CN106270701A - 高速雕刻单刃球头铣刀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速雕刻单刃球头铣刀，包括刀柄，所述刀柄的下部为周刃螺旋槽，所述周刃螺旋槽的底部是圆弧球面，所述圆弧球面为球头形状，所述周刃螺旋槽由U型螺旋槽和抛物线型的槽背相互结合；底刃通过圆弧球面过渡圆到周刃，周刃设计成单刃变螺旋变导程，螺旋槽起始角度为33°‑36°，螺旋槽的末端角度为38°‑42°，在螺旋槽的有效尾端再根据螺旋槽的偏心量设计辅助的动平衡槽；本发明提供的高速雕刻单刃球头铣刀，加工效率是普通刀具的2倍以上，寿命是普通刀具寿命的10倍之多，真正体现出此发明新型刀具的科技与价值。为现代制造业中的一些领域带来了革命性的飞跃。

Description

高速雕刻单刃球头铣刀

技术领域

本发明是一种高速雕刻单刃球头铣刀，广泛运用于汽车行业内饰切割、建筑装饰装潢业、高端家具制造业、广告装饰业等,是铣削类加工的一次重要技术革新。随着机械加工技术和产业结构的不断调整优化，当今机械加工的要求也越来越高，加工中苛刻的产品精度和不断提升的加工效率都是当今机械加工中的两大难题，而本发明新型刀具是现代机械加工中特殊工艺的刀具，它总结了当今机械传统加工效率低，刀具使用寿命短等顽疾，它的开发运用是对当今机械加工材料的更多认识，充分发挥刀具结构几何角度的设计和切削原理和力学原理的结合，使刀具在加工中得到更大的升华。

背景技术

当今机械加工中越来越多的新型材料，如复合工程塑料，复合合金材料、特殊纤维材料等，要提高加工效率，增强刀具的使用寿命是越来越得到各方的研究和关注。一般的刀具不仅切削量小，加工速度慢，而且刀具的使用寿命短，加工出来的表面粗糙度差。主要表现在，在高速进给时刀具的排屑及耐磨、以及加工产品对刀具的反向作用力使得刀具和工件会产生共振。原本的机械加工所用的刀具已经跟不上高速切削及高要求的各种复合及特殊材料的加工及运用。而本发明新型刀具就是根据这些高速加工及高要求的难加工的材料的特性所研发的一种特殊的刀具，具有高效快速进给、底部成型球形的构造，具有抗震防震防颤等功效，切除率大，加工的表面粗糙度好，使用寿命长等特性。它的发明大大提升了高速雕刻加工对难加工材料的加工能力，是一项科学的、有效的新型刀具。

发明内容

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种高速雕刻单刃球头铣刀，具体结构为：

包括刀柄，所述刀柄的下部为周刃螺旋槽，所述周刃螺旋槽的底部是圆弧球面，所述圆弧球面为球头形状，所述周刃螺旋槽由U型螺旋槽和抛物线型的槽背相互结合；

底刃通过圆弧球面过渡圆到周刃，周刃设计成单刃变螺旋变导程，螺旋槽起始角度为33°-36°，螺旋槽的末端角度为38°-42°，在螺旋槽的有效尾端再根据螺旋槽的偏心量设计辅助的动平衡槽，动平衡槽是一个圆整样式的退刀槽，退刀槽根据螺旋槽偏摆量向着螺旋槽反向做一个圆弧的横向圆弧槽，圆弧槽的圆弧大小在R1.5-R4的区间范围；

螺旋槽前角在18°-22°，U型螺旋槽为圆底，U型螺旋槽从螺旋槽的底部延伸到螺旋槽的后背，槽背部位与周刃多条后角相结合整个槽背形状为抛物线型。

上述的高速雕刻单刃球头铣刀，其中：

周刃采用多后角螺旋线层递式研磨方式，后周刃分3个部分的后角，周刃第二后角角度定位在32°-36°，周刃第三后角角度在42°-48°，周刃采用等分层递进式增大后角角度并且控制等分层的宽度形成螺旋线后角刀线层，周刃第一后角的角度为18°-24°，周刃第一后角刃口宽度在0.2mm-0.4mm，周刃第一后角的粗糙度在R0.2以下。

