CN107442830A - 一种用于精加工的立铣刀及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于精加工的立铣刀及加工方法，包括通过电加工在棒料的两端加工直孔，得到直孔棒料；一次装夹并找正直孔棒料的外圆；一次装夹并找正电极的外圆，加工定位锥孔形成锥孔立铣刀；进行粗加工后得到粗加工立铣刀，通过鸡心夹头一次装夹紧固粗加工立铣刀的工艺尾部外圆d5，并半精加工粗加工立铣刀刃部的外侧端部外圆d1、刃部靠近颈部一侧的端部外圆d2、颈部外圆d3和柄部外圆d4，加工半精加工立铣刀的刀刃部的刃数、前刀面排屑槽、螺旋槽、周齿和端齿的前角、后角和向心角，d1、d2、d3和d4的同轴度不大于0.002mm，d1、d2的直径尺寸误差不大于0.002mm且d1的直径大于或等于d2的直径，以解决较深的外形异形面难于直接铣削加工达图等问题。

Description

一种用于精加工的立铣刀及其加工方法

技术领域

本发明涉及刀具加工制造技术领域，更具体地说，涉及一种用于精加工的立铣刀，还涉及一种用于精加工的立铣刀的加工方法。

背景技术

在一些产品零件中，有一类较大的零件设置有比较深的外形异形面，其尺寸公差或位置公差一般为0.01～0.02mm，粗糙度为Ra0.8。因为常见的立铣刀或立铣刀，在其整个刀刃部沿轴向长度上都设置有0.02～0.04mm的倒锥，所以，使用这类立铣刀难于直接加工出合格的产品零件。通常情况下，当使用立铣刀加工较深的外形异形面时，常见的传统加工方法一般有2种：

第1种，粗铣比较深的外形异形面，留加工余量0.03～0.04mm；再采取人工锉修抛光的办法加工达图。

第2种，粗铣比较深的外形异形面，留加工余量0.35～0.40mm；再采取曲面磨的方法精加工达图。

常规情况下，上述加工的传统方法，它们都会存在着一些缺陷，其常见缺陷如下：

1)加工效率较低。采用人工锉修以及抛光的方法精加工达图，加工时间比较长，工人的劳动强度较高，生产效率较低。

2)加工的成本较高。因曲面磨床比较稀有，若为此购买专用的曲面磨床，则增加了加工成本；若采取外部协作加工办法，则既可能增加时间成本，又可能加大了制造成本。

3)尺寸精度和表面粗糙度较差。因为一般的立铣刀，不仅在刀刃部沿轴向长度上都设置有0.02～0.04mm的倒锥，而且刀刃部的轴心线与刀柄部的轴心线存在有同轴度大约0.01～0.03mm，这样，加工过程中，刀具旋转时，距离刀具柄部较远的刀刃，容易产生较大的颤动，造成被加工产品零件的表面尺寸和粗糙度都较差，最终影响到产品的尺寸精度和粗糙度无法达到设计要求。

综上所述，如何有效地解决较深的外形异形面难于直接铣削加工达图等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种汽用于精加工的立铣刀的加工方法，以解决较深的外形异形面难于直接铣削加工达图等问题。

为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于精加工的立铣刀的加工方法，所述方法包括：

步骤1)通过电加工在棒料的两端加工直孔，得到直孔棒料；

步骤2)一次装夹并找正所述直孔棒料的外圆；

步骤3)一次装夹并找正电极的外圆，并分别对所述直孔棒料加工定位锥孔形成锥孔立铣刀；

步骤4)对所述锥孔立铣刀进行粗加工后得到粗加工立铣刀，通过鸡心夹头一次装夹紧固所述粗加工立铣刀的工艺尾部外圆d5，并半精加工所述粗加工立铣刀刃部的外侧端部外圆d1、刃部靠近颈部一侧的端部外圆d2、所述颈部外圆d3和柄部外圆d4，得到半精加工立铣刀；

