CN110014184A - 一种钛合金加工用渐变螺旋槽旋轮线铣刀及其磨削方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种钛合金加工用渐变螺旋槽旋轮线铣刀及其磨削方法，铣刀主体包括刀柄部与切削刃部，切削刃部包括旋轮线刃部和周刃部，旋轮线刃部包括两条结构相同且对称分布的旋轮线刃，两条旋轮线刃在切削刃部顶点处连接，周刃部包括两条结构相同且对称分布的周刃，周刃与旋轮线刃靠近刀柄部处的一端光滑连接；周刃设置于旋轮线刃部与刀柄部之间，两条旋轮线刃之间开设有两条中心槽，两条周刃之间开设有两条对称的渐变螺旋槽，渐变螺旋槽与相应的中心槽相连。本发明的铣刀经本发明的磨削方法加工后，工作时提高了材料的去除率、加工表面的残留高度更低，表面质量更好且单位面积承受的切削力小，降低了刀具磨损，延长了刀具的使用寿命。

Description

一种钛合金加工用渐变螺旋槽旋轮线铣刀及其磨削方法

技术领域

本发明涉及切削刀具技术领域，特别是涉及一种钛合金加工用渐变螺旋槽旋轮线铣刀及其磨削方法。

背景技术

钛合金的优良性能如：比强度高、高温力学性能好、耐蚀性好等，确立了其在航空结构材料领域中的重要地位，在航空制造业中，钛合金零件多数是大型框类零件，通常是采用铣削加工去除大量的钛合金材料，材料去除体积非常大。

然而，钛合金具有弹性模量、导热系数、变形系数小、化学活性高等特点。在加工过程中，切削温度高，单位面积上的切削力大，冷硬现象和刀具磨损严重，加工效率低下，并常常伴有粘刀现象发生，导致排屑困难,而且在加工钛合金材料时，切削速度往往比较低，加工效率低下。

另外钛合金对表面缺陷和损伤比高温合金、不锈钢和结构钢更加的敏感，而钛合金的上述切削加工特点会导致其加工表面缺陷和微观损伤较多，表面质量和表面完整性较差，从而影响加工零件的疲劳性能与服役性能。因此寻求一种切削性能优良，适宜钛合金材料加工的新型刀具来改善钛合金加工中存在的问题就有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种钛合金加工用渐变螺旋槽旋轮线铣刀及其磨削方法，以解决上述现有技术存在的问题，使刀具工作时磨损轻、排屑方便，加工效率高、加工质量和加工表面完整性较好。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种钛合金加工用渐变螺旋槽旋轮线铣刀，包括圆柱体状的刀柄部和切削刃部，所述切削刃部包括旋轮线刃部和周刃部，所述旋轮线刃部包括两条结构相同且对称分布的旋轮线刃，两条所述旋轮线刃在所述切削刃部顶点处连接，所述周刃部包括两条结构相同且对称分布的周刃，所述周刃与所述旋轮线刃靠近刀柄部处的一端光滑连接；所述周刃设置于所述旋轮线刃部与所述刀柄部之间，两条所述旋轮线刃之间开设有两条中心槽，两条所述周刃之间开设有两条对称的渐变螺旋槽，所述渐变螺旋槽与相应的所述中心槽相连；

所述旋轮线刃部的轮廓曲线为旋轮线曲线，所述旋轮线曲线为一个虚拟圆在一条定直线上滚动时，圆周上一个定点的轨迹；所述旋轮线曲线长半轴的长度为R，与刀柄部半径相同，短半轴的长度为h，与所述旋轮线刃部的顶点到所述旋轮线刃部与所述周刃部的相接处的垂直距离相同；

所述旋轮线的曲线方程为

x＝a(θ-sinθ)

y＝a(1-cosθ)

其中a为虚拟圆的半径，θ为虚拟圆的半径所经过的角度，0°≤θ≤360°；

由旋轮线性质可知：

R＝πa

旋轮线刃的轴向长度：

h＝2a。

可选的，所述旋轮线刃部加工有位于旋轮线刃的前刀面与旋轮线刃之间的旋轮线刃强化带，所述旋轮线刃强化带角度为20°～30°之间，所述旋轮线刃强化带宽度m取值范围为0.1mm～0.2mm，且所述旋轮线刃强化带的宽度自周刃部处至切削刃部顶点处逐渐变小，所述周刃部加工有位于周刃与周刃的前刀面之间的周刃强化带，所述周刃强化带的角度与旋轮线刃部的旋轮线刃强化带的角度相同，所述周刃强化带宽度和所述旋轮线刃与周刃相接处的旋轮线刃强化带宽度相同。

