CN108380952A - 一种狭窄空间转角和底角加工的球头立铣刀 - Google Patents

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黄明聪
华瑜
邱洋
张杨
蒙林涛
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Abstract

本发明公开一种狭窄空间转角和底角加工球头立铣刀，用于结构件狭窄空间转角和底角特征及其过渡部位铣削加工过程，包括切削部和柄部等结构，其中切削部包括底齿、周齿、容屑槽、底齿过心部和周齿过心部；底齿和周齿齿数为2，其中底齿分为外层底齿和内层底齿，呈交错分布，并且设置有底齿过心部分，外层底齿参与材料切削过程，内层底齿避让防止切削用量过大；一侧周齿设置有周齿过心部分，并且设置周齿与刀具外径角度A。该刀具用于狭窄空间转角和底角的高效高精加工，防止因切削用量过大导致的切削过程不稳定，提高加工表面质量。

Description

一种狭窄空间转角和底角加工的球头立铣刀
技术领域
本发明涉及一种狭窄空间转角和底角加工球头立铣刀，属于切削加工刀具领域。
背景技术
随着航空工业的飞速发展，飞机结构件特征日趋大型化、复杂化、高精度化，具有薄壁、深腔、精度等难加工结构特征，尤其是在接头类零件具有较多的开敞性差的狭窄深槽腔结构，属于典型难加工结构。狭窄深槽腔的内形、腹板、转角和底角一般采用铣削加工的方式形成，但是由于刀具长径比大、切削用量集中以及狭窄空间走刀方式限制等因素导致切削过程不稳定，导致切削表面质量较差。
结构件的狭窄深槽腔结构由腹板、侧壁、转角、底角以及转角和底角过渡区域组成，在加工槽腔底部的底角、转角以及过渡区域是刀具与工件接触长度大，切削用量集中，切削力大，而且为防止刀具与深槽腔结构干涉，选用铣削刀具长径比大，加工过程切削振动明显，产生“弹刀”现象，铣刀周刃受迫振动会铣伤内形的已加工表面，产生波纹状的表面缺陷，降低表面质量，甚至导致零件尺寸超差。目前为防止加工缺陷的产生主要采用走刀方式优化和切削参数优化两种工艺方法：在加工底角和转角部分结构时设置适量的刀具摆角，防止铣刀周刃铣伤已加工表面；采用较小的切削速度、每齿进给量、切深和切宽，减小切削力，降低切削振动幅值。但是对于狭窄深槽腔结构，增加刀具摆角的方式会引起刀具与工件结构干涉，降低切削参数导致切削效率降低，缺乏转角和底角结构高效和高精度加工刀具与方法。
发明内容
本发明针对现有立铣刀加工狭窄深槽腔转角和底角部位存在的切削振动大、表面质量差的问题，提供一种分层加工并避让已加工表面的球头立铣刀，实现狭窄深槽腔转角和底角部位高效和高精加工。
本发明的技术方案为：
一种狭窄空间加工的球头立铣刀，包括柄部和切削部，切削部包括底齿、周齿、容屑槽；底齿分为外层底齿和内层底齿，外层底齿和内层底齿交错分布，外层底齿具有切削刃，外层底齿切削刃的回转面完全覆盖立铣刀球面。
所述周齿具有向柄部逐渐缩小的锥度。
所述周齿的锥度为2~4°。
所述底齿和周齿齿数为2。
所述底齿设置有底齿过心部分。
所述底齿过心部分切削刃长度L 1=0.5~1mm。
所述周齿的一侧设置有周齿过心部分。
所述周齿过心部分切削刃长度L 2=1~2mm。
所述外层底齿半径R 1=0.5D，内层底齿半径R 2=R 1-1~2mm。
本发明铣刀的外层底齿参与材料切削过程，内层底齿避让防止切削用量过大；一侧周齿设置有周齿过心部分，并且设置周齿的收缩结构，避免周齿切削刃受迫振动铣伤已加工表面。本发明铣刀的周齿具有锥度，当立铣刀走刀时受狭窄空间限制无法添加刀具摆角时，周齿与侧壁已加工表面具有避让空间，避免受振动影响铣伤已加工表面。
本发明铣刀的立铣刀齿数为2，避免狭窄空间多齿同时参与切削。
本发明铣刀的外层底齿和内层底齿交错分布，并且具有部分重叠加工，保证加工余量全部去除，其中外层底齿半径R 2=0.5D，内层底齿半径R 1=R 2-1~2mm，D为立铣刀直径。
本发明铣刀的一侧外层底齿具有过心部分，过心切削刃长度L 1=0.5~1mm，保证两侧底刃接触部位加工余量去除。本发明铣刀的另一侧周齿具有过心部分，过心切削刃长度L 2=1~2mm，保证底齿和周齿过渡部位余量去除。