上述的高速雕刻单刃球头铣刀，其中：

在U型螺旋槽的U型壁上口贴着前刀角把前刀面槽抛光，抛光余量在0.005mm—0.01mm，角度偏转0.1°-0.5°，之后把前刀面的槽口及槽体做一个镜面抛光。

上述的高速雕刻单刃球头铣刀，其中：

圆弧球面的球头，球头前刀面增加一个球头刀体切角，球头刀体切角贴着球头的前刀面，向前刀面倾斜一个角度，向内侧斜侧下去，与前刀面形成一个4°-8°的夹角，把底面切割下来的屑排出，同时形成一个带有切口的角度把球面切出一个斜平口角，形成一个完整的球面体；

另外，前刀面切齿角沿着U型槽底过渡到多后角的后端，形成一个避空位，用于排屑；在球面体旋转90°的底侧面，再切一条球面断屑槽，球面断屑槽的位置在球面右侧过中心位的-0.1mm—0.25mm的位置，分别向刀槽方位50°-60°位置增和刀背方位-50°-60°各增加一个刀尖间隙体，与前刀面切体3位一体组成一个立体排屑的容积空间。

上述的高速雕刻单刃球头铣刀，其中：

在球面的刀尖后背，后刀背的斜面上，设计一个刀尖后背刀体，刀尖后背刀体位置的刀背槽角度35°-55°，槽口往刀体的刃口位置倾斜，球面与刀背槽形成一个30°-45°的夹角，刀背槽与球面刀体的厚度在1.1mm-1.6mm。

上述的高速雕刻单刃球头铣刀，其中：刀具表面无氢彩色DLC涂膜厚度0.1um-0.2um。

本发明相对于现有技术具有如下有益效果：

本发明新型刀具广泛应用于汽车内饰、建筑装饰装潢行业、高端家具制造行业、广告装饰业等；在不同行业及领域中适合加工不同种类的材料，汽车行业内饰的复合材料(塑料及隔热防火材料，铝型材)建筑装饰行业的铝合金型材，铝合金板材，铜合金材料等)家具制造业的高端木材，广告装饰行业的亚克力材料等)；针对各类材料的加工，此新型刀具有着明显的切割优越性。刀具的设计采用几何角度的特殊设计，加工切除率大，加工效率高、使用寿命长等优点，结合端面球头成型设计使得一般单刃铣刀和球头铣刀无法达到的高效。

附图说明

图1为高速雕刻单刃球头铣刀的结构示意图。

图2为高速雕刻单刃球头铣刀的结构示意图。

图3为高速雕刻单刃球头铣刀的结构示意图。

图4为高速雕刻单刃球头铣刀的结构示意图。

图5为高速雕刻单刃球头铣刀的结构示意图。

图6为高速雕刻单刃球头铣刀的结构示意图。

图7为高速雕刻单刃球头铣刀的结构示意图。

图中：

1刀柄、2螺旋槽、3复合槽、4抛物线型槽背、5刀尖后背刀体、6 U型螺旋槽、7螺旋槽周刃前刀面角、8周刃第一后角、9周刃第二后角、10周刃第三后角、11圆弧球面、12球面断屑槽、13前刀面切体、14避空位、15球头刀尖前刀面、16斜平口角、17周刃层递式多后角、18球面断屑槽、19前刀面复合槽、20动平衡槽

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

为了解决传统机械加工中铣刀的加工速度慢，加工效率底的问题，加工表面粗糙度不良的情况，本发明提供的高速雕刻单刃球头铣刀，结合几何和力学的原理，能充分发挥刀具切削的高速切割的性能。

本发明提供的高速雕刻单刃球头铣刀，底部设计成球头形状，可以实现加工中底面成球形或凹面体直接成型。

本发明提供的高速雕刻单刃球头铣刀，底刃的球面过渡到周刃，周刃设计成单刃变螺旋变导程的形式，可以有效的加工比较硬性的材料，可以有效的改观产品面的粗糙度，可以降低刀具与加工材料产生的共震；本发明提供的高速雕刻单刃球头铣刀，螺旋槽2起始角度为33°-36°，螺旋槽2的末端角度为38°-42°，在螺旋槽2的有效尾端再根据其偏心量再设计一个它的辅助动平衡槽20，动平衡槽20是一个圆整样式的退刀槽，它根据槽的偏摆量向着槽的反向做一个圆弧的横向圆弧槽，横向圆弧槽的圆弧大小在R1.5-R4的区间范围。

