CN109570642A - 一种用于高速加工的超密齿铣削刀具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于高速加工的超密齿铣削刀具，包括刀体和多个切削单元，切削单元包括刀夹和铣削刀片，刀体端面沿周向设有多个均布的安装槽，安装槽与切削单元对应，刀夹通过紧固件固定在安装槽内，刀夹包括刀夹上楔形面、刀夹下楔形面、刀夹定位底面、刀夹前端面、刀夹后端面、刀夹顶面和刀夹固定部，刀夹顶面具有刀槽，铣削刀片固定在刀槽内，安装槽包括相互连通的定位槽和容纳槽，定位槽包括依次与刀夹上楔形面、刀夹下楔形面、刀夹定位底面和刀夹后端面配合的定位槽上楔形面、定位槽下楔形面、定位槽底面和定位槽后面，容纳槽与刀夹固定部配合。本发明具有装夹稳定可靠、铣削齿数多的优点。
Description
技术领域
本发明涉及金属切削刀具，尤其涉及一种用于高速加工的超密齿铣削刀具。
背景技术
随着市场竞争的逐步加剧，现在金属切削领域的加工效率越来越高，尤其在切削铝合金等易切削材料时切削线速度一度达到4000米—6000米/分钟。为了达到高效加工的目的，机床主轴转速甚至达到上万转/分钟。因此在实际使用过程中，为了提高切削效率，在切削刀具允许的范围内，机床主轴实际切削转速往往接近其额定最高值，以期获得最高加工效率。在主轴转速无法提高的时候，提高铣削刀盘的每转进给量成为提高切削效率的有效途径，而刀盘的有效切削齿数是影响刀盘每转进给量的核心因素。公开号为CN1327402A的中国专利文献公开了一种应用于高速铣削上的刀盘结构，该结构也是目前公知的高速铣削刀盘中结构相对紧密，刀具有效切削齿数较多的结构。然而受刀片压板槽的加工限制，在刀片前刀面的上方势必需要留出一定的空间用于压板槽的加工以及扳手锁紧拆卸压板。这就必须牺牲了部分的有效齿数空间，以直径为D80的铣刀盘为例，专利文献CN1327402A公示的结构最大也只能达到12个有效齿。
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，提供一种装夹稳定性好、齿数多的用于高速加工的超密齿铣削刀具。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种用于高速加工的超密齿铣削刀具，包括刀体和多个切削单元，所述切削单元包括刀夹和铣削刀片，所述刀体端面沿周向设有多个均布的安装槽，所述安装槽与切削单元一一对应，所述刀夹通过紧固件固定在安装槽内，所述刀夹包括刀夹上楔形面、刀夹下楔形面、刀夹定位底面、刀夹前端面、刀夹后端面、刀夹顶面和刀夹固定部，所述刀夹顶面具有刀槽，所述铣削刀片固定在刀槽内，所述刀夹固定部设有与紧固件配合的第一紧固孔，且刀夹固定部位于刀夹定位底面上，所述刀夹上楔形面与刀夹前端面之间的夹角为锐角α1，与刀夹后端面之间的夹角为钝角α2，与刀夹顶面之间的夹角为钝角α3，所述刀夹下楔形面与刀夹前端面之间的夹角为锐角α4，与刀夹后端面之间的夹角为钝角α5，与刀夹顶面之间的夹角为钝角α6，所述刀夹上楔形面、刀夹下楔形面与刀夹定位底面三者的延长面形成三棱锥结构，所述安装槽包括相互连通的定位槽和容纳槽，所述定位槽包括依次与刀夹上楔形面、刀夹下楔形面、刀夹定位底面和刀夹后端面配合的定位槽上楔形面、定位槽下楔形面、定位槽底面和定位槽后面，所述容纳槽与刀夹固定部配合，所述容纳槽后面具有与紧固件配合的第二紧固孔。
作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述紧固件为双头螺钉，所述双头螺钉具有上螺纹和下螺旋，上下螺纹旋向相反，上螺纹与第一紧固孔配合，下螺纹与第二紧固孔配合。
作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述第一紧固孔和第二紧固孔同轴，二者与刀体的旋转轴线之间具有夹角δ，δ≤45°。
作为上述技术方案的进一步改进，优选的，在垂直于刀夹上楔形面和刀夹下楔形面，且平行于刀夹后端面的平面内，所述刀夹上楔形面与刀夹下楔形面之间的夹角为β1，5°≤β1≤45°。
