CN107984010A - 一种圆角立铣刀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了圆角立铣刀，包括切削部和柄部，切削部包括切削刃和螺旋状排屑槽，切削刃包括设于切削部端部的底刃、设于切削部外周的外周刃及连接底刃与外周刃的圆角刃，底刃具有底刃前刀面，圆角刃具有圆角刃前刀面，外周刃具有外周刃前刀面，底刃前刀面、圆角刃前刀面和外周刃前刀面构成排屑槽朝向刀具旋转方向的槽壁面，圆角刃具有圆角刃后刀面，外周刃具有周刃第一后刀面和周刃第二后刀面，周刃第一后刀面位于外周刃与周刃第二后刀面之间，圆角刃后刀面与周刃第二后刀面相交形成交线a，周刃第一后刀面跨过交线a延伸至圆角刃后刀面内，圆角刃前刀面跨过交线a延伸至外周刃上。本发明具有强度较好、可提高切削刃的锋利性、延长刀具寿命的优点。

Description

一种圆角立铣刀

技术领域

本发明涉及金属切削加工，尤其涉及一种圆角立铣刀。

背景技术

通常，在进行航空钛合金、高温合金等难加工材料的切削加工时，广泛地采用了圆角立铣刀。目前公知的圆角铣刀，在加工钛合金、高温合金时其切削性能和切削寿命方面表现并不好，尤其需要长时间采用圆角加工的钛合金、高温合金框架类零件时更突出。

在刀具的实际制造中，圆角切削刃与外周切削刃存在轻微相交现象，在外周侧往往形成一条与刃口横向磨损方向一致的相交线，圆角立铣刀的磨损很容易在此处扩展，尤其是采用较大的轴向切深的侧铣或槽铣加工钛合金、高温合金材料，此处的扩展速度加快，使得圆角切削刃更快的发生崩刃或破损。

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，提供一种强度较好、排屑顺畅、提高切削刃的锋利性、延长刀具寿命的圆角立铣刀。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种圆角立铣刀，包括切削部和柄部，所述切削部包括切削刃和螺旋状排屑槽，所述切削刃包括设于切削部端部的底刃、设于切削部外周的外周刃以及连接底刃与外周刃的圆角刃，所述底刃具有底刃前刀面，所述圆角刃具有圆角刃前刀面，所述外周刃具有外周刃前刀面，所述底刃前刀面、圆角刃前刀面和外周刃前刀面构成所述螺旋状排屑槽朝向切削部旋转方向的槽壁面，所述圆角刃具有圆角刃后刀面，所述外周刃具有周刃第一后刀面和周刃第二后刀面，所述周刃第一后刀面位于外周刃与周刃第二后刀面之间，所述圆角刃后刀面与周刃第二后刀面相交并形成交线a，所述周刃第一后刀面跨过所述交线a延伸至圆角刃后刀面内，所述圆角刃前刀面跨过所述交线a延伸至外周刃上。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述圆角刃圆角为0度的位置为位置点N，所述圆角刃前刀面跨过所述交线a在外周刃上形成交点Q，所述圆角刃后刀面与周刃第一后刀面相交形成交线b，所述交线b在圆角刃上形成交点S，所述交点Q和交点S位于位置点N的两侧。