可选的，所述旋轮线刃部加工有位于旋轮线刃与旋轮线刃第一后刀面之间的旋轮线刃缓压带，所述旋轮线刃缓压带与所述旋轮线刃强化带关于旋轮线刃对称设置，所述旋轮线刃缓压带角度的取值范围为-5°～-20°，旋轮线刃缓压带宽度n取值范围为0.1～0.2mm，且所述旋轮线刃缓压带的宽度自周刃部处至切削刃部顶点处逐渐变小，所述周刃部加工有位于周刃与周刃第一后刀面之间的周刃缓压带，周刃缓压带的角度与旋轮线刃部的旋轮线刃缓压带角度相同，周刃缓压带宽度保持与旋轮线刃与周刃相接处的旋轮线刃缓压带的宽度相同。

可选的，所述渐变螺旋槽的螺旋角从所述旋轮线刃部与所述周刃部的相接处到所述周刃部与刀柄部相接处逐渐减小；切削速度为100-150m/min，切削深度为0.2-0.4mm时，所述渐变螺旋槽以三次函数y＝15x³-11x²+1.4x+0.99渐变形成，当切削速度为70-100m/min，切削深度为0.4-0.6mm时，所述渐变螺旋槽以二次函数y＝3.3x²-2.7x+1.3渐变形成，当切削速度低于70m/min，切削深度低于0.2mm时，螺旋槽以一次函数y＝0.56x+1无渐变形成。

可选的，所述中心槽包括所述旋轮线刃的前刀面、中心槽壁面及中心槽面。

本发明还公开一种钛合金加工用渐变螺旋槽旋轮线铣刀磨削方法，包括磨削后刀面；调整碗型砂轮的大端圆面偏离后刀面一个磨削角度v，铣刀绕A轴旋转，并沿着X轴移动，碗型砂轮从铣刀顶点开始磨削，磨削点的坐标通过铣刀初始坐标系0-XYZ、铣刀旋转w角度的坐标系0-X3Y3Z3、铣刀旋转p角度的坐标系0-X4Y4Z4之间的坐标转换建立，碗型砂轮的磨削方向为T，完成后刀面的磨削。

可选的，磨削旋轮线刃强化带与旋轮线刃缓压带；选取平砂轮，铣刀绕A轴旋转，并沿着X轴移动，正向磨削过程中完成旋轮线强化带的磨削，然后平砂轮沿着垂直于铣刀轴线的方向退开，反向回程过程中加工出旋轮线刃缓压带，在一正一反中完成旋轮线刃强化带和旋轮线刃缓压带的磨削。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供的钛合金加工用渐变螺旋槽旋轮线铣刀对钛合金工件进行加工时，与现有技术中相同直径的球头铣刀相比，在等残留高度铣削加工中，旋轮线铣刀的有效切削半径约是球头铣刀有效切削半径的倍，铣削行宽约为球头铣刀铣削行宽的倍，旋轮线铣刀的行距更大，加工行宽更大，加工效率更高，表面质量更好；本发明中的切削刃处加工有旋轮线强化带、周刃强化带与旋轮线缓压带、周刃缓压带，旋轮线强化带、周刃强化带可以有效提高刃口强度，减少加工中刀具崩刃情况的发生，刃口强度的提高延长了刀具的使用寿命，旋轮线缓压带、周刃缓压带有助于消除切削加工中的低频振动，提高加工精度；本发明中的周刃部具有以指数函数形式渐变的螺旋槽，其螺旋角从所述旋轮线刃部与所述周刃部的相接处到所述周刃部与刀柄部相接处逐渐减小进而形成渐变的螺旋槽，并且可以灵活的选择以不同的指数函数渐变的螺旋槽来匹配在钛合金加工中不同的切削用量、加工情况的需要，由于渐变的螺旋槽的螺旋角是由大减小的，扩大了容屑的空间，切屑所经过的路径长度变小，排屑速度快，提高了加工效率，降低了刀具磨损，提高了刀具寿命。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的钛合金加工用渐变螺旋槽旋轮线铣刀的侧视图；

