CN114274374B - 一种用于铣削脆性材料且含有可替换式刀头的刀具 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种用于铣削脆性材料且含有可替换式刀头的刀具，刀具包括一可替换式超多刃铣削脆性材料的铣削刀头、刀杆和铣削刀头紧固钉；铣削刀头包括环形本体和设置于本体上的若干切削刃，本体具有一中心通孔和一位于中心通孔内的第一内锥面；刀杆包括一与刀杆中心轴同轴的圆柱形紧固钉收容孔，和相对设置在紧固钉收容孔内壁上的两个凸块，两个凸块关于刀杆中心轴对称，每个凸块具有一抵接面和第一螺旋面，两个凸块的抵接面共同位于一与刀杆中心轴同轴的想象圆锥上；铣削刀头紧固钉用于将铣削刀头可拆卸地同轴紧固于刀杆上。本申请中，铣削刀头与刀杆同轴精度高、稳定性强，能够替代焊接结构，刀杆可多次重复装夹使用，降低了刀具开发成本。

Description

一种用于铣削脆性材料且含有可替换式刀头的刀具

技术领域

本申请涉及脆性材料切削刀具技术领域，尤其涉及一种用于铣削脆性材料且含有可替换式刀头的刀具。

背景技术

玻璃、陶瓷属于硬脆材料，具有硬度高、易碎及易缺损的特点，因此，一般用于加工金属的刀具无法直接应用于加工玻璃和陶瓷，否则在加工中容易出现裂纹、破损等问题。但业界研究表明，如果玻璃铣削的每刃切削厚度控制在900nm以下，在不发生脆性龟裂的情况下，玻璃就会与金属一样生成切屑被去除。如图1所示的玻璃在不同切削厚度下的表面纹路图，在图1中显示，当切削玻璃的每刃切削厚度为4.5μm时，即为L1划线处，切削后玻璃表面呈现粗糙的纹路，其受到脆性损伤，得到的玻璃制品也不能满足生产需求。同样的在L2划线处，玻璃表面也具有同样粗糙的纹路。当在L3划线处及切削玻璃的每刃切削厚度小于1μm时，随着每刃切削厚度的减小，铣削过程中的玻璃表面由脆性变形转变为塑性变形，其玻璃表面较为平整光滑。此图也进一步验证了当玻璃铣削的每刃切削厚度控制在1μm以下，能够使得玻璃加工表面不受到脆性损伤。

聚晶金刚石(PCD)是用结构取向不一的细晶粒金刚石加结合剂烧结而成。由于PCD的硬度本身的特性，PCD材料制成的PCD刀具具有了以下的性能：(1)PCD的硬度可达8000HV，是硬质合金高80-120倍，PCD刀具具有超高硬度。(2)PCD的导热系数为700W/M.K(瓦/米.度)，且为硬质合金的1.5～9倍，甚至高于聚晶立方氮化硼(PCBN)和铜，因此，PCD刀具相较于上述材料制得的刀具具有热量传递迅速快的特点。(3)PCD的摩擦系数一般为0.1-0.3，其摩擦系数小于硬质合金的0.4-1，PCD刀具可显著减小切削力。(4)PCD的热膨胀系数仅为0.9×10^-6-1.18×10^-6，仅相当于硬质合金的1/5，使得PCD刀具拥有变形小、加工精度高的特点。(5)PCD与有色金属及非金属材料之间的亲和力很小，使得PCD刀具加工过程中产生的切屑不易粘结在刀尖形成积屑瘤。

基于以上的特点，PCD刀具可实现对玻璃、石墨、钛合金等硬材料的纳米切削效果。

为了实现上述PCD刀具中每刃切削厚度小于1μm，且又要保证PCD刀具对玻璃纳米级精度铣削的加工效率，需要考虑在PCD刀具一定的直径范围内最大化的增加PCD刀具的刃数，并提高PCD刀具中刀头重复装夹定位精度，同时还要考虑到PCD刀具与脆性材料(如玻璃)的特性，防止铣削过程中，PCD刀具与脆性材料之间相互摩擦而发生松动。