所述切削部的外径为D，所述圆角刃的半径为R，满足0.05D≤R≤0.3D。

所述圆角刃前刀面由平滑连接的第一平面和凸曲面构成，所述第一平面与底刃前刀面连接，且二者在同一平面内，所述凸曲面与外周刃前刀面光滑连接。

所述第一平面的轴向长度为L1，则0.05mm≤L1≤0.2mm，所述凸曲面的轴向长度为L2，则L2≥0.85R。

所述圆角刃前刀面的凸曲面的前角γ为正值，且3°≤γ≤10°。

所述螺旋状排屑槽的螺旋角为θ3，所述底刃前刀面与切削部的水平中截面之间的夹角为θ1，所述圆角刃前刀面与切削部的水平中截面之间的夹角为θ2，θ1＜θ2＜θ3。

所述圆角刃后刀面的宽度自底刃至外周刃逐渐减小。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明的圆角立铣刀，将周刃第一后刀面延伸至圆角刃后刀面内，在圆角刃后刀面内形成近似的三角小面F，同时圆角刃前刀面跨过交线a，周刃第一后刀面的前端与圆角刃前刀面的末端在交线a的两侧，即在交线a处无应力点，因此，所以能够增加此处的切削刃的强度，减缓其磨损速度，即使加大切削参数，也能保证圆角铣刀进行高效加工，该圆角立铣刀结构简单，容易加工，而且切削效率较高；同时圆弧刃前刀面由较小的第一平面和较大的凸曲面组成的圆角切削刃的强度较好，排屑顺畅，能够很好的兼顾圆角刃的强度和锋利性，从而达到延长刀具寿命的效果。

(2)本发明的圆角立铣刀，圆角刃的圆角刃前刀面与周刃第一后刀面在切削刃(圆角刃和外周刃)上的投影相互重叠，并且圆角0度位置N在交点S和交点Q之间，在圆角0度位置N没有应力点，因此，能增加此处的切削刃的强度，减缓其磨损速度；此外，由于圆角刃后刀面渐变过渡，圆角刃后刀面的宽度自底刃至外周刃逐渐减小，从而在圆角0度位置N滞后量最大，可以兼顾圆角切削刃的强度和滞后量，即使加大切削参数，也能保证圆角铣刀进行高效加工。

(3)本发明的圆角立铣刀，底刃的底刃前刀面呈平面状，与圆角刃的前端第一平面在同一个平面内，二者之间光滑的连接，螺旋状排屑槽的螺旋角为θ3，底刃前刀面与切削部的水平中截面之间的夹角为θ1，圆角刃前刀面与切削部的水平中截面之间的夹角为θ2，θ1＜θ2＜θ3，在各前刀面中无台阶，不会对切屑的流动造成妨碍，因此能够抑制切削刃崩刃的产生，从而使得加工面表面粗糙度光滑。

(4)本发明的圆角立铣刀，由于圆角刃的曲率半径R为0.05D以上0.3D以下，因此，圆角刃与被切削材料的接触长度短，切削阻力减小，故而防止圆角刃的崩刃或缺损；而且圆角刃前刀面后端呈凸曲面状(凸曲面)，使得圆角刃的刀尖强度增大，圆角刃的崩刃得到抑制。

附图说明

图1是本发明圆角立铣刀的主视结构示意图。

图2是本发明圆角立铣刀侧视结构示意图。

图3是本发明圆角立铣刀中切削刃的局部放大图。

图4是图3的X处放大图。

图5是图1中的A-A截面图。

图6是本发明圆角立铣刀中圆角刃圆弧角度分布图。

图中各标号表示：

1、切削刃；11、底刃；12、圆角刃；13、外周刃；14、底刃前刀面；15、圆角刃前刀面；151、第一平面；152、凸曲面；16、外周刃前刀面；17、圆角刃后刀面；18、周刃第一后刀面；19、周刃第二后刀面；2、切削部；21、水平中截面；3、柄部；4、螺旋状排屑槽；41、槽壁面。

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。

如图1至图6所示，本实施例的圆角立铣刀，包括切削部2和柄部3，切削部2包括切削刃1和螺旋状排屑槽4，切削刃1包括设于切削部2端部的底刃11、设于切削部2外周的外周刃13以及连接底刃11与外周刃13的圆角刃12，底刃11具有底刃前刀面14，圆角刃12具有圆角刃前刀面15，外周刃13具有外周刃前刀面16，底刃前刀面14、圆角刃前刀面15和外周刃前刀面16构成螺旋状排屑槽4朝向切削部2(刀具主体)旋转方向的槽壁面41，圆角刃12具有圆角刃后刀面17，外周刃13具有周刃第一后刀面18和周刃第二后刀面19，周刃第一后刀面18位于外周刃13与周刃第二后刀面19之间，圆角刃后刀面17与周刃第二后刀面19相交并形成交线a，周刃第一后刀面18跨过交线a延伸至圆角刃后刀面17内，圆角刃前刀面15跨过交线a延伸至外周刃13上。