步骤5)加工所述半精加工立铣刀的刀刃部的刃数、前刀面排屑槽、螺旋槽、周齿和端齿的前角、后角和向心角，得到半成品立铣刀；

步骤6)对所述半成品立铣刀进行精加工，d1、d2、d3和d4的同轴度不大于0.002mm，d1、d2的直径尺寸误差不大于0.002mm且d1的直径大于或等于d2的直径。

优选地，所述步骤3)中，所述分别对所述直孔棒料加工定位锥孔形成锥孔立铣刀具体包括：

所述电极包括第一定位锥面和第二定位锥面，通过所述第一定位锥面和所述第二定位锥面分别对所述直孔棒料的两端所述直孔进行加工，得到第一定位锥孔和第二定位锥孔以形成锥孔立铣刀，所述第一定位锥孔和所述第二定位锥孔的同轴度不大于0.003mm；

所述第一定位锥孔和所述第二定位锥孔的锥角均不大于阳顶尖的锥角。

优选地，所述步骤6)中，所述对所述半成品立铣刀进行精加工具体包括：

通过所述阳顶尖分别精磨所述第一定位锥孔和所述第二定位锥孔，圆度为0.001mm，所述阳顶尖的锥面分别与所述第一定位锥孔和所述第二定位锥孔的锥面紧密贴合。

优选地，所述步骤6)中，所述对所述半成品立铣刀进行精加工，d1、d2、d3和d4的同轴度不大于0.002mm具体包括：

通过所述鸡心夹头一次装夹紧固所述半成品立铣刀的工艺尾部外圆d5，通过金刚石砂轮精磨所述粗加工立铣刀刃部的外侧端部外圆d1、所述刃部靠近颈部一侧的端部外圆d2、所述颈部外圆d3和所述柄部外圆d4分别达到图纸要求，全跳动公差不大于0.002mm。

优选地，所述步骤1)中，所述通过电加工在棒料的两端加工直孔，得到直孔棒料具体包括：

所述直孔的同轴度不大于0.1mm。

优选地，所述步骤5)中，所述加工所述半精加工立铣刀的刀刃部的刃数、前刀面排屑槽、螺旋槽、周齿和端齿的前角、后角和向心角具体包括：

所述半精加工立铣刀的刀刃部的刃数为4，前刀面排屑槽深为2mm，螺旋槽为20°～40°，周齿和端齿前角为5°～10°，后角为10°～20°，向心角为2°。

本发明提供的精加工的立铣刀的加工方法，包括通过电加工在棒料的两端加工直孔，得到直孔棒料；一次装夹并找正直孔棒料的外圆；一次装夹并找正电极的外圆，并分别对直孔棒料加工定位锥孔形成锥孔立铣刀；对锥孔立铣刀进行粗加工后得到粗加工立铣刀，通过鸡心夹头一次装夹紧固粗加工立铣刀的工艺尾部外圆d5，并半精加工所述粗加工立铣刀刃部的外侧端部外圆d1、刃部靠近颈部一侧的端部外圆d2、颈部外圆d3和柄部外圆d4，加工半精加工立铣刀的刀刃部的刃数、前刀面排屑槽、螺旋槽、周齿和端齿的前角、后角和向心角，d1、d2、d3和d4的同轴度不大于0.002mm，d1、d2的直径尺寸误差不大于0.002mm且且d1的直径大于或等于d2的直径。

应用本发明提供的加工方法，通过对中心孔进行精确定位，以保证刀具切削刃部的轴心线与刀具柄部轴心线的同轴度，且d1、d2、d3和d4的同轴度不大于0.002mm，d1、d2的直径尺寸误差不大于0.002mm且外圆直径d1大于或等于d2，以保证刀具在高速旋转时保持平稳，无颤动现象，提高被加工产品的尺寸精度和刀具使用寿命，提高生产效率，可通过一次铣削对被加工产品达图。

