CN110899800B - 一种可换单切削刀片式精铣球头刀 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可换单切削刀片式精铣球头刀，包括刀体、球头刀片和紧固螺钉，球头刀片具有球头刃、中心安装孔、上定位端面、下定位端面、第一凸圆弧定位侧面和第二凸圆弧定位侧面，第一、第二凸圆弧定位侧面位于球头刃后端，且二者不同心，中心安装孔贯穿上定位端面和下定位端面，刀体设有刀槽和紧固孔，刀槽设有上夹持面、下夹持面、第一凹圆弧定位侧面和第二凹圆弧定位侧面，球头刀片安装于刀槽内，上夹持面与上定位端面贴合，下定位端面与下夹持面贴合，第一凸圆弧面与第一凹圆弧面贴合，第二凸圆弧面与第二凹圆弧面贴合，紧固螺钉穿过中心安装孔与紧固孔螺纹配合。本发明具有限刀片径向位移及转动，保证了径向定位精度和轴向定位精度的优点。

Description

一种可换单切削刀片式精铣球头刀

技术领域

本发明涉及切削加工，尤其涉及一种可换单切削刀片式精铣球头刀。

背景技术

在对工件进行加工时，需要对应于加工的种类及工件的材料等而选择最佳的切削工具，例如，在加工叶片的弧形面时，使用切削刃的形状为圆弧状的切削刀片，在加工平面时，使用切削刃的形状为直线状的切削刀片。可换单切削刀片式精铣球头刀广泛应用于模具及汽车行业加工市场，随着材料和工艺的发展，对可换单切削刀片式精铣球头刀的精度、稳定性和寿命提出了更高的要求，而以往可换单切削刀片式精铣球头刀没有涉及到径向、轴向定位精度。在精加工时，对刀具的精度要求往往会很高，尤其是这种单刀片式杆式刀具，要求刀片与刀具的中心尽可能重合，以保证刀具的精度，进而加工出高精度的产品。

现有的可换单切削刀片式的球头铣刀多是采用V型面或直面定位，定位精度不高，而要定位精度高则需要磨削刀片中心孔和螺钉外圆面，增加刀片磨削难度，增加成本，刀具的V型刀槽加工也比较麻烦。

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，提供一种限刀片径向位移及转动，保证了径向定位精度，同时限制刀片的轴向位移，保证了轴向定位精度的可换单切削刀片式精铣球头刀。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种可换单切削刀片式精铣球头刀，包括刀体、球头刀片和紧固螺钉，所述球头刀片具有球头刃、中心安装孔、上定位端面、下定位端面、第一凸圆弧定位侧面和第二凸圆弧定位侧面，所述第一凸圆弧定位侧面、第二凸圆弧定位侧面位于所述球头刃的后端，所述第一凸圆弧定位侧面与第二凸圆弧定位侧面不同心，所述中心安装孔贯穿上定位端面和下定位端面，所述刀体设有刀槽和紧固孔，所述刀槽设有上夹持面、下夹持面、第一凹圆弧定位侧面和第二凹圆弧定位侧面，所述球头刀片安装于刀槽内，所述上夹持面与上定位端面贴合，所述下定位端面与下夹持面贴合，所述第一凸圆弧定位侧面与第一凹圆弧定位侧面贴合，所述第二凸圆弧定位侧面与第二凹圆弧定位侧面贴合，所述紧固螺钉穿过中心安装孔与紧固孔螺纹配合。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述紧固螺钉的轴线C1与中心安装孔的轴线C2之间具有偏距E，所述轴线C2靠近球头刃，满足：0.1mm≤E≤0.3mm。

所述球头刀片具有刀片轴向定位侧面，所述轴向定位侧面与刀体的轴线C3垂直，所述刀槽设有可与刀片轴向定位侧面间隙配合的刀槽轴向定位侧面。

所述第一凸圆弧定位侧面与第二凸圆弧定位侧面分设于刀片轴向定位侧面的两侧。

所述第一凸圆弧定位侧面与第二凸圆弧定位侧面关于过刀体轴线C1对称。

所述第一凸圆弧定位侧面与第二凸圆弧定位侧面之间的中心距为L0，所述球头刃的直径为D，0.7D≤L0≤1.5D。

所述第一凸圆弧定位侧面的半径为R1，所述第二凸圆弧定位侧面的半径为R2，所述球头刃的半径为R，满足：1.5R≤R1≤3R，1.5R≤R2≤3R。

所述第一凸圆弧定位侧面的长度为L1，所述第二凸圆弧定位侧面的长度为L2，所述球头刃的直径为D，0.2D≤L1≤0.4D，0.2D≤L1≤0.4D。

所述紧固螺钉位于中心安装孔内的部分具有螺钉锥面，所述中心安装孔分为上段孔、中段孔和下段孔，所述上段孔和下段孔均为可与螺钉锥面配合的锥孔，且上段孔与下段孔关于中段孔对称。