图2是本发明的钛合金加工用渐变螺旋槽旋轮线铣刀的俯视图；

图3是说明钛合金加工用渐变螺旋槽旋轮线铣刀的旋轮线刃部的放大图；

图4是图3的旋轮线刃部的旋轮线刃强化带的放大图；

图5是图3的旋轮线刃部的旋轮线刃缓压带的放大图；

图6是本发明的钛合金加工用渐变螺旋槽旋轮线铣刀的渐变螺旋槽的示意图及其不同切削用量下的刃线展开图；

图7是本发明的钛合金加工用渐变螺旋槽旋轮线铣刀的旋轮线刃部的剖视图；

图8是本发明的钛合金加工用渐变螺旋槽旋轮线铣刀与相同直径球头铣刀的行宽的对比图；

图9是本发明的钛合金加工用渐变螺旋槽旋轮线铣刀后刀面的磨削示意图；

图10是本发明的钛合金加工用渐变螺旋槽旋轮线铣刀的旋轮线刃强化带与旋轮线刃缓压带的磨削示意图；

图11是磨削本发明的钛合金加工用渐变螺旋槽旋轮线铣刀的五轴磨床的工作台结构示意图；

附图标记说明：1、铣刀主体，2、刀柄部3、切削刃部，3a、旋轮线刃部，3b、周刃部，4、中心槽，5、旋轮线刃，6、旋轮线刃第一后刀面，7、旋轮线刃第二后刀面，8、中心槽面，9、旋轮线刃前刀面，10、中心槽壁面，12、周刃，13、周刃第一后刀面，14、周刃第二后刀面，15、渐变螺旋槽，16、周刃前刀面，17、旋轮线刃强化带，18、旋轮线刃缓压带，19、周刃强化带，20、周刃缓压带，21、人工阶梯面，22、砂轮。

具体实施方式

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。

本发明的目的是提供一种钛合金加工用渐变螺旋槽旋轮线铣刀及其磨削方法，以解决上述现有技术存在的问题，使刀具工作时磨损轻、排屑方便，加工效率高、加工质量和加工表面完整性较好。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明公开一种钛合金加工用渐变螺旋槽旋轮线铣刀，如图1所示，钛合金加工用渐变螺旋槽旋轮线铣刀由铣刀主体1的前端侧的切削刃部3和铣刀主体1的后端侧的刀柄部2构成。刀柄部2为以铣刀主体1的旋转轴线为中心的圆柱形状。切削刃部3由旋轮线刃部3a和周刃部3b构成。旋轮线刃部3a位于铣刀主体1的前端侧，周刃部3b与旋轮线刃部3a相连。如图1所示，铣刀主体1旋轮线刃部3a具有相对于旋转轴线180旋转对称的形状。在旋轮线刃部3a形成两条旋轮线刃5。旋轮线刃5从旋轮线刃部3a和周刃部3b相接处延伸至旋转中心点O。并且该旋转中心点O为铣刀主体1的最前端位置。周刃部3b具有相对于旋转轴线180旋转对称的形状。在周刃部3b，朝向刀柄部2延伸设置有螺旋状的周刃12，该螺旋状的周刃12分别与旋轮线刃5光滑连接。

如图1所示，在旋轮线刃5和周刃12的旋转方向的前方分别形成有旋轮线刃强化带17和周刃强化带19，旋轮线刃强化带17分别与旋轮线刃5相连，周刃强化带19分别与周刃12分别相连，旋轮线刃强化带17分别位于旋轮线刃前刀面9与旋轮线刃5之间，周刃强化带19分别位于周刃前刀面16与周刃12之间。另外在旋轮线刃5和周刃12的旋转方向的后方分别形成有旋轮线刃缓压带18和周刃缓压带20，旋轮线刃缓压带18分别与旋轮线刃5相连，周刃缓压带20分别与周刃12相连，旋轮线刃缓压带18分别位于旋轮线刃5与旋轮线第一后刀面6之间，周刃缓压带20分别位于周刃12与周刃第一后刀面13之间。即旋轮线刃5被形成在旋轮线刃强化带17与旋轮线刃缓压带18之间，周刃12被形成在周刃强化带19与周刃缓压带20之间。旋轮线刃强化带17、旋轮线刃缓压带18分别从靠近旋转中心点0区域到旋轮线刃5和周刃12的相接处沿旋轮线刃5延伸形成，周刃强化带19、周刃缓压带20分别从旋轮线刃5和周刃12的相接处到周刃12与刀柄部2相接处沿周刃延伸形成。

