CN109420789A - 一种非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀，其中，铣刀类型为立式平头铣刀，铣削刃为N条，其中N 3条，N为整数。铣刀的结构包括刀柄，刀体和退刀槽，其中刀柄连接机床，退刀槽方便刀体的加工，刀体上的铣削刃用于加工工件，其中铣削刃关于刀具中心成非均匀分布，各个铣削刃之间的螺旋角度均不相等，同时相邻的铣削刀刃在沿着螺旋线上的容屑角的大小总是可变的，且相邻的螺旋刀刃上的容屑角的大小均不相等。本发明提供的非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀通过对其结构的设计，能够有效的降低传统均匀螺旋角立式铣刀和不变容屑角立式铣刀在生产加工中产生的再生振颤，从而提高铣削加工稳定性，延长铣刀寿命，改善工件表面质量。

Description

一种非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀

技术领域

本发明涉及了一种铣削加工刀具，更具体的说，特别涉及到了一种非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀。

背景技术

随着科技的不断发展，机械加工领域对工件的精度要求越来越高，而工件的表面质量往往决定了工件的使用寿命，铣削加工是加工工件表面最常用的方法之一。由于当前对难加工材料构成的复杂曲面零部件的需求量越来越大，因此，为加工高质量的工件，往往对铣刀的要求格外严格，而立式铣刀往往是对轮廓表面进行精铣加工的首选。

铣削加工中刀具的再生振颤是影响加工效率，刀具寿命以及工件质量的一个重要因素，而在高速铣削加工中，刀具再生振颤的弊端已经成为从事机械加工领域的人们最关注的问题之一。它不但直接影响着铣削加工的稳定性，同时也加剧刀具的磨损，严重的会导致刀具断裂同时损坏机床本身。因此可以通过改变铣刀结构从而减低刀具的振颤影响，以达到增加铣削稳定性，改善工件的加工质量，提高刀具寿命的目的。申请人为吴威，周建峰和张晓霞申请的专利一种非对称刃变螺旋铣刀，即，公开号为CN 205043228 U的中国发明专利，其采用了一种将铣削刃设计为奇数个的非对称式螺旋铣刀的方法，该设计方法针对于制造扩大器来说，提高了加工效率，满足了大批量的生产需求，但是该设计方法也有以下缺点，此发明公开的刀具的刀刃个数只为奇数个，另外其设计的铣削刀刃关于刀具中心成均匀分布，同时相邻的容屑角是不变的。对抑制刀具再生振颤的现象并不明显，同时也不能在其他加工领域有效的提高铣削稳定性。

因此，通过新的设计改变立式铣刀的结构，使得刀具的刀刃关于刀具中心成非均匀分布，各个铣削刀刃的螺旋角度数不相等，相邻的铣削刀刃在沿着螺旋线上的容屑角的大小可变的。这样设计刀具结构可以使刀具自身产生的振颤，通过刀具本身相互抵消，从而减少刀具再生振颤的产生，提高铣削加工稳定性，改善加工工件表面的质量。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供了一种非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀，该非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀通过其结构设计，能够有效的降低传统均匀螺旋角铣刀和不变容屑角的立式铣刀在生产加工中产生的再生振颤，从而提高铣削加工稳定性，延长刀具寿命，改善工件表面质量。

一种非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀，其中，铣刀类型为立式平头铣刀，铣削刀刃的个数包括N条，其中N ≥3条，N为整数。铣刀的结构包括刀柄，刀体和退刀槽，其中刀柄用于连接机床，退刀槽可以方便刀体的加工，刀体上的铣削刀刃用于对工件的加工。在所述的N 3条的铣削刀刃中，铣削刃关于刀具中心成非均匀分布，各个铣削刀刃之间的螺旋角度均不相等，同时相邻的铣削刀刃在沿着螺旋线上的容屑角的大小总是可变的，且相邻的螺旋刀刃上的容屑角的大小均不相等。

优选地，设置的刀体上有三条铣削刀刃，三条刀刃之间关于刀具中心成不均匀分布，三条刀刃中任意相邻的两条刀刃之间的螺旋角不相等，且相邻的铣削刀刃在沿着螺旋线上的容屑角的大小总是可变的，铣刀末端是平面结构，属于立式平头铣刀。

优选地，设置的刀体上有四条铣削刀刃，四条刀刃之间关于刀具中心成不均匀分布，四条刀刃中任意相邻的两条刀刃之间的螺旋角不相等，且相邻的铣削刀刃在沿着螺旋线上的容屑角的大小总是可变的，铣刀末端是平面结构，属于立式平头铣刀。