本发明提供的高速雕刻单刃球头铣刀，开槽也非常关键，设计合理的刀前角非常重要，在如附图3所示螺旋槽周刃前刀面角7的位置，刀具的螺旋槽2前角为18°-22°，普遍大于一般的铣刀，螺旋槽2用特殊成型的金刚石砂轮来开，在高速加工中，刀具的排屑也非常重要，单刃的设计就是满足它的排屑量大、排屑流畅的要求。而本发明新型刀具在这基础上对刀具加上一些特殊设计，螺旋槽2前角不仅角度大，还增加了槽的圆弧设计，槽底原本是V形状的，现在用特殊成型砂轮把槽做成大圆底的U型，形成U型沟槽，从螺旋槽2的底部再延伸到螺旋槽2的后背，刀体的槽背部位，与周刃多条后角相结合，整个刀槽形状形成一个抛物线型槽背，既增大了槽的容积率又加强了刀具的整体强度。

刀体的螺旋槽2结合刀体的后周刃，而周刃采用的是多后角螺旋线层递式研磨方式，刀体后周刃分3个部分的后角，周刃第二后角角度在32°-36°，因为角度偏移而增大的问题，周刃第三后角角度在42°-48°采用等分层递式增大后角角度并且控制等分层的宽度，形成螺旋线后角刀线层，这样既增大了后角的排屑槽，又层层匀称刀体中间部分的平衡度。切削的主要刃口还取决于周刃一后角，如附图6所示周刃递进式多后角17的图示，这个周刃后角不仅有角度要求并且对粗糙度要求也非常高。周刃后角角度在18°--24°，刃口宽度在0.2mm-0.4mm。周刃后角的粗糙度必须要在R0.2以下，用1200目以上的金刚石细研磨砂轮。周刃后角表面要有光泽，细腻光滑，在400倍的影像仪上检测刃口要求没有任何缺口和毛刺。

在螺旋槽2与周刃后角形成了周刃切削角后，为了排屑更加顺畅，加工出的产品粗糙度完美，把刀槽进行抛光处理，这也是非常关键的一步，在U型螺旋槽6的U型壁上口，紧贴着前刀角把前刀面槽抛光，抛光余量为0.005mm—0.01mm，角度偏转0.1°-0.5°，前刀面的槽口及槽体做镜面抛光，这需要更加细颗粒的金刚石砂轮，要做出镜面的效果，这样才能加工出更加细腻更加光滑的产品。

通常高速雕刻加工中，加工的设备的转速都在20000转以上，进给切割的速度在1000mm/min以上。利用这样的设计理念可以有效防止在切削时刀具与工件产生振动颤抖等异常情况，产品上也不会产刀纹和积削瘤。这是根据力学中的切削力错位互补法，能有效的把切割时产生的挤压力上下分散，防止加工中产品与刀具产生共颤。而现在所用的一般刀具，周刃切削时，产生的挤压力无法快速释放，这样就产生了很强的共振，刀具刃口受到很大的反冲力，这样刀具的刃口磨损很大。本发明提供的高速雕刻单刃球头铣刀，利用了力学的原理来提升了加工效率，增加刀具的使用寿命。

底面圆弧设计的圆弧球面，可以有效的减少切割中的阻力，球头前刀面再增加一个球头刀体切角，此切角紧贴着球头的球头刀尖前刀面15，再向前刀面倾斜一个角度，向内侧斜侧下去，与前刀面体形成一个夹角4°-8°，可以有效的把底面切割下来的屑有效的排出，同时形成一个带有切口的角度把球面切出一个斜平口角，形成一个完整的非常锋利的球面体。另外，外侧一端的前刀面切齿角沿着U型螺旋槽6底过渡到多后角的后端，形成一个避空位14，可以更有效的排屑。

在球面体旋转90°的底侧面，再切一条球面断屑槽12，球面断屑槽12的位置在球面右侧过中心位的-0.1mm—0.25mm的位置，分别向刀槽方位50°-60°位置和刀背方位-50°-60°位置各增加一个刀尖间隙体，与前刀面切体13，三位一体组成一个立体排屑的容积空间。

在圆弧球面11刀尖后背，后刀背的斜面上，设计了一个刀尖后背刀体，此位置的刀背槽非常关键，刀背槽角度35°-55°，槽口往刀体的刃口位置倾斜，圆弧球面11与刀背槽形成一个30°-45°的夹角，刀背槽与球面刀体的厚度在1.1mm-1.6mm，此角度和厚度可以支撑圆弧球面11刀口的强度，同时有效的避开底面和侧面加工时屑的阻挡。