如图3所示，在旋轮线刃强化带17、周刃强化带19的旋转方向ω的前方分别形成有旋轮线刃前刀面9、周刃前刀面16。旋轮线刃前刀面9、周刃前刀面16与旋轮线刃强化带17、周刃强化带19分别相连，旋轮线刃前刀面9和周刃前刀面16具有规定的前角。在旋轮线刃缓压带18，周刃缓压带20的旋转方向ω的后方分别形成有旋轮线刃第一后刀面6、周刃第一后刀面13。旋轮线刃第一后刀面6、周刃第一后刀面13与旋轮线刃缓压带18，周刃缓压带20分别相连，旋轮线刃第一后刀面6和周刃第一后刀面13具有规定的后角。

如图3所示，在两条旋轮线刃5之间形成有中心槽4，中心槽4分别位于旋轮线刃5的旋转方向ω的前方，并且从旋轮线刃部3a和周刃部3b之间的边界位置延伸至旋转中心点0附近。中心槽4由多个面构成，即中心槽4由旋轮线刃部3a的前刀面9、中心槽壁面10及中心槽面8这三个面构成。

中心槽壁面10被形成在旋转中心点0附近，与旋轮线刃部3a的旋轮线刃第一后刀面6、旋轮线刃第二后刀面7、人工阶梯面21相连；中心槽面8分别与旋轮线刃部3a的旋轮线刃前刀面9、中心槽壁面10和人工阶梯面21相连，同时中心槽壁面10以规定角度形成。

如图3所示，在两条周刃12之间形成有渐变的螺旋槽15，渐变螺旋槽槽15分别位于各周刃12的旋转方向ω的前方。渐变螺旋槽15以在旋转方向ω上以指数函数的渐变形式沿周刃12从中心槽4的后端螺旋状地延伸至刀柄部2末端。

结合图1、2、3各所述旋轮线刃部3a的轮廓曲线为旋轮线曲线，所述旋轮线曲线为一个圆在一条定直线上滚动时，圆周上一个定点的轨迹，其长半轴的长度为R，与刀柄部半径相同，其短半轴的长度为h，与所述旋轮线刃部的顶点到所述旋轮线刃部与所述周刃部的相接处的垂直距离相同。

所述旋轮线的曲线方程为

x＝a(θ-sinθ)

y＝a(1-cosθ)

其中a为圆的半径，θ为圆的半径所经过的角度(滚动角)。

由旋轮线性质可知：

R＝πa

旋轮线刃的轴向长度：h＝2a

本发明取0°≤θ≤360°段旋轮线曲线。

如图8所示，在钛合金的切削加工中，钛合金加工用渐变螺旋槽旋轮线铣刀比相同直径的球头铣刀具有更大的铣削宽度和有效铣削半径，从而增大了钛合金加工的去除率并且扩大了容屑空间，具有更好的表面质量和更高的加工效率，与传统的球头铣刀相比，旋轮线铣刀在钛合金切削加工时更具有优势。

结合图7，本发明各旋轮线刃5的前角r1优选为0°～20°(例如r1＝8°)，更优选为8°～12°。在各旋轮线刃5的前角小于0°时具有各旋轮线刃5的切削性能不充分的情况，在各旋轮线刃5的前角超过20°时具有各旋轮线刃5的刚性及刀尖强度降低的情况。在任一情况下都有可能难以稳定地进行钛合金材料的切削。

在图7中，各旋轮线刃5的第一后角w1优选为6°～20°(例如w1＝12°)，更优选为10～16°。在后角小于6°时具有切削阻力较高的情况，在高效的切削中有可能易于产生颤振。另一方面，在后角超过23°时具有虽然切削阻力降低但各旋轮线刃5的刚性下降的情况，在高效的加工中有可能易于产生崩刃及缺损。此外，旋轮线刃5的第二后角w2的优选范围为6°～30°，更优选为12°～18°，保证旋轮线刃5切削时的刚性与稳定性。

各周刃12的前角r2优选为1～9°，更优选为3～7°。在各周刃12的前角r2小于1°时具有各周刃12的切削性能不充分的情况，并且在各周刃12的前角r2超过9°时具有各周刃12的刚性及刀尖强度较低的情况。在任一情况下都有可能难以稳定地进行钛合金材料的切削。

