CN106735486A - 一种带有仿生物学微织结构及风冷功能的球头铣刀 - Google Patents

Abstract

一种带有仿生物学微织结构及风冷功能的球头铣刀，它涉及一种球头铣刀，具体涉及一种带有仿生物学微织结构及风冷功能的球头铣刀。本发明为了解决现有球头铣刀加工钛合金工件表面效率较低，加工后工件表面质量较差的问题。本发明包括刀具、旋转组件和通风组件，所述刀具上沿刀刃的圆弧方向均布设有多个微织构组，每个微织构组由第一微织构、两个第二微织构和两个第三微织构，两个第二微织构和两个第三微织构对称设置在第一微织构的两侧，且两个第三微织构位于两个第二微织构的外侧，第一微织构内设有至少有一个微圆坑织构，微圆坑织构通过所述通风组件与所述旋转组件连接。本发明属于机械加工领域。

Description

一种带有仿生物学微织结构及风冷功能的球头铣刀

技术领域

本发明涉及一种球头铣刀，具体涉及一种带有仿生物学微织结构及风冷功能的球头铣刀，属于机械加工领域。

背景技术

在球头铣刀加工钛合金的过程中，切削力、切削温度及刀具的磨损程度都是影响加工效率及工件表面质量的重要因素。对于钛合金，由于其本身的导热系数小、比热小等物理特性，会造成刀具的严重磨损，大大降低了工件表面质量及加工效率。微织构的应用，大大减小了刀具的磨损程度及刀具与工件间摩擦力，同时可降低切削过程中产生的切削温度，尤其是仿生物学的微织结构。生物的形态为适应生存环境而经过长期的蜕变而成，具有一定的优势，因此可考虑将其应用于铣削刀具加工金属的过程中，充分发挥作用，进一步提高加工效率及工件表面质量。与此同时，在切削过程中，冷却液的应用较为广泛。冷却液的使用可起到润滑、冷却、冲洗的目的。但随着绿色制造的快速发展，冷却液产生的负面效应越来越多，例如：冷却液的使用造成了加工成本过大，加工后回收困难，污染环境等诸多问题。因此，寻求一种新型的冷却方式来代替传统的冷却液冷却方式就显得极为迫切。

发明内容

本发明为解决现有球头铣刀加工钛合金工件表面效率较低，加工后工件表面质量较差的问题，进而提出一种带有仿生物学微织结构及风冷功能的球头铣刀。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括刀具、旋转组件和通风组件，所述刀具上沿刀刃的圆弧方向均布设有多个微织构组，每个微织构组由第一微织构、两个第二微织构和两个第三微织构，两个第二微织构和两个第三微织构对称设置在第一微织构的两侧，且两个第三微织构位于两个第二微织构的外侧，第一微织构内设有至少有一个微圆坑织构，微圆坑织构通过所述通风组件与所述旋转组件连接。

本发明的有益效果是：1、本发明实现了钛合金的高效铣削加工及提高工件的表面质量；2、本发明的刀刃处采用多个微织构组组成与鲨鱼表面盾鳞相似的特征，可以有效减少在水中的阻力，摩擦磨损性能及润滑性良好；3、本发明通过仿鲨鱼表面微织结构的设计、制备，解决钛合金的铣削加工过程中刀具磨损严重，切削力和切削温度过高的问题，并证明铣削刀具的磨损减少、切削力和温度都有所减低，且相比于传统的凹槽结构，该结构的应用使钛合金加工的断屑更为快速，进一步避免了切屑过长而划伤工件和刀具表面的现象。

附图说明

图1是本发明刀具的三维结构示意图，图2是刀具的刀刃部的放大示意图，图3是微织构组的结构示意图，图4是第一微织构的剖面结构示意图，图5是通风组件的结构示意图，图6是旋转组件的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式所述一种带有仿生物学微织结构及风冷功能的球头铣刀包括刀具、旋转组件和通风组件，所述刀具上沿刀刃的圆弧方向均布设有多个微织构组1，每个微织构组1由第一微织构1-1、两个第二微织构1-2和两个第三微织构1-3，两个第二微织构1-2和两个第三微织构1-3对称设置在第一微织构1-1的两侧，且两个第三微织构1-3位于两个第二微织构1-2的外侧，第一微织构1-1内设有至少有一个微圆坑织构1-4，微圆坑织构1-4通过所述通风组件与所述旋转组件连接。本实施方式中多个微织构组1组成了与鲨鱼皮表面盾鳞相似的特征，可以有效减少在水中的阻力，摩擦磨损性能及润滑性良好。第一微织构1-1、第二微织构1-2、第三微织构1-3、微圆坑织构1-4均是用飞秒激光烧蚀、化学腐蚀、金属电沉积技术或3D打印等方式进行加工。

