CN216828836U - 一种带表面微织构的变螺旋不等齿距立铣刀 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种带表面微织构的变螺旋不等齿距立铣刀，其技术方案要点是：包括刀柄部与铣削刀头，铣削刀头上设置有多个铣削刃，包括四个周铣削刃和四个底铣削刃，其中在铣刀圆柱面的周铣削刃采用变螺旋结构，相邻两底铣削刃之间采用变齿距结构，各铣削刃之间设有排屑槽，在立铣刀端面上有扇形排列的多排圆形微织构，该铣刀内部设有多条冷却通道，冷却通道的上端与进液孔相连通，铣削刀头的底部设有与冷却通道相连通的出口，在出口内部设有过滤网。本实用新型可以有效减小铣削过程中的刀具振动，增强冷却液的润滑效果，减小刀具与工件之间的摩擦，降低加工过程中的铣削力，防止加工过程中产生的颗粒状杂质堵住冷却孔，延长刀具寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及铣削加工刀具设计领域，具体涉及一种带表面微织构的变螺旋不等齿距立铣刀。
背景技术
铣削加工是去材料加工的主要加工制造方式之一，被广泛应用于各种复杂曲面及金属零件的加工上。对于常规标准立铣刀，各刀齿之间的齿距相等，螺旋角相同，铣削用量一样，铣削能高度集中。因此，在铣削过程中，容易激发铣削系统振动，严重影响加工精度和工件表面质量，加剧刀具磨损，降低刀具的使用寿命。变螺旋不等齿距铣刀是一种减小铣削振动的经济有效的方法。对于变螺旋不等齿距铣刀，其周刃在立铣刀旋转方向上的铣削时间间隔不等，导致各周刃切入工件的时间间隔也不等，其齿距的分布不等使得各刀刃的有效长度和铣刀的每齿进给量也不等，所以其可以破坏激振力在频域上的分布，在加工过程中能够使铣削频域能相对分散，减少振颤，同时也能减小铣削过程中的铣削力，提高表面质量和加工精度。
在铣削加工中，虽然有第二端面后角可以降低端面与工件之间的摩擦，但其端面为光滑表面，光滑表面不一定会耐磨，更加耐磨的表面往往具有一定并不光滑的形态。据研究，表面织构可以有效减小摩擦力，即在摩擦副表面制备出具有一定规则排列的微织构，该方法可以显著提高摩擦副接触面的摩擦性能。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对背景技术中提到的问题，为降低铣削加工过程中的刀具振动，增强刀具的刀刃强度，提高铣削过程中刀具的加工精度和工件表面质量，减小刀具与工件之间的摩擦，增加刀具的冷却速度和使用寿命提供一种结构简单，制造成本较低的立铣刀。
本实用新型技术方案如下：
一种带表面微织构的变螺旋不等齿距立铣刀，该立铣刀包括刀柄部(1)与铣削刀头(2)，所述铣削刀头(2)在圆柱面上设置有四个周铣削刃(3)，在端面设置有四个底铣削刃(4)，所述周铣削刃(3)和所述底铣削刃(4)之间分别设置有螺旋排屑槽(5)和月牙槽(6)，在铣刀端面上设置有扇形排列的多排圆形微织构(7)，铣刀的内部设有多条冷却通道(8)。
所述立铣刀周铣削刃(3)采用变螺旋结构，以铣削力的频谱幅值偏差平方和为目标函数进行全局优化，优化结果为第一齿螺旋角β1和第三齿螺旋角β3为40°，第二齿螺旋角β2和第四齿螺旋角β4为41°。
所述立铣刀相邻两底铣削刃(4)之间采用变齿距结构，相邻两底铣削刃(4)之间的夹角不相等，其夹角差值不超过8°，其夹角之和为180°。
所述立铣刀具有前角、第一后角、第二后角、第一端面后角、第二端面后角和轴向锲角；其中前角为7-15°，第一后角为12-15°，第二后角为21-25°，第一端面后角为1-3°，第二端面后角为10-20°，轴向锲角为1-5°，该结构设计可以保证刀具强度，减小铣削阻力。
所述立铣刀端面上设置有扇形排列的多排圆形微织构(7)，共6排，扇形角度为60-65°。
所述立铣刀设有四条冷却通道，铣削刀头(2)的底部设置有与所述冷却通道(8)相连通的出口，所述刀柄部(1)的上端面设置有与所述冷却通道(8)相连通的进液孔，所述冷却通道(8)的出口内部固定设置有过滤网(9)。
综上所述，本实用新型主要具有以下有益效果：
1)该实用新型，通过改变螺旋角而改变周刃在立铣刀旋转方向上的铣削时间间隔，改变齿间角而使刀刃的有效刃长和刀具的每齿进给量发生变化，从而破坏激振力在频域上的分布，提高刀具的加工稳定性。
2)该实用新型，通过其端面后角和端面微织构降低了刀具与工件之间的摩擦，减小了铣削加工过程中的铣削力和铣削热。
3)该实用新型，通过刀具内部的四个冷却通道和冷却通道出口的过滤网，可以防止较小杂质进入冷却孔，增加了刀具的冷却速度，提高了刀具持续工作的时间，增强了刀具的加工效率。