本发明铣刀的底齿过心部为外层底齿超过刀具旋转中心的切削刃，该球头立铣刀的外层切削刃交错分布并且具有重叠部分，切削过程中外层底齿切削刃部结构完全覆盖立铣刀球面。外层底齿切削刃的回转面是切削刃绕刀具轴线回转形成的曲面，该曲面完全覆盖球头立铣刀前端的半球面。
本发明铣刀的周齿过心部分是与外层底齿球面相切的切削刃，带有锥度的周齿与周齿过心部分相交，交点与切点距离为周刃过心部分长度L 2。周齿过心部分参与切削，防止因切削层变形进入底齿与周齿过渡部分，在加工表面产生台阶。
本发明提供的球头立铣刀用于狭窄空间转角和底角加工，实现底角余量沿底刃方向分层切削，避免因切削层过长导致切削负载大，减少切削振动；通过设置周齿过心部分和避让角度，保证底角和转角加工时，避免因切削振动导致的周刃铣伤侧壁等已加工表面；通过刀具结构实现切削载荷分散与加工表面避让，减少工艺程编时刀具摆角和分层切削设置的复杂程度，特别适用于狭窄空间无法通过设置摆角等措施避免加工损伤的情况。
附图说明
图1是球头立铣刀结构示意图。
图2是球头立铣刀刃口结构示意图。
图3时图2中C的局部放大图。
图4是转角和底角结构示意图。
图中，1、底齿；2、周齿；3、容屑槽；4、柄部；5、外层底齿；6、底齿过心部分；7、内层底齿；8、周齿过心部分；9、底角；10、侧壁；11、转角；12、转角和底角过渡部分；13、腹板；A、周齿的外径与刀具外径的夹角。
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说明，但本发明专利并不限于本实例。
实施例1
如图1、图2、图3所示，本发明的一种狭窄空间加工的球头立铣刀，包括柄部4和切削部，切削部包括底齿1、周齿2、容屑槽3；底齿1分为外层底齿5和内层底齿7，外层底齿5和内层底齿7交错分布，外层底齿5具有切削刃，外层底齿5切削刃的回转面完全覆盖立铣刀球面。本发明铣刀的底齿和周齿齿数为2。
实施例2
如图1、图2、图3所示，本发明的一种狭窄空间加工的球头立铣刀，包括柄部和切削部，切削部包括底齿1、周齿2、容屑槽3；底齿1分为外层底齿5和内层底齿7，外层底齿5和内层底齿7交错分布，外层底齿5具有切削刃，外层底齿切削刃的回转面完全覆盖立铣刀球面。外层底齿5设置有底齿过心部分6。外层底齿5半径R 1=0.5D，内层底齿半径R 2=R 1-1~2mm。底齿过心部分切削刃长度L 1=0.5~1mm。
实施例3
如图1、图2、图3所示，本发明的一种狭窄空间加工的球头立铣刀，包括柄部和切削部，切削部包括底齿1、周齿2、容屑槽3；底齿1分为外层底齿5和内层底齿7，外层底齿5和内层底齿7交错分布，外层底齿5具有切削刃，外层底齿切削刃的回转面完全覆盖立铣刀球面。底齿1和周齿2齿数为2。周齿2具有向柄部逐渐缩小的锥度。周齿2的锥度为2~4°，即周齿与刀具外径的夹角为2~4°。周齿2的一侧设置有周齿过心部分8。本发明铣刀两侧周齿结构不同，其中一侧设置有周齿过心部分8，周齿过心部分8与外层底齿相切，切点如图2中点P 1所示，点P 1位于经过刀具球面中心并与旋转中心轴线14的垂直线15上；周齿过心部分与带角度的周齿结构相交于点P 2，点P 1和P 2之间的距离为L 2，为周齿过心部分切削刃长度。另一侧周齿不设置过心部分，周齿2与外层底齿相交于点P 3，点P 3位于经过刀具球面中心的垂直线15上，垂直线15垂直于旋转中心轴线14。周齿过心部分8的切削刃长度L 2=1~2mm。
实施例4
如图1、图2、图3和图4所示，本发明的一种狭窄空间加工球头立铣刀，用于狭窄空间转角和底角高效高精度铣削加工。
本发明的铣刀用于铣削加工狭窄深槽腔的转角11、底角9以及转角和底角过渡部分12，包括柄部4和切削部，切削部包括底齿1、周齿2、容屑槽3、底齿过心部6和周齿过心部分8，该球头立铣刀齿数为2，刀具直径为D。
底齿1分为外层底齿5、内层底齿7、底齿过心部分6，外层底齿5和内层底齿7呈交错分布，并具有部分重叠，外层底齿1半径R 2=0.5D，内层底齿7半径R 1=R 2-1~2mm。一侧外层底齿5连接底齿过心部分6，过心切削刃长度L 1=0.5~1mm。
周齿2结构与刀具外径的角度A=2~4°，周齿与侧壁已加工表面具有避让空间，在加工转角11和底角9等结构时可以不设置刀具摆角，避免与侧壁10干涉。
一侧周齿2连接周齿过心部分8，过心切削刃长度L 2=1~2mm。

