CN112719385A - 一种铣削刀具 - Google Patents

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    • B23C—MILLING
    • B23C5/00—Milling-cutters
    • B23C5/02—Milling-cutters characterised by the shape of the cutter

Abstract

本发明公开了一种铣削刀具，包括柄部和切削部，所述切削部上开设有两个以上螺旋容屑槽，所述螺旋容屑槽包括依次相连的前刀面、槽底曲面和反屑面，所述前刀面、槽底曲面、反屑面分别与所述切削部的任一径向截面相交形成前刀面曲线、槽底曲线和反屑面曲线，所述前刀面曲线、槽底曲线和反屑面曲线依次光滑相连形成螺旋容屑槽的径向截面轮廓，所述径向截面轮廓呈轴对称的U字型。本发明的铣削刀具具有便于制作、动平衡性能好、高速切削被加工表面质量好等优点。

Description

一种铣削刀具
技术领域
本发明主要涉及金属切削加工领域，尤其涉及一种铣削刀具。
背景技术
在金属切削加工领域，最常用的整体硬质合金立铣刀的螺旋槽是采用标准碟形或平行砂轮干涉磨削而成，具有形状尺寸和尺寸精度容易保证、砂轮修磨简单及制造成本低等特点。但这种槽型径向轮廓由多段内凹及外凸的曲线光滑连接而成，槽型不具有对称性，因刀具制造过程中总存在一定精度误差，原本等分的齿间角并非完全等分，刀具会出现很小的质量偏心，而且相对于轴对称槽型，普通槽型铣刀质量偏心及其引起的离心力通常更大，故其动平衡性能不佳，高速铣削时容易引起工件、刀具及工具系统的振动，导致被加工产品表面出现振纹，降低工件表面粗糙度。
例如，中国专利文献CN102303158A公开了一种立铣刀，该立铣刀的容屑槽径向剖面由槽前刀面圆弧与槽后刀面圆弧构成，这种成型槽不具备轴对称性，当铣刀制造中存在一定误差时，相对槽型周对称的铣刀，该铣刀在高速加工状态下刀具动平衡性能稍差，加工的表面质量也较差。
另一中国专利文献CN106424881A公开了一种立铣刀，该铣刀的螺旋容屑槽的径向截面轮廓由凹型曲线的前刀面曲线和过渡圆弧曲线，与凸型曲线的槽底曲线和反屑面曲线组成，其中槽底曲线为阿基米德螺旋线，从而显著提升刀具容屑和排屑性能，并保证刀具具备足够刚性。虽然这种成型容屑槽的对称性稍好于上述专利文献CN102303158A中的铣刀，但由于槽型底部曲线为阿基米德螺旋线，加工控制难度大，而且加工这种容屑槽的砂轮是由普通平行砂轮修磨而成，刀具的制造成本较高。
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，提供一种便于制作、动平衡性能好、高速切削被加工表面质量好的铣削刀具。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种铣削刀具，包括柄部和切削部，所述切削部上开设有两个以上螺旋容屑槽，所述螺旋容屑槽包括依次相连的前刀面、槽底曲面和反屑面，所述前刀面、槽底曲面、反屑面分别与所述切削部的任一径向截面相交形成前刀面曲线、槽底曲线和反屑面曲线，所述前刀面曲线、槽底曲线和反屑面曲线依次光滑相连形成螺旋容屑槽的径向截面轮廓，所述径向截面轮廓呈轴对称的U字型。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述前刀面曲线两端点分别是A、B点，所述槽底曲线两端点分别是B、C点，所述反屑面曲线两端点分别是C、D点，所述前刀面曲线、反屑面曲线分别与所述槽底曲线外切于B点和C点。
所述前刀面曲线、槽底曲线和反屑面曲线均为圆弧。
以所述切削部的中心轴与所述切削部的任一径向截面的交点为原点，以该径向截面内的平行于径向截面轮廓上A、D两点连线且过原点的直线为x轴，该径向截面内的所述前刀面曲线上所有点的坐标均满足方程(x-a1)2+(y-b1)2＝r1 2，其中，r1为前刀面曲线半径，a1、b1分别为所述前刀面曲线圆心的坐标，且取值不等于0；该径向截面内的所述槽底曲线上所有点的坐标均满足方程
Figure BDA0002861658450000021
其中，r2为所述槽底曲线半径，b2为所述槽底曲线圆心的y坐标，且取值不等于0；该径向截面内的所述反屑面曲线上所有点的坐标均满足方程
Figure BDA0002861658450000022
其中，r3为反屑面曲线半径，a3、b3分别为所述反屑面曲线圆心的坐标，且取值不等于0。
r3＝r1，a3＝－a1，b3＝b1。
所述铣削刀具的刃径为H，应满足：0.1H≤r1≤0.25D，5H≤r2≤10H。