各周刃12的第一后角v1也优选为6～20°，更优选为10～18°。在后角小于6°时具有切削阻力较高的情况，在高效的切削中有可能易于产生颤振。另一方面，由于在后角超过20°时具有虽然切削阻力降低但各周刃12的刚性下降的情况，因此在高效的切削中有可能易于产生崩刀及缺损。各周刃12的第二后角v2的优选范围为6°～30°，更优选为12°～18°，保证周刃12切削时的刚性与稳定性。

结合图4、图7，旋轮线刃5加工有旋轮线刃强化带17，其宽度m是连续变化的。旋轮线刃强化带角度优选为10°～45°，更优选为优选为20°～30°(例如取25°)，旋轮线刃强化带角度低于10°时刀刃不锋利，刀具对工件的挤压程度大，刃口处工件材料变形严重，并且加剧了切屑与旋轮线刃强化带面的摩擦，旋轮线刃强化带角度大于45°时，切削时材料受到挤压，更容易造成切屑滞留，产生积屑瘤，从而影响已加工表面顺利形成，使工件表面粗糙度增大。旋轮线刃强化带宽度m取值范围为0.1mm～0.2mm，其变化范围不超过0.1mm。旋轮线刃强化带区域A的宽度m1到旋轮线刃区域B的宽度m2逐渐变小，旋轮线刃区域B的宽度m2在靠近刀具旋转中心点0区域最小，此时m2_min为0.1mm，旋轮线刃强化带区域A的强化带宽度m1在旋轮线刃与周刃相接处最大，此时m1_max为0.2mm。周刃部加工有周刃强化带，位于周刃与周刃前刀面之间，周刃强化带角度与旋轮线刃部的旋轮线刃强化带角度相同，周刃强化带宽度保持与旋轮线刃与周刃相接处的旋轮线刃强化带宽度相同，旋轮线刃强化带17的角度不变而宽度m不断变化，增强了刃口强度的同时减少了刀具刃口应力集中，减少了刀具的磨损，增强了刀具的耐用度。采用变宽度的形式增加了散热面积的同时减少了热的产生；同时增加了切削的变形，有利于切屑的顺利排出，提高了刀具的耐用度。

结合图5、图7，旋轮线刃5加工有旋轮线刃缓压带18，其宽度n是连续变化的。旋轮线刃缓压带角度的取值范围为-5°～-20°，旋轮线刃缓压带宽度n取值范围为0.1～0.2mm。旋轮线刃缓压带区域C的宽度n1到旋轮线刃缓压带区域D的宽度n2是逐渐变小，旋轮线刃缓压带区域D的宽度n2在靠近刀具旋转中心点O区域最小，此时n2_min为0.1mm，旋轮线刃缓压带区域C的缓压带宽度n1在旋轮线刃与周刃相接处最大，此时n1_max为0.2mm，周刃部加工有周刃缓压带，位于周刃与周刃第一后刀面之间，周刃缓压带的角度与旋轮线刃部的旋轮线刃缓压带角度相同，周刃缓压带宽度保持与旋轮线刃与周刃相接处的旋轮线刃缓压带的宽度相同。旋轮线刃缓压带增加切削刃在钛合金的加工中对工件的挤压作用，可以产生熨平压光已加工表面的效果，有助于消除切削加工中的低频振动，同时增强了切削刃，适当改善了刃区的散热条件，提高了刀具的耐用度。

