CN107350531A - 一种阶梯铣刀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阶梯铣刀，包括刀柄和切削部，所述切削部包括四条主刃和四条螺旋排屑槽，每条主刃上设有一阶梯刃，四条主刃中其中一对主刃的直径大于另一对主刃的直径，且直径大的主刃为第一周刃，直径小的主刃为第二周刃，所述第一周刃的长度大于第二周刃的长度。本发明通过设置不同外径的第一周刃和第二周刃且二者错开布置，使得切削面相交形成直角阶梯成型面，能够保证手机IO接口槽的阶梯根部满足严格的圆角要求；通过设置不相同的周刃长，有效的避免了小直径阶梯铣刀的阶梯根部应力集中问题，断刀问题得到改善，大大延长了铣刀的使用寿命，与现有的阶梯铣刀相比，减少了断刃风险。

Description

一种阶梯铣刀

技术领域

本发明涉及金属切削技术领域，尤其涉及一种阶梯铣刀。

背景技术

在3C电子加工行业中，由于手机IO接口槽呈阶梯形式，且内孔尺寸小，原有加工工艺是：采用小直径铣刀先加工上层台阶，再加工下层台阶。但是这样的加工工艺，加工效率低下，并且在阶梯根部圆角有严格要求(圆角不大于R0.02mm),加工出来的孔容易在阶梯根部处产生留料现象，表面质量达不到加工要求。

随着手机利润的压缩，原有加工工艺不能满足低成本的要求，因而市场上出现有采用普通的一次性加工出阶梯孔替代原有加工工艺，然而采用普通常规的阶梯铣刀加工出阶梯孔，存在铣刀断刀严重、废品率增加的风险，从而使生产成本还是居高不下。

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，提供一种加工出的阶梯槽的阶梯根部满足圆角的要求且可防止断刀的阶梯铣刀。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种阶梯铣刀，包括刀柄和切削部，所述切削部包括四条主刃和四条螺旋排屑槽，每条主刃上设有一阶梯刃，四条主刃中其中一对主刃的直径大于另一对主刃的直径，且直径大的主刃为第一周刃，直径小的主刃为第二周刃，所述第一周刃的长度大于第二周刃的长度。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述第一周刃的外径为d1，所述第二周刃的外径为d2，则d1-d2≥0.15mm，1mm≤d1≤2mm。

所述第一周刃的长度为L1，所述第二周刃的长度为L2，则L1-L2≥0.5mm。

所述第一周刃对应的分度角为α，所述第二周刃对应的分度角为β，则α＞90°＞β。

所述四条螺旋排屑槽中，至少有一条螺旋排屑槽的退刀位置与其他三条螺旋排屑槽的退刀位置不同。

所述第一周刃对应的螺旋排屑槽的退刀位置为T1，长度为L3，所述第二周刃对应的螺旋排屑槽的退刀位置为T2，长度为L4，则|L3-L4|≥1mm。

所述螺旋排屑槽的螺旋角为γ，则15°≤γ≤40°。

所述铣刀为硬质合金铣刀。

所述阶梯刃的外径为d3，则2mm＜d3≤4mm。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明的阶梯铣刀，通过设置不同外径的第一周刃和第二周刃且二者错开布置，使得切削面相交形成直角阶梯成型面，能够保证手机IO接口槽的阶梯根部圆角的严格要求，使得加工出的产品满足阶梯根部严格的圆角要求，减小的毛刺的生成，表面质量稳步提升；比传统的分两次加工出台阶面的生产工艺相比，节省了大量的加工时间和对刀时间，并且大幅度提高两个台阶面之间的形位公差；通过设置不相同的周刃长，有效的避免了小直径阶梯铣刀的阶梯根部应力集中问题，断刀问题得到改善，大大延长了铣刀的使用寿命，与现有的阶梯铣刀相比，减少了断刃风险。

(2)本发明的阶梯铣刀，设置了第一周刃对应的分度角与第二周刃对应的分度角不相同，可以有效的加大参与切削加工的第一周刃的周刃刃瓣横截面积，周刃强度进一步加强，断刀现象更不容易产生，切削寿命得到进一步提高，并且，在切削时，第一周刃和第二周刃能够产生不同的步距(不同的相位)的切削运动，减少切削共振的影响，这样可以使切削振动得到有效的抑制，切削寿命进一步提高。

(3)本发明的阶梯铣刀，加工螺旋槽时，在砂轮退出位置存在突变磨削点，会产生很大的应力，成为刀具断裂的危险截面点，尤其是阶梯直径较小时，更容易产生断裂，通过设置不同退出位置的螺旋槽，使得阶梯刃的槽尾部的应力点分散在不同横截面上，铣刀断刀问题得到大幅度改善，进一步延长使用寿命。

