CN110587005B

CN110587005B - 一种带二级导屑槽的变曲率渐开刃型可转位立铣刀

Info

Publication number: CN110587005B
Application number: CN201910907242.1A
Authority: CN
Inventors: 陈涛; 李�瑞; 王昌红; 宋立星; 刘献礼
Original assignee: Harbin University of Science and Technology
Current assignee: Harbin University of Science and Technology
Priority date: 2019-09-24
Filing date: 2019-09-24
Publication date: 2020-12-11
Anticipated expiration: 2039-09-24
Also published as: CN110587005A

Abstract

一种带二级导屑槽的变曲率渐开刃形可转位立铣刀，属于切削刀具技术领域。以解决目前在加工深腔型面的钛合金工件时，传统的可转位球头立铣刀因不易设置导屑槽，易产生积屑瘤；且有效切削刃短，切削效率低、加工精度低的问题。本发明的立铣刀包括刀体及铣刀片，铣刀片包括第一后刀面、第二后刀面及前刀面；刀体和铣刀片中心均设有螺纹孔，刀体和铣刀片通过与螺纹孔螺纹连接的紧固螺钉进行固定连接；铣刀片外表面上共设有四条相同的十字渐开线型刃，铣刀片的前刀面设有二级导屑槽，所述二级导屑槽由第一级为圆弧型导屑槽和第二级为直线型断屑槽组成，本发明用于加工深腔型面的钛合金工件。

Description

一种带二级导屑槽的变曲率渐开刃型可转位立铣刀

技术领域

本发明属于切削刀具技术领域，具体涉及一种带二级导屑槽的变曲率渐开刃型可转位立铣刀。

背景技术

近年来，随着我国航天事业、汽车行业、模具产业的不断发展，像钛合金之类的难加工材料开始大量出现在机械制造业中。对于像钛合金这样的难加工材料，可转位球头立铣刀是一种高性能的加工刀具，但是在实际的加工过程中，由于可转位球头立铣刀的刀片不易设置导屑槽，而钛合金加工过程中导热率又低，因此在加工钛合金这类工件时,切屑卷曲半径较大、不易折断，切屑容易堆积在刀具表面增加切削力和温度，从而使刀具易产生积屑瘤而损伤刀具，降低刀具使用寿命。且在切屑排出过程中，切屑流向不稳定，切屑容易烫伤工件，影响已加工表面质量；并且由于钛合金零件的型面都较为复杂，对于深腔类型面，可转位球头立铣刀由于有效切削刃短，导致在加工过程中铣削效率低、加工表面质量差。因此在使用可转位球头立铣刀加工深腔类型面的钛合金工件时，需要改善刀具的断屑排屑效果，提高刀具使用寿面以及加工效率和工件表面质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种带二级导屑槽的变曲率渐开刃型可转位立铣刀，以解决目前在加工深腔型面的钛合金工件时，传统的可转位球头立铣刀因不易设置导屑槽，易产生积屑瘤；且有效切削刃短，切削效率低、加工精度低的问题。

基于此，本发明提供了一种带二级导屑槽的变曲率渐开刃型可转位立铣刀，包括刀体及铣刀片，所述铣刀片共有四条切削刃，当加工工件时仅有同侧的两条切削刃参与加工，当一侧的切削刃磨损后可将刀片调转继续使用，其中铣削刃为变曲率十字渐开线型刃；所述铣刀片的前刀面设有二级导屑槽，二级导屑槽的第一级为圆弧型导屑槽，第一级圆弧型导屑槽的主视图的投影为圆弧形。圆弧形的导屑槽在增大前角的同时采用较小的圆弧半径，使切屑的卷曲半径减小并顺畅的导向二级导屑槽的第二级直线型断屑槽，从而实现理想的导屑效果。第二级直线型断屑槽的主视图的投影为三角形或波浪形。当切削量较大时，三角形的断屑槽在增加刀尖强度的同时，使切屑的变形量快速增大，切屑更易折断，不仅达到了理想的断屑效果，还使切屑延三角形轮廓更流畅的飞出，从而与第一级圆弧型导屑槽配合实现良好的导屑断屑效果。当切削量较小时，波浪形的断屑槽在增大前角的同时，使切屑的卷曲半径变得更小更易折断，不仅达到了理想的断屑效果，还使切屑延波浪线的圆弧切向更流畅的飞出，从而与第一级圆弧型导屑槽配合实现理想的导屑断屑效果；所述刀体和铣刀片中心均设有螺纹孔，通过紧固螺钉实现铣刀片和刀体的固定连接。

