CN113399724A - 一种快进给铣削刀片及其铣削刀具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快进给铣削刀片及其铣削刀具，该铣削刀片包括大致四边形形状的刀片本体；刀片本体具有上表面、底面和侧面；刀片本体的四边的上表面与侧面相交构成主切削刃，相邻的主切削刃之间在刀片本体的角部由圆角过渡并形成刀尖，刀尖处具有圆角切削刃；刀片本体的上表面由切削刃向中心部方向延伸顺序设有前刀面、下凹曲面和定位面，在所述下凹曲面内，对应于刀片本体的四边分布有多个加强筋，并且在逆时针方向从刀尖向主切削刃方向看，相邻的加强筋之间的距离分布由小到大变化。本发明能够合理分配不同切深下的刀具容屑空间，同时增强刀具锁切削液能力，降低刀具温升，并增加刀刃强度，提高刀片抗崩性。

Description

一种快进给铣削刀片及其铣削刀具

技术领域

本发明涉及刀具技术领域，特别是涉及一种快进给铣削刀片及其铣削刀具。

背景技术

铣削刀具是机械制造中用于切削加工的工具，由于机械制造中使用的刀具基本上都用于铣削金属材料，因此这类刀具为金属切削刀具。随着加工制造技术的发展，对粗加工铣削的效率需求与日俱增，因此，拥有大金属去除率的快进给铣削刀片在航空航天，汽车模具等加工行业中得到广泛应用。现有技术的快进给铣削刀片是安装在具有旋转轴线的刀柄上，通常采用小切削深度，大进给速率的加工方式，但是现有技术的快进给铣削刀片主要存在以下问题：

1、在加工过程中有增加切削深度需求时，容屑空间不足，刀具散热差；

2、在加工高塑性材料时，排屑能力不足；

3、高速加工过程中，刀具温升过快，锁切削液能力不足。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种快进给铣削刀片及其铣削刀具，通过结构改进，一方面，能够合理分配不同切深下的刀具容屑空间，同时增强刀具锁切削液能力，降低刀具温升，并增加刀刃强度，提高刀片抗崩性；另一方面，能够增加刀片容屑空间，提高刀片散热效果，同时提高刀片排屑性能，使切屑沿刀具外侧排出，避免切屑堵塞，造成二次切削。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种快进给铣削刀片，包括刀片本体；所述刀片本体的轮廓投影为大致四边形形状；所述刀片本体具有上表面、底面和侧面；所述刀片本体的四边的上表面与侧面相交构成所述铣削刀片的主切削刃，相邻的主切削刃之间在刀片本体的角部由圆角过渡并形成刀尖，刀尖处具有圆角切削刃；所述刀片本体的上面由切削刃向中心部方向延伸顺序设有前刀面、下凹曲面和定位面，在所述下凹曲面内，对应于刀片本体的四边分布有多个加强筋，并且在逆时针方向从刀尖向主切削刃方向看，相邻的加强筋之间的距离分布由小到大变化。

所述下凹曲面中，下凹曲面的宽度设为卷屑台宽度，在逆时针方向从刀尖向主切削刃方向看，卷屑台宽度呈逐渐增大。

所述刀片本体中，每边所对应的加强筋的数量为m个，m的取值范围为3-8。

所述刀片本体的四边形的内切圆直径为D，Wn表示刀片本体的每边的逆时针方向的第n个加强筋与相邻的第n+1个加强筋的距离，则Wn+1＝1.1～1.5Wn，其中1≤n＜m；W1的取值范围为0.03D mm～0.15D mm。

所述卷屑台宽度的范围为0.05D mm～0.25D mm。

在刀尖处，圆角切削刃两侧分布有圆角前刀面和圆角后刀面，圆角后刀面与主后刀面中间具有平面修光面，平面修光面对应有修光刃，在修光刃所对应的位置处分布有一个加强筋；所述主后刀面为对应于主切削刃位置处的侧面。

所述修光刃所对应的加强筋与修光刃之间形成夹角β，夹角β的取值范围为70°～110°。

所述修光刃的长度的范围为0.02D mm～0.25D mm。

所述刀片本体为高速钢、硬质合金、CBN和PCD中的一种或多种材料制作而成。

一种快进给铣削刀具，包括刀柄和如上所述的刀片本体，所述刀片本体安装在所述刀柄的端部，并使得所述刀片本体的主切削刃与加工表面之间形成水平夹角α，且水平夹角α的取值范围为5°～25°。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：

1、本发明由于采用了在所述下凹曲面内，对应于刀片本体的四边分布有多个加强筋，并且在逆时针方向从刀尖向主切削刃方向看，相邻的加强筋之间的距离分布由小到大变化。本发明的这种结构，是将加强筋采用变间距分布，即两两相邻的加强筋的距离分布由小到大变化，加强筋采用变间距分布，保证刀尖和切削刃抗崩强度的同时，增加刀具容屑和锁切削液能力，降低刀具温升。

