CN111375813A - 一种整体叶盘盘铣开槽刀具 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种整体叶盘盘铣开槽刀具，包括刀体和多个刀片，所述刀体的外周侧部凸设有多个齿部，每一所述齿部的端部开设有一刀槽，每一所述刀槽具有一侧向开口，每一所述刀片设有沿其厚度方向延伸的刃部，所述多个刀片一一对应安装于所述多个齿部的多个刀槽，以供所述刀片的一刃部自对应的所述侧向开口显露出，其中，每一所述刀片的多个刃部沿所述刀片的中心轴线呈中心对称分布。本发明公开的一种整体叶盘盘铣开槽刀具，相对于现有技术，刀片刃部的利用率高以及更换方便，刀片在切削过程中的安装精度高。

Description

一种整体叶盘盘铣开槽刀具

技术领域

本发明涉及航空发动机整体叶盘机械加工领域技术领域，特别涉及一种整体叶盘盘铣开槽刀具。

背景技术

整体叶盘是为了满足高性能航空发动机而设计的新型结构件，其将发动机转子叶片和轮盘形成一体，省去了传统连接中的榫头、榫槽及锁紧装置等，减少结构重量及零件数量，避免榫头气流损失，提高气动效率，使发动机结构大为简化，现已在各国军用和民用航空发动机上得到广泛应用。现有技术中的整体叶盘盘铣开槽刀具刀片一半的切削刃闲置，刀片切削刃利用率低，更换刀片切削刃消耗的时间长，刀片定位面应力集中，刀片安装精度在切削过程中安装精度逐渐降低。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种整体叶盘盘铣开槽刀具，旨在改善现有技术中，刀片刃部利用率低更换时间长以及刀片安装精度在切削过程中安装精度逐渐降低的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种整体叶盘盘铣开槽刀具，包括：

刀体，所述刀体的外周侧部凸设有多个齿部，每一所述齿部的端部开设有一刀槽，每一所述刀槽具有一侧向开口；

多个刀片，每一所述刀片设有沿其厚度方向延伸的刃部，所述多个刀片一一对应安装于所述多个齿部的多个刀槽，以供所述刀片的一刃部自对应的所述侧向开口显露出；

其中，每一所述刀片的多个刃部沿所述刀片的中心轴线呈中心对称分布。

可选地，所述刀片呈正棱柱状设置；

所述刀片的多个刃部对应形成于所述刀片的多个棱边上。

可选地，所述刀片呈正四棱柱状设置；

所述刀片包括四个刃部对应形成于所述刀片的四个棱边上。

可选地，所述刀体具有相对的左侧和右侧；

所述刀槽包括相邻的左刀槽、中间刀槽和右刀槽，其中，所述左刀槽开设于所述刀体的左侧，所述中间刀槽和所述右刀槽开设于所述刀体的右侧。

可选地，所述中间刀槽的槽深分别大于所述左刀槽的槽深和所述右刀槽的槽深。

可选地，所述刀槽具有底壁和侧壁，其中：

所述左刀槽的底壁在轴向方向上设置一倾斜角度，以使得对应的所述刀片至少部分突出于所述刀体；

所述右刀槽的底壁在轴向方向上设置一倾斜角度，以使得对应的所述刀片至少部分突出于所述刀体。

可选地，所述多个刀片包括对应所述左刀槽、所述中间刀槽和所述右刀槽设置的左刀片、中间刀片和右刀片；

其中，所述左刀片、所述中间刀片与所述右刀片的总厚度大于所述刀体的厚度。

可选地，相邻的每两个所述齿部之间沿其厚度方向贯穿设有容屑槽，所述容屑槽的槽内壁包括形成在后一所述齿部上的弧面段、形成在前一所述齿部上的斜面段、以及连接所述弧面段和所述斜面段的直面段；

其中，所述斜面段的倾斜角度为45°-55°度。

可选地，所述刀片通过一螺接件固定安装于所述刀槽。

可选地，所述刀片设有多个断屑槽，所述多个断屑槽与所述刀片的多个刃部一一对应设置，且每一所述断屑槽靠近一所述刃部设置。

在本发明提供的技术方案中，包括刀体和多个刀片，所述刀体的外周侧部凸设有多个齿部，每一所述齿部的端部开设有一刀槽，每一所述刀槽具有一侧向开口，每一所述刀片沿其厚度方向设有刃部，所述多个刀片一一对应安装于所述多个齿部的多个刀槽，以供所述刀片的一刃部自对应的所述侧向开口显露出，其中，每一所述刀片的多个刃部沿所述刀片的中心轴线呈中心对称分布。当刀片的一个刃部磨损后，只需将刀片旋转一定角度即可使用下一个刃部，提高了操作的便捷性的同时，还可保证每个刃部都能充分利用，极大降低了刀片的成本。且由于刃部与定位面之间的应力较分散，使得刀片受到的切削抗力减小，进而保证了刀片在切削过程中的安装精度。