作为上述技术方案的进一步改进，优选的，在垂直于刀夹上楔形面和刀夹下楔形面，且垂直于刀夹后端面的平面内，所述刀夹上楔形面与刀夹下楔形面之间的夹角为β2，5°≤β2≤45°。
作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述刀夹前端面设有刀夹前避空面，所述刀夹前避空面与刀夹上楔形面相交，所述刀夹前避空面与刀夹前端面之间的夹角为钝角γ1，与刀夹上楔形面之间的夹角为锐角γ2。
作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述刀夹定位底面与定位槽底面平行。
作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述刀夹上楔形面、刀夹下楔形面、刀夹定位底面、刀夹前端面、刀夹后端面、定位槽上楔形面、定位槽下楔形面、定位槽底面和定位槽后面均为平面。
作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述刀夹固定部为U形柱面结构，所述容纳槽的侧面为与U形柱面结构配合的U形槽侧面。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的用于高速加工的超密齿铣削刀具，其一，组件数量少，系统稳定性高，仅仅需要刀夹、紧固件、刀盘三个部件，系统结构部件的减少利于系统的良好运转，间接降低出现异常的几率，从而提高系统稳定性结构，而一般高速铣削刀具常见的包括刀夹、锁紧螺钉、压板、刀具基体四个部分；其二，结构紧凑，加工效率提升明显，由于系统部件仅仅需要三个，同时扳手方向在刀盘端面且沿着轴向，因此刀盘周向可以预留出大量的空间布置刀夹，拥有更加紧凑的空间，进而形成更多的有效切削齿数，以D80直径的铣刀为例，现有技术最多可以布置12个有效齿(刀夹)，而本发明的刀具可以布置20个有效齿，其加工效率提升60％以上；其三，双重刀片防飞保障，高速铣削刀夹离心力巨大，在径向方向，刀夹与定位槽之间为内大外小的锥面配合，在刀盘破裂前无法从刀盘径向方向移出，因此为刀夹提供了离心力的反向包裹保障，同时紧固件与离心力的方向几乎垂直，也为刀夹提供了剪切防飞保障。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图。
图2是本发明的主视结构示意图。
图3是图2的A处放大图。
图4是本发明中刀夹的立体结构示意图。
图5是本发明中刀夹的主视结构示意图。
图6是图5的左视图。
图7是图5中E-E视图。
图中各标号表示：
1、刀盘；11旋转轴线；2、刀夹；21、刀夹上楔形面；22、刀夹下楔形面；23、刀夹定位底面；24、刀夹前端面；25、刀夹后端面；26、刀夹顶面；261、刀槽；27、刀夹固定部；271、第一紧固孔；28、刀夹前避空面；3、铣削刀片；4、安装槽；41、定位槽；411、定位槽上楔形面；412、定位槽下楔形面；413、定位槽底面；414、定位槽后面；42、容纳槽；421、第二紧固孔；5、双头螺钉。
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7所示，本实施例的用于高速加工的超密齿铣削刀具，包括刀盘1和多个切削单元，切削单元包括刀夹2和铣削刀片3，刀盘1端面沿周向设有多个均布的安装槽4，安装槽4与切削单元一一对应，刀夹2通过紧固件固定在安装槽4内，刀夹2包括刀夹上楔形面21、刀夹下楔形面22、刀夹定位底面23、刀夹前端面24、刀夹后端面25、刀夹顶面26和刀夹固定部27，刀夹顶面26具有刀槽261，铣削刀片3固定在刀槽261内，刀夹固定部27设有与紧固件配合的第一紧固孔271，且刀夹固定部27位于刀夹定位底面23上，刀夹上楔形面21与刀夹前端面24之间的夹角为锐角α1，与刀夹后端面25之间的夹角为钝角α2，与刀夹顶面26之间的夹角为钝角α3，刀夹下楔形面22与刀夹前端面24之间的夹角为锐角α4，与刀夹后端面25之间的夹角为钝角α5，与刀夹顶面26之间的夹角为钝角α6，刀夹上楔形面21、刀夹下楔形面22与刀夹定位底面23三者的延长面形成三棱锥结构，安装槽4包括相互连通的定位槽41和容纳槽42，定位槽41包括依次与刀夹上楔形面21、刀夹下楔形面22、刀夹定位底面23和刀夹后端面25配合的定位槽上楔形面411、定位槽下楔形面412、定位槽底面413和定位槽后面414，容纳槽42与刀夹固定部27配合，容纳槽42后面具有与紧固件配合的第二紧固孔421。