实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种带二级导屑槽的变曲率渐开刃形可转位立铣刀，包括刀体及铣刀片，所述铣刀片包括第一后刀面、第二后刀面及前刀面；所述刀体和铣刀片中心均设有螺纹孔，刀体和铣刀片通过与所述螺纹孔螺纹连接的紧固螺钉固定连接；所述铣刀片外表面上共设有四条相同的十字渐开线型刃，铣刀片的前刀面设有二级导屑槽。

本发明相对于现有技术的有益效果是：

利用本发明的带二级导屑槽的变曲率渐开刃型可转位立铣刀铣削深腔型面的钛合金工件表面时，加工效率高，表面质量好，刀具不易磨损，加工精度高，有效的提高了刀具使用寿命和加工效率及表面质量，降低了加工成本。本发明的带二级导屑槽的变曲率渐开刃型可转位立铣刀的优点具体体现在以下两个方面：

一、本发明的带二级导屑槽的变曲率渐开刃型可转位立铣刀相对于可转位球头立铣刀，其带有二级导屑槽(第一级为圆弧型导屑槽起导屑作用，第二级为直线型断屑槽起断屑作用)，产生的切屑卷曲半径小，切屑排出时基本不触及工件或者刀具，不易产生积屑瘤，提高了加工表面质量及刀具使用寿命。

二、本发明的带二级导屑槽的变曲率渐开刃型可转位立铣刀相对于可转位球头立铣刀，其有效切削刃更长(采用十字渐开线型刃线，有效切削刃更长)，长的切削刃对于加工深腔型面的工件，加工效率更高，铣削过程更稳定，表面质量更高。

附图说明

图1为一种带二级导屑槽的变曲率渐开刃型可转位立铣刀立体图；

图2为一种带二级导屑槽的变曲率渐开刃型可转位立铣刀的铣刀片俯视图；

图3为一种带二级导屑槽的变曲率渐开刃型可转位立铣刀的第二级直线型导屑槽轮廓为三角形时的铣刀片立体图；

图4为一种带二级导屑槽的变曲率渐开刃型可转位立铣刀的第二级直线型导屑槽轮廓为波浪形时的铣刀片立体图；

图5为一种带二级导屑槽的变曲率渐开刃型可转位立铣刀的第二级直线型导屑槽轮廓为三角形时的铣刀片主视图；

图6为一种带二级导屑槽的变曲率渐开刃型可转位立铣刀的第二级直线型导屑槽轮廓为波浪形时的铣刀片主视图；

图7为一种带二级导屑槽的变曲率渐开刃型可转位立铣刀的第二级直线型导屑槽轮廓为三角形时的铣刀片四分之一视图；

图8为一种带二级导屑槽的变曲率渐开刃型可转位立铣刀的第二级直线型导屑槽轮廓为波浪形时的铣刀片四分之一视图。

上述附图中的部件名称及标号如下：

1为刀体；2为铣刀片；3为第一后刀面；4为第二后刀面；5为前刀面；6为十字渐开线型刃；7为第一级圆弧型导屑槽；8为第二级直线型断屑槽。

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，所描述的实施例仅是发明的一部分实施例，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。

具体实施方式一：如图1-图4所示，本实施方式披露了一种带二级导屑槽的变曲率渐开刃形可转位立铣刀，包括刀体1及铣刀片2，所述铣刀片2包括第一后刀面3、第二后刀面4及前刀面5；所述刀体1和铣刀片2中心均设有螺纹孔，刀体1和铣刀片2通过与所述螺纹孔螺纹连接的紧固螺钉固定连接；所述铣刀片2外表面上共设有四条相同的十字渐开线型刃6，铣刀片2的前刀面5设有二级导屑槽。

