CN110052654B - 断屑型铣刀的设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种断屑型铣刀的设计方法，包括以下步骤：确定目标参数需求、比对右旋2砂轮在沟型上的切削痕迹、计算参与磨削的砂轮宽度、计算砂轮在棒料上的纵向切削值、计算砂轮切削实际宽度、计算槽长、计算槽距、计算槽距实际值、根据上述步骤获取的参数，整合计算等步骤。由于本发明通过RRC铣刀右旋2参数之间存在的几何关联，借助这些几何关联和刀型的加工原理来模拟刀型的成型结果，制成整套公式，在设计参数时，根据不同的影响因素的输入，模拟出对应的刀型参数，最终匹配所需的设备设定参数，具有加工时间少、加工效率高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种刀具，特别是涉及一种断屑型铣刀的设计方法。
背景技术
RRC铣刀具有高尺寸精度、高进给速度、高寿命等特点，主要应用于HDI、Server、Module等高端PCB板材，随着行业的发展，高端板材在PCB行业的应用比重越来越大，因此RC铣刀在我部的生产以及样品制作中比重也越来越大。
现阶段的设计方法：根据经验判定加工板材所需参数，然后通过不断地修正砂轮参数、螺旋角、马达角以达到目标刀型参数。该设计方法的主要难题是：由于缺乏有效的设计方法，铣刀的参数设计只能凭以往的刀型判定，通过调机、微调砂轮参数、控制右旋2螺旋角、右旋2马达角的加工流程来匹配目标参数，往往需要多次修刀、测试参数、再修整砂轮、再次修刀等多道工序往返操作，耗费较长时间来调机、效率及其低下，且参数是否达标往往依照加工经验人为进行判断，产品的品质一致性差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种节约工时、加工效率高且产品品质一致性高的断屑型铣刀的设计方法。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：
本发明是一种断屑型铣刀的设计方法，包括以下步骤：
步骤(1)：确定目标参数需求：RRC铣刀的目标参数为：侧面沟深、齿宽、重叠、槽长；
步骤(2)：依据铣刀右旋2沟型正面图和侧面图，并比对右旋2砂轮在沟型上的切削痕迹；
步骤(3)：依据铣刀右旋2砂轮的截面图，对照图纸，得出m＝h/tan(α)；n＝h/tan(β)，其中，h为右旋2侧面沟深；α为砂轮角度1；β为砂轮角度2，同时，参与磨削的砂轮宽度为：l＝m+n+t，其中，t为砂轮0°面宽度，n：砂轮角度1切削宽度；m：砂轮角度2切削宽度；
步骤(4)：依据砂轮在棒料上的切削痕迹，鉴于铣刀螺旋角与铣刀马达角的设计值之和一般不等于90°，在切削的过程中存在一个干涉值，由于砂轮的直径远大于棒料直径，故可将砂轮与棒料瞬时接触面近似视为直线，得出砂轮在棒料上的纵向切削值：
其中r：右旋1半径；h：右旋2侧面沟深；k：砂轮在棒料上的切削宽度；
步骤(5)：砂轮切削过程中，依据棒料与铣刀槽型的关系，得到砂轮切削实际宽度：l1＝(k·x+l)·y，其中：切削偏移角tan值：x＝tan(e)；切削偏移角cos值：y＝cos(e)；偏移角：e＝90-c-d，其中，c为右旋2螺旋角；d为右旋2马达角；k为砂轮在棒料上的纵向切削值；
步骤(6)：依据砂轮切削轨迹，得出槽长：S＝l1·cos(a)/cos(90-c-a)，其中，l1：砂轮切削实际宽度；S：槽长；a：右旋1螺旋角；c：右旋2螺旋角；
步骤(7)：计算槽距，槽距：g＝πD/tan(c)，其中：D为铣刀直径；
步骤(8)：根据q＝g/sin(a)；q1＝q/cos(90-c+a)可以得出：槽距实际值：g1＝q1·cos(c+g)；其中，g：槽距；g1：槽距实际值；a：右旋1螺旋角；c：右旋2螺旋角；