本发明的有益效果是：本发明主要解决的技术问题是提供了一种非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀，该非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀通过其结构设计，能够有效的降低传统均匀螺旋角立式铣刀和不变容屑角立式铣刀在生产加工中产生的再生振颤，从而提高铣削加工稳定性，延长刀具寿命，改善工件表面质量。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施实例和其存在优势的原因，下面对实施实例和其存在优势所需要使用的图作简单的介绍，显而易见的，下面的图中仅仅是本发明的实施例，在对非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀来讲，只有存在着合适的螺旋角角度和容屑角角度，本发明才可以实施，下列的图均是满足本发明的实施例，同时可以体现本发明较传统均匀的立式铣刀存在明显优势。所以，其他本领域人员再不付出创造性劳动的前提下，均可根据提供的图获得其他图。

图1为本发明一种非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀平面展开图，其中1，2，3分别是指非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀的三条铣削刀刃，和分别是指对应铣削刀刃的螺旋角，其中，是指两条铣削刀刃之间的容屑角大小， 大小沿着铣削刀刃不断变化，为容屑角改变的大小，z是指铣刀工作时的铣削高度。

图2为本发明一种非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀在铣削工件表面过程中平面展开图，工件需要加工的表面为平面，其中1，2，3分别是指非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀的三条铣削刀刃， 和分别是指对应铣削刀刃的螺旋角，其中，是指两条铣削刀刃之间的容屑角大小， 大小沿着铣削刀刃不断变化，为容屑角改变的大小，z是指铣刀工作时的铣削高度。

图3为本发明一种非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀的俯视图，其中该图为三刃非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀的俯视图，1,2,3分别是指三条不同的铣削刀刃。

图4为本发明一种非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀的俯视图，其中该图为三刃非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀的俯视图，其中1,2,3分别是指三条不同的铣削刀刃，，，分别是指对应的螺旋角大小，其中。

图5为本发明一种非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀的主视图，其中该图为三刃非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀的主视图，1,2,3分别是指三条不同的铣削刀刃，4是指退刀槽，5是指刀柄。

图6为本发明一种非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀的三维立体仿真图，其中该图为三刃非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀的三维立体仿真图，铣刀末端为平面结构。

图7为本发明一种非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀的俯视图，其中该图为四刃非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀的俯视图，1,2,3,4分别是指四条不同的铣削刀刃。

图8为本发明一种非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀的俯视图，其中该图为四刃非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀的俯视图，1,2,3,4分别是指四条不同的铣削刀刃，，分别是指对应的螺旋角大小，其中。

图9为本发明一种非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀的主视图，其中该图为四刃非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀的主视图，1,2,3,4分别是指四条不同的铣削刀刃，5是指退刀槽，6是指刀柄。

图10为本发明一种非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀的三维立体仿真图，其中该图为四刃非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀的三维立体仿真图，铣刀末端为平面结构。

具体实施方式

为了使相关技术人员更好的理解本申请的技术方案，下面结合本申请实施例中的图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚，完整的描述，显然，所述的实施例仅是本申请中的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，相关技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的其他实施例，都应当属于本申请的保护范围。

参见图1，图1为本发明一种非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀平面展开图，其中1，2，3分别是指非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀的三条铣削刀刃， 和分别是指对应铣削刀刃的螺旋角，其中，是指两条铣削刀刃之间的容屑角大小， 大小沿着铣削刀刃不断变化，为容屑角改变的大小，z是指铣刀工作时的铣削深度。当立式铣刀在工件上工作时，铣刀的自身振颤可的产生能会导致机械结构的变化，如果铣刀的螺旋角是均匀的，振颤的发生总是以再生的形式出现在刀具和工件上，从而导致铣削稳定性变差。如图2，随着切削深度z的改变，每一对铣削刀刃之间的容屑角 也不断的改变，当立式铣刀被设计为非均匀螺旋角和可变容屑角时，因为每一对切削要素都是关于容屑角为的切削平面对称，因此再生现象可以被相互抵消，从而使刀具振颤减少甚至消除，以达到提高铣削加工稳定性，延长刀具寿命，改善工件表面质量的目的。

参见图3，图4，图5和图6，为三刃非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀的具体实施例，其中，图3为三刃非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀的俯视图；图4为在三刃非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀的俯视图下，非均匀螺旋角的分布情况，其中 ，，分别是指对应的螺旋角大小，特别的；图5为三刃非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀的主视图；图6为三刃非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀的三维立体仿真图。

如图3，图4和图5所示，该三刃非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀，铣刀末端为平面结构，包括1,2,3三条铣削刀刃，4为退刀槽和5为刀柄，其中刀柄用于连接机床，退刀槽为方便刀体的加工，刀体上的铣削刀刃用于对工件的加工。