然而，在刀具的组装中，刀头与刀杆若采用传统的螺纹螺栓的组合结构，由于螺纹连接有毛刺，且螺栓结构有间隙，即使同一螺栓上不同位置的螺纹同轴度也会有偏差，因此，此种组合结构较难获得高精度同轴的刀具。另外此种组合结构中螺栓垂直度差，作业过程中螺栓松动，易造成刀头发生松动，导致刀头的刀刃的刃形跳动大，刀具稳定性差，会造成加工得到的产品表面品质不一，也会使得刀头中不同位置的刀刃寿命不同，因此，传统的螺纹螺栓结构不能满足生产需求。

若采用刀头与刀杆焊接的组合结构，则会使得刀具中刀杆仅能对应唯一的刀头，不能替换刀具中的刀头，增加了生产开发成本。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种用于铣削脆性材料且含有可替换式刀头的刀具，用以解决以上问题。

本申请提供了一种用于铣削脆性材料且含有可替换式刀头的刀具，所述刀具包括一可替换式超多刃铣削脆性材料的铣削刀头、刀杆和铣削刀头紧固钉；所述铣削刀头包括环形本体和设置于所述本体上的若干切削刃，所述本体具有一中心通孔和一位于所述中心通孔内的环形的第一内锥面；刀杆具有一刀杆中心轴，刀杆包括一与所述刀杆中心轴同轴的圆柱形紧固钉收容孔，和相对设置在所述紧固钉收容孔内壁上的两个凸块，两个所述凸块关于所述刀杆中心轴对称，每个凸块具有一抵接面和第一螺旋面，两个所述凸块的所述抵接面共同位于一与所述刀杆中心轴同轴的想象圆锥上，所述第一螺旋面朝向所述紧固钉收容孔开口的方向。

铣削刀头紧固钉具有一紧固钉中心轴，所述铣削刀头紧固钉用于将所述铣削刀头可拆卸地同轴紧固于所述刀杆上，所述铣削刀头紧固钉包括一钉帽，一设置在所述钉帽上且位于所述铣削刀头的所述中心通孔内的定位凸台，和一从所述定位凸台垂直延伸出来的圆柱形紧固钉杆，其中：

所述定位凸台包括一环形的第一外锥面，所述第一外锥面所在的想象圆锥的中心轴与所述紧固钉中心轴同轴，且所述第一外锥面所在的想象圆锥与所述第一内锥面所在的想象圆锥具有相同的第一锥度，所述定位凸台的所述第一外锥面与所述铣削刀头的所述中心通孔的所述第一内锥面紧密配合，以使所述铣削刀头与所述铣削刀头紧固钉同轴配合在一起，所述铣削刀头的所述第一内锥面倾斜朝向所述钉帽，所述钉帽和所述定位凸台共同用于使所述铣削刀头紧贴于所述刀杆；

所述紧固钉杆包括两个与所述紧固钉中心轴平行的凸块收容槽，和一环绕所述紧固钉中心轴且与所述凸块收容槽相交的环形凹槽，所述紧固钉杆还包括一位于所述环形凹槽内的环形的第二外锥面，所述第二外锥面所在的想象圆锥的中心轴、所述定位凸台的所述第一外锥面所在的想象圆锥的中心轴、所述紧固钉杆的中心轴以及所述紧固钉中心轴同轴，所述第二外锥面倾斜朝向背离所述钉帽的方向；所述凸块收容槽用于允许所述铣削刀头紧固钉穿过所述铣削刀头后，通过使所述凸块收容槽与所述凸块对齐，以避开所述凸块从而继续插入所述紧固钉收容孔中；

所述凸块可沿所述环形凹槽内滑动，以使当所述铣削刀头紧固钉插入所述紧固钉收容孔后，所述铣削刀头紧贴于所述刀杆时，允许所述紧固钉杆相对于所述刀杆旋转；其中，两个所述凸块的所述抵接面所共在的想象圆锥与所述环形凹槽内的所述第二外锥面所在的想象圆锥具有相同的第二锥度；