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，下面将对实施例或现有技术描述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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明提供的整体叶盘盘铣开槽刀具的刀片的一实施例的轴测图；

图2为图1中刀具的结构示意图；

图3为图1中的刀片装夹定位示意图；

图4为图1中刃部倾斜示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	整体叶盘盘铣开槽刀具	106	右刀槽
101	刀体	107	容屑槽
				102	刀片	108	螺接件
103	刃部	109	断屑槽
				104	左刀槽	110	应力集中面
105	中间刀槽

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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作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。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。还有就是，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

整体叶盘是为了满足高性能航空发动机而设计的新型结构件，其将发动机转子叶片和轮盘形成一体，省去了传统连接中的榫头、榫槽及锁紧装置等，减少结构重量及零件数量，避免榫头气流损失，提高气动效率，使发动机结构大为简化，现已在各国军用和民用航空发动机上得到广泛应用。现有技术中的整体叶盘盘铣开槽刀具刀片一半的切削刃闲置，刀片切削刃利用率低，更换刀片切削刃消耗的时间长。

鉴于此，本发明提供一种整体叶盘盘铣开槽刀具，旨在改善现有技术中，刀片刃部利用率低更换时间长以及在切削过程中安装精度逐渐降低的技术问题。请参阅图1至图4为本发明提供的整体叶盘盘铣开槽刀具的一实施例。

本实施例提供的一种整体叶盘盘铣开槽刀具100包括：

刀体101，所述刀体101的外周侧部凸设有多个齿部，每一所述齿部的端部开设有一刀槽，每一所述刀槽具有一侧向开口；

多个刀片102，每一所述刀片102的外周侧部设有沿其厚度方向延伸的刃部103，所述多个刀片102一一对应安装于所述多个齿部的多个刀槽，以供所述刀片102的一刃部103自对应的所述侧向开口显露出；

其中，每一所述刀片102的多个刃部103沿所述刀片102的中心轴线呈中心对称分布。

在本实施例提供的技术方案中，刀片102刃部103为中心对称分布，当一个刃部103磨损后，只需将刀片102旋转一定角度即可使用下一个刃部103用来切削，提高了操作的便捷性的同时，还可保证每个刃部103都能充分利用，极大降低了刀片102的成本。传统的刀具的结构在安装过程中应力集中点为一条线，容易对刀具造成磕刀现象。即切削过程中突然出现某个齿部切削量异常增大，且增量相比于给定的每齿进给量高出20-40倍，纠其原因是因为刀片绕刀槽安装的轴线发生了轻微的偏转，且刀槽的安装定位面上出现压痕。本实施例中的刀片102由于采用中心对称结构，在安装过程中，刀片102和刀槽的接触面已经没有锋利的倒角边，应力集中在应力集中面110处，应力集中点为一个面，可大大消除应力集中问题，故磕刀现象得到明显改善。由于刃部103与定位面之间的应力较分散，使得刀片102受到的切削抗力减小，进而保证了刀片102在切削过程中的安装精度。

进一步地，在本实施例中，所述刀片102呈正棱柱状设置，所述刀片102具有多个沿厚度方向延伸的棱边，所述刃部103对应设置在棱边上。所述刃部103是用来切削工件的，在本实施例中所述刃部103的长度与棱边的长度完全相同。

具体地，在本实施例中，所述刀片呈正四棱柱状设置，所述刀片包括四个刃部对应形成于所述刀片的四个棱边上。相对于传统刀具在更换刃部时需要旋转180°，且用完两个刃部后必须换面才能使用剩下的2个刃部。本实施例中的刀片102的切削刃103为中心对称分布，当一个刃部102磨损后，只需将刀片102旋转90°即可使用下一个刃部，提高了操作的便捷性，降低换刃部103的时间大约50％。