所述刀槽的上夹持面、下夹持面、第一凹圆弧定位侧面和第二凹圆弧定位侧面由三面刃铣刀加工。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的可换单切削刀片式精铣球头刀，球头刀片上的第一凸圆弧定位侧面、第二凸圆弧定位侧面以及刀体上第一凹圆弧定位侧面、第二凹圆弧定位侧面的设置，一方面可限制球头刀片在刀槽内径向位移，另一方面由于该两个凸圆弧面不同心(球心不同)，可以限制球头刀片在刀槽内转动，同时由于两个凸圆弧定位侧面位于中心安装孔的后端，两个凸圆弧面与两个凹圆弧面贴合后，可以限制球头刀片的轴向位移，该可换单切削刀片式精铣球头刀，一方面，球头刀片通过可拆卸的方式与刀体连接，实现刀具损坏时仅需更换球头刀片，另一方面，通过凸、凹圆弧定位面的配合，加上紧固螺钉的压紧，限制球头刀片径向位移及转动，确保中心不偏移，保证了径向定位精度，同时限制球头刀片的轴向位移，保证了轴向定位精度。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的A-A视图。

图3是本发明的球头刀片的结构示意图。

图4是图3的C-C视图。

图5是本发明中刀体的结构示意图。

图6是图5中B-B视图。

图7是采用三面刃铣刀加工本发明中刀槽的加工过程示意图。

图中各标号表示：

1、刀体；11、刀槽；111、上夹持面；112、下夹持面；113、第一凹圆弧定位侧面；114、第二凹圆弧定位侧面；115、刀槽轴向定位侧面；12、紧固孔；2、球头刀片；21、球头刃；22、中心安装孔；221、上段孔；222、中段孔；223、下段孔；23、上定位端面；24、下定位端面；25、第一凸圆弧定位侧面；26、第二凸圆弧定位侧面；27、刀片轴向定位侧面；3、紧固螺钉；31、螺钉锥面；4、三面刃铣刀。

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6所示，本实施例的可换单切削刀片式精铣球头刀，包括刀体1、球头刀片2和紧固螺钉3，球头刀片2具有球头刃21、中心安装孔22、上定位端面23、下定位端面24、第一凸圆弧定位侧面25和第二凸圆弧定位侧面26，第一凸圆弧定位侧面25、第二凸圆弧定位侧面26位于球头刃21的后端，第一凸圆弧定位侧面25与第二凸圆弧定位侧面26不同心，中心安装孔22贯穿上定位端面23和下定位端面24，刀体1设有刀槽11和紧固孔12，刀槽11设有上夹持面111、下夹持面112、第一凹圆弧定位侧面113和第二凹圆弧定位侧面114，球头刀片2安装于刀槽11内，球头刃21在刀槽11的前端(图1的左侧)，上夹持面111与上定位端面23对应定位，下定位端面24与下夹持面112对应定位，第一凸圆弧定位侧面25与第一凹圆弧定位侧面113对应定位，第二凸圆弧定位侧面26与第二凹圆弧定位侧面114对应定位，紧固螺钉3穿过中心安装孔22与紧固孔12螺纹配合，将球头刀片2压紧在刀槽11内内，此时上夹持面111、下夹持面112夹紧球头刀片2，上夹持面111、下夹持面112分别与上定位端面23、下定位端面24贴合，第一凸圆弧定位侧面25、第二凸圆弧定位侧面26分别与第一凹圆弧定位侧面113、第二凹圆弧定位侧面114贴合。

第一凸圆弧定位侧面25、第二凸圆弧定位侧面26、第一凹圆弧定位侧面113、第二凹圆弧定位侧面114的设置一方面可限制球头刀片2在刀槽11内径向位移，另一方面由于该两个凸圆弧面不同心(球心不同)，可以限制球头刀片2在刀槽11内转动，同时由于第一凸圆弧定位侧面25、第二凸圆弧定位侧面26位于中心安装孔22的后端，两个凸圆弧面与两个凹圆弧面贴合后，可以限制球头刀片2的轴向位移。该可换单切削刀片式精铣球头刀，一方面，球头刀片2通过可拆卸的方式与刀体1连接，实现刀具损坏时仅需更换球头刀片2，另一方面，通过凸、凹圆弧定位面的配合，加上紧固螺钉3的压紧，限制球头刀片2径向位移及转动，确保中心不偏移，保证了径向定位精度，同时限制球头刀片2的轴向位移，保证了轴向定位精度。