两个所述凸块的所述第一螺旋面具有相对于所述刀杆中心轴的螺旋角，用于当所述紧固钉杆相对于所述刀杆旋转，两个所述抵接面与所述环形凹槽内的所述第二外锥面紧密配合时，进一步向所述紧固钉杆施加一向心紧固力，以使所述铣削刀头、所述铣削刀头紧固钉和所述刀杆同轴紧固在一起。

在一些实施方式中，每一所述凸块在所述环形凹槽内的旋转角度为40-100°。

在一些实施方式中，定义所述第一锥度为C1，2°≤C1≤5°。

在一些实施方式中，定义所述第二锥度为C2，10°≤C2≤25°。

在一些实施方式中，定义所述螺旋角为α，89.5°≤α≤89.7°。

在一些实施方式中，每一所述凸块还包括背离所述第一螺旋面设置的第二螺旋面，所述抵接面连接于所述第一螺旋面和所述第二螺旋面之间，两个所述凸块的所述第二螺旋面具有相对于所述刀杆中心轴相同的所述螺旋角。

在一些实施方式中，所述紧固钉收容孔包括圆台状的第一收容孔和与所述第一收容孔连通的圆柱状的第二收容孔，所述铣削刀头紧固钉用于经过所述第一收容孔后继续插入所述第二收容孔中，所述第一收容孔靠近所述第二收容孔的端部的内径与所述第二收容孔的内径相同。

在一些实施方式中，所述钉帽背离所述定位凸台的表面设有凹槽，用于与一旋转所述铣削刀头紧固钉的工具配合。

在一些实施方式中，所述刀杆的外壁上还设有两个关于所述刀杆中心轴对称的装夹槽，在所述刀杆的径向方向上，两个所述装夹槽分别与两个所述凸块一一对应。

在一些实施方式中，所述切削刃的材质为金刚石，或立方氮化硼。

本申请中，通过刀杆中的凸块与对应的凸块收容槽对齐并在凸块收容槽滑动，以使铣削刀头紧固钉穿过铣削刀头插入刀杆中，再通过紧固钉杆相对于所述刀杆旋转，即凸块于对应的环形凹槽内滑动，并通过定位凸块的第一外锥面与铣削刀头的第一内锥面的紧密配合、环形凹槽中第二外锥面与两个抵持面的紧密配合、以及第一螺旋面相对于刀杆中心轴的螺旋角以使凸块对紧固钉杆产生一个在刀杆中心轴上朝向钉帽方向的向心紧固力，进而使得铣削刀头、铣削刀头紧固钉和刀杆同轴紧固在一起。刀具中铣削刀头与刀杆同轴精度高、稳定性强，能够替代焊接结构，刀杆可多次重复装夹使用，降低刀具开发成本。

附图说明

图1为玻璃在不同切削厚度下的表面纹路示意图。

图2为本申请实施例提供的一种刀具的结构示意图。

图3为图2所示一实施例中刀具的爆炸图。

图4为图3中刀杆沿IV-IV的剖面示意图。

图5为图3所示一实施例中，刀具的铣削刀头紧固钉的结构示意图。

图6为图3所示一实施例中，刀具的铣削刀头沿VI-VI的剖面示意图。

图7为图2所示一实施例中，两个凸块位于对应的凸块收容槽中且未滑动至环形凹槽沿VII-VII的剖面示意图。

图8为图2所示一实施例中，两个凸块滑动至环形凹槽沿VII-VII的剖面示意图。

图9为图2所示一实施例中，刀具沿IX-IX的剖面示意图。

主要元件符号说明

刀具 100

铣削刀头 10

本体 11

中心通孔 111

第一内锥面 112

顶面 113

第一区域 1131

第二区域 1132

本体中心轴 114

切削刃 12

铣削刀头紧固钉 20

钉帽 21

凹槽 211

定位凸台 22

第一外锥面 221

紧固钉杆 23

环形凹槽 231

第二外锥面 2311

凸块收容槽 232

紧固钉中心轴 25

刀杆 30

紧固钉收容孔 31

第一收容孔 311

第二收容孔 312

凸块 32

抵接面 321

第一螺旋面 322

第二螺旋面 323

装夹槽 33

刀杆中心轴 34

颈部 351

杆部 352

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。当一个元件被认为是“设置于”另一个元件，它可以是直接设置在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

