CN110695426A - 一种高效鼓形仿形立铣刀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效鼓形仿形立铣刀，包括切削部和柄部，所述切削部设有多个自底端向柄部螺旋延伸的排屑槽，各排屑槽朝向切削旋转方向的面为前刀面，前刀面与切削部的外周面相交形成切削刃，切削刃通过加工前刀面，使其呈现波浪形刃口，并分为圆周切削刃和球头切削刃，圆周切削刃轮廓由两段对称圆弧，底端切削刃为球头切削刃，其各刃夹角不等分，切削部的外周面中与切削刃相接的面为第一后刀面，所述第一后刀面自切削部底端延伸至柄部，其上有断屑槽螺旋分布。本发明具有可大幅度提高工件半精加工、精加工效率、可加工狭窄工件、强度高、使用寿命长的优点。

Description

一种高效鼓形仿形立铣刀

技术领域

本发明涉及金属切削技术领域，特别是涉及一种高效鼓形仿形立铣刀。

背景技术

在金属加工行业中，尤其是整体叶盘加工过程中，叶片曲面通常为直纹面或自由曲面，一般的加工策略会选择使用传统球头刀进行叶片表面半精加工或精加工，但是球头刀受刀型限制，实际切削量较小，加工效率较低，而如果加大球头圆弧半径则又容易出现切屑大，断屑差等情况，而且在狭窄的加工空间内，走刀路径也很容易受到限制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种用高效鼓形仿形立铣刀，通过结构改进，具有可大幅度提高工件半精加工、精加工效率、可加工狭窄工件、强度高、使用寿命长的特点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高效鼓形仿形立铣刀，包括一圆棒形体，该圆棒形体的下端设有切削部，由切削部至顶端设为柄部；所述整个切削部设有多个由底端向柄部方向螺旋延伸的排屑槽，各个排屑槽的朝向切削旋转方向的面设为前刀面，所述前刀面与所述切削部的外周面相交形成切削刃；所述切削刃通过加工前刀面，使其呈现波浪形刃口；所述切削刃包括圆周切削刃和球头切削刃，所述球头切削刃为底端切削刃，所述圆周切削刃的轮廓呈鼓形形状，所述球头切削刃中的各刃夹角不等分；所述切削部的外周面中，与切削刃相接的面设为第一后刀面、与所述第一后刀面相接的面设为第二后刀面，所述第一后刀面、第二后刀面自所述底端延伸至柄部处，其上设有螺旋分布的多个断屑槽，所述第一后刀面的宽度为A，第一后刀面和第二后刀面形成的总刃宽宽度为B，并满足如下条件：8％D≤A≤12％D，16％D≤B≤24％D(在距切削刃底端l/3处测量)，其中，D为切削部的外径。

所述切削刃呈现均匀的波浪刃形，且波形为正弦分布，其波长为L，极值为h，并满足如下条件：30％D≤L≤50％D，2％D≤h≤8％D。另，也可根据加工情况调整波形为非标准正弦波，波峰长度可适当缩短或增加。

所述切削刃的圆周切削刃与球头切削刃之间呈平滑过渡，所述圆周切削刃轮廓为两段半径为R_B的对称圆弧组成鼓形轮廓，圆周切削刃末端轮廓与柄部相切，鼓形轮廓的圆弧半径为R_D，且4D≤R_B≤16D；所述球头切削刃的半径为R_A，且15％D≤R_A≤17％D。

所述R_B随着切削部的外径D的增大而逐渐减小。

所述圆周切削刃上沿螺旋角为θ的螺旋线加工断屑槽，螺旋角0°≤θ≤50°，其螺旋线导程为L～4L，旋向与切削部旋向一致，断屑槽宽度为L’，6％D≤L’≤7％D，深度为h’，2％D≤h’≤3％D，断屑槽的两侧壁与两边切削刃交接圆弧半径分别为r_A、r_B，l％D≤r_A≤72％D，3％D≤r_B≤4％D，断屑槽的槽底圆弧半径为r_c、1％D≤r_c≤3％D，三段圆弧各自与槽壁、前刀面圆滑交接。