所述铣削刀具的芯厚满足：0.5H≤d≤0.8H。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的铣削刀具，包括柄部和切削部，切削部上开设有两个以上螺旋容屑槽，螺旋容屑槽包括依次相连的前刀面、槽底曲面和反屑面，前刀面、槽底曲面、反屑面分别与切削部的任一径向截面相交形成前刀面曲线、槽底曲线和反屑面曲线，前刀面曲线、槽底曲线和反屑面曲线依次光滑相连形成螺旋容屑槽的径向截面轮廓，径向截面轮廓呈轴对称的U字型，螺旋容屑槽结构简单，易于加工制作，且由于径向截面轮廓呈轴对称的U字型，即螺旋容屑槽为相对于自身的中轴线呈对称的结构，刀具动平衡性能好，能够有效抑制切削振动，能保证高速切削时被加工表面的切削质量。
附图说明
图1是本发明铣削刀具切削部的立体图。
图2是本发明铣削刀具切削部的径向截面轮廓。
图3是本发明铣削刀具螺旋容屑槽的径向截面图。
图中各标号表示：
1、切削部；2、螺旋容屑槽；21、前刀面；22、槽底曲面；23、反屑面；3、径向截面轮廓；31、前刀面曲线；32、槽底曲线；33、反屑面曲线；4、径向轮廓。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
图1至图3示出了本发明铣削刀具的一种实施例，该铣削刀具包括柄部和切削部1，切削部1上开设有两个以上螺旋容屑槽2，螺旋容屑槽2包括依次相连的前刀面21、槽底曲面22和反屑面23，前刀面21、槽底曲面22、反屑面23分别与切削部1的任一径向截面相交形成前刀面曲线31、槽底曲线32和反屑面曲线33，前刀面曲线31、槽底曲线32和反屑面曲线33依次光滑相连形成螺旋容屑槽2的径向截面轮廓3，径向截面轮廓3呈轴对称的U字型，本实施例的铣削刀具螺旋容屑槽结构简单，易于加工制作，且由于径向截面轮廓3呈轴对称的U字型，即螺旋容屑槽2为相对于自身的中轴线呈对称的结构，刀具动平衡性能好，高速切削能够有效抑制切削振动，保证被加工表面有较好的表面质量。
本实施例中，前刀面曲线31两端点分别是A、B点，槽底曲线32两端点分别是B、C点，反屑面曲线33两端点分别是C、D点，前刀面曲线31、反屑面曲线33分别与槽底曲线32外切于B点和C点，前刀面曲线31、槽底曲线32和反屑面曲线33均为圆弧既能保证前刀面曲线31与槽底曲线32以及反屑面曲线33与槽底曲线32均能光滑连接，又降低了螺旋容屑槽2的加工难度。
本实施例中，以切削部1的中心轴与切削部1的任一径向截面的交点为原点，以该径向截面内平行于径向截面轮廓3上A、D两点连线且过原点的直线为x轴，该径向截面内的前刀面曲线31上所有点的坐标均满足方程(x-a1)2+(y-b1)2＝r1 2，其中，r1为前刀面曲线31半径，a1、b1分别为前刀面曲线31圆心的坐标，且取值不等于0；该径向截面内的槽底曲线32上所有点的坐标均满足方程
Figure BDA0002861658450000031
其中，r2为槽底曲线32半径，b2为槽底曲线32圆心的y坐标，且取值不等于0；该径向截面内的反屑面曲线33上所有点的坐标均满足方程
Figure BDA0002861658450000041
其中，r3为反屑面曲线33半径，a3、b3分别为反屑面曲线33圆心的坐标，且取值不等于0。即前刀面曲线31和反屑面曲线有33共有3个独立的参数(a1、b1、r1)能够分别调整曲线的圆心位置及圆弧大小，槽底曲线32有2个独立的参数(0、b2、r2)能够分别调整曲线的圆心位置及圆弧大小，从而能在一定范围内调整刀具的芯厚与刃瓣宽。
本实施例中，r3＝r1，a3＝－a1，b3＝b1，即前刀面曲线31和反屑面曲线有33半径相同，位置尺寸对称，进一步保证了铣削刀具的动平衡性能。
本实施例中，铣削刀具的刃径为H，应满足：0.1H≤r1≤0.25H，5H≤r2≤10H，保证影响该铣削刀具切削锋利性的槽前角与影响该铣削刀具刚性的芯厚取值有足够的调整范围，也可保证随r1与r2的不同取值螺旋容屑槽能够有充裕的容屑空间。
本实施例中，铣削刀具的芯厚d前后一致，为了保证铣削刀具的强度和切屑刃的尺寸，应满足：0.5H≤d≤0.8H。
本实施例中，H＝20mm，a1＝3.788，b1＝8.647，r1＝r3＝2mm，a2＝3.788，b2＝8.647，r2＝100mm，a3＝－3.788，b3＝8.647，d＝13.6mm。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，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 (7)