结合图6，周刃部具有渐变的螺旋槽15，两条渐变螺旋槽15结构完全相同且绕铣刀轴线对称分布，渐变螺旋槽15是以指数函数的形式进行渐变的，具体地，螺旋角从所述旋轮线刃部与所述周刃部的相接处到周刃部与刀柄部相接处根据不同的切削用量以不同的指数函数形式逐渐减小进而形成不同的渐变螺旋槽，具体的，当切削速度为100-150m/min，切削深度为0.4-0.6mm情况下加工钛合金材料时，选用螺旋槽按三次函数y＝15x³-11x²+1.4x+0.99渐变的旋轮线铣刀，相比选用螺旋槽按照二次函数y＝3.3x²-2.7x+1.3渐变和螺旋槽按一次函数y＝0.56x+1无渐变的旋轮线铣刀而言，此时螺旋角的渐变速度最快，切屑所经过的路径长度最小，排屑速度最快，此时对于降低钛合金加工中产生的切削热和降低刀具磨损的效果最为明显；在切削速度为70-100m/min，切削深度为0.2-0.4mm情况下加工钛合金材料时，选用螺旋槽按二次函数y＝3.3x²-2.7x+1.3渐变的旋轮线铣刀，相比选用螺旋槽按照三次函数渐变和螺旋槽按一次函数无渐变的旋轮线铣刀而言，此时的容屑空间最大，能有效的防止由于切屑阻塞造成的刀具崩刃、破损情况的发生，大的容屑空间扩大了散热区域，此时对于降低钛合金加工中产生的切削热和降低刀具磨损，提高加工质量的效果最为明显；当切削速度较低于70m/min，切削深度较低于0.2mm情况下加工钛合金材料时，选用螺旋槽按一次函数y＝0.56x+1无渐变的旋轮线铣刀，虽然选用螺旋槽按照二次函数渐变和按照三次函数渐变的旋轮线铣刀均能满足条件，但考虑到螺旋槽按二次函数、三次函数渐变的旋轮线铣刀较螺旋槽按一次函数y＝0.56x+1无渐变的旋轮线铣刀的制造成本更高，制造难度更大，考虑到经济效益，此时宜选用螺旋槽按一次函数y＝0.56x+1无渐变的旋轮线铣刀进行加工。

结合图9、图11，本发明还提供一种钛合金加工用渐变螺旋槽旋轮线铣刀的磨削方法，包括后刀面的磨削方法：采用碗型的砂轮22磨削钛合金加工用渐变螺旋槽旋轮线铣刀的后刀面时，砂轮22的初始姿态是大端圆面偏离后刀面一个磨削角度v，以在NUMROTO中生成的后刀面模型的数控代码为基准，铣刀绕A轴旋转，并沿着X轴移动，N点轨迹为砂轮22磨削点的轨迹，砂轮22从铣刀主体1的刀具顶点开始磨削，磨削点的坐标通过刀具初始坐标系0-XYZ、铣刀旋转w角度的坐标系0-X3Y3Z3、铣刀旋转p角度的坐标系0-X4Y4Z4之间的坐标转换来建立，砂轮的磨削方向为T，完成后刀面的磨削。

结合图10、图11，钛合金加工用渐变螺旋槽旋轮线铣刀的旋轮线刃强化带与旋轮线刃缓压带的磨削方法包括采用平砂轮磨削钛合金加工用渐变螺旋槽旋轮线铣刀的旋轮线刃强化带时，首先确定砂轮22的倾角，砂轮22以在NUMROTO中生成的数控代码为基准，铣刀绕A轴旋转，并沿着X轴移动，P点轨迹为砂轮磨削点的轨迹，砂轮从刀具顶点开始磨削，磨削点的坐标通过刀具初始坐标系0-XYZ、铣刀旋转η角度的坐标系0-X1Y1Z1、铣刀旋转θ角度的坐标系0-X2Y2Z2之间的坐标转换来建立，砂轮的磨削方向为T，正向完成旋轮线刃强化带的磨削，然后砂轮沿着垂直于刀具轴线的方向退出适当距离，重新沿着磨削旋轮线刃强化带的轨迹反方向磨削，回到磨削起始坐标点，完成旋轮线刃缓压带磨削，在一正一反中完成旋轮线刃强化带和旋轮线刃缓压带的磨削。在磨削时，砂轮的端面始终与铣刀刀刃曲线相切，保证在刃磨时砂轮端面不会与铣刀的刃口曲线相干涉。

本发明中应用了具体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；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种钛合金加工用渐变螺旋槽旋轮线铣刀，其特征在于：包括圆柱体状的刀柄部和切削刃部，所述切削刃部包括旋轮线刃部和周刃部，所述旋轮线刃部包括两条结构相同且对称分布的旋轮线刃，两条所述旋轮线刃在所述切削刃部顶点处连接，所述周刃部包括两条结构相同且对称分布的周刃，所述周刃与所述旋轮线刃靠近刀柄部处的一端光滑连接；所述周刃设置于所述旋轮线刃部与所述刀柄部之间，两条所述旋轮线刃之间开设有两条中心槽，两条所述周刃之间开设有两条对称的渐变螺旋槽，所述渐变螺旋槽与相应的所述中心槽相连；