所述切削刃为等导程，不等螺旋设置。

所述球头切削刃的底部设有开槽，所述开槽的切深为x，切宽为y，且1％D≤x≤6％D，1％D≤y≤6％D，所述切削部的芯厚圆的直径为C，且0.5D≤C≤0.65D。

所述切削部的底端的球头切削刃的各刃夹角α不等分，相邻切削刃之间的夹角α差值为Δα，且5°≤Δα≤18°。

所述切削刃中，径向前角γ在0°～12°范围内，可以使该刀具适合各种钛合金和高温合金的加工。

所述切削刃中，螺旋角设为β，且40°≤β≤48°。

为了增加刀具刃口的强度，防止各切削刃磨损或崩缺过快，还可对各切削刃采取钝圆处理，并根据加工材料选择是否涂层。涂层可采用AlTiN、A1CrN、A1TiN/SiN、AlCrN/SiN、TiB2、TiSiN、TiCN等，可根据实际加工情况自由选择，本发明不对涂层材质做任何形式的限定。

本发明可以使用高速钢、碳化钨、立方氮化硼、陶瓷等材料制成，可根据加工材料性质选择适当的基体材质以保证立铣刀的切削性能，延长刀具寿命。

本发明优先适用于钛基、镍基材料，但是不对加工材料做任何形式限定。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：

本发明的高效鼓形仿形立铣刀，其切削刃轮廓为圆弧形，相较于传统球头铣刀，该刀具拥有更大的切削长度，可以提供更大的切削进给量，因此在相同时间内可以拥有更多的材料去除量，拥有更高的加工效率。同时，切削部底端的球头部分可以承担起传统球头刀具的功能，可用于叶盘轮毂面的半精加工或精加工，实现了一刀多用。等导程，不等螺旋设计，可以极大地增加刀具寿命，提高切削稳定性，切削部底端各刃夹角不等分，相邻切削刃之间的夹角α差值为Δα，且5°≤Δα≤18°，也可抑制切削加工时刀具的振动，从而提高刀具加工的稳定性。正弦波切削刃搭配断屑槽的设计使刀具具有了极其优秀的断屑、分屑能力，切屑细小，容易排屑和散热，进一步提高了刀具的加工效率，使刀具可以实现大进给的高速切削加工。刃口正弦波形大波长、小波深的设计提高了切削刃的强度，减小了波形刃口的应力集中，使切削刃不易崩刃，也使切削刃的切削长度增加，提高了被加工工件的表面质量。断屑槽内三段过渡圆弧不等半径的设计也是为了保证切削刃刃口强度，提升刀具寿命。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种高效鼓形仿形立铣刀不局限于实施例。

附图说明

图1是本发明的实施例的主视图；

图2是本发明的实施例的M向视图；

图3是本发明的实施例的刀具主体切削部的轮廓示意图；

图4是本发明的实施例的切削刃的正弦波切削刃刃口细节示意图；

图5是本发明的实施例的切削刃的正弦波切削刃波形标注示意图；

图6是本发明的实施例的切削刃的断屑槽的结构示意图。

图中，1、切削部；2、柄部；3、排屑槽；4、前刀面；5、切削刃；6、鼓形轮廓；7、第一后刀面；8、第二后刀面；9、正弦波切削刃；10、断屑槽；11、底刃第一后刀面；12、底刃前刀面；13、底刃开槽；14、底刃容屑槽；15、芯厚圆；16、球头切削刃；17、圆周切削刃。

具体实施方式

实施例

参见图1至图6所示，本发明的一种高效鼓形仿形立铣刀，包括一圆棒形体，该圆棒形体的下端设有切削部1，由切削部至顶端设为柄部2；所述整个切削部1设有多个由圆棒形体的底端端面向柄部方向螺旋延伸的排屑槽3，本实施例中排屑槽3数量为4，但本发明不对排屑槽3数量做任何形式限定，各个排屑槽3的朝向切削旋转方向的面设为前刀面4，所述前刀面4与所述切削部1的外周面相交形成切削刃5；所述切削刃5通过加工前刀面4，使其呈现波浪形刃口9；所述切削刃5包括圆周切削刃17和球头切削刃16，所述球头切削刃16为底端切削刃，所述圆周切削刃17的轮廓呈鼓形形状6，所述球头切削刃16中的各刃夹角不等分；所述切削部1的外周面中，与切削刃5相接的面设为第一后刀面7、与所述第一后刀面7相接的面设为第二后刀面8，所述第一后刀面7、第二后刀面8自所述底端延伸至柄部处，其上设有螺旋分布的多个断屑槽10，所述第一后刀面7的宽度为A，第一后刀面7和第二后刀面8形成的总刃宽宽度为B，并满足如下条件：8％D≤A≤12％D，16％D≤B≤24％D(在距切削刃底端1/3处测量)，其中，D为切削部1的外径。该高效鼓形仿形立铣刀具有可大幅度提高工件半精加工、精加工效率、可加工狭窄工件、强度高、使用寿命长的优点。