本实施例中，紧固螺钉3的轴线C1与中心安装孔22的轴线C2(即回转中心)之间具有偏距E，轴线C2靠近球头刃21，偏距E为0.1mm～0.3mm。在图1和图2中，紧固螺钉3的轴线C1是靠向后端(图1所示右边)的，偏距E靠近第一凸圆弧定位侧面25(和第二凸圆弧定位侧面26)的，通过该偏距E的设置，紧固螺钉3会挤压中心安装孔22通过偏距E给球头刀片2施加向右的轴向的力，使球头刀片2的的两个凸圆弧定位面与刀槽11内的两个凹圆弧定位面紧紧贴合，进一步保证了轴向定位精度。

本实施例中，球头刀片2具有刀片轴向定位侧面27，轴向定位侧面与刀体1的轴线C3(刀体1的回转中心)垂直，刀槽11设有可与刀片轴向定位侧面27间隙配合的刀槽轴向定位侧面115。刀片轴向定位侧面27与刀槽轴向定位侧面115之间不接触，具有一定间隙，该间隙的存在保证两个凸圆弧面与两个凹圆弧面完全贴合，避免了由于两个轴向定位侧面的接触，对两个凸圆弧面与两个凹圆弧面之间的定位造成干涉。

本实施例中，第一凸圆弧定位侧面25与第二凸圆弧定位侧面26分设于刀片轴向定位侧面27的两侧。本实施例中，第一凸圆弧定位侧面25与第二凸圆弧定位侧面26关于过刀体1轴线C1对称。

本实施例中，第一凸圆弧定位侧面25与第二凸圆弧定位侧面26的尺寸位置参数如下：

第一凸圆弧定位侧面25与第二凸圆弧定位侧面26之间的中心距为L0(第一凸圆弧定位侧面25的球心为O1，第二凸圆弧定位侧面26的球心为O2)，球头刃21的直径为D，0.7D≤L0≤1.5D。第一凸圆弧定位侧面25的半径为R1，第二凸圆弧定位侧面26的半径为R2，球头刃21的半径为R，满足：1.5R≤R1≤3R，1.5R≤R2≤3R，本实施例优选的R1与R2相等。第一凸圆弧定位侧面25的长度为L1，第二凸圆弧定位侧面26的长度为L2，球头刃21的直径为D，0.2D≤L1≤0.4D，0.2D≤L2≤0.4D，本实施例优选的L1与L2相等。

需要说明的是，在其他实施例中，第一凸圆弧定位侧面25与第二凸圆弧定位侧面26也可以不关于过刀体1轴线C3对称，R1与R2也可以不相等，L1与L2也可以不相等。

本实施例中，紧固螺钉3位于中心安装孔22内的部分具有螺钉锥面31，中心安装孔22分为上段孔221、中段孔222和下段孔223，上段孔221和下段孔223均为可与螺钉锥面31配合的锥孔，且上段孔221与下段孔223关于中段孔222对称，对称设置的目的为：球头刀片2可以正装也可以反装(旋转180°)。中心安装孔22的锥孔与紧固螺钉3的螺钉锥面31，提高紧固螺钉装夹的稳定性。上段孔221和下段孔223的锥度为α，α为10°～20°。

本实施例中，如图7所示，在机械加工刀体1时，刀槽11的上夹持面111、下夹持面112、第一凹圆弧定位侧面113和第二凹圆弧定位侧面114由三面刃铣刀4一次性加工完成。

工作原理：

将球头刀片2装入刀体1的刀槽11里，球头刀片2的两个凸圆弧定位侧面(标号25与26与刀槽11的两个凹圆弧定位侧面(标号113和114)贴合，限制球头刀片2的径向移动；球头刀片2的上、下端定位面(标号23和24)与的刀槽11的两个夹紧面(标号111和112)贴合，紧固螺钉3穿过球头刀片2的锥形的中心安装孔22进入刀体1的紧固孔12内，紧固螺钉3通过螺纹锁紧在紧固孔12内，将球头刀片2牢牢地固定在刀体1的刀槽11内，由于中心安装孔22的回转中心C1与紧固螺钉3的轴线C1有偏心距E，且紧固螺钉3的轴线C1在中心安装孔22的回转中心的右侧(图1所示的右侧)，从而紧固螺钉3施加了一个延刀体1轴向的力，使球头刀片2的两个凸圆弧定位面与刀槽11的两个凹圆弧定位面完全紧密贴合，装配后，球头刀片2的两个凸圆弧定位面和刀槽11的两个凹圆弧定位面关于刀体1的回转中心C3对称，且中心重合，这样可以很好的限制球头刀片2的径向和轴向位移，保证刀具的精度。