第一后刀面3、第二后刀面4及前刀面5为现有技术，属于常规设计。

具体实施方式二：如图1、图2、图7及图8所示，本实施方式是对具体实施方式一做出的进一步说明，所述铣刀片2的主视图的投影为圆形，四条十字渐开线型刃6分别两两对称分布于铣刀片2的上下两侧。当所述铣刀片2一侧的十字渐开线型6刃磨损后可调转铣刀片2继续使用。

所述铣刀片2直径为25mm、厚度为6mm，所述刀体1直径为25mm，所述刀体1和铣刀片2的螺纹孔公称直径均为6mm。

具体实施方式三：如图1、图2所示，本实施方式是对具体实施方式一或二做出的进一步说明，所述四条十字渐开线型刃6在铣刀片2顶点处同心交错分布，并沿十字渐开线延伸至铣刀片2的圆周处。不仅增加了端铣时的有效切削刃长，同时还提高了切削效率和表面质量。

具体实施方式四：如图1、图2所示，本实施方式是对具体实施方式一或二做出的进一步说明，所述四条十字渐开线型刃6的切线与铣刀片2过中心的铅垂面γ的夹角均为α，且α从60°逐渐增大到180°，四条十字渐开线型刃6的切削平面也在不断变化，其曲率半径由初始半径增大至初始半径的1.4倍。由于十字渐开线型刃6并不在同一切削平面，其在铣削曲率变化较大的深腔型面的工件时，相对于传统的可转位球头立铣刀，其有效切削刃更长，具有更高的加工效率和表面质量。

具体实施方式五：如图3-图8所示，本实施方式是对具体实施方式一做出的进一步说明，所述二级导屑槽由第一级圆弧型导屑槽7和第二级直线型断屑槽8组成；所述第一级圆弧型导屑槽7位于前刀面5上，槽深为0.08R，所述R为铣刀片半径(起导屑作用)，所述第二级直线型断屑槽8位于第一级圆弧型导屑槽7上，槽深为0.08R(起导屑作用)。

具体实施方式六：如图3-图8所示，本实施方式是对具体实施方式五做出的进一步说明，所述第一级圆弧型导屑槽7的主视图的投影为圆弧形，其圆弧半径为0.92R。圆弧形的导屑槽在增大前角的同时，使切屑的卷曲半径减小并顺畅的导向第二级直线型断屑槽8，从而实现理想的导屑效果。

具体实施方式七：如图1、图3-图8所示，本实施方式是对具体实施方式五做出的进一步说明，所述第二级直线型断屑槽8的主视方向的投影为三角形或波浪形。三角形或波浪形的形状易将切屑断开并沿导屑槽向铣刀片2的侧后方飞出，其与第一级圆弧型导屑槽7配合可理想的实现导屑断屑功能。

具体实施方式八：如图1及图7所示，本实施方式是对具体实施方式七做出的进一步说明，主视图的投影为三角形的第二级直线型断屑槽8，所述三角形为等腰三角形，等腰三角形的三个顶点a、b、c分别距铣刀片2中心的距离为Ra＝0.25R、Rb＝0.10R、Rc＝0.25R。当切削量较大时，三角形的断屑槽在增加刀尖强度的同时，使切屑的变形量快速增大，切屑更易折断，不仅达到了理想的断屑效果，还使切屑延三角形轮廓更流畅的飞出，从而与第一级圆弧型导屑槽7配合实现良好的导屑断屑效果。

具体实施方式九：如图8所示，本实施方式是对具体实施方式七做出的进一步说明，主视图的投影为波浪形的第二级直线型断屑槽8，所述波浪形的波浪线由AB、BC两段圆弧组成，圆弧AB的半径RAB＝0.35R，对应圆心角为45°，圆弧BC的半径RBC＝0.35R，对应圆心角为45°。当切削量较小时，波浪形的断屑槽在增大前角的同时，使切屑的卷曲半径变得更小更易折断，不仅达到了理想的断屑效果，还使切屑延波浪的圆弧切向更流畅的飞出，从而与第一级圆弧型导屑槽7配合实现理想的导屑断屑效果。