本实施例中，所述切削刃5呈现均匀的波浪刃形，且波形为正弦分布，其波长为L，极值为h，并满足如下条件：30％D≤L≤50％D，2％D≤h≤8％D。另，也可根据加工情况调整波形为非标准正弦波，波峰长度可适当缩短或增加。

本实施例中，所述切削刃5的圆周切削刃17与球头切削刃16之间呈平滑过渡，所述圆周切削刃17轮廓为两段半径为R_B的对称圆弧组成鼓形轮廓6，圆周切削刃17末端轮廓与柄部2相切，鼓形轮廓6的圆弧半径为R_B，且4D≤R_B≤16D；所述球头切削刃16的半径为R_A，且15％D≤R_A≤17％D。

本实施例中，所述R_E随着切削部1的外径D的增大而逐渐减小。

本实施例中，所述圆周切削刃17上沿螺旋角为θ的螺旋线加工断屑槽10，螺旋角0°≤θ≤50°，其螺旋线导程为L～4L，旋向与切削部1旋向一致，断屑槽10宽度为L’，6％D≤L’≤7％D，深度为h’，2％D≤h’≤3％D，断屑槽3的两侧壁与两边切削刃交接圆弧半径分别为r_A、r_B，1％D≤r_A≤72％D，3％D≤r_B≤4％D，断屑槽3的槽底圆弧半径为r_c，1％D≤r_c≤3％D，三段圆弧各自与槽壁、前刀面4圆滑交接。

本实施例中，所述切削刃5为等导程，不等螺旋设置。

本实施例中，所述球头切削刃16的底部设有开槽13，所述开槽13的切深为x，切宽为y，且1％D≤x≤6％D，1％D≤y≤6％D，所述切削部1的芯厚圆15的直径为C，且0.5D≤C≤0.65D。

本实施例中，所述切削部1的底端的球头切削刃16的各刃夹角α不等分，相邻切削刃之间的夹角α差值为Δα，且5°≤Δα≤18°。

本实施例中，所述切削刃5中，径向前角γ在0°～12°范围内，可以使该刀具适合各种钛合金和高温合金的加工。

本实施例中，所述切削刃5中，螺旋角设为β，且40°≤β≤48°。

为了增加刀具刃口的强度，防止各切削刃磨损或崩缺过快，还可对各切削刃采取钝圆处理，并根据加工材料选择是否涂层。涂层可采用AlTiN、AlCrN、AlTiN/SiN、AlCrN/SiN、TiB2、TiSiN、TiCN等，可根据实际加工情况自由选择，本发明不对涂层材质做任何形式的限定。

本发明可以使用高速钢、碳化钨、立方氮化硼、陶瓷等材料制成，可根据加工材料性质选择适当的基体材质以保证立铣刀的切削性能，延长刀具寿命。

本发明优先适用于钛基、镍基材料，但是不对加工材料做任何形式限定。

本发明的一种高效鼓形仿形立铣刀，其切削刃5轮廓为圆弧形，相较于传统球头铣刀，该刀具拥有更大的切削长度，可以提供更大的切削进给量，因此在相同时间内可以拥有更多的材料去除量，拥有更高的加工效率。同时，切削部底端的球头部分可以承担起传统球头刀具的功能，可用于叶盘轮毂面的半精加工或精加工，实现了一刀多用。等导程，不等螺旋设计，可以极大地增加刀具寿命，提高切削稳定性，切削部底端各刃夹角不等分，相邻切削刃之间的夹角α差值为Δα，且5°≤Δα≤18°，也可抑制切削加工时刀具的振动，从而提高刀具加工的稳定性。正弦波切削刃搭配断屑槽的设计使刀具具有了极其优秀的断屑、分屑能力，切屑细小，容易排屑和散热，进一步提高了刀具的加工效率，使刀具可以实现大进给的高速切削加工。刃口正弦波形大波长、小波深的设计提高了切削刃的强度，减小了波形刃口的应力集中，使切削刃不易崩刃，也使切削刃的切削长度增加，提高了被加工工件的表面质量。断屑槽内三段过渡圆弧不等半径的设计也是为了保证切削刃刃口强度，提升刀具寿命。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。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作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同化的等效实施例。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 (10)

