CN104841994A - 径向可调节式重型切削层切铣刀 - Google Patents

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Abstract

径向可调节式重型切削层切铣刀，适用于重型铣削加工领域，以解决在重型铣削水室封头过程中，毛坯造表面不平整，表面缺陷较多，可加工性差；进行粗加工或荒整加工时，容易导致刀片受到冲击而产生破损；铣削过程中切削深度常发生变化，导致刀齿不能全部参与切削，致使铣刀利用率低，固定径向阶梯结构层切铣刀寿命低和影响加工效率等问题。层切铣刀的刀齿采用阶梯式分布设计，通过增加切削深度来提高金属去除率，进而提高加工效率，通过径向调节机构使上层刀片在刀体可以径向移动，选择适合的悬伸量，提高刀片的强度。径向可调刀垫采用垫块定位，节省装刀、调整等辅助时间，同时在刀体上设计成上翘式容屑槽，其靠近刀片容屑槽深度比远离刀片处大，容屑槽成上翘式斜面，当切屑在容屑槽中流动时，使切屑快速分离刀体，减小切屑与刀体的摩擦，提高刀体的寿命。

Description

径向可调节式重型切削层切铣刀
技术领域
本发明属于重型切削加工用刀具技术领域，尤其涉及一种径向可调节式重型切削层切铣刀。
背景技术
核电核岛AP1000蒸发器的水室封头是第三代核电站设备的关键零件，其材料为SA508Ⅲ钢，制造难度大。由于核反应堆工作环境恶劣，水室封头需长期在高温和高辐射状态下工作。为保证安全，要求水室封头非常精密，必须整体锻造成型。目前国内对水室封头还未能实现成型锻造，只能锻造出近似圆柱体后进行切削加工，材料去除量大(可达70%左右)，且主要以铣削为主，加工周期长、效率很低。目前，采用面铣刀对水室封头进行铣削加工，但其毛坯为锻造件，锻造表面不平整，表面缺陷较多(有裂纹、夹渣、锻造铲沟和坑包、氧化皮、硬而脆的网状碳化物等)，可加工性差，进行粗加工或荒整加工时，容易导致刀片受到冲击而产生破损；铣削过程中切削深度发生变化，导致刀齿不能全部参与切削，致使铣刀利用率低，影响加工效率。同时，铣削过程中产生的周期性切削力，使加工中易发生振动，甚至达到刀具的固有频率而发生颤振现象。
发明内容
本发明刀具主要应用在水室封头在粗加工或荒整加工阶段，结合阶梯铣削和不等齿距等特点进行刀具开发，以达到提高铣削效率、抑制振动的目的。在铣削水室封头零件时，需要根据表面情况进行刀片径向悬伸量的合理调整，以提高刀具的强度和利用率。利用刀片压紧结构提高刀片的夹紧力，应用不等角度刀体提高刀具的切削性能。同时对容屑槽结构进行优化设计，使切屑快速分离刀体，减小切屑与刀具的摩擦，提高刀具的使用寿命。
为了达到上述目的，本发明所采取的技术方案是：
一种可调节式重型切削层切铣刀，包括不等角度刀体、刀片、径向可调节垫片和加长压紧楔块，所述的不等角度刀体中心处设有与主轴连接中心孔，所述的不等角度刀体圆周设有多个刀片安装槽，所述的各个刀片安装槽不等距布置，所述的多个刀片安装槽
内交错设有用于调节刀片轴向安装高度的阶梯块，形成阶梯状双层铣刀，所述的刀片安装槽内包括径向可调节垫片的安装平面和加长压紧楔块安装平面，所述的径向可调节垫片的安装平面为倾斜设置的平面，所述的每个刀片安装槽内的径向可调节垫片的安装平面和加长压紧楔块安装平面上均设有螺纹孔；
所述的径向可调节垫片包括调节机构、连接块和导向块，所述的调节机构设置在连接块上，所述的调节机构为通透圆角长孔，所述的连接块与导向块形成L形结构，所述的连接块用于与不等角度刀体连接，所述的调节机构用于刀片在径向方向上的移动，所述导向块用于带动刀片在径向的移动，所述的刀片的靠近中心孔的一侧与导向块贴合，所述的刀片的前刀面与加长压紧楔块贴合，所述的前刀面的对立面与连接面贴合；
在不等角度刀体上设有容屑槽，所述的容屑槽远离刀片的一端的深度小于靠近刀片一端的深度，形成上翘式容屑槽。
进一步的，所述不等角度刀体上设置6个刀片安装槽，间隔分布的3个刀片在同一层上，形成双层切削。
进一步的，所述刀片成不等角度分布，且处在不同层的刀片设计成不同的轴向前角和径向前角组合，上层刀片采用-5°的轴向前角和-5°的径向前角，下层刀片采用5°轴向前角和-5°径向前角。
进一步的，所述阶梯块的高度为3mm。
进一步的，所述不等角度刀体的上端面设有与机床主轴固定用的键槽。
进一步的，在所述径向可调节垫片的导向块与不等角度刀体之间设有垫块。
进一步的，所述刀片的刀尖处设置加强结构。
进一步的，所述刀片的后角为10°。
进一步的，所述刀片的刀尖圆弧半径为4mm。
进一步的，所述刀片上设有断屑槽。
本发明的有益效果是：
1、可调节式层切铣刀的刀体采用不等齿距分布，以提高刀体固有频率，改变铣削力的
周期，抑制铣削时的振动，进而提高表面加工质量。
2、层切铣刀的刀齿在轴向采用阶梯式分布设计，轴向阶梯高度为3mm，进而可以增加3mm切削的深度，同时提高铣削的金属去除率，进而提高加工效率。
3、径向可调节式层切铣刀安装6个刀片，每层上有3个刀齿间隔分布，形成轴向、径向双阶梯层切铣刀，上层刀片和下层刀片有不同的安装前角：上层刀片采用-5°的轴向前角和-5°的径向前角，这种前角组合可以提高上层刀片的切削刃强度、耐冲击性，不易崩刃，适于粗铣和间断铣削；下层刀片采用5°轴向前角和-5°径向前角，使刀片具有良好的耐磨性和切削性能。