为能进一步阐述本申请达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施方式，对本申请作出如下详细说明。

请参阅图2，本申请实施例提供一种用于铣削脆性材料且含有可替换式刀头的刀具100，刀具100可以用于铣削脆性材料制成的工件(图未示)，在本实施例中，工件的材料可以为玻璃、石墨、陶瓷、碳纤维、玻纤、硬质合金、液态金属等超硬材料，也可以为其他硬质材料或普通金属材料。

参阅图2，刀具100包括铣削刀头10、刀杆30和铣削刀头紧固钉20，铣削刀头紧固钉20用于将铣削刀头10可拆卸地同轴紧固于刀杆30上。其中，铣削刀头10为可替换式超多刃且用于铣切脆性材料的刀头。

参阅图2和图3，铣削刀头10包括环形本体11和设置于本体11上的若干切削刃12。本体11大致为环形，本体11具有一中心通孔111和一本体中心轴114，本体11还具有一位于中心通孔111内绕本体中心轴114形成的环形的第一内锥面112。本体11的顶面113包括环形的第一区域1131和围绕第一区域1131外周设置的环形的第二区域1132。第一区域1131表面为平面，以便于铣削刀头紧固钉20通过第二区域1132将铣削刀头10装配于刀杆30上。其中，第一区域1131和第二区域1132之间形成台阶状结构，第一区域1131凸出于第二区域1132。若干个切削刃12绕着本体中心轴114环形间隔地设置于顶面113的第二区域1132上，每一切削刃12一端连接于第二区域1132与第一区域1131之间的台阶面，另一端延伸至第二区域1132的边缘处。当刀具100沿本体中心轴114转动时，若干个切削刃12用于铣削工件。

超多刃的刀头可以理解为本领域普通技术人员的公认惯常定义，业内通常认为，超多刃刃齿数至少在10个以上，多为十几，几十，甚至上百个，多用于脆性材料加工领域。在本实施例中切削刃12的个数为45。铣削刀头10的直径为17mm。在一些实施例中，根据铣削刀头10的直径可以对应调整切削刃12的个数。在一些实施例中，切削刃12可以采用CVD金刚石、PCD聚晶金刚石、PCBN立方氮化硼等任一超硬材料，或硬质合金、金属陶瓷等任一材料。

参阅图3、图4和图5，在一些实施例中，刀杆30具有一刀杆中心轴34，刀杆中心轴34与本体中心轴114同轴。刀杆30大致为圆柱体，刀杆30包括一与刀杆中心轴34同轴的圆柱形紧固钉收容孔31和关于刀杆中心轴34对称并相对设置在紧固钉收容孔31内壁上的两个凸块32。每一个凸块32具有一抵接面321，抵接面321为凸块32靠近刀杆中心轴34的表面，两个抵接面321共同位于一于刀杆中心轴34同轴的想象圆锥。

参阅图3和图5，在一些实施例中，铣削刀头紧固钉20具有与刀杆中心轴34同轴的紧固钉中心轴25。铣削刀头紧固钉20包括钉帽21、设置钉帽21上且位于铣削刀头10的中心通孔111内的定位凸台22，以及从定位凸台22远离钉帽21一侧垂直延伸出来的圆柱形紧固钉杆23。钉帽21大致为圆盘状，钉帽21的外径大于本体11的中心通孔111的内径。其中，钉帽21的外径、定位凸台22的外径以及紧固钉杆23的外径逐渐减小。在一些实施例中，钉帽21、定位凸台22和紧固钉杆23一体制成。在一些实施例中，铣削刀头紧固钉20和刀杆30均采用高速钢材质。

参阅图5、图6和图7，在一些实施例中，定位凸台22包括一环形的第一外锥面221，第一外锥面221所在的想象圆锥的中心轴与紧固钉中心轴25同轴，且与第一内锥面112所在的想象圆锥具有相同的第一锥度C1。定位凸台22的第一外锥面221与铣削刀头10的第一内锥面112紧密配合，以使铣削刀头10与铣削刀头紧固钉20同轴配合。其中，铣削刀头10的第一内锥面112倾斜朝向钉帽21，也就是说，沿着从铣削刀头10到刀杆30的方向，铣削刀头10的第一内锥面112所在的想象圆锥的内径逐渐增小。在钉帽21和定位凸台22共同配合下使铣削刀头10锁紧于刀杆30。