刀夹2安装在安装槽4内时，刀夹上楔形面21与定位槽上楔形面411接触配合，刀夹下楔形面22与定位槽下楔形面412接触配合，刀夹定位底面23与位槽底面413接触配合，刀夹后端面25与定位槽后面414接触配合。刀夹前端面24和刀夹顶面26暴露在定位槽41外，刀夹固定部27位于容纳槽42内，紧固件与第一紧固孔271和第二紧固孔421配合将刀夹2锁紧。在刀盘1的旋转轴线11方向，刀夹2与定位槽41之间为外大内小的锥面配合，在径向方向，刀夹2与定位槽41之间为内大外小的锥面配合。双重锥面配合，刀夹2相对刀盘1的位置从而固定，通过紧固件的轴向锁紧作用从而确保刀夹2与刀盘1无相对位移的工作效果。
本发明的铣削刀具，其一，组件数量少，系统稳定性高，仅仅需要刀夹2、紧固件、刀盘1三个部件，系统结构部件的减少利于系统的良好运转，间接降低出现异常的几率，从而提高系统稳定性结构。而一般高速铣削刀具常见的包括刀夹、锁紧螺钉、压板、刀具基体四个部分。
其二，结构紧凑，加工效率提升明显，由于系统部件仅仅需要三个，同时扳手方向在刀盘1端面且沿着轴向，因此刀盘1周向可以预留出大量的空间布置刀夹2，拥有更加紧凑的空间，进而形成更多的有效切削齿数，以D80直径的铣刀为例，现有技术最多可以布置12个有效齿(刀夹2)，而本发明的刀具可以布置20个有效齿，其加工效率提升60％以上。
其三，双重刀片防飞保障，高速铣削刀夹离心力巨大，在径向方向，刀夹2与定位槽41之间为内大外小的锥面配合，在刀盘1破裂前无法从刀盘1径向方向移出，因此为刀夹2提供了离心力的反向包裹保障。同时紧固件与离心力的方向几乎垂直，也为刀夹提供了剪切防飞保障。
本实施例中，铣削刀片3般为超硬材料，其是刀具的主要切削部分，采用焊接方式与刀夹2连接为一体。
本实施例中，紧固件为双头螺钉5，双头螺钉5具有上螺纹和下螺旋，上下螺纹旋向相反，上螺纹与第一紧固孔271配合，下螺纹与第二紧固孔421配合。双头螺钉5其结构为中间避空，上螺纹和下螺旋分别为左旋螺纹和右旋螺纹，用于连接刀盘1和刀夹2，对刀夹2提供轴向锁紧力。第一紧固孔271和第二紧固孔421同轴，二者与刀盘1的旋转轴线11之间具有夹角δ，δ≤45°，本实施例δ取值15°。双头螺钉5在锁紧后，其与刀盘1的旋转轴线之间具有一个小的角度，以使定位槽41的定位槽上楔形面411、定位槽下楔形面412对刀夹2具有一定的压紧力，以减轻双头螺钉5的负担。
本实施例中，在垂直于刀夹上楔形面21和刀夹下楔形面22，且平行于刀夹后端面25的平面内，刀夹上楔形面21与刀夹下楔形面22之间的夹角为β1，β1为15°～45°内任一值。在垂直于刀夹上楔形面21和刀夹下楔形面22，且垂直于刀夹后端面25的平面内，刀夹上楔形面21与刀夹下楔形面22之间的夹角为β2，β2为15°～45°内任一值。本实施例中，β1取值30°，β2取值20°。
本实施例中，刀夹前端面24设有刀夹前避空面28，刀夹前避空面28与刀夹上楔形面21相交，刀夹前避空面28与刀夹前端面24之间的夹角为钝角γ1，与刀夹上楔形面21之间的夹角为锐角γ2。刀夹前避空面28为与刀夹前端面24呈小角度夹角的平面，其主要用于刀夹2相对刀盘1呈现空间角度布置时，为了避免与切削工件已加工表面发生干涉而削减的平面。
本实施例中，双头螺钉3锁紧刀夹2时，刀夹定位底面23与定位槽底面413平行。刀夹上楔形面21、刀夹下楔形面22、刀夹定位底面23、刀夹前端面24、刀夹后端面25、定位槽上楔形面411、定位槽下楔形面412、定位槽底面413和定位槽后面414均为平面。刀夹固定部27为U形柱面结构，容纳槽42的侧面为与U形柱面结构配合的U形槽侧面，主要为了提供给双头螺钉3的配合强度支撑。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