本发明提供的立铣刀，立铣刀包括刀刃部、颈部和柄部，刀刃部的外侧端部外圆d1、刃部靠近颈部一侧的端部外圆d2、颈部外圆d3和柄部外圆d4的同轴度不大于0.002mm，外侧端部外圆d1和刃部靠近颈部一侧的端部外圆d2的直径的尺寸误差不大于0.002mm，且外侧端部外圆d1的直径大于或等于刃部靠近颈部一侧的端部外圆直径d2。显而易见，应用本发明提供的立铣刀，保证刃部的轴心线与刀具柄部的轴心线保持同轴心，以在高速旋转时保持平稳，无颤动，提高被加工产品零件的表面尺寸精度和粗糙度，可一次加工成型出合格的异形面，满足产品的使用功能。

优选地，所述刀刃部的轴向长度为15-20mm。

优选地，所述立铣刀的刃数为4刃，前刀面排屑槽深为2mm，螺旋槽为20°～40°，周齿和端齿前角为5°～10°，后角为10°～20°，向心角为2°。

优选地，所述立铣刀为硬质合金立铣刀。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的立铣刀的加工方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的立铣刀的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的电加工第一定位锥孔的主视结构示意图；

图4为本发明实施例提供的电加工第二定位锥孔的主视结构示意图；

图5为本发明实施例提供的鸡心夹头的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的加工立铣刀外圆的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的加工前刀面、后刀面的示意图；

图8为本发明实施例提供的对刀棒的示意图；

图9为本发明的精磨加工立铣刀外圆的示意图。

附图中标记如下：

立铣刀1、电极2、紧固套3、紧固螺钉4、阳顶尖5、对刀棒6。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种用于精加工的立铣刀的加工方法，以解决较深的外形异形面难于直接铣削加工达图等问题。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图9，图1为本发明实施例提供的立铣刀的加工方法的流程图；图2为本发明实施例提供的立铣刀的结构示意图；图3为本发明实施例提供的电加工第一定位锥孔的主视结构示意图；图4为本发明实施例提供的电加工第二定位锥孔的主视结构示意图；图5为本发明实施例提供的鸡心夹头的结构示意图；图6为本发明实施例提供的加工立铣刀外圆的结构示意图；图7为本发明实施例提供的加工前刀面、后刀面的示意图；图8为本发明实施例提供的对刀棒的示意图；图9为本发明的精磨加工立铣刀外圆的示意图。

在一种具体的实施方式中，本发明提供的精加工的立铣刀的加工方法，包括：

S1：通过电加工在棒料的两端加工直孔，得到直孔棒料；

可以理解的是，两端的加工直孔的深度，应能够避让开阳顶尖的前端，避免发生干涉。

S2：一次装夹并找正直孔棒料的外圆；

S3：一次装夹并找正电极的外圆，并分别对直孔棒料加工定位锥孔形成锥孔立铣刀；

电极的外圆圆柱度一般可为0.002mm，两端的锥面对外圆同轴度不大于0.002mm，先使用电极的外锥面ZY1电加工左定位锥孔ZK1；然后使用电极的外锥面ZY2电加工右定位锥孔ZK2。

S4：对锥孔立铣刀进行粗加工后得到粗加工立铣刀，通过鸡心夹头一次装夹紧固粗加工立铣刀的工艺尾部外圆d5，并半精加工粗加工立铣刀刃部的外侧端部外圆d1、刃部靠近颈部一侧的端部外圆d2、颈部外圆d3和柄部外圆d4，得到半精加工立铣刀；

可以理解的是，鸡心夹头包括紧固套和紧固螺钉，鸡心夹头的紧固套的内孔尺寸大于被夹持零件有关部位的外圆径向尺寸，紧固套的厚度小于被夹持零件有关部位的外圆轴向尺寸，紧固螺钉一般为外六角螺钉或内六角螺钉，螺钉的长度尺寸取较大值。