1.一种高效鼓形仿形立铣刀，包括一圆棒形体，该圆棒形体的下端设有切削部，由切削部至顶端设为柄部；所述整个切削部设有多个由底端向柄部方向螺旋延伸的排屑槽，各个排屑槽的朝向切削旋转方向的面设为前刀面，所述前刀面与所述切削部的外周面相交形成切削刃；其特征在于：所述切削刃通过加工前刀面，使其呈现波浪形刃口；所述切削刃包括圆周切削刃和球头切削刃，所述球头切削刃为底端切削刃，所述圆周切削刃的轮廓呈鼓形形状，所述球头切削刃中的各刃夹角不等分；所述切削部的外周面中，与切削刃相接的面设为第一后刀面、与所述第一后刀面相接的面设为第二后刀面，所述第一后刀面、第二后刀面自所述底端延伸至柄部处，其上设有螺旋分布的多个断屑槽，所述第一后刀面的宽度为A，第一后刀面和第二后刀面形成的总刃宽宽度为B，并满足如下条件：8％D≤A≤12％D，16％D≤B≤24％D，其中，D为切削部的外径。

2.根据权利要求1所述的高效鼓形仿形立铣刀，其特征在于：所述切削刃呈现均匀的波浪刃形，且波形为正弦分布，其波长为L，极值为h，并满足如下条件：30％D≤L≤50％D，2％D≤h≤8％D。

3.根据权利要求2所述的高效鼓形仿形立铣刀，其特征在于：所述切削刃的圆周切削刃与球头切削刃之间呈平滑过渡，所述圆周切削刃轮廓为两段半径为R_B的对称圆弧组成鼓形轮廓，圆周切削刃末端轮廓与柄部相切，鼓形轮廓的圆弧半径为R_B，且4D≤R_B≤16D；所述球头切削刃的半径为R_A，且15％D≤R_A≤17％D。

4.根据权利要求3所述的高效鼓形仿形立铣刀，其特征在于：所述R_B随着切削部的外径D的增大而逐渐减小。

5.根据权利要求3所述的高效鼓形仿形立铣刀，其特征在于：所述圆周切削刃上沿螺旋角为θ的螺旋线加工断屑槽，螺旋角0°≤θ≤50°，其螺旋线导程为L～4L，旋向与切削部旋向一致，断屑槽宽度为L’，6％D≤L’≤7％D，深度为h’，2％D≤h’≤3％D，断屑槽的两侧壁与两边切削刃交接圆弧半径分别为r_A、r_B，1％D≤r_A≤72％D，3％D≤r_B≤4％D，断屑槽的槽底圆弧半径为r_c，1％D≤r_c≤3％D，三段圆弧各自与槽壁、前刀面圆滑交接。

6.根据权利要求5所述的高效鼓形仿形立铣刀，其特征在于：所述切削刃为等导程，不等螺旋设置。

7.根据权利要求3所述的高效鼓形仿形立铣刀，其特征在于：所述球头切削刃的底部设有开槽，所述开槽的切深为x，切宽为y，且1％D≤x≤6％D，1％D≤y≤6％D，所述切削部的芯厚圆的直径为C，且0.5D≤C≤0.65D。

8.根据权利要求7所述的高效鼓形仿形立铣刀，其特征在于：所述切削部的底端的球头切削刃的各刃夹角α不等分，相邻切削刃之间的夹角α差值为Δα，且5°≤Δα≤18°。

9.根据权利要求1所述的高效鼓形仿形立铣刀，其特征在于：所述切削刃中，径向前角γ在0°～12°范围内。

10.根据权利要求1所述的高效鼓形仿形立铣刀，其特征在于：所述切削刃中，螺旋角设为β，且40°≤β≤48°。

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