4、径向可调节式层切铣刀，通过可调节刀垫使刀片可以进行径向调节，调节后的刀垫应用垫块定位，通过M4内六角螺钉紧固，以防止窜动，同时可以节省装刀、调整等辅助时间。垫块分为5种规格，因此径向可调结构分5个调节档(0.5mm、0.8mm、1.1mm、1.5mm、2mm)，使刀片的径向阶梯分布可以适应多种切削环境，提高层切铣刀的利用率。
5、刀片前刀面利用加长压紧楔块进行夹紧，提高刀片的夹紧力，使径向可调节式层切铣刀能更好的适用于重型铣削环境，加长压紧楔块利用M6内六角螺钉固定，简化结构以提高层切铣刀的刚性。
6、在刀尖区域的主、副切削刃有加强刀尖强度结构设计，提高刀尖的强度，同时可以使切屑分流，并且在主、负切削刃的附近设有球形凸起，减轻塑形切屑与前刀面的摩擦，进而有效地降低前刀面的切削热，可以提高刀片使用寿命。
7、在刀体上，靠近刀片容屑槽深度比远离刀片处大，容屑槽上翘式斜面，即在刀体上设计成上翘式容屑槽型，使切屑快速分离刀体，减轻塑性材料切屑在容屑槽内流动产生的摩擦，提高刀体的寿命。
附图说明
图1是本发明的径向可调节式重型层切铣刀的轴测图。
图2是径向可调节式刀垫的主视图。
图3是径向可调节式重型层切铣刀主视图。
图4是径向可调节式刀垫安装示意图。
 图5是刀片安装槽示意图。
图6是径向可调节式重型层切铣刀轴向阶梯高度示意图。
图7是径向可调节式重型层切铣刀不等齿距示意图。
图中标记：1-M6内六角螺钉； 2-刀片； 3-径向可调节式刀垫； 301-径向调节机构302-连接块； 303-导向块； 4-加长压紧楔块； 5-不等角度刀体；6-键槽；7-中心孔； 8-上翘式容屑槽； 9-垫块；10-M4内六角螺钉； 11-刀片安装槽； 1101-径向可调节垫片的安装平面； 1102-加长压紧楔块的安装平面；12-阶梯块。
具体实施方式
具体实施方式一：如图1-图7所示，一种径向可调节式重型层切铣刀，所述刀具的不等角度刀体5通过中心孔7与机床主轴相连接，利用键槽6来与机床的主轴相连并传递扭矩，铣刀的刀片安装槽11不等距布置在刀体圆周外侧壁，以提高刀体固有频率，改变铣削力的周期，抑制铣削时的振动，减小刀具破损的几率和提高表面加工质量。铣刀的刀齿采用阶梯式分布设计，在不等角度刀体5的刀片安装槽11内设有3mm高的阶梯块12，同时不等角度刀体5上安装6个刀片2，刀片2成不等角度分布，将6个刀片2分为两层间隔分布的3个刀片2在同一层，形成轴向、径向双阶梯层切铣刀，同时不在同层的刀片2设计成不同的轴向前角和径向前角组合：上层刀片2采用-5°的轴向前角和-5°的径向前角，这种前角组合可以提高上层刀片的切削刃强度、耐冲击性，不易崩刃，适于粗铣和间断铣削；下层刀片2采用5°轴向前角和-5°径向前角，使刀片2具有良好的耐磨性和切削性能。在径向可调节垫片3上，通过改变螺栓在径向调节机构301内的位置使刀片2在刀体可以径向移动，径向可调节垫片3通过M4内六角螺钉8紧固。径向调节机构301在径向可以分5个调节档(0.5mm、0.8mm、1.1mm、1.5mm、2mm)，利用垫块9进行径向定位，以防止窜动，采用垫块9定位，可以节省装刀、调整等辅助时间。由于铣削加工过程中，切屑不易折断，与刀体、楔块等发生严重摩擦，因此在刀体上设计成上翘式容屑槽8，其靠近刀片容屑槽深度大于远离刀片处槽深，容屑槽成上翘式斜面，当切屑在容屑槽中流动时，使切屑快速分离刀体，减小切屑与刀体的摩擦，提高刀体的寿命。
具体实施方式二：结合图1、图6说明，本实施例在刀片2的刀尖区域的主、副切削刃有加强刀尖强度结构设计，提高刀尖的强度，同时可以使切屑分流，并且在主、负切削刃的附近设有球形凸起，减小刀尖的磨损，提高刀片使用寿命。
具体实施方式三：结合图1、图4说明，本实施方式所述层切铣刀切削水室封头时，所述层切铣刀直径为125mm，刀具采用75°、90°主偏角，层切铣刀采用90°主偏角，在铣削时，刀具的主、副切削刃同时参与切削，提高刀具的利用率，进而提高加工效率。若使用较小功率的机床时，可采用75°主偏角，以减小轴向力。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：结合图1说明，本实施方式所述刀片2的后角为10°。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、图6说明，本实施方式所述刀片2的刀尖圆弧半径为4mm。这种设计能增大刀片的抗冲击性能，提高刀片的耐磨性。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：结合图1、图6说明，本实施方式所述刀片凸出平面的侧面有半圆凹坑三维断屑槽。提高了刀具的断屑能力。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。
 上述实施方式证明，本发明的径向可调节是重型层切铣刀设计的不等角度刀体、“上翘”容屑槽、加长压紧楔块、径向可调节式刀垫，这些结构可以有效地提高刀具的切削深度和上层刀片的耐磨性、抗振性等，从而解决提高水室封头铣削加工效率，提高刀具使用寿命，降低生产成本。