粗加工时，颈部外圆d3的径向尺寸值比d1或d2尺寸值减小约2mm，d5径向尺寸值比d4值小0.5～1mm；各外圆都留半精加工余量0.1～0.12mm。使用鸡心夹头一次装夹紧固d5外圆(不调头)，半精加工d1、d2、d3、d4，留精加工余量0.05～0.06mm，同轴度为0.01mm。

通过d5确保一次装夹，且能够顺利对d1、d2、d3、d4等各外圆进行加工，以减小因调头再次装夹接平外圆所造成的装夹误差。通过d3减轻整个立铣刀的质量，以减小刀具在旋转时可能产生的离心力，便于排屑，并可减短刀刃部的轴向长度，以减少加工成本避免在加工时产生干涉，且可通过打表找正等d3的圆跳动，以确认铣刀的装夹状态。

S5：加工半精加工立铣刀的刀刃部的刃数、前刀面排屑槽、螺旋槽、周齿和端齿的前角、后角和向心角，得到半成品立铣刀；根据设计需要设定上述参数值，在加工端齿前角、后角和向心角时，严禁碰伤中心孔锥面，以确保对各外圆加工时的精确定位。

S6：对半成品立铣刀进行精加工，d1、d2、d3和d4的同轴度不大于0.002mm，d1、d2的直径尺寸误差不大于0.002mm且且d1的直径大于或等于d2的直径。

在对铣刀精加工前，通过对刀棒进行对刀，对刀棒6的总长尺寸与精密加长立铣刀1的总长尺寸相同；其工艺尾d8外圆与加长立铣刀1的工艺尾d5外圆基本上保持一致；加工对刀棒6的d6和d7，控制d7尺寸值比d6尺寸值减小约0.01mm；在一种实施例中，外圆d6和d7的长度尺寸为165mm。

在一种实施例中，设d2比d1减小值为X

因165：0.01＝20:x(注：对刀棒长165mm，立铣刀的刃部外圆长20mm)

则X≈0.0012(mm)

即将刃部外圆长约20mm加工为倒锥时，d2比d1减小值为0.0012mm。

当在设备精度为0.001mm的数铣机床上，使用此类加长立铣刀加工产品零件时，先可以用千分表将立铣刀1的外圆d3的圆跳动找正为不大于0.002mm,然后，精加工产品零件达图，尺寸精度可控制为不大于0.005～0.010mm，粗糙度为Ra0.8。

具体的，S3中分别对直孔棒料加工定位锥孔形成锥孔立铣刀具体包括：

电极包括第一定位锥面和第二定位锥面，通过第一定位锥面和第二定位锥面分别对直孔棒料的两端直孔进行加工，得到第一定位锥孔和第二定位锥孔以形成锥孔立铣刀，第一定位锥孔和第二定位锥孔的同轴度不大于0.003mm；

第一定位锥孔和第二定位锥孔的锥角均不大于阳顶尖的锥角，使得锥孔的端圆能够与相应的阳顶尖锥面上的相应圆紧密贴合，以确保基准更加平稳，通过对中心孔进行精确定位，以保证刃部的轴心线和刀具的轴心线保证同轴度。

进一步地，S6中对半成品立铣刀进行精加工具体包括：

通过阳顶尖分别精磨第一定位锥孔和第二定位锥孔，圆度为0.001mm，阳顶尖的锥面分别与第一定位锥孔和第二定位锥孔的锥面紧密贴合。

更进一步地，S6中，对半成品立铣刀进行精加工，d1、d2、d3和d4的同轴度不大于0.002mm具体包括：

通过鸡心夹头一次装夹紧固半成品立铣刀的工艺尾部外圆d5，通过金刚石砂轮精磨粗加工立铣刀刃部的外侧端部外圆d1、刃部靠近颈部一侧的端部外圆d2、颈部外圆d3和柄部外圆d4分别达到图纸要求，全跳动公差不大于0.002mm。