需要说明的是，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
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)
1.一种用于高速加工的超密齿铣削刀具，包括刀盘(1)和多个切削单元，所述切削单元包括刀夹(2)和铣削刀片(3)，所述刀盘(1)端面沿周向设有多个均布的安装槽(4)，所述安装槽(4)与切削单元一一对应，所述刀夹(2)通过紧固件固定在安装槽(4)内，其特征在于：所述刀夹(2)包括刀夹上楔形面(21)、刀夹下楔形面(22)、刀夹定位底面(23)、刀夹前端面(24)、刀夹后端面(25)、刀夹顶面(26)和刀夹固定部(27)，所述刀夹顶面(26)具有刀槽(261)，所述铣削刀片(3)固定在刀槽(261)内，所述刀夹固定部(27)设有与紧固件配合的第一紧固孔(271)，且刀夹固定部(27)位于刀夹定位底面(23)上，所述刀夹上楔形面(21)与刀夹前端面(24)之间的夹角为锐角α1，与刀夹后端面(25)之间的夹角为钝角α2，与刀夹顶面(26)之间的夹角为钝角α3，所述刀夹下楔形面(22)与刀夹前端面(24)之间的夹角为锐角α4，与刀夹后端面(25)之间的夹角为钝角α5，与刀夹顶面(26)之间的夹角为钝角α6，所述刀夹上楔形面(21)、刀夹下楔形面(22)与刀夹定位底面(23)三者的延长面形成三棱锥结构，所述安装槽(4)包括相互连通的定位槽(41)和容纳槽(42)，所述定位槽(41)包括依次与刀夹上楔形面(21)、刀夹下楔形面(22)、刀夹定位底面(23)和刀夹后端面(25)配合的定位槽上楔形面(411)、定位槽下楔形面(412)、定位槽底面(413)和定位槽后面(414)，所述容纳槽(42)与刀夹固定部(27)配合，所述容纳槽(42)后面具有与紧固件配合的第二紧固孔(421)。
2.根据权利要求1所述的用于高速加工的超密齿铣削刀具，其特征在于：所述紧固件为双头螺钉(5)，所述双头螺钉(5)具有上螺纹和下螺旋，上下螺纹旋向相反，上螺纹与第一紧固孔(271)配合，下螺纹与第二紧固孔(421)配合。
3.根据权利要求2所述的用于高速加工的超密齿铣削刀具，其特征在于：所述第一紧固孔(271)和第二紧固孔(421)同轴，二者与刀盘(1)的旋转轴线之间具有夹角δ，δ≤45°。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的用于高速加工的超密齿铣削刀具，其特征在于：在垂直于刀夹上楔形面(21)和刀夹下楔形面(22)，且平行于刀夹后端面(25)的平面内，所述刀夹上楔形面(21)与刀夹下楔形面(22)之间的夹角为β1，5°≤β1≤45°。
5.根据权利要求1至3任意一项所述的用于高速加工的超密齿铣削刀具，其特征在于：在垂直于刀夹上楔形面(21)和刀夹下楔形面(22)，且垂直于刀夹后端面(25)的平面内，所述刀夹上楔形面(21)与刀夹下楔形面(22)之间的夹角为β2，5°≤β2≤45°。
6.根据权利要求1至3任意一项所述的用于高速加工的超密齿铣削刀具，其特征在于：所述刀夹前端面(24)设有刀夹前避空面(28)，所述刀夹前避空面(28)与刀夹上楔形面(21)相交，所述刀夹前避空面(28)与刀夹前端面(24)之间的夹角为钝角γ1，与刀夹上楔形面(21)之间的夹角为锐角γ2。
7.根据权利要求1至3任意一项所述的用于高速加工的超密齿铣削刀具，其特征在于：所述刀夹定位底面(23)与定位槽底面(413)平行。
8.根据权利要求1至3任意一项所述的用于高速加工的超密齿铣削刀具，其特征在于：所述刀夹上楔形面(21)、刀夹下楔形面(22)、刀夹定位底面(23)、刀夹前端面(24)、刀夹后端面(25)、定位槽上楔形面(411)、定位槽下楔形面(412)、定位槽底面(413)和定位槽后面(414)均为平面。
9.根据权利要求1至3任意一项所述的用于高速加工的超密齿铣削刀具，其特征在于：所述刀夹固定部(27)为U形柱面结构，所述容纳槽(42)的侧面为与U形柱面结构配合的U形槽侧面。
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