本实施例中，将周刃第一后刀面18延伸至圆角刃后刀面17内，在圆角刃后刀面17内形成近似三角小面F，同时圆角刃前刀面15跨过交线a，周刃第一后刀面18的前端与圆角刃前刀面15的末端在交线a的两侧，即在交线a处无应力点，因此，所以能够增加此处的切削刃的强度，减缓其磨损速度，即使加大切削参数，也能保证圆角铣刀进行高效加工，该圆角立铣刀结构简单，容易加工，而且切削效率较高；同时圆弧刃前刀面15由较小的第一平面151和较大的凸曲面152组成的圆角切削刃的强度较好，排屑顺畅，能够很好的兼顾圆角刃12的强度和锋利性，从而达到延长刀具寿命的效果。

本实施例中，如图4和图5所示，圆角刃12圆角为0度的位置为位置点N，圆角刃前刀面15跨过交线a在外周刃13上形成交点Q，圆角刃后刀面17与周刃第一后刀面18相交形成交线b，交线b在圆角刃12上形成交点S，交点Q和交点S位于位置点N的两侧。圆角刃12的圆心为O1，圆角为0度的位置为位置点N，N位于圆角刃后刀面17与外周刃前刀面16的交界处，圆角为90度的位置为位置点M，M位于圆角刃前刀面15与底刃前刀面14交界处，由于位置点N相对圆角其他位置更远离轴线C1，切削线速度最高，切削厚度也最大，尤其是采用较大的轴向切深的侧铣或槽铣加工钛合金、高温合金材料，由于被加工材料本身切削力更大，切削温度更高，使得圆角立铣刀的圆角0度位置点N的需要更好的强度和更大的滞后量，本发明的圆角刃12的圆角刃前刀面15与周刃第一后刀面18在切削刃(圆角刃12和外周刃13)上的投影相互重叠，并且位置点N在交点S和交点Q之间，在圆角0度的位置点N没有应力点，因此，能增加此处的切削刃的强度，减缓其磨损速度。此外，由于圆角刃后刀面17渐变过渡，圆角刃后刀面17的宽度自底刃11至外周刃13逐渐减小，从而在位置N滞后量最大，可以兼顾圆角切削刃的强度和滞后量，即使加大切削参数，也能保证圆角铣刀进行高效加工。

除本实施例外，也可以将图3和图6中位置点M定义为圆角0度位置，位置点N定义为圆角为90度的位置。

本实施例中，圆角刃前刀面15由平滑连接的第一平面151和凸曲面152构成，第一平面151与底刃前刀面14连接，且二者在同一平面内，凸曲面152与外周刃前刀面16光滑连接。凸曲面152为圆角刃12从底刃11向外周刃13延伸同时向圆角立铣刀的径向外侧弯曲的凸圆弧。本发明的圆角立铣刀，底刃11的底刃前刀面14呈平面状，与圆角刃12的前端第一平面151在同一个平面内，二者之间光滑的连接，同时，螺旋状排屑槽4的螺旋角为θ3，底刃前刀面14与切削部2的水平中截面21之间的夹角为θ1，圆角刃前刀面15与切削部2的水平中截面21之间的夹角为θ2，θ1＜θ2＜θ3，在各前刀面中无台阶，不会对切屑的流动造成妨碍，因此能够抑制切削刃崩刃的产生，从而使得加工面表面粗糙度光滑。

切削部2的外径为D，圆角刃12的半径为R，满足0.05D≤R≤0.3D。本实施例中，D＝16.0mm，R＝3.0mm，圆角切削刃与被切削材料的接触长度短，切削阻力减小，适合大型航空零部件加工，由于圆角刃12的曲率半径R为0.05D以上0.3D以下，因此，圆角刃12与被切削材料的接触长度短，切削阻力减小，故而防止圆角刃12的崩刃或缺损；而且圆角刃前刀面15后端呈凸曲面状(凸曲面152)，使得圆角刃12的刀尖强度增大，圆角刃12的崩刃得到抑制。

第一平面151的轴向长度为L1，则0.05mm≤L1≤0.2mm，凸曲面152的轴向长度为L2，则L2≥0.85R。本实施例中，L1＝0.12mm，L2＝2.88mm，这样的设计可以增加整个圆角刃12的锋利度，同时圆角的96％是凸形圆角刃(凸曲面152的面积由其轴向长度为L2决定)，圆角强度得到增强，散热面积也相对较大。所以即使加大进给量，也能可靠的进行切削加工。