精磨立铣刀的中心孔处锥孔面，并通过鸡心夹头，一次装夹紧固精密加长立铣刀1上的工艺尾d5，在不调头的情况下，分别磨d3、d4、d1、d2；通过金刚石砂轮，精磨立铣刀的d1、d2、d3和d4都达到图纸要求，且同轴度不大于0.002mm。

在一种实施例中，S1中述通过电加工在棒料的两端加工直孔，得到直孔棒料具体包括：

直孔的同轴度不大于0.1mm。

在上述各实施例的基础上，S5中，加工半精加工立铣刀的刀刃部的刃数、前刀面排屑槽、螺旋槽、周齿和端齿的前角、后角和向心角具体包括：

半精加工立铣刀的刀刃部的刃数为4，前刀面排屑槽深为2mm，螺旋槽为20°～40°，周齿和端齿前角为5°～10°，后角为10°～20°，向心角为2°。

加工前刀面排屑槽和后刀面时，刃带宽先加工为f1，尺寸值约为1.5～2mm；加工后角H1后，刃带宽为f，尺寸值约为0.1～0.8mm；(被加工零件为有色金属，取较小尺寸值；加工较高硬度的钢件时，取较大尺寸值)，立铣刀的周齿和端齿前角为5°～10°，后角为10°～20°(被加工零件为有色金属，取较大角度值；加工较高硬度的钢件时，取较小角度值)。

基于上述实施例中提供的立铣刀的加工方法，本发明还提供了一种由上述加工方法得到的立铣刀，立铣刀包括刀刃部、颈部和柄部，刀刃部的外侧端部外圆d1、刃部靠近颈部一侧的端部外圆d2、颈部外圆d3和柄部外圆d4的同轴度不大于0.002mm，外侧端部外圆d1和刃部靠近颈部一侧的端部外圆d2的直径的尺寸误差不大于0.002mm，且外侧端部外圆d1的直径大于或等于刃部靠近颈部一侧的端部外圆直径d2。

应用本发明提供的立铣刀，保证刃部的轴心线与刀具柄部的轴心线保持同轴心，以在高速旋转时保持平稳，无颤动，提高被加工产品零件的表面尺寸精度和粗糙度，可一次加工成型出合格的异形面，满足产品的使用功能。

具体的，刀刃部的轴向长度为15-20mm。优选地，可为20mm。

进一步地，立铣刀的刃数为4刃，前刀面排屑槽深为2mm，螺旋槽为20°～40°，周齿和端齿前角为5°～10°，后角为10°～20°，向心角为2°。

更进一步地，立铣刀为硬质合金立铣刀。

当硬质合金刀具的工作尺寸段磨损至报废时，通过进行原物返修，将原实物的刃部外圆再次(或者重复3～5次以上)进行精磨返修，便可大幅度地提高刀具的使用寿命。

该刀具可以显著地提高被加工产品零件的尺寸精度。传统的加长立铣刀加工产品的尺寸精度一般在0.03～0.05mm以上，而本发明的精密加长立铣刀加工产品的尺寸精度一般可提高到0.005～0.010mm以下；可以显著地提高生产效率。因加长立铣刀可以一次装夹后成形加工出产品有关部位的全部尺寸，无需另外增加精加工工序，所以，本发明的加长立铣刀可以显著地提高产品零件的生产效率；数控铣床的设备精度普遍较高，利用数控编程加工技术，采取小余量高速切削法，使用加长立铣刀，其刃部的轴心线与柄部的轴心线保持一致，在加工过程中刃部几乎无颤动，从而有效提高被加工产品零件的粗糙度，提高产品零件的使用性能。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种用于精加工的立铣刀的加工方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1)通过电加工在棒料的两端加工直孔，得到直孔棒料；