1.一种铣削刀具，包括柄部和切削部(1)，所述切削部(1)上开设有两个以上螺旋容屑槽(2)，所述螺旋容屑槽(2)包括依次相连的前刀面(21)、槽底曲面(22)和反屑面(23)，所述前刀面(21)、槽底曲面(22)、反屑面(23)分别与所述切削部(1)的任一径向截面相交形成前刀面曲线(31)、槽底曲线(32)和反屑面曲线(33)，其特征在于：所述前刀面曲线(31)、槽底曲线(32)和反屑面曲线(33)依次光滑相连形成螺旋容屑槽(2)的径向截面轮廓(3)，所述径向截面轮廓(3)呈轴对称的U字型。
2.根据权利要求1所述的铣削刀具，其特征在于：所述前刀面曲线(31)两端点分别是A、B点，所述槽底曲线(32)两端点分别是B、C点，所述反屑面曲线(33)两端点分别是C、D点，所述前刀面曲线(31)、反屑面曲线(33)分别与所述槽底曲线(32)外切于B点和C点。
3.根据权利要求2所述的铣削刀具，其特征在于：所述前刀面曲线(31)、槽底曲线(32)和反屑面曲线(33)均为圆弧。
4.根据权利要求3所述的铣削刀具，其特征在于：以所述切削部(1)的中心轴与所述切削部(1)的任一径向截面的交点为原点，以该径向截面内的平行于径向截面轮廓(3)上A、D两点连线且过原点的直线为x轴，该径向截面内的所述前刀面曲线(31)上所有点的坐标均满足方程
Figure FDA0002861658440000011
其中，r1为前刀面曲线(31)半径，a1、b1分别为所述前刀面曲线(31)圆心的坐标，且取值不等于0；该径向截面内的所述槽底曲线(32)上所有点的坐标均满足方程
Figure FDA0002861658440000012
其中，r2为所述槽底曲线(32)半径，b2为所述槽底曲线(32)圆心的y坐标，且取值不等于0；该径向截面内的所述反屑面曲线(33)上所有点的坐标均满足方程
Figure FDA0002861658440000013
其中，r3为反屑面曲线(33)半径，a3、b3分别为所述反屑面曲线(33)圆心的坐标，且取值不等于0。
5.根据权利要求4所述的铣削刀具，其特征在于：r3＝r1，a3＝－a1，b3＝b1。
6.根据权利要求4所述的铣削刀具，其特征在于：所述铣削刀具的刃径为H，应满足：0.1H≤r1≤0.25H，5H≤r2≤10H。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的铣削刀具，其特征在于：所述铣削刀具的芯厚d满足：0.5H≤d≤0.8H。
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