步骤(9)：根据上述步骤获取的参数，整合计算，由此可以得出：齿高:L＝g1-S；齿宽：L1＝L/cos(a)；两邻齿差：f＝g1/N，N：右旋1旋数；重叠：M＝L-f；其中：g1：槽距实际值；L：齿高；L1：齿宽；f：两邻齿差；M：重叠；a：右旋1螺旋角；c：右旋2螺旋角；S：槽长。采用上述方案后，由于本发明通过RRC铣刀右旋2参数之间存在的几何关联，借助这些几何关联和刀型的加工原理来模拟刀型的成型结果，制成整套公式，在设计参数时，根据不同的影响因素的输入，模拟出对应的刀型参数，最终匹配所需的设备设定参数，具有加工时间少、加工效率高的优点。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1是RRC铣刀的示意图；
图2是本发明铣刀右旋2沟型正面图；
图3是本发明铣刀右旋2沟型侧面图；
图4是本发明砂轮截面示意图；
图5是本发明棒料切削截面图；
图6是本发明砂轮切削示意图；
图7是本发明铣刀侧面展开图；
图8是本发明铣刀部分侧面展开图；
图9是本发明螺距分析示意图；
图10是本发明各右旋2参数分析图。
具体实施方式
如图1所示，本发明是一种断屑型铣刀的设计方法，包括以下步骤：
步骤(1)：如图1所示，确定目标参数需求：RRC铣刀10的目标参数为：图1中的侧面沟深h、齿宽C1、重叠D、槽长C2；
步骤(2)：依据铣刀10右旋2沟型正面图(如图2所示)和侧面图(如图3所示)，并比对右旋2砂轮在沟型上的切削痕迹：图2中t为砂轮0°面切削区域宽度；图3中，h：右旋侧面沟深；l：螺旋方向砂轮切削宽度；t：砂轮0°面宽度；n：砂轮角度1切削宽度；m：砂轮角度2切削宽度；
步骤(3)：依据铣刀右旋2砂轮10的截面图(如图4所示)，对照图纸，得出m＝h/tan(α)；n＝h/tan(β)，其中，h为右旋2侧面沟深；α为砂轮角度1；β为砂轮角度2，同时，参与磨削的砂轮宽度为：l＝m+n+t，其中，t为砂轮0°面宽度；
步骤(4)：如图5所示，顶部为棒料30被切削部分，分析砂轮20在棒料30上的切削痕迹，鉴于铣刀螺旋角与铣刀马达角的设计值之和一般不等于90°，在切削的过程中存在一个干涉值，由于砂轮的直径远大于棒料直径，故可将砂轮与棒料瞬时接触面近似视为直线，得出砂轮在棒料上的纵向切削值：
其中r：右旋1半径；h：右旋2侧面沟深；k：砂轮在棒料上的切削宽度；
步骤(5)：如图6所示，右侧为砂轮20截面，左为切削槽形，砂轮切削过程中，依据棒料与铣刀槽型的关系，得到砂轮切削实际宽度：l1＝(k·x+l)·y；其中：切削偏移角tan值：x＝tan(e)；切削偏移角cos值：y＝cos(e)；偏移角：e＝90-c-d，其中，c为右旋2螺旋角；d为右旋2马达角；k为砂轮在棒料上的纵向切削值；
步骤(6)：如图7所示，依据砂轮切削轨迹，得出槽长：S＝l1·cos(a)/cos(90-c-a)，其中，l1：砂轮切削实际宽度；S：槽长；a：右旋1螺旋角；c：右旋2螺旋角；
步骤(7)：如图8所示，计算槽距，槽距：g＝πD/tan(c)，其中：D为铣刀直径；
步骤(8)：根据图9所示的螺距分析示意图，根据q＝g/sin(a)；q1＝q/cos(90-c+a)可以得出：槽距实际值：g1＝q1·cos(c+g)；其中，g：槽距；g1：槽距实际值；a：右旋1螺旋角；c：右旋2螺旋角；
步骤(9)：如图10所示，根据上述步骤获取的参数，整合计算，
由此可以得出：齿高:L＝g1-S；齿宽：L1＝L/cos(a)；两邻齿差：f＝g1/N，N：右旋1旋数；重叠：M＝L-f；其中：g1：槽距实际值；L：齿高；L1：齿宽；f：两邻齿差；M：重叠；a：右旋1螺旋角；c：右旋2螺旋角；S：槽长。