实施例一：如图1-图4所示，本实施例提供了一种带二级导屑槽的变曲率渐开刃型可转位立铣刀，该铣刀由刀体1和铣刀片2组成；铣刀片2包括第一后刀面3、第二后刀面4、前刀面5及十字渐开线型刃6；铣刀片2的主视图的投影为圆形，铣刀片2的外轮廓直径为25mm，铣刀片2共有四条十字渐开线型刃6，分别两两对称分布于铣刀片2的上下两侧；同侧的两条十字渐开线型刃6在顶点处同心错开，然后沿十字渐开线延伸至铣刀片2的外圆周处，十字渐开线型刃6的切线与铣刀片2过中心的铅锤平面的夹角α从60°逐渐增大到180°，四条十字渐开线型刃6的曲率半径由初始半径增大至初始半径的1.4倍；铣刀片2的前刀面5设有二级导屑槽，所述二级导屑槽由第一级圆弧型导屑槽7和第二级直线形断屑槽8组成，第一级圆弧型导屑槽7位于前刀面5上，槽深为1mm。第二直线型断屑槽7位于第一级圆弧型导屑槽7上，槽深为1mm；刀体1直径和铣刀片2直径同为25mm，铣刀片2厚度为6mm，刀体1和铣刀片2的中心均开有公称直径为6mm的螺纹孔，通过紧固螺钉紧固连接刀体1和铣刀片2。

实施例二：如图1、图2所示，本实施例提供了一种带二级导屑槽的变曲率渐开刃型可转位立铣刀，十字渐开线型刃6的切线与铣刀片2过中心的铅锤平面γ的夹角为α，位于同侧的两条十字渐开线型刃6同心错开2mm，随着十字渐开线型刃6的变化，α角也随之变化。随着α角的变化，十字渐开线型刃6所在的切削平面也不断变化，同时十字渐开线型刃6的曲率半径也随之变化，当铣刀片2半径为12.5mm时，α角会由60°变化增大至180°，曲率半径则由12.5mm增大至17.5mm。为了增加铣刀片2在周刃的强度，十字渐开线型刃6的α角在增大到180°后不会继续增大，因此在十字渐开线型刃6的终点位置仍距铣刀片2边缘的距离为铣刀片2厚度的1/3，铣刀片2周刃处距铣刀片2边缘为2mm。

实施例三：如图1-图3所示，本实施例提供了一种带二级导屑槽的变曲率渐开刃型可转位立铣刀，铣刀片2同侧的十字渐开线型刃6、第一后刀面3、第二后刀面4、前刀面5关于铅垂面呈中心对称分布，两条十字渐开线型刃6在起点位置同心错开，十字渐开线型刃6的在周刃位置平缓，曲率半径变化范围在16mm到17.5mm之间，十字渐开线型刃6的切线与铣刀片2过中心的铅锤平面的夹角α在端点处最小为60°，在周刃处最大为180°，周刃处较大的曲率半径和较大的α角增大了铣刀片2周刃处的强度。

如图1、图3、图5及图7所示，铣刀片2的前刀面5上设有第一级圆弧型导屑槽7和第二级直线型断屑槽8，第一级圆弧型导屑槽7位于前刀面5上，槽深为1mm。第二级直线型断屑槽8位于第一级圆弧型导屑槽7上，槽深为1mm。第一级圆弧型导屑槽7的主视图的投影为圆弧形，其圆弧半径为11.5mm，圆弧形的导屑槽在增大前角的同时，使切屑的卷曲半径减小并顺畅的导向第二级直线型断屑槽8，从而实现理想的导屑效果；第二级直线型断屑槽8位于第一级圆弧型导屑槽7上，其主视图的投影为三角形或波浪形，所述三角形为等腰三角形，等腰三角形的三个顶点a、b、c分别距铣刀片2中心的距离为Ra＝3.13mm、Rb＝1.25mm、Rc＝3.13mm。当切削量较大时，三角形的断屑槽在增加刀尖强度的同时，使切屑的变形量快速增大，切屑更易折断，不仅达到了理想的断屑效果，还使切屑延三角形轮廓更流畅的飞出，从而与第一级圆弧型导屑槽7配合实现良好的导屑断屑效果。