Claims (9)

1.一种狭窄空间转角和底角加工球头立铣刀，包括柄部和切削部，其特征在于，切削部包括底齿、周齿、容屑槽；底齿分为外层底齿和内层底齿，外层底齿和内层底齿交错分布，外层底齿具有切削刃，外层底齿切削刃的回转面完全覆盖立铣刀球面。
2.根据权利要求2所述的一种狭窄空间转角和底角加工球头立铣刀，其特征在于，所述周齿具有向柄部逐渐缩小的锥度。
3.根据权利要求1或2之一所述的一种狭窄空间转角和底角加工球头立铣刀，其特征在于，所述底齿和周齿齿数为2。
4.根据权利要求2所述的一种狭窄空间转角和底角加工球头立铣刀，其特征在于，所述周齿的锥度为2~4°。
5.根据权利要求1或2所述的一种狭窄空间转角和底角加工球头立铣刀，其特征在于，所述底齿设置有底齿过心部分。
6.根据权利要求5所述的一种狭窄空间转角和底角加工球头立铣刀，其特征是，所述底齿过心部分切削刃长度L 1=0.5~1mm。
7.根据权利要求1或2所述的一种狭窄空间转角和底角加工球头立铣刀，其特征在于，所述周齿的一侧设置有周齿过心部分。
8.根据权利要求7所述的一种狭窄空间转角和底角加工球头立铣刀，其特征是，所述周齿过心部分切削刃长度L 2=1~2mm。
9.根据权利要求1或2所述的一种狭窄空间转角和底角加工球头立铣刀，其特征是，所述外层底齿半径R 1=0.5D，内层底齿半径R 2=R 1-1~2mm。
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