刀面（9）。
2.根据权利要求1所述的平头立铣刀，其特征在于：所述螺旋槽前刀面（9）、圆弧过渡曲面（8）和端齿加强宽面（10）分别与所述外周刃后刀面（5）相交形成外周刃螺旋刃线（11）、圆弧过渡曲面刃线（12）和端齿加强宽刃线（13），所述外周刃螺旋刃线（11）、圆弧过渡曲面刃线（12）和端齿加强宽刃线（13）依次平滑连接。
3.根据权利要求2所述的平头立铣刀，其特征在于：所述圆弧过渡曲面（8）的工作前角为γ，且-15°≤γ≤15°。
4.根据权利要求2所述的平头立铣刀，其特征在于：所述圆弧过渡曲面刃线（12）在与外周刃螺旋刃线（11）连接点处的切线和外周刃螺旋刃线（11）在该处的切线之间的夹角为α，且α≤20°。
5.根据权利要求2所述的平头立铣刀，其特征在于：所述圆弧过渡曲面刃线（12）在与端齿加强宽刃线（13）交接点处的切线和端齿加强宽刃线（13）之间的夹角为β，且β≤20°。
6.根据权利要求2所述的平头立铣刀，其特征在于：所述圆弧过渡曲面刃线（12）与外周刃螺旋刃线（11）的交接点和刀尖在刀具轴向方向之间的距离为L1，且0.2mm≤L1≤0.8mm。
7.根据权利要求6所述的平头立铣刀，其特征在于：所述圆弧过渡曲面刃线（12）与端齿加强宽刃线（13）的交接点和刀尖在刀具轴向方向之间的距离为L2，且L2=L1/4。
8.根据权利要求2所述的平头立铣刀，其特征在于：所述圆弧过渡曲面刃线（12）圆弧为r，且0.2mm≤r≤3mm。
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