在一些实施例中，定义第一锥度为C1，2°≤C1≤5°。通过设置第一锥度C1的范围，装配于铣削刀头10内的定位凸块32的第一外锥面221和铣削刀头10的第一内锥面112之间锥面配合以产生紧固铣削刀头10的扭矩力，同时保证了铣削刀头10的结构强度及铣削刀头10与铣削刀头紧固钉20同轴精度。若第一锥度C1较小，则定位凸块32的第一外锥面221和铣削刀头10的第一内锥面112之间锥面配合产生的扭矩力会克服两者之间的静摩擦力而发生滑动。若第一锥度C1较大，影响了铣削刀头10的结构强度。在一些实施例中，C1可等于2°或3°。

在一些实施例中，铣削刀头10的第一内锥面112采用线割加工方式，可保证第一内锥面112所在的想象圆锥与定位凸台22的第一外锥面221所在的想象圆锥的同轴精度。

参阅图7，铣削刀头紧固钉20中紧固钉杆23穿过本体11的中心通孔111，装配至刀杆30的圆柱形紧固钉收容孔31内，钉帽21抵至铣削刀头10的顶面113的第一区域1131，定位凸台22紧固于本体11的中心通孔111内，通过将紧固钉杆23装配于刀杆30内壁的两个凸块32上，以将铣削刀头紧固钉20同轴紧固于刀杆30上。

参阅图5、图6和图7，在一些实施例中，紧固钉杆23包括与紧固钉中心轴25平行的两个凸块收容槽232，和沿着紧固钉杆23的周向方向且均与两个凸块收容槽232相交的环形凹槽231。两个凸块收容槽232关于紧固钉中心轴25对称设置于紧固钉杆23上。沿着紧固钉中心轴25的方向，凸块32与凸块收容槽232相适配。在铣削刀头紧固钉20穿过铣削刀头10后，在紧固钉中心轴25的方向上，凸块收容槽232与凸块32对齐，以使凸块32滑动于凸块收容槽232内，并在铣削刀头紧固钉20安装于刀杆30的紧固钉收容孔31时，紧固钉杆23能够避开内壁上凸块32，进而使得紧固钉杆23完全容置于紧固钉收容孔31内。

参阅图4、图5和图8，在一些实施例中，紧固钉杆23具有在环形凹槽231内的环形的第二外锥面2311，其中，第二外锥面2311所在的想象圆锥的中心轴、定位凸台22上的第一外锥面221所在的想象圆锥的中心轴、紧固钉杆23的中心轴以及紧固钉中心轴25同轴。第二外锥面2311倾斜朝向背离钉帽21的方向，也就是说，沿着钉帽21到所述定位凸台22的方向，第二外锥面2311所在的想象圆锥的内径逐渐增大。其中，两个凸块32的抵接面321所在的想象圆锥与第二外锥面2311所在的想象圆锥具有相同的第二锥度C2。两个凸块32均可沿环形凹槽231转动，以使插入紧固钉收容孔31内的紧固钉杆23将铣削刀头10紧贴于刀杆30时，铣削刀头紧固钉20相较于刀杆30旋转，以使两个凸块32从凸块收容槽232内滑动至环形凹槽231内，两个凸块32的抵接面321紧贴第二外锥面2311，从而实现铣削刀头10与刀杆30的同轴紧固组合。

在一些实施例中，第二锥度为C2，10°≤C2≤25°。通过设置第二锥度C2的范围，不仅能保证紧固钉杆23的结构强度及紧固钉杆23与刀杆30的同轴精度，同时，也会在凸块32的抵接面321与紧固钉杆23的第二外锥面2311之间产生同轴紧固紧固钉杆23的扭矩力。在一些实施例中，第二锥度C2为10.54°或15°。