附图说明

图1是本发明阶梯铣刀的结构示意图。

图2是图1中D-D视图(一)。

图3是图1中D-D视图(二)。

图4是本发明阶梯铣刀的立体结构示意图。

图5是采用本发明阶梯铣刀加工出的阶梯槽的形状示意图。

图6是本发明阶梯铣刀旋转所形成的加工形状示意图。

图中各标号表示：

1、切削部；11、第一周刃；12、第二周刃；13、阶梯刃；131、阶梯端面；14、螺旋排屑槽；2、刀柄。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

图1至图4示出了本发明阶梯铣刀的一种实施例，该阶梯铣刀包括刀柄2和切削部1，切削部1包括四条主刃和四条螺旋排屑槽14，每条主刃上设有一阶梯刃13，四条主刃中其中一对主刃的直径大于另一对主刃的直径，且直径大的主刃为第一周刃11，直径小的主刃为第二周刃12，第一周刃11的长度大于第二周刃12的长度。第一周刃11的外径大于第二周刃12的外径，目的在于可以保证第二周刃12不参与切削。首先，通过设置不同外径的第一周刃11和第二周刃12且二者错开布置，使得切削面(第一周刃11与阶梯刃13的阶梯端面131)在铣削过程中相交形成直角阶梯成型面，因而能够保证手机IO接口槽的阶梯根部圆角的严格要求，同时保证的精密零件的形位公差，因此可以利用一把刀具完成整个产品的精加工，提高了加工精度和加工效率，降低了加工成本，并且由于第二周刃12不参与切削使得第一刃部参与切削的有效切削刃减少，切削力得到有效控制，避免阶梯根部产生断刀现象；同时设置第一周刃11的长度大于第二周刃12的长度，将阶梯根部的应力分散在不同的横截面上，大大减少了阶梯铣刀的断刀现象，延长了阶梯铣刀的切削寿命；

本实施例中，铣刀为硬质合金材料加工而成。

第一周刃11的外径为d1，第二周刃12的外径为d2，则d1-d2≥0.15mm，1mm≤d1≤2mm。第一周刃11的长度为L1，第二周刃12的长度为L2，则L1-L2≥0.5mm。阶梯刃13的外径为d3，则2mm＜d3≤4mm。本实施例中，第一周刃外径d1为1.6mm，第二周刃外径d2为1.4mm，d1-d2＝0.2mm，使得磨削第二周刃B的切削刃与第二刃部12的阶梯刃121时，不会因为砂轮圆弧(最小为R0.05mm)过大，出现无法加工出合格产品的现象，同时可以给砂轮磨耗预留一定的磨损量，达到常规结构无法实现的情况(手机IO接口槽的阶梯根部精密圆弧不大于R0.02mm)，保证了零件的加工精度，图5示出了采用本实施例的阶梯铣刀加工出的阶梯槽的结构示意图，其阶梯根部圆弧R1不大于0.02mm。图6示出了第一周刃11、第二周刃12旋转所形成的加工形状示意图，该图中a为第一周刃11旋转所形成的加工形状，b为第二周刃12旋转所形成的加工形状，c为第一周刃11或第二周刃12与其上阶梯刃13的阶梯端面131相交形成的圆弧，该圆弧由砂轮打磨(砂轮圆弧最小为R0.05mm)，d为第一周刃11与阶梯端面131切削过程中相交形成阶梯根部圆弧，该圆弧接近直角，不大于0.02mm，满足了手机IO接口槽的阶梯根部圆角的严格要求，而现有技术中，该阶梯根部圆弧为切削刃与阶梯刃之间的过渡圆弧形成，该过渡圆弧由砂轮打磨，而砂轮砂轮圆弧最小为R0.05mm。本实施例中，第一周刃11的长度L1为2.8mm，第二周刃12的长度为L2为2.3mm，L1-L2＝0.5mm。

第一周刃11对应的分度角为α，第二周刃12对应的分度角为β，则α＞90°＞β。同时第一周刃11对应的分度角α与第二周刃12对应的分度角β不相同，可以有效的加大参与切削加工的第一周刃11的周刃刃瓣横截面积(如图2阴影部分面积)，周刃强度进一步加强，断刀现象更不容易产生，切削寿命得到进一步提高。本实施例中，α＝95°，β＝85°，既可以加大第一周刃11的刃瓣横截面积(周刃强度得到加强)，又不过分降低第二周刃12(第二周刃12的端面切削刃、以及与第二周刃12相连的阶梯刃13)的强度，保证了铣刀的切削性能；由于α≠β，因此在切削时，第一周刃11和第二周刃12能够产生不同的步距(不同的相位)的切削运动，减少切削共振的影响，这样可以使切削振动得到有效的抑制，切削寿命进一步提高。