步骤2)一次装夹并找正所述直孔棒料的外圆；

步骤3)一次装夹并找正电极的外圆，并分别对所述直孔棒料加工定位锥孔形成锥孔立铣刀；

步骤4)对所述锥孔立铣刀进行粗加工后得到粗加工立铣刀，通过鸡心夹头一次装夹紧固所述粗加工立铣刀的工艺尾部外圆d5，并半精加工所述粗加工立铣刀刃部的外侧端部外圆d1、刃部靠近颈部一侧的端部外圆d2、所述颈部外圆d3和柄部外圆d4，得到半精加工立铣刀；

步骤5)加工所述半精加工立铣刀的刀刃部的刃数、前刀面排屑槽、螺旋槽、周齿和端齿的前角、后角和向心角，得到半成品立铣刀；

步骤6)对所述半成品立铣刀进行精加工，d1、d2、d3和d4的同轴度不大于0.002mm，d1、d2的直径尺寸误差不大于0.002mm且d1的直径大于或等于d2的直径。

2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述步骤3)中，所述分别对所述直孔棒料加工定位锥孔形成锥孔立铣刀具体包括：

所述电极包括第一定位锥面和第二定位锥面，通过所述第一定位锥面和所述第二定位锥面分别对所述直孔棒料的两端所述直孔进行加工，得到第一定位锥孔和第二定位锥孔以形成锥孔立铣刀，所述第一定位锥孔和所述第二定位锥孔的同轴度不大于0.003mm；

所述第一定位锥孔和所述第二定位锥孔的锥角均不大于阳顶尖的锥角。

3.根据权利要求2所述的加工方法，其特征在于，所述步骤6)中，所述对所述半成品立铣刀进行精加工具体包括：

通过所述阳顶尖分别精磨所述第一定位锥孔和所述第二定位锥孔，圆度为0.001mm，所述阳顶尖的锥面分别与所述第一定位锥孔和所述第二定位锥孔的锥面紧密贴合。

4.根据权利要求3所述的加工方法，其特征在于，所述步骤6)中，所述对所述半成品立铣刀进行精加工，d1、d2、d3和d4的同轴度不大于0.002mm具体包括：

通过所述鸡心夹头一次装夹紧固所述半成品立铣刀的工艺尾部外圆d5，通过金刚石砂轮精磨所述粗加工立铣刀刃部的外侧端部外圆d1、所述刃部靠近颈部一侧的端部外圆d2、所述颈部外圆d3和所述柄部外圆d4分别达到图纸要求，全跳动公差不大于0.002mm。

5.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述通过电加工在棒料的两端加工直孔，得到直孔棒料具体包括：

所述直孔的同轴度不大于0.1mm。

6.根据权利要求1-5任一项所述的加工方法，其特征在于，所述步骤5)中，所述加工所述半精加工立铣刀的刀刃部的刃数、前刀面排屑槽、螺旋槽、周齿和端齿的前角、后角和向心角具体包括：

所述半精加工立铣刀的刀刃部的刃数为4，前刀面排屑槽深为2mm，螺旋槽为20°～40°，周齿和端齿前角为5°～10°，后角为10°～20°，向心角为2°。

7.一种用于精加工的立铣刀，其特征在于，所述立铣刀包括刀刃部、颈部和柄部，所述刀刃部的外侧端部外圆d1、刃部靠近颈部一侧的端部外圆d2、颈部外圆d3和柄部外圆d4的同轴度不大于0.002mm，外侧端部外圆d1和刃部靠近颈部一侧的端部外圆d2的直径的尺寸误差不大于0.002mm，且所述外侧端部外圆d1的直径大于或等于所述刃部靠近颈部一侧的端部外圆直径d2。

8.根据权利要求7所述的立铣刀，其特征在于，所述刀刃部的轴向长度为15-20mm。

9.根据权利要求8所述的立铣刀，其特征在于，所述立铣刀的刃数为4刃，前刀面排屑槽深为2mm，螺旋槽为20°～40°，周齿和端齿前角为5°～10°，后角为10°～20°，向心角为2°。

10.根据权利要求9所述的立铣刀，其特征在于，所述立铣刀为硬质合金立铣刀。