参阅图8，在一些实施例中，每一凸块32具有相对设置的第一螺旋面322和第二螺旋面323，每一凸块32的抵接面321连接于第一螺旋面322和第二螺旋面323之间，第一螺旋面322朝向紧固钉收容孔31的开口方向。其中，两个凸块32的第一螺旋面322相对于刀杆中心轴34具有螺旋角α，两个第二螺旋面323相对于刀杆中心轴34也具有与第一螺旋面322相同的所述螺旋角α。当铣削刀头紧固钉20插入紧固钉收容孔31内并相对于刀杆30转动时，抵接面321与环形凹槽231的第二外锥面2311紧密配合，第一螺旋面322和第二螺旋面323分别对紧固钉杆23产生作用力相反的第一向心紧固力F1和第二向心紧固力F2，即凸块32的第一螺旋面322和第二螺旋面323同时对紧固钉杆23的环形凹槽231产生向心紧固力，以使铣削刀头10、铣削刀头紧固钉20和刀杆30同轴紧固在一起，避免凸块32与紧固钉杆23之间发生松动。

当更换铣削刀头10时，通过钉帽21绕着刀杆中心轴34旋转铣削刀头紧固钉20，以使两个凸块32沿着环形凹槽231滑动至对应的凸块收容槽232，并沿着刀杆中心轴34方向施加一作用力以使凸块32沿着凸块收容槽232滑出，从而使铣削刀头10、铣削刀头紧固钉20和刀杆30分离。相较于现有通过焊接将铣削刀头10焊接于刀杆30的方式，在本申请中，通过铣削刀头紧固钉20和刀杆30中两个凸块32组合方式，本申请提供的刀具100中刀杆30可以多次重复利用，降低了刀具100的开发成本，且在装配中也不用重新进行基准对刀，提高了生产效率。同时，本申请提供的刀具100稳固性强，避免铣削刀头10与刀杆30松动的问题，同轴定位精度高，替代了焊接的技术。

经过实际作业验证，多次重复装配过程中，刀杆中心轴34与铣削刀头紧固钉20的同轴精度误差小于0.005mm。

参阅图4、图5和图8，在一些实施例中，螺旋角为α，89.5°≤α≤89.7°。通过设置螺旋角α的范围，当两个凸块32转动至环形凹槽231内时，第一螺旋面322和第二螺旋面323分别对紧固钉杆23产生方向相反的第一向心紧固力F1与第二向心紧固力F2，能够进一步通过凸块32将紧固钉杆23紧固于刀杆30上，避免铣削刀头紧固钉20发生松动。在一些实施例中，凸块32的螺旋角α为89.6°或89.7°。

参阅图8和图9，在一些实施例中，两个凸块32相对于刀杆30旋转时，每一凸块32从凸块收容槽232转至环形凹槽231的角度为β，其中40°≤β≤100°。当β为90°时，第一向心紧固力F1与第二向心紧固力F2对紧固钉杆23产生的作用力最大，也就是说，在此状态下，其铣削刀头紧固钉20与刀杆30之间的紧固效果较佳，刀杆中心轴34与紧固钉中心轴25的重合精度高。

参阅图4和图7，在一些实施例中，刀杆30包括杆部352和沿着刀杆中心轴34方向与杆部352同轴连接的颈部351，颈部351与铣削刀头10连接。杆部352和颈部351均为圆柱状，且颈部351的外径大于杆部352的外径。可以理解地，在其他的实施例中，颈部351可以省略，相应地，刀杆30为直柄状。刀杆30的材质可以为硬质合金、高速钢等。

参阅图4和图7，紧固钉收容孔31从颈部351连接铣削刀头10的端部延伸至部分杆部352。在刀杆中心轴34的方向上，紧固钉收容孔31划分为位于颈部351的第一收容孔311和与第一收容孔311连通的第二收容孔312。第一收容孔311大致为圆台状，第二收容孔312大致为圆柱状，第二收容孔312部分位于颈部351，第二收容孔312的内径与紧固钉杆23的外径大小相匹配。两个凸块32具体设置于第二收容孔312的内壁上。其中，沿着从铣削刀头10到刀杆30的方向，第一收容孔311的内径逐渐减小至与第二收容孔312的内径相同，当铣削刀头紧固钉20穿过铣削刀头10并插入紧固钉收容孔31时，第一收容孔311能够起到导向作用，可使紧固钉杆23通过第一收容孔311快速插入第二收容孔312内。