2、本发明由于采用了在所述下凹曲面中，下凹曲面的宽度设为卷屑台宽度，在逆时针方向从刀尖向主切削刃方向看，卷屑台宽度呈逐渐增大。本发明的这种结构，是采用变槽宽设计，增加刀片容屑空间，提高刀片散热效果的同时，增加刀具排屑能力。

3、本发明由于采用了在刀尖处的圆角切削刃两侧分布有圆角前刀面和圆角后刀面，圆角后刀面与主后刀面中间具有平面修光面，平面修光面对应有修光刃，在修光刃所对应的位置处分布有一个加强筋。本发明的这种结构，是在圆角处修光刃分布有一个加强筋，在槽铣、型腔铣、插铣等加工工况中，使切屑沿修光刃排出，增加刀刃抗崩性。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种快进给铣削刀片及其铣削刀具不局限于实施例。

附图说明

图1是本发明的实施例的铣削刀片的立体构造示意图；

图2是本发明的实施例的铣削刀片的俯视图；

图3是本发明的实施例的铣削刀片的刀片本体的角部的放大示意图；

图4是本发明的实施例的刀片本体安装成主偏角的示意图；

图5是本发明的实施例的铣削刀具的使用状态示意图。

图中，1、刀片本体；2、主前刀面；3、底面；4、主后刀面；5、主切削刃；6、定位面；7、下凹曲面；8、刀尖；9、圆角切削刃；10、圆角前刀面；11、圆角后刀面；12、修光面；13、加强筋；14、修光刃；15、刀柄。

具体实施方式

实施例

参见图1至图4所示，本发明的一种快进给铣削刀片，包括刀片本体1；所述刀片本体1的轮廓投影为大致四边形形状，本实施例为类似矩形形状；所述刀片本体1具有上表面、底面3和侧面；所述刀片本体1的四边的上表面与侧面相交构成所述铣削刀片的主切削刃5，对应于主切削刃5的上表面设有主前刀面2，对应于主切削刃5的侧面设为主后刀面4，相邻的主切削刃5之间在刀片本体1的角部由圆角过渡并形成刀尖8，刀尖处具有圆角切削刃9；所述刀片本体1的上表面由切削刃向中部方向延伸设有前刀面和定位面6，在前刀面和定位面6之间设有下凹曲面7；在所述下凹曲面7内，对应于刀片本体的四边分布有多个加强筋13，并且在逆时针方向从刀尖8向主切削刃5方向看，相邻的加强筋13之间的距离分布由小到大变化(如图2所示)。采用这样的分布可以增加不同切深加工时刀片刀刃强度，提高抗崩性。不仅可以合理分配不同切深下的刀具容屑空间，还可以增加刀片锁切削液能力，从而降低刀片温升，提高刀具的使用寿命。

本实施例中，参见图2所示，所述下凹曲面7中，下凹曲面7的宽度a为卷屑台宽度，在逆时针方向从刀尖8向主切削刃5方向看，卷屑台宽度a逐渐增大。在快进给铣削时，随着切削深度增加，加工产生热量增多，刀片接触表面温度升高，进而加剧刀片磨损，最终导致发生破损和崩刃。本发明采用变卷屑台宽度设计，增加刀片容屑空间，提高刀片散热效果。变卷屑台宽度是从刀尖沿切削刃方向逐渐增大，这样可以使切屑在刀尖处提前卷曲，从而控制排屑方向，使切屑向刀具外侧排出，避免在高速加工或加工高速性材料时产生堵屑，划伤已加工表面或刀片。

本实施例中，所述刀片本体1中，每边所对应的下凹曲面内的加强筋数量为m个，本实施例m的取值范围为7。

本实施例中，参见图2、图4所示，所述刀片本体1的四边的内切圆直径为D，Wn表示刀片本体1的每边的逆时针方向的第n个加强筋与相邻的第n+1个加强筋的距离，则Wn+1＝1.1～1.5Wn，其中1≤n＜m；W1的取值范围为0.03D mm～0.15D mm。

本实施例中，所述卷屑台宽度a的范围为0.05D mm～0.25D mm。

本实施例中，参见图1、图3所示，在刀尖8处，圆角切削刃9两侧分布有圆角前刀面10和圆角后刀面11，圆角后刀面11与主后刀面4中间具有平面修光面12，平面修光面12对应有修光刃14，在修光刃14所对应的位置处分布有一个加强筋131。

本实施例中，参见图3所示，所述修光刃14所对应的下凹曲面7处的加强筋131与修光刃14之间形成夹角β，夹角β的取值范围为70°～110°。刀片修光刃位置在快进给刀片在槽铣、型腔铣、插铣等铣削加工时，加工余量大，承受较大冲击，易发生应力集中，采用这样的设计可以使修光刃处的切屑沿加强筋131流出，不仅可以增加修光刃14的强度，也可以改善修光刃14的受热条件，提高刀片使用寿命。

本实施例中，修光刃14的长度b的范围为0.02D mm～0.25D mm。修光刃14长度过小会导致在铣削加工时起不到修光作用，同时加剧应力集中。修光刃长度过大会导致刀片可用切深过小，降低刀具寿命，同时降低刀具散热空间，使刀片温升速度加快，刀片易产生破损。