一、本发明的效益：
通过本发明预先模拟工艺参数，可以提供较为准确的右旋2螺旋角、右旋2马达角以及刃数、砂轮参数等，在实际样品调机中基本可以不用重复修整砂轮以达到目标参数，使用该模拟公示前RC铣刀调机砂轮一般需修整1～2次，而使用该公式后，基本无需修整砂轮，修整砂轮占用的设备工时和人工工时为0.6h，
从2017年始至今可计算出：
节约设备工时：1.5*0.6*465(累计RC刀样品数量)＝418.5h；
累计节约调机员工时：1.5*0.3*465＝209.2h；
折算节约砂轮成本465/32(一片砂轮可修整的次数)*1000＝14500元
二、表1和表2为RRC型铣刀右旋2参数模拟设计：
使用规格：
1、在左侧区域输入参数值，则对应的区域则输出所需参数的模拟值；
2、通过调节输入值直到输出值与目标值相近，由此来确定工艺参数表中的各参数。
三、可行性验证
通过成熟参数验证模拟公式的可行性，选取已量产的四款铣刀进行参数验证(见表3)：
表3
表3中，重点设计参数中，“槽长”的上面一行为计数值，下面一行为实际值；“重叠、齿宽”与此相同。
对比模拟计算参数与实际参数的差值，基本上偏差都在0.01mm以内，基本满足设计需求；已导入研发组用于RRC铣刀的设计中参考使用。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。
Claims (1)
1.一种断屑型铣刀的设计方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤(1)：确定目标参数需求：RRC铣刀的目标参数为：侧面沟深、齿宽、重叠、槽长；
步骤(2)：依据铣刀右旋2沟型正面图和侧面图，并比对右旋2砂轮在沟型上的切削痕迹；
步骤(3)：依据铣刀右旋2砂轮的截面图，对照图纸，得出m＝h/tan(α)；n＝h/tan(β)，其中，h为右旋2侧面沟深；α为砂轮角度1；β为砂轮角度2，同时，参与磨削的砂轮宽度为：l＝m+n+t，其中，t为砂轮0°面宽度，n：砂轮角度1切削宽度；m：砂轮角度2切削宽度；
步骤(4)：依据砂轮在棒料上的切削痕迹，鉴于铣刀螺旋角与铣刀马达角的设计值之和一般不等于90°，在切削的过程中存在一个干涉值，由于砂轮的直径远大于棒料直径，故可将砂轮与棒料瞬时接触面近似视为直线，得出砂轮在棒料上的纵向切削值：
步骤(5)：砂轮切削过程中，依据棒料与铣刀槽型的关系，得到砂轮切削实际宽度：l1＝(k·x+l)·y，其中：切削偏移角tan值：x＝tan(e)；切削偏移角cos值：y＝cos(e)；偏移角：e＝90-c-d，其中，c为右旋2螺旋角；d为右旋2马达角；k为砂轮在棒料上的纵向切削值；
步骤(6)：依据砂轮切削轨迹，得出槽长：S＝l1·cos(a)/cos(90-c-a)，其中，l1：砂轮切削实际宽度；S：槽长；a：右旋1螺旋角；c：右旋2螺旋角；
步骤(7)：计算槽距，槽距：g＝πD/tan(c)，其中：D为铣刀直径；
步骤(8)：根据q＝g/sin(a)；q1＝q/cos(90-c+a)可以得出：槽距实际值：g1＝q1·cos(c+g)；其中，g：槽距；g1：槽距实际值；a：右旋1螺旋角；c：右旋2螺旋角；
步骤(9)：根据上述步骤获取的参数，整合计算，由此可以得出：齿高:L＝g1-S；齿宽：L1＝L/cos(a)；两邻齿差：f＝g1/N，N：右旋1旋数；重叠：M＝L-f；其中：g1：槽距实际值；L：齿高；L1：齿宽；f：两邻齿差；M：重叠；a：右旋1螺旋角；c：右旋2螺旋角；S：槽长。
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