在具体应用实例中，四条螺旋排屑槽14中，至少有一条螺旋排屑槽14的退刀位置与其他三条螺旋排屑槽14的退刀位置不同，从而改善螺旋槽退刀位置处的应力分布。本实施例中，第一周刃11对应的螺旋排屑槽14的退刀位置为T1，长度为L3，第二周刃12对应的螺旋排屑槽14的退刀位置为T2，长度为L4，则|L3-L4|≥1mm。四条螺旋排屑槽14在轴向方向上的退刀位置不一致，因为加工螺旋槽时，在砂轮退出位置存在突变磨削点，会产生很大的应力，成为刀具断裂的危险截面点，尤其是阶梯直径较小时，断裂现象更明显。通过设置不同退刀位置的螺旋排屑槽14，使得阶梯刃13的槽尾部的应力点分散在不同横截面上，铣刀断刀问题得到大幅度改善，进一步延长使用寿命。本实施例中，L3-L4＝1mm，有效的改善螺旋排屑槽14退刀位置的应力分布，铣刀断刀现象得到大幅度改善，进一步延长使用寿命。

本实施例中，螺旋排屑槽14的螺旋角为γ，则15°≤γ≤40°。合理的螺旋角，有助于各切削刃的排屑，本实施例中，γ取值30°，能兼顾刀具的强度和锋利性。此外，螺旋排屑槽14采用抛光处理，减小了铁屑与前刀面的摩擦系数，使排屑更加顺畅。

以下结合对比试验对本发明的立铣刀的性能作进一步说明。

使用硬质合金材质的基材上涂覆TiAlCrN涂层，d1为1.6mm，d2为1.4mm，d3为2.33mm，L1为2.8mm，L2为2.3mm，加工不锈钢SUS316L的IO接口槽零件，根据不同的L1-L2、L3-L4、α-β的值获得加工零件接口槽的切削状态，如下表1-1所示。

其中，切削参数：切削速度Vc为56m/min，进给量fz为0.012mm/z。

冷却方式：水冷

表1-1

从上表，可以得出，L1-L2＝0.5mm，L3-L4＝1mm，α＝95°，β＝85°，加工出的手机IO接口槽寿命最长。

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 (9)

1.一种阶梯铣刀，包括刀柄(2)和切削部(1)，其特征在于：所述切削部(1)包括四条主刃和四条螺旋排屑槽(14)，每条主刃上设有一阶梯刃(13)，四条主刃中其中一对主刃的直径大于另一对主刃的直径，且直径大的主刃为第一周刃(11)，直径小的主刃为第二周刃(12)，所述第一周刃(11)的长度大于第二周刃(12)的长度。

2.根据权利要求1所述的阶梯铣刀，其特征在于：所述第一周刃(11)的外径为d1，所述第二周刃(12)的外径为d2，则d1-d2≥0.15mm，1mm≤d1≤2mm。

3.根据权利要求1所述的阶梯铣刀，其特征在于：所述第一周刃(11)的长度为L1，所述第二周刃(12)的长度为L2，则L1-L2≥0.5mm。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的阶梯铣刀，其特征在于：所述第一周刃(11)对应的分度角为α，所述第二周刃(12)对应的分度角为β，则α＞90°＞β。

5.根据权利要求1至3任意一项所述的阶梯铣刀，其特征在于：所述四条螺旋排屑槽(14)中，至少有一条螺旋排屑槽(14)的退刀位置与其他三条螺旋排屑槽(14)的退刀位置不同。

6.根据权利要求5所述的阶梯铣刀，其特征在于：所述第一周刃(11)对应的螺旋排屑槽(14)的退刀位置为T1，长度为L3，所述第二周刃(12)对应的螺旋排屑槽(14)的退刀位置为T2，长度为L4，则|L3-L4|≥1mm。

7.根据权利要求1至3任意一项述的阶梯铣刀，其特征在于：所述螺旋排屑槽(14)的螺旋角为γ，则15°≤γ≤40°。

8.根据权利要求1至3任意一项所述的阶梯铣刀，其特征在于：所述铣刀为硬质合金铣刀。

9.根据权利要求2所述的阶梯铣刀，其特征在于：所述阶梯刃(13)的外径为d3，则2mm＜d3≤4mm。