本实施例中，所述刀片本体1为高速钢、硬质合金、CBN(立方氮化硼)和PCD(聚晶金刚石)中的一种或多种材料制作而成。

本发明的一种快进给铣削刀具，包括刀柄和如上所述的刀片本体1，所述刀片本体1安装在所述刀柄15的端部，并使得所述刀片本体1的主切削刃5与加工表面之间形成水平夹角α(即主偏角)，且水平夹角α的取值范围为5°～25°。主偏角α过小，刀片可加工深度小，直接降低刀片切削效率，主偏角α过大，切屑厚度增大，切削阻力增大，进而导致加工时机床振动提高，影响刀片加工寿命和加工表面质量。

本发明的一种快进给铣削刀片及其铣削刀具，采用了在所述下凹曲面7内，对应于刀片本体1的四边分布有多个加强筋13，并且在逆时针方向从刀尖8向主切削刃5方向看，相邻的加强筋13之间的距离分布由小到大变化。本发明的这种结构，是将加强筋13采用变间距分布，即两两相邻的加强筋13的距离分布由小到大变化，加强筋13采用变间距分布，保证刀尖和切削刃抗崩强度的同时，增加刀具容屑和锁切削液能力，降低刀具温升。

本发明的一种快进给铣削刀片及其铣削刀具，采用了在所述下凹曲面7中，下凹曲面7的宽度a设为卷屑台宽度，在逆时针方向从刀尖8向主切削刃5方向看，卷屑台宽度a呈逐渐增大。本发明的这种结构，是采用变槽宽设计，增加刀片容屑空间，提高刀片散热效果的同时，增加刀具排屑能力。

本发明的一种快进给铣削刀片及其铣削刀具，采用了在刀尖8处的圆角切削刃9两侧分布有圆角前刀面10和圆角后刀面11，圆角后刀面11与主后刀面4中间具有平面修光面12，平面修光面12对应有修光刃14，在修光刃14所对应的下凹曲面7处分布有一个加强筋131。本发明的这种结构，是在圆角处的修光刃分布有一个加强筋131，在槽铣、型腔铣、插铣等加工工况中，使切屑沿修光刃排出，增加刀刃抗崩性。

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)

1.一种快进给铣削刀片，包括刀片本体；所述刀片本体的轮廓投影为大致四边形形状；所述刀片本体具有上表面、底面和侧面；所述刀片本体的四边的上表面与侧面相交构成所述铣削刀片的主切削刃，相邻的主切削刃之间在刀片本体的角部由圆角过渡并形成刀尖，刀尖处具有圆角切削刃；所述刀片本体的上表面由切削刃向中心部方向延伸顺序设有前刀面、下凹曲面和定位面，其特征在于：在所述下凹曲面内，对应于刀片本体的四边分布有多个加强筋，并且在逆时针方向从刀尖向主切削刃方向看，相邻的加强筋之间的距离分布由小到大变化。

2.根据权利要求1所述的快进给铣削刀片，其特征在于：所述下凹曲面中，下凹曲面的宽度设为卷屑台宽度，在逆时针方向从刀尖向主切削刃方向看，卷屑台宽度呈逐渐增大。

3.根据权利要求2所述的快进给铣削刀片，其特征在于：所述刀片本体中，每边所对应的加强筋的数量为m个，m的取值范围为3-8。

4.根据权利要求3所述的快进给铣削刀片，其特征在于：所述刀片本体的四边形的内切圆直径为D，Wn表示刀片本体的每边的逆时针方向的第n个加强筋与相邻的第n+1个加强筋的距离，则Wn+1＝1.1～1.5Wn，其中1≤n＜m；W1的取值范围为0.03D mm～0.15D mm。

5.根据权利要求4所述的快进给铣削刀片，其特征在于：所述卷屑台宽度的范围为0.05D mm～0.25D mm。

6.根据权利要求4所述的快进给铣削刀片，其特征在于：在刀尖处，圆角切削刃两侧分布有圆角前刀面和圆角后刀面，圆角后刀面与主后刀面中间具有平面修光面，平面修光面对应有修光刃，在修光刃所对应的位置处分布有一个加强筋；所述主后刀面为对应于主切削刃位置处的侧面。

7.根据权利要求6所述的快进给铣削刀片，其特征在于：所述修光刃所对应的加强筋与修光刃之间形成夹角β，夹角β的取值范围为70°～110°。

8.根据权利要求6所述的快进给铣削刀片，其特征在于：所述修光刃的长度的范围为0.02D mm～0.25D mm。

9.根据权利要求1所述的快进给铣削刀片，其特征在于：所述刀片本体为高速钢、硬质合金、CBN和PCD中的一种或多种材料制作而成。

10.一种快进给铣削刀具，其特征在于：包括刀柄和如权利要求1至9中任一要利要求所述的刀片本体，所述刀片本体安装在所述刀柄的端部，并使得所述刀片本体的主切削刃与加工表面之间形成水平夹角α，且水平夹角α的取值范围为5°～25°。

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