所述旋轮线刃部的轮廓曲线为旋轮线曲线，所述旋轮线曲线为一个虚拟圆在一条定直线上滚动时，圆周上一个定点的轨迹；所述旋轮线曲线长半轴的长度为R，与刀柄部半径相同，短半轴的长度为h，与所述旋轮线刃部的顶点到所述旋轮线刃部与所述周刃部的相接处的垂直距离相同；

所述旋轮线的曲线方程为

x＝a(θ-sinθ)

y＝a(1-cosθ)

其中a为虚拟圆的半径，θ为虚拟圆的半径所经过的角度，0°≤θ≤360°；

由旋轮线性质可知：

R＝πa

旋轮线刃的轴向长度：

h＝2a。

2.根据权利要求1所述的钛合金加工用渐变螺旋槽旋轮线铣刀，其特征在于：所述旋轮线刃部加工有位于旋轮线刃的前刀面与旋轮线刃之间的旋轮线刃强化带，所述旋轮线刃强化带角度为20°～30°之间，所述旋轮线刃强化带宽度m取值范围为0.1mm～0.2mm，且所述旋轮线刃强化带的宽度自周刃部处至切削刃部顶点处逐渐变小，所述周刃部加工有位于周刃与周刃的前刀面之间的周刃强化带，所述周刃强化带的角度与旋轮线刃部的旋轮线刃强化带的角度相同，所述周刃强化带宽度和所述旋轮线刃与周刃相接处的旋轮线刃强化带宽度相同。

3.根据权利要求2所述的钛合金加工用渐变螺旋槽旋轮线铣刀，其特征在于：所述旋轮线刃部加工有位于旋轮线刃与旋轮线刃第一后刀面之间的旋轮线刃缓压带，所述旋轮线刃缓压带与所述旋轮线刃强化带关于旋轮线刃对称设置，所述旋轮线刃缓压带角度的取值范围为-5°～-20°，旋轮线刃缓压带宽度n取值范围为0.1～0.2mm，且所述旋轮线刃缓压带的宽度自周刃部处至切削刃部顶点处逐渐变小，所述周刃部加工有位于周刃与周刃第一后刀面之间的周刃缓压带，周刃缓压带的角度与旋轮线刃部的旋轮线刃缓压带角度相同，周刃缓压带宽度保持与旋轮线刃与周刃相接处的旋轮线刃缓压带的宽度相同。

4.根据权利要求1所述的钛合金加工用渐变螺旋槽旋轮线铣刀，其特征在于：所述渐变螺旋槽的螺旋角从所述旋轮线刃部与所述周刃部的相接处到所述周刃部与刀柄部相接处逐渐减小；切削速度为100-150m/min，切削深度为0.2-0.4mm时，所述渐变螺旋槽以三次函数y＝15x³-11x²+1.4x+0.99渐变形成，当切削速度为70-100m/min，切削深度为0.4-0.6mm时，所述渐变螺旋槽以二次函数y＝3.3x²-2.7x+1.3渐变形成，当切削速度低于70m/min，切削深度低于0.2mm时，螺旋槽以一次函数y＝0.56x+1无渐变形成。

5.根据权利要求1所述的钛合金加工用渐变螺旋槽旋轮线铣刀，其特征在于：所述中心槽包括所述旋轮线刃的前刀面、中心槽壁面及中心槽面。

6.一种钛合金加工用渐变螺旋槽旋轮线铣刀磨削方法，其特征在于：包括磨削后刀面；调整碗型砂轮的大端圆面偏离后刀面一个磨削角度v，铣刀绕A轴旋转，并沿着X轴移动，碗型砂轮从铣刀顶点开始磨削，磨削点的坐标通过铣刀初始坐标系0-XYZ、铣刀旋转w角度的坐标系0-X3Y3Z3、铣刀旋转p角度的坐标系0-X4Y4Z4之间的坐标转换建立，碗型砂轮的磨削方向为T，完成后刀面的磨削。

7.根据权利要求6所述的钛合金加工用渐变螺旋槽旋轮线铣刀磨削方法，其特征在于：磨削旋轮线刃强化带与旋轮线刃缓压带；选取平砂轮，铣刀绕A轴旋转，并沿着X轴移动，正向磨削过程中完成旋轮线强化带的磨削，然后平砂轮沿着垂直于铣刀轴线的方向退开，反向回程过程中加工出旋轮线刃缓压带，在一正一反中完成旋轮线刃强化带和旋轮线刃缓压带的磨削。