刀体1的主要生产工艺过程为：备坯-车外圆-粗铣刀槽-精铣刀槽-表面处理-检查包装；其中粗铣刀槽和精铣刀槽为本实施列的关键加工工序，可以分别用粗、精三面刃铣刀4完成。

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 (10)

1.一种可换单切削刀片式精铣球头刀，包括刀体(1)、球头刀片(2)和紧固螺钉(3)，其特征在于：所述球头刀片(2)具有球头刃(21)、中心安装孔(22)、上定位端面(23)、下定位端面(24)、第一凸圆弧定位侧面(25)和第二凸圆弧定位侧面(26)，所述第一凸圆弧定位侧面(25)、第二凸圆弧定位侧面(26)位于所述球头刃(21)的后端，所述第一凸圆弧定位侧面(25)与第二凸圆弧定位侧面(26)不同心，所述中心安装孔(22)贯穿上定位端面(23)和下定位端面(24)，所述刀体(1)设有刀槽(11)和紧固孔(12)，所述刀槽(11)设有上夹持面(111)、下夹持面(112)、第一凹圆弧定位侧面(113)和第二凹圆弧定位侧面(114)，所述球头刀片(2)安装于刀槽(11)内，所述上夹持面(111)与上定位端面(23)贴合，所述下定位端面(24)与下夹持面(112)贴合，所述第一凸圆弧定位侧面(25)与第一凹圆弧定位侧面(113)贴合，所述第二凸圆弧定位侧面(26)与第二凹圆弧定位侧面(114)贴合，所述紧固螺钉(3)穿过中心安装孔(22)与紧固孔(12)螺纹配合。

2.根据权利要求1所述的可换单切削刀片式精铣球头刀，其特征在于：所述紧固螺钉(3)的轴线C1与中心安装孔(22)的轴线C2之间具有偏距E，所述轴线C2靠近球头刃(21)，满足：0.1mm≤E≤0.3mm。

3.根据权利要求1所述的可换单切削刀片式精铣球头刀，其特征在于：所述球头刀片(2)具有刀片轴向定位侧面(27)，所述轴向定位侧面与刀体(1)的轴线C3垂直，所述刀槽(11)设有可与刀片轴向定位侧面(27)间隙配合的刀槽轴向定位侧面(115)。

4.根据权利要求3所述的可换单切削刀片式精铣球头刀，其特征在于：所述第一凸圆弧定位侧面(25)与第二凸圆弧定位侧面(26)分设于刀片轴向定位侧面(27)的两侧。

5.根据权利要求4所述的可换单切削刀片式精铣球头刀，其特征在于：所述第一凸圆弧定位侧面(25)与第二凸圆弧定位侧面(26)关于过刀体(1)轴线C3对称。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的可换单切削刀片式精铣球头刀，其特征在于：所述第一凸圆弧定位侧面(25)与第二凸圆弧定位侧面(26)之间的中心距为L0，所述球头刃(21)的直径为D，0.7D≤L0≤1.5D。

7.根据权利要求1至5任意一项所述的可换单切削刀片式精铣球头刀，其特征在于：所述第一凸圆弧定位侧面(25)的半径为R1，所述第二凸圆弧定位侧面(26)的半径为R2，所述球头刃(21)的半径为R，满足：1.5R≤R1≤3R，1.5R≤R2≤3R。

8.根据权利要求1至5任意一项所述的可换单切削刀片式精铣球头刀，其特征在于：所述第一凸圆弧定位侧面(25)的长度为L1，所述第二凸圆弧定位侧面(26)的长度为L2，所述球头刃(21)的直径为D，0.2D≤L1≤0.4D，0.2D≤L2≤0.4D。

9.根据权利要求1至5任意一项所述的可换单切削刀片式精铣球头刀，其特征在于：所述紧固螺钉(3)位于中心安装孔(22)内的部分具有螺钉锥面(31)，所述中心安装孔(22)分为上段孔(221)、中段孔(222)和下段孔(223)，所述上段孔(221)和下段孔(223)均为可与螺钉锥面(31)配合的锥孔，且上段孔(221)与下段孔(223)关于中段孔(222)对称。

10.根据权利要求1至5任意一项所述的可换单切削刀片式精铣球头刀，其特征在于：所述刀槽(11)的上夹持面(111)、下夹持面(112)、第一凹圆弧定位侧面(113)和第二凹圆弧定位侧面(114)由三面刃铣刀(4)加工。

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