参阅图7，在一些实施例中，钉帽21背离定位凸台22表面设有一凹槽211，凹槽211用于与旋转铣削刀头紧固钉20的工具配合。凹槽211从钉帽21延伸至部分定位凸台22，其中凹槽211的中心轴与铣削刀头紧固钉20的紧固钉中心轴25同轴。当需要拆装铣削刀头10时，可将工具(如扳手)插入凹槽211内并绕着紧固钉中心轴25转动工具，带动铣削刀头紧固钉20转动，从而将铣削刀头10拆离或装配于刀杆30上。在一些实施例中，凹槽211可以为内六角孔。

在一些实施例中，在刀杆30的杆部352的外壁上还设有两个关于刀杆中心轴34对称的装夹槽33。在杆部352的径向方向上，两个装夹槽33分别与两个凸块32一一对应，以便于在刀杆30上拆装铣削刀头10时，便于快速识别凸块32的位置，以确认铣削刀头紧固钉20相较于刀杆30的旋转角度β。

经过多次验证，本申请提供的刀具100具有以下优势：a.刀具100铣削钙钠玻璃工件的残料为塑性变形，加工后钙钠玻璃表面具有稳定的粗糙度，能够满足对脆性材料的加工需求；b.本申请提供的刀具100是传统金刚石磨料棒使用寿命的50倍，且加工玻璃工件的表面粗糙度是金刚石磨料棒加工玻璃工件的表面粗糙度的1/5；c.本申请提供的刀具100可实现高速和高进给加工，可快速替换铣削刀头10，其加工效率是传统金刚石磨料棒的4倍。本申请中刀杆30中凸块32与铣削刀头紧固钉20的同轴装配结构也可以应用于高精密机床中同轴精度高的连接紧固结构中。

本申请中，通过刀杆30中的凸块32与对应的凸块收容槽232对齐并在凸块收容槽232滑动，以使铣削刀头紧固钉20穿过铣削刀头10插入刀杆30中，再通过紧固钉杆23相对于所述刀杆30旋转，即凸块32于对应的环形凹槽231内滑动，并通过定位凸块32的第一外锥面221与铣削刀头10的第一内锥面112的紧密配合、环形凹槽231中第二外锥面2311与两个抵接面321的紧密配合、以及第一螺旋面322相对于刀杆中心轴34的螺旋角α以使凸块32对紧固钉杆23产生一个在刀杆中心轴34上朝向钉帽21方向的第一向心紧固力F1，进而使得铣削刀头10、铣削刀头紧固钉20和刀杆30同轴紧固在一起。刀具100中刀头与刀杆30同轴精度高、稳定性强，能够替代焊接结构，刀杆30可多次重复装夹使用，降低刀具100开发成本。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照实施例对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本申请技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于铣削脆性材料且含有可替换式刀头的刀具，其特征在于，所述刀具包括：

一可替换式超多刃铣削脆性材料的铣削刀头，所述铣削刀头包括环形本体和设置于所述本体上的若干切削刃，所述本体具有一中心通孔和一位于所述中心通孔内的环形的第一内锥面；

一刀杆，具有一刀杆中心轴，所述刀杆包括一与所述刀杆中心轴同轴的圆柱形紧固钉收容孔，和相对设置在所述紧固钉收容孔内壁上的两个凸块，两个所述凸块关于所述刀杆中心轴对称，每个所述凸块具有一抵接面和第一螺旋面，两个所述凸块的所述抵接面共同位于一与所述刀杆中心轴同轴的想象圆锥上，所述第一螺旋面朝向所述紧固钉收容孔开口的方向；

一铣削刀头紧固钉，具有一紧固钉中心轴，所述铣削刀头紧固钉用于将所述铣削刀头可拆卸地同轴紧固于所述刀杆上，所述铣削刀头紧固钉包括一钉帽，一设置在所述钉帽上且位于所述铣削刀头的所述中心通孔内的定位凸台，和一从所述定位凸台垂直延伸出来的圆柱形紧固钉杆，其中：