本发明提供的高速雕刻单刃球头铣刀，整体结构新颖，配合螺旋槽2和底面圆弧球面11有效的把U型螺旋槽沟底和抛物线型槽背4结合起来，使得刀具在高速加工中有足够的排屑空间，而且不失刀具的强度。

为了有更好的耐磨性，刀具又做了特殊的表面处理，在无氢彩色DLC刀具表面涂膜厚度厚度0.1um-0.2um，它的摩擦系数非常低，几乎可以忽略，而它的维氏硬度可以高达4000HV-5000HV。

通过测试及客户的反馈信息，本发明提供的高速雕刻单刃球头铣刀，加工效率是普通刀具的2倍以上，寿命是普通刀具寿命的10倍之多，真正体现出此发明新型刀具的科技与价值，为现代制造业中的一些领域带来了革命性的飞跃。

Claims (6)

1.一种高速雕刻单刃球头铣刀，其特征在于：

包括刀柄，所述刀柄的下部为螺旋槽，所述周刃螺旋槽的底部是圆弧球面，所述圆弧球面为球头形状，所述周刃螺旋槽由U型螺旋槽和抛物线型的槽背相互结合；

底刃通过圆弧球面过渡圆到周刃，周刃设计成单刃变螺旋变导程，螺旋槽起始角度为33°-36°，螺旋槽的末端角度为38°-42°，在螺旋槽的有效尾端再根据螺旋槽的偏心量设计辅助的动平衡槽，动平衡槽是一个圆整样式的退刀槽，退刀槽根据螺旋槽偏摆量向着螺旋槽反向做一个圆弧的横向圆弧槽，圆弧槽的圆弧大小在R1.5-R4的区间范围；

螺旋槽前角在18°-22°，U型螺旋槽为圆底，U型螺旋槽从螺旋槽的底部延伸到螺旋槽的后背，槽背部位与周刃多条后角相结合整个槽背形状为抛物线型。

2.如权利要求1所述的高速雕刻单刃球头铣刀，其特征在于：

周刃采用多后角螺旋线层递式研磨方式，后周刃分3个部分的后角，周刃第二后角角度定位在32°-36°，周刃第三后角角度在42°-48°，周刃采用等分层递进式增大后角角度并且控制等分层的宽度形成螺旋线后角刀线层，周刃第一后角的角度为18°-24°，周刃第一后角刃口宽度在0.2mm-0.4mm，周刃第一后角的粗糙度在R0.2以下。

3.如权利要求2所述的高速雕刻单刃球头铣刀，其特征在于：在U型螺旋槽的U型壁上口贴着前刀角把前刀面槽抛光，抛光余量在0.005mm—0.01mm，角度偏转0.1°-0.5°，之后把前刀面的槽口及槽体做一个镜面抛光。

4.如权利要求3所述的高速雕刻单刃球头铣刀，其特征在于：

圆弧球面的球头，球头前刀面增加一个球头刀体切角，球头刀体切角贴着球头的前刀面，向前刀面倾斜一个角度，向内侧斜侧下去，与前刀面形成一个4°-8°的夹角，把底面切割下来的屑排出，同时形成一个带有切口的角度把球面切出一个斜平口角，形成一个完整的球面体；

另外，前刀面切齿角沿着U型槽底过渡到多后角的后端，形成一个避空位，用于排屑；

在球面体旋转90°的底侧面，再切一条球面断屑槽，球面断屑槽的位置在球面右侧过中心位的-0.1mm—0.25mm的位置，分别向刀槽方位50°-60°位置增和刀背方位-50°-60°各增加一个刀尖间隙体，与前刀面切体3位一体组成一个立体排屑的容积空间。

5.如权利要求4所述的高速雕刻单刃球头铣刀，其特征在于：

在球面的刀尖后背，后刀背的斜面上，设计一个刀尖后背刀体，刀尖后背刀体位置的刀背槽角度35°-55°，槽口往刀体的刃口位置倾斜，球面与刀背槽形成一个30°-45°的夹角，刀背槽与球面刀体的厚度在1.1mm-1.6mm。

6.如权利要求5所述的高速雕刻单刃球头铣刀，其特征在于：刀具表面无氢彩色DLC涂膜厚度0.1um-0.2um。