本实施例中，如图5所示，圆角刃前刀面15的凸曲面152的前角γ为正值，可保证圆角刃12切削轻快，刀刃锋利。γ取在3°～10°内任一值，经切削试验证明小于该范围值时，圆角刃12比较钝，切削不轻快，磨损加快；大于该范围值时，圆角刃12的切削强度差，容易造成刃口崩刃。

应用实例：

本发明的立铣刀与现有的立铣刀对比，采用规格为D16R3*45*100-4T的刀具在侧铣切削条件下进行对比试验：

切削参数：Vc＝80m/min，fz＝0.08mm/z，Ap＝15mm，Ae＝1mm；

工件材料：TC4；

冷却方式：乳化液冷却；

刀具寿命标准：后刀面的磨损值为0.1以上或崩刃；

用本发明圆角立铣刀加工了5h，刃口均匀磨损，零件表面粗糙度合格，而通用圆角立铣刀只加工了3h，圆角刃崩缺，其余切削刃磨损严重，零件表面毛刺严重。

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 (8)

1.一种圆角立铣刀，包括切削部(2)和柄部(3)，所述切削部(2)包括切削刃(1)和螺旋状排屑槽(4)，所述切削刃(1)包括设于切削部(2)端部的底刃(11)、设于切削部(2)外周的外周刃(13)以及连接底刃(11)与外周刃(13)的圆角刃(12)，所述底刃(11)具有底刃前刀面(14)，所述圆角刃(12)具有圆角刃前刀面(15)，所述外周刃(13)具有外周刃前刀面(16)，所述底刃前刀面(14)、圆角刃前刀面(15)和外周刃前刀面(16)构成所述螺旋状排屑槽(4)朝向切削部(2)旋转方向的槽壁面(41)，其特征在于：所述圆角刃(12)具有圆角刃后刀面(17)，所述外周刃(13)具有周刃第一后刀面(18)和周刃第二后刀面(19)，所述周刃第一后刀面(18)位于外周刃(13)与周刃第二后刀面(19)之间，所述圆角刃后刀面(17)与周刃第二后刀面(19)相交并形成交线a，所述周刃第一后刀面(18)跨过所述交线a延伸至圆角刃后刀面(17)内，所述圆角刃前刀面(15)跨过所述交线a延伸至外周刃(13)上。

2.根据权利要求1所述的圆角立铣刀，其特征在于：所述圆角刃(12)的0度位置为位置点N，所述圆角刃前刀面(15)跨过所述交线a在外周刃(13)上形成交点Q，所述圆角刃后刀面(17)与周刃第一后刀面(18)相交形成交线b，所述交线b在圆角刃(12)上形成交点S，所述交点Q和交点S位于0度位置N的两侧。

3.根据权利要求2所述的圆角立铣刀，其特征在于：所述切削部(2)的外径为D，所述圆角刃(12)的半径为R，满足0.05D≤R≤0.3D。

4.根据权利要求3所述的圆角立铣刀，其特征在于：所述圆角刃前刀面(15)由平滑连接的第一平面(151)和凸曲面(152)构成，所述第一平面(151)与底刃前刀面(14)连接，且二者在同一平面内，所述凸曲面(152)与外周刃前刀面(16)光滑连接。

5.根据权利要求4所述的圆角立铣刀，其特征在于：所述第一平面(151)的轴向长度为L1，则0.05mm≤L1≤0.2mm，所述凸曲面(152)的轴向长度为L2，则L2≥0.85R。

6.根据权利要求4所述的圆角立铣刀，其特征在于：所述圆角刃前刀面(15)的凸曲面(152)的前角γ为正值，且3°≤γ≤10°。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的圆角立铣刀，其特征在于：所述螺旋状排屑槽(4)的螺旋角为θ3，所述底刃前刀面(14)与切削部(2)的水平中截面(21)之间的夹角为θ1，所述圆角刃前刀面(15)与切削部(2)的水平中截面(21)之间的夹角为θ2，θ1＜θ2＜θ3。

8.根据权利要求1至6任意一项所述的圆角立铣刀，其特征在于：所述圆角刃后刀面(17)的宽度自底刃(11)至外周刃(13)逐渐减小。