具体实施方式二：结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式所述一种带有仿生物学微织结构及风冷功能的球头铣刀的旋转组件包括壳体2、第一旋转轴3和第二旋转轴4，第一旋转轴3和第二旋转轴4由上至下依次设置在壳体2内，壳体2的外侧壁设有进风口2-1，壳体2内设有第一通风道，第一旋转轴3内设有第二通风道，第二旋转轴4内设有第三通风道，第二旋转轴4的下端设有出风口4-1，进风口2-1、所述第一通风道、所述第二通风道、所述第三通风道、出风口4-1组成了冷风通道。冷风机的出风管与壳体2外侧壁的进风口2-1连接，第一旋转轴3的上端与驱动电机的转动轴连接，且第一旋转轴3的旋转速度与刀具、滑环的旋转速度保持一致；所述驱动电机为小型电机，以此来避免通风总管6缠绕给加工带来的不便。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式所述一种带有仿生物学微织结构及风冷功能的球头铣刀的滑环5、至少一个通风总管6和多个分通风管7，微圆坑织构1-4通过分通风管7与通风总管6连接，通风总管6通过滑环5与出风口4-1连接。冷风机产生的冷风通过冷风通道、通风总管6进入到分通风管7后，由微圆坑织构1-4喷出，使冷风进入刀-屑接触区内，实现降低切削温度，避免切削刮伤工件表面的目的；分通风管7从刀具引出后与滑环5连接，保证刀具在自转时分通风管7之间不会发生缠绕现象。在距离微圆坑织构1-4内底部10μm的部位，分别加工出花洒式通槽结构，将分通风管7插入其中，微圆坑织构1-4通过花洒式凹槽与分通风管7相通。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式所述一种带有仿生物学微织结构及风冷功能的球头铣刀的第一微织构1-1的长度为230μm，第二微织构1-2的长度为170μm，第三微织构1-3的长度为110μm，第一微织构1-1、第二微织构1-2、第三微织构1-3的宽度均为20μm，拔模斜度均为8°，深度均为30μm。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式所述一种带有仿生物学微织结构及风冷功能的球头铣刀的微圆坑织构1-4的直径为7μm，深度为10μm。其它组成连接关系与具体实施方式一相同。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，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，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种带有仿生物学微织结构及风冷功能的球头铣刀，其特征在于：所述一种带有仿生物学微织结构及风冷功能的球头铣刀包括刀具、旋转组件和通风组件，所述刀具上沿刀刃的圆弧方向均布设有多个微织构组(1)，每个微织构组(1)由第一微织构(1-1)、两个第二微织构(1-2)和两个第三微织构(1-3)，两个第二微织构(1-2)和两个第三微织构(1-3)对称设置在第一微织构(1-1)的两侧，且两个第三微织构(1-3)位于两个第二微织构(1-2)的外侧，第一微织构(1-1)内设有至少有一个微圆坑织构(1-4)，微圆坑织构(1-4)通过所述通风组件与所述旋转组件连接。

2.根据权利要求1所述一种带有仿生物学微织结构及风冷功能的球头铣刀，其特征在于：所述旋转组件包括壳体(2)、第一旋转轴(3)和第二旋转轴(4)，第一旋转轴(3)和第二旋转轴(4)由上至下依次设置在壳体(2)内，壳体(2)的外侧壁设有进风口(2-1)，壳体(2)内设有第一通风道，第一旋转轴(3)内设有第二通风道，第二旋转轴(4)内设有第三通风道，第二旋转轴(4)的下端设有出风口(4-1)，进风口(2-1)、所述第一通风道、所述第二通风道、所述第三通风道、出风口(4-1)组成了冷风通道。

3.根据权利要求1或2所述一种带有仿生物学微织结构及风冷功能的球头铣刀，其特征在于：滑环(5)、至少一个通风总管(6)和多个分通风管(7)，微圆坑织构(1-4)通过分通风管(7)与通风总管(6)连接，通风总管(6)通过滑环(5)与出风口(4-1)连接。

4.根据权利要求1所述一种带有仿生物学微织结构及风冷功能的球头铣刀，其特征在于：第一微织构(1-1)的长度为230μm，第二微织构(1-2)的长度为170μm，第三微织构(1-3)的长度为110μm，第一微织构(1-1)、第二微织构(1-2)、第三微织构(1-3)的宽度均为20μm，拔模斜度均为8°，深度均为30μm。

5.根据权利要求1所述一种带有仿生物学微织结构及风冷功能的球头铣刀，其特征在于：微圆坑织构(1-4)的直径为7μm，深度为10μm。