所述定位凸台包括一环形的第一外锥面，所述第一外锥面所在的想象圆锥的中心轴与所述紧固钉中心轴同轴，且所述第一外锥面所在的想象圆锥与所述第一内锥面所在的想象圆锥具有相同的第一锥度，所述定位凸台的所述第一外锥面与所述铣削刀头的所述中心通孔的所述第一内锥面紧密配合，以使所述铣削刀头与所述铣削刀头紧固钉同轴配合在一起，所述铣削刀头的所述第一内锥面倾斜朝向所述钉帽，所述钉帽和所述定位凸台共同用于使所述铣削刀头紧贴于所述刀杆；

所述紧固钉杆包括两个与所述紧固钉中心轴平行的凸块收容槽，和一环绕所述紧固钉中心轴且与所述凸块收容槽相交的环形凹槽，所述紧固钉杆还包括一位于所述环形凹槽内的环形的第二外锥面，所述第二外锥面所在的想象圆锥的中心轴、所述定位凸台的所述第一外锥面所在的想象圆锥的中心轴、所述紧固钉杆的中心轴以及所述紧固钉中心轴同轴，所述第二外锥面倾斜朝向背离所述钉帽的方向；所述凸块收容槽用于允许所述铣削刀头紧固钉穿过所述铣削刀头后，通过使所述凸块收容槽与所述凸块对齐，以避开所述凸块从而继续插入所述紧固钉收容孔中；

所述凸块可沿所述环形凹槽内滑动，以使当所述铣削刀头紧固钉插入所述紧固钉收容孔后，所述铣削刀头紧贴于所述刀杆时，允许所述紧固钉杆相对于所述刀杆旋转；其中，两个所述凸块的所述抵接面所共在的想象圆锥与所述环形凹槽内的所述第二外锥面所在的想象圆锥具有相同的第二锥度；

两个所述凸块的所述第一螺旋面具有相对于所述刀杆中心轴的螺旋角，用于当所述紧固钉杆相对于所述刀杆旋转，两个所述抵接面与所述环形凹槽内的所述第二外锥面紧密配合时，进一步向所述紧固钉杆施加一向心紧固力，以使所述铣削刀头、所述铣削刀头紧固钉和所述刀杆同轴紧固在一起。

2.如权利要求1所述的刀具，其特征在于，每一所述凸块在所述环形凹槽内的旋转角度为40-100°。

3.如权利要求1所述的刀具，其特征在于，定义所述第一锥度为C1，2°≤C1≤5°。

4.如权利要求1所述的刀具，其特征在于，定义所述第二锥度为C2，10°≤C2≤25°。

5.如权利要求1所述的刀具，其特征在于，定义所述螺旋角为α，89.5°≤α≤89.7°。

6.如权利要求1所述的刀具，其特征在于，每一所述凸块还包括背离所述第一螺旋面设置的第二螺旋面，所述抵接面连接于所述第一螺旋面和所述第二螺旋面之间，两个所述凸块的所述第二螺旋面具有相对于所述刀杆中心轴相同的所述螺旋角。

7.如权利要求1所述的刀具，其特征在于，所述紧固钉收容孔包括圆台状的第一收容孔和与所述第一收容孔连通的圆柱状的第二收容孔，所述铣削刀头紧固钉用于经过所述第一收容孔后继续插入所述第二收容孔中，所述第一收容孔靠近所述第二收容孔的端部的内径与所述第二收容孔的内径相同。

8.如权利要求1所述的刀具，其特征在于，所述钉帽背离所述定位凸台的表面设有凹槽，用于与一旋转所述铣削刀头紧固钉的工具配合。

9.如权利要求1所述的刀具，其特征在于，所述刀杆的外壁上还设有两个关于所述刀杆中心轴对称的装夹槽，在所述刀杆的径向方向上，两个所述装夹槽分别与两个所述凸块一一对应。

10.如权利要求1所述的刀具，其特征在于，所述切削刃的材质为金刚石，或立方氮化硼。