如图6，更加直观审视该三刃非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀的实施例。

铣刀类型为立式平头铣刀，铣削刀刃的个数包括N条，其中N ≥3条，N为整数。铣刀的结构包括刀柄，刀体和退刀槽，其中刀柄用于连接机床，退刀槽可以方便刀体的加工，刀体上的铣削刀刃用于对工件的加工。在所述的N 3条的铣削刀刃中，铣削刃关于刀具中心成非均匀分布，各个铣削刀刃之间的螺旋角度均不相等，同时相邻的铣削刀刃在沿着螺旋线上的容屑角的大小可变的，且相邻的螺旋刀刃上的容屑角的大小均不相等。

图3，图4，图5和图6，提供了一种N=3的三刃非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀的具体实施例，如图可知，该三刃非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀上共设置了3条铣削刀刃，分别是1,2和3，径向上，三条铣削刃关于刀具中心成非均匀分布，三条铣削刀刃之间的螺旋角度均不相等，轴向上，相邻的铣削刀刃在沿着螺旋线上的容屑角的大小总是可变的，且相邻的螺旋刀刃上的容屑角的大小均不相等（参见图4）。

参见图7，图8，图9和图10，为四刃非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀的具体实施例，其中，图7为四刃非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀的俯视图；图8为在四刃非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀的俯视图下，非均匀螺旋角的分布情况，其中 ，，分别是指对应的螺旋角大小，特别的；图9为四刃非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀的主视图；图10为四刃非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀的三维立体仿真图。

如图7，图8和图9所示，该四刃非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀，铣刀末端为平面结构，包括1,2,3,4四条铣削刀刃，5为退刀槽和6为刀柄，其中刀柄用于连接机床，退刀槽为方便刀体的加工，刀体上的铣削刀刃用于对工件的加工。

如图10，更加直观审视该四刃非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀的实施例。

图7，图8，图9和图10，提供了一种N=4的四刃非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀的具体实施例，如图可知，该四刃非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀上共设置了4条铣削刀刃，分别是1,2，3和4，径向上，四条铣削刃关于刀具中心成非均匀分布，四条铣削刀刃之间的螺旋角度均不相等，轴向上，相邻的铣削刀刃在沿着螺旋线上的容屑角的大小可变的，且相邻的螺旋刀刃上的融屑的大小数均不相等（参见图8）。

本发明提供的非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀是通过对传统的刀具进行改进，将传统立式铣刀的螺旋角非均匀化，容屑角可变化，即形成本发明提供的非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀，由于螺旋角的非均匀化和容屑角的可变化，在刀具工作时，通过刀具本身的自生振颤使得刀具的再生振颤相互抵消，从而降低甚至消除了刀具振颤，提高铣削稳定性。

本发明提供的非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀不但可以提高铣削稳定性，同时可以延长刀具寿命，同时满足高转速下的铣削条件，实验证明，当选择的非均匀螺旋角度数和可变容屑角度数合适时，在相同的铣削条件下，非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀较传统的均匀螺旋角的立式铣刀在铣削稳定性上有大幅度提高，同时在相同铣削条件下，非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀可以工作更长时间，获得工件的表面质量更优。

在优选地两个实施例中，考虑到该非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀的加工速度和刀具强度的匹配要求，一般在刀体上设置三条或四条铣削刀刃。

当然，在本发明中所涉及的立式平头铣刀中，也可以在刀体上分别设置多条铣削刀刃，其中铣削刀刃的条数N≥3，N为整数。

以上对本发明所提供的一种非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀进行了详细介绍。本文中应用了具体两个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (3)

1.一种非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀，其特征铣刀类型为立式平头铣刀，铣削刃为N条，其中N ≥3条，N为整数，铣刀的结构包括刀柄，刀体和退刀槽，其中刀柄连接机床，退刀槽方便刀体的加工，刀体上的铣削刃用于加工工件，其中铣削刃关于刀具中心成非均匀分布，各个铣削刃之间的螺旋角度均不相等，同时相邻的铣削刀刃在沿着螺旋线上的容屑角的大小总是可变的，且相邻的螺旋刀刃上的容屑角的大小均不相等。

2.根据权利要求书1所述的非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀，其特征在于铣刀的类型为立式平头铣刀，同时铣刀刀体上设置的有3条铣削刀刃，3条刀刃之间关于刀具中心成不均匀分布，3条刀刃中任意相邻的两条刀刃之间的螺旋角不相等，且相邻的铣削刀刃在沿着螺旋线上的容屑角的大小总是可变的，铣刀的末端为平面结构，属于平头铣刀。

3.根据权利要求书1所述的非均匀螺旋角和可变容屑角的立式铣刀，其特征在于铣刀的类型为立式平头铣刀，同时铣刀刀体上设置的有4条铣削刀刃，4条刀刃之间关于刀具中心成不均匀分布，4条刀刃中任意相邻的两条刀刃之间的螺旋角不相等，且相邻的铣削刀刃在沿着螺旋线上的容屑角的大小总是可变的，铣刀的末端为平面结构，属于平头铣刀。