进一步地，在本实施例中，所述刀体101具有相对的左侧和右侧，在本实施例中左侧就是刀体的左侧面，右侧就是刀体的右侧面。相邻的三个刀槽构成一个槽组，三个刀槽分别称之为左刀槽104、中间刀槽105和右刀槽106。三个刀槽在所述刀体101厚度的方向错开分布，所述左刀槽104开设于所述刀体101的左侧面，所述中间刀槽105设于所述刀体101厚度方向的中部处，所述右刀槽106开设于所述刀体101的右侧面。传统的刀具是轴对称设计，盘铣刀为左、中、右三齿交错分布，中间刀槽105安装的刀片102和右刀槽106安装的刀片102在刀体101的同一侧面，从而造成中间刀槽105的刀片102和右刀槽106安装的刀片102的使用总量是左刀槽104安装的刀片102的2倍，随着磨损的刀片102越来越多，造成换下来的中间刀槽105内安装的刀片102和右刀槽106的刀片是左刀槽104的刀片102的2倍，有一半的刀片102无法安装在左刀槽104内，一半的刀片102闲置，极大影响刀片102的利用率，从而提高刀片102成本。本实施例的刀片102的刃部103为中心对称分布，当一个削部103磨损后，只需将刀片102旋转90°即可使用下一个刃部103，提高了操作的便捷性的同时，还可保证每个刃部103都能充分利用，极大降低了刀片102的成本。切削时三个交替参与切削，不仅可以有效提高加工效率，还可以减小刀片102所承受的铣削力，从而延长刀具使用寿命。

更进一步地，在本实施例中，所述中间刀槽105的槽深分别大于所述左刀槽104的槽深和所述右刀槽106的槽深。中间刀槽105从刀体101的右端面向厚度方向延伸，中间刀槽105的深度大约是右刀槽106深度的2倍，使得刀片102能安装至刀体的中部位置，从而实现左刀槽104、中间刀槽105、右刀槽106在刀体101厚度方向错开分布。

所述刀槽有位于底部的底壁和位于侧面的侧壁，所述左刀槽104的底壁沿轴方向设置一倾斜角度，以使得对应的所述刀片102至少部分突出于所述刀体101。所述右刀槽106的底壁沿轴向方向设置一倾斜角度，以使得对应的所述刀片至少部分突出于所述刀体101。这样设计的好处就是刀体101的切削厚度度略大于刀体101自身的厚度，有效避免了切削中刀体101与被加工面之间产生干涉，从而提高工件的加工质量。

进一步地，在本实施例中，如果刀片102叠加的厚度刚好等于刀体的切宽，则对刀片102的厚度精度要求非常高，一旦刀片102制造时厚度存在下偏差，或者刀片102在使用过程中边角发生了磨损，就会导致实际叠加切宽小于刀体101的标准切宽，会在切削后的表面上留下棱边或残留凸起，且残留凸起会在切削过程中不断叠加，最后导致切削无法进行或者对切削系统造成损害。

因此在本实施例中，安装在所述左刀槽104中的刀片102称之为左刀片，安装在所述中间刀槽105中的刀片102称之为中间刀片，安装在所述右刀槽106中的刀片102称之为右刀片。所述左刀片、所述中间刀片与所述右刀片的总厚度大于所述刀体101的厚度。相邻两个刀片102之间存在接刀长度，接刀长度的存在可降低对刀片制造的尺寸精度要求，降低刀片制造难度和成本，且不会在切削后的表面上留下残留凸起。

进一步地，在本实施例中，相邻的每两个所述齿部之间沿其厚度方向贯设有容屑槽，所述容屑槽107的槽内壁在后一所述齿部上形成有弧面段，所述容屑槽107的槽内壁在前一所述齿部上形成有斜面段，所述弧面段和所述斜面段之间有用于连接二者的直面段。其中，所述斜面段的倾斜角度为45°-55°度。在本实施例中，斜面段的倾斜角度为50°，此种类型的容屑槽结构简单，制造加工方便，易于切屑的卷曲、折断、排屑，避免加工过程中因排屑不畅导致加工误差，以及减小刀具磨损。

需要说明的是，所述刀片102通过一螺接件108固定安装于所述刀槽。在本实施例中，所述刀片102上设有第一螺纹孔，所述刀槽上设有第二螺纹孔，所述刀片与所述刀槽之间通过螺钉连接在一起。显然，本设计不限于此，在其他实施例中，能起到相同的设计目的即可。