Claims (10)

1.一种径向可调节式重型层切铣刀，其特征在于：包括不等角度刀体、刀片、径向可调节垫片和加长压紧楔块，所述的不等角度刀体中心处设有与主轴连接中心孔，所述的不等角度刀体圆周设有多个刀片安装槽，所述的各个刀片安装槽不等距布置，所述的多个刀片安装槽内交错设有用于调节刀片轴向安装高度的阶梯块，形成阶梯状双层铣刀，所述的刀片安装槽内包括径向可调节垫片的安装平面和加长压紧楔块安装平面，所述的径向可调节垫片的安装平面为倾斜设置的平面，所述的每个刀片安装槽内的径向可调节垫片的安装平面和加长压紧楔块安装平面上均设有螺纹孔；
所述的径向可调节垫片包括调节机构、连接块和导向块，所述的调节机构设置在连接块上，所述的调节机构为通透圆角长孔，所述的连接块与导向块形成L形结构，所述的连接块用于与不等角度刀体连接，所述的调节机构用于刀片在径向方向上的移动，所述导向块用于带动刀片在径向的移动，所述的刀片的靠近中心孔的一侧与导向块贴合，所述的刀片的前刀面与加长压紧楔块贴合，所述的前刀面的对立面与连接面贴合；
在不等角度刀体上设有容屑槽，所述的容屑槽远离刀片的一端的深度大于靠近刀片一端的深度，形成上翘式容屑槽。
2.根据权利要求1所述径向可调节式重型层切铣刀，其特征在于：所述不等角度刀体上设置6个刀片安装槽，间隔分布的3个刀片在同一层上，形成双层切削。
3.根据权利要求2所述径向可调节式重型层切铣刀，其特征在于：所述刀片成不等角度分布，且处在不同层的刀片设计成不同的轴向前角和径向前角组合，上层刀片采用-5°的轴向前角和-5°的径向前角，下层刀片采用5°轴向前角和-5°径向前角。
4.根据权利要求3所述径向可调节式重型层切铣刀，其特征在于：所述阶梯块的高度为3mm。
5.根据权利要求4所述径向可调节式重型层切铣刀，其特征在于：所述不等角度刀体的上端面上设开有与机床主轴固定用的键槽。
6.根据权利要求1所述径向可调节式重型层切铣刀，其特征在于：在所述径向可调节垫片的导向块与不等角度刀体之间设有垫块。
7.根据权利要求1所述径向可调节式重型层切铣刀，其特征在于：所述刀片的刀尖处设置加强结构。
8.根据权利要求1所述径向可调节式重型层切铣刀，其特征在于：所述刀片的后角为10°。
9.根据权利要求1所述径向可调节式重型层切铣刀，其特征在于：所述刀片的刀尖圆弧半径为4mm。
10.根据权利要求1所述径向可调节式重型层切铣刀，其特征在于：所述刀片上设有断屑槽。
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