如图1、4、6及8所示，铣刀片2的前刀面5上设有第一级圆弧型导屑槽7和第二级直线型断屑槽8，第二级直线型断屑槽8位于第一级圆弧型导屑槽7上，其主视图的投影为三角形或波浪形。波浪形由AB、BC两段圆弧组成，圆弧AB的半径RAB＝4.38mm，对应圆心角为45°，圆弧BC的半径RBC＝4.38mm，对应圆心角为45°。当切削量较小时，波浪形的断屑槽在增大前角的同时，使切屑的卷曲半径变得更小更易折断，不仅达到了理想的断屑效果，还使切屑延波浪的圆弧切向更流畅的飞出，从而与第一级圆弧型导屑槽7配合实现理想的导屑断屑效果。

本发明的一种带二级导屑槽的变曲率渐开刃型可转位立铣刀的铣刀片2共有四条切削刃(四条十字渐开线型刃6)，加工件时仅同侧的两条切削刃参与加工，刃线类型为变曲率十字渐开线，刃线的最小曲率半径等于刀体1半径；铣刀片2的前刀面5设有二级导屑槽，所述二级导屑槽由第一级圆弧型导屑槽7和第二级直线型断屑槽8组成；铣刀片2中心设有螺纹孔，通过紧固螺钉实现与刀体1的固定连接。本发明用于加工深腔型面的钛合金工件。

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。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的装体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同条件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种带二级导屑槽的变曲率渐开刃形可转位立铣刀，包括刀体(1)及铣刀片(2)，所述铣刀片(2)包括第一后刀面(3)、第二后刀面(4)及前刀面(5)；所述刀体(1)和铣刀片(2)中心均设有螺纹孔，刀体(1)和铣刀片(2)通过与所述螺纹孔螺纹连接的紧固螺钉固定连接；所述铣刀片(2)外表面上共设有四条相同的十字渐开线型刃(6)，所述四条十字渐开线型刃(6)在铣刀片(2)顶点处同心交错分布，并沿十字渐开线延伸至铣刀片(2)的圆周处，且所述四条十字渐开线型刃(6)的切线与铣刀片(2)过中心的铅垂面(γ)的夹角均为α，且α从60°逐渐增大到180°，四条十字渐开线型刃(6)的切削平面也在不断变化，其曲率半径由初始半径增大至初始半径的1.4倍；

另外铣刀片(2)的前刀面(5)设有二级导屑槽，所述二级导屑槽由第一级圆弧型导屑槽(7)和第二级直线型断屑槽(8)组成，所述第一级圆弧型导屑槽(7)位于前刀面(5)上，槽深为0.08R，所述R为铣刀片半径，所述第二级直线型断屑槽(8)位于第一级圆弧型导屑槽(7)上，槽深为0.08R；所述第一级圆弧型导屑槽(7)的主视图的投影为圆弧形，其圆弧半径为0.92R，所述第二级直线型断屑槽(8)的主视图的投影为三角形或波浪形；所述铣刀片(2)的主视图的投影为圆形，所述四条十字渐开线型刃(6)分别两两对称分布于铣刀片(2)的上下两侧；所述铣刀片(2)直径为25mm、厚度为6mm，所述刀体(1)直径为25mm，所述刀体(1)和铣刀片(2)的螺纹孔公称直径均为6mm。

2.根据权利要求1所述的带二级导屑槽的变曲率渐开刃形可转位立铣刀，其特征在于：主视图的投影为三角形的第二级直线型断屑槽(8)，所述三角形为等腰三角形，等腰三角形的三个顶点a、b、c分别距铣刀片2中心的距离为Ra＝0.25R、Rb＝0.10R、Rc＝0.25R。

3.根据权利要求1或2所述的带二级导屑槽的变曲率渐开刃形可转位立铣刀，其特征在于：主视图的投影为波浪形的第二级直线型断屑槽(8)，所述波浪形的波浪线由AB、BC两段圆弧组成，圆弧AB的半径RAB＝0.35R，对应圆心角为45°，圆弧BC的半径RBC＝0.35R，对应圆心角为45°。