进一步地，在本实施例中，所述刀片102设有多个断屑槽109，每个刀片102靠近刃部103处都对应设有至少一个断屑槽109与所述刀片的多个刃部一一对应设置。以便加工过程中切屑及时折断，不干扰刀具继续切削。在刀槽的内侧还设计有一个避空槽，用以保护刃部103不受碰撞及挤压而产生破坏。

刀体101材料选用3Cr2MnNiMo，其综合力学性能好，淬透性高，调质后具有较均匀的硬度分布，其硬度值为HRC40-45，有很好的抛光性能和光洁度，耐蚀性和耐磨性好，可保证刀体6在反复较强冲击下保持不变形。

刀体101上设计有6个刀体工艺孔，用以减轻刀体101的重量和减轻刀体101的振动，进而减轻由振动引起的刀具磨损，从而延长刀具寿命。

刀片102材料选用YG类硬质合金，整体叶盘采用钛合金和高温合金制造而成，属于难加工材料，所以刀具材料的选择对刀具的耐用度、加工效率和加工质量起到至关重要的作用。YG类硬质合金材料由WC和Co组成，其硬度、耐热性和耐磨性提高，具有较高的抗弯强度，导热性好，是最适合加工钛合金等难加工材料的刀具。

以上所述仅为本发明的可选地实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种整体叶盘盘铣开槽刀具，其特征在于，包括：

刀体，所述刀体的外周侧部凸设有多个齿部，每一所述齿部的端部开设有一刀槽，每一所述刀槽具有一侧向开口；

多个刀片，每一所述刀片设有沿其厚度方向延伸的刃部，所述多个刀片一一对应安装于所述多个齿部的多个刀槽，以供所述刀片的一刃部自对应的所述侧向开口显露出；

其中，每一所述刀片的多个刃部沿所述刀片的中心轴线呈中心对称分布。

2.如权利要求1所述的整体叶盘盘铣开槽刀具，其特征在于，所述刀片呈正棱柱状设置；

所述刀片的多个刃部对应形成于所述刀片的多个棱边上。

3.如权利要求2所述的整体叶盘盘铣开槽刀具，其特征在于，所述刀片呈正四棱柱状设置；

所述刀片包括四个刃部对应形成于所述刀片的四个棱边上。

4.如权利要求1所述的整体叶盘盘铣开槽刀具，其特征在于，所述刀体具有相对的左侧和右侧；

所述刀槽包括相邻的左刀槽、中间刀槽和右刀槽，其中，所述左刀槽开设于所述刀体的左侧，所述中间刀槽和所述右刀槽开设于所述刀体的右侧。

5.如权利要求4所述的整体叶盘盘铣开槽刀具，其特征在于，所述中间刀槽的槽深分别大于所述左刀槽的槽深和所述右刀槽的槽深。

6.如权利要求4所述的整体叶盘盘铣开槽刀具，其特征在于，所述刀槽具有底壁和侧壁，其中：

所述左刀槽的底壁在轴向方向上设置一倾斜角度，以使得对应的所述刀片至少部分突出于所述刀体；

所述右刀槽的底壁在轴向方向上设置一倾斜角度，以使得对应的所述刀片至少部分突出于所述刀体。

7.如权利要求4所述的整体叶盘盘铣开槽刀具，其特征在于，所述多个刀片包括对应所述左刀槽、所述中间刀槽和所述右刀槽设置的左刀片、中间刀片和右刀片；

其中，所述左刀片、所述中间刀片与所述右刀片的总厚度大于所述刀体的厚度。

8.如权利要求1所述的整体叶盘盘铣开槽刀具，其特征在于，相邻的每两个所述齿部之间沿其厚度方向贯穿设有容屑槽，所述容屑槽的槽内壁包括形成在后一所述齿部上的弧面段、形成在前一所述齿部上的斜面段、以及连接所述弧面段和所述斜面段的直面段；

其中，所述斜面段的倾斜角度为45°-55°。

9.如权利要求1所述的整体叶盘盘铣开槽刀具，其特征在于，所述刀片通过一螺接件固定安装于所述刀槽。

10.如权利要求1所述的整体叶盘盘铣开槽刀具，其特征在于，所述刀片设有多个断屑槽，所述多个断屑槽与所述刀片的多个刃部一一对应设置，且每一所述断屑槽靠近一所述刃部设置。

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