4)该实用新型，通过螺旋排屑槽和月牙槽，有较好的断屑排屑作用，降低了切屑与刀具之间的碰撞摩擦，利于提高刀具使用寿命。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构示意图；
图2是本实用新型的俯视图；
图3是本实用新型的主视图；
图4是本实用新型的局部放大图。
图中：1、刀柄部；2、铣削刀头；3、周铣削刃；4、底铣削刃；5、螺旋排屑槽；6、月牙槽；7、表面微织构；8、冷却通道；9、过滤网。
具体实施方式
实施例1
参考图1-图4，一种带表面微织构的变螺旋不等齿距立铣刀，包括刀柄部(1)与铣削刀头(2)，铣削刀头(2)上设置有四个周铣削刃(3)和四个底铣削刃(4)，周铣削刃(3)和底铣削刃(4)之间分别设置有螺旋排屑槽(5)和月牙槽(6)，在铣刀端面上设置有扇形排列的多排圆形微织构(7)，铣刀的内部设有多条冷却通道(8)。
参考图1，该立铣刀的周铣削刃(3)采用变螺旋结构，以铣削力的频谱幅值偏差平方和为目标函数进行全局优化，优化结果为第一齿螺旋角β1和第三齿螺旋角β3为40°，第二齿螺旋角β2和第四齿螺旋角β4为41°，且每相邻两周铣削刃(3)之间设有螺旋排屑槽(5)，利于排屑。
参考图2，该铣刀端面上设置有扇形排列的多排圆形微织构(7)，共6排，扇形角度为60-65°，所述圆形微织构(7)既可以减少端面与工件之间的接触面积，也能存储冷却润滑液以减小摩擦，降低加工过程中的铣削力。
参考图2，该铣刀相邻两底铣削刃(4)之间采用变齿距结构，相邻两底铣削刃(4)之间的夹角不相等，其夹角差值不超过8°，其夹角之和为180°，且相邻两底铣削刃(4)之间设有月牙槽(6)，利于断屑。
参考图2，该立铣刀具有前角、第一后角、第二后角，其中前角为7-15°，第一后角为12-15°，第二后角为21-25°，该结构设计可以使刃口锋利，减小后刀面与工件之间的摩擦。
参考图3，该立铣刀铣削刀头(2)的底部设置有与所述冷却通道(8)相连通的出口，所述刀柄部(1)的上端面设置有与所述冷却通道(8)相连通的进液孔，所述冷却通道(8)的出口内部固定设置有过滤网(9)，过滤网(9)的网眼孔径可以根据待加工件的材料不同来进行确定。
参考图4，该立铣刀具有第一端面后角、第二端面后角、轴向锲角，其中第一端面后角为1-3°，第二端面后角为10-20°，轴向锲角为1-5°，该结构设计可以提高端面刃口锋利度，减小端面与工件之间的摩擦。
本实用新型适用于铣削加工沟槽、台阶面等，其通过变螺旋结构和变齿距结构提升了加工过程中的铣削稳定性；通过端面后角、轴向锲角、和端面微织构降低了端面与工件之间的摩擦，提高了端面刃口锋利度；通过螺旋排屑槽和月牙槽，有较好的断屑排屑作用，降低了切屑与刀具之间的碰撞摩擦；通过铣刀内部的冷却通道加快了刀具的冷却速度，根据上述结构，本实用新型可以降低加工过程中刀具的振动，减小铣削力和铣削热，提升刀具的加工精度和加工效率，提高刀具的使用寿命。
Claims (6)
1.一种带表面微织构的变螺旋不等齿距立铣刀，该立铣刀包括刀柄部(1)与铣削刀头(2)，其特征在于：所述铣削刀头(2)在圆柱面上设置有四个周铣削刃(3)，在端面设置有四个底铣削刃(4)，所述周铣削刃(3)和所述底铣削刃(4)之间分别设置有螺旋排屑槽(5)和月牙槽(6)，在铣刀端面上设置有扇形排列的多排圆形微织构(7)，铣刀的内部设有多条冷却通道(8)。
2.根据权利要求1所述的一种带表面微织构的变螺旋不等齿距立铣刀，其特征在于：所述周铣削刃(3)采用变螺旋结构，以铣削力的频谱幅值偏差平方和为目标函数进行全局优化，优化结果为第一齿螺旋角β1和第三齿螺旋角β3为40°，第二齿螺旋角β2和第四齿螺旋角β4为41°，且每相邻两周铣削刃(3)之间设有螺旋排屑槽(5)，利于排屑。
3.根据权利要求1所述的一种带表面微织构的变螺旋不等齿距立铣刀，其特征在于：相邻两所述底铣削刃(4)之间采用变齿距结构，相邻两底铣削刃(4)之间的夹角不相等，其夹角差值不超过8°，其夹角之和为180°，且相邻两底铣削刃(4)之间设有月牙槽(6)，利于断屑。
4.根据权利要求1所述的一种带表面微织构的变螺旋不等齿距立铣刀，其特征在于：所述铣削刀头(2)具有前角、第一后角、第二后角、第一端面后角、第二端面后角和轴向锲角；其中前角为7-15°，第一后角为12-15°，第二后角为21-25°，第一端面后角为1-3°，第二端面后角为10-20°，轴向锲角为1-5°，该结构设计可以保证刀具强度，降低铣刀端面与工件产生的摩擦，增强端面铣削刃的锋利程度，减小铣削阻力。
5.根据权利要求1所述的一种带表面微织构的变螺旋不等齿距立铣刀，其特征在于：所述铣刀端面上设置有扇形排列的多排圆形微织构(7)，共6排，扇形角度为60-65°，所述圆形微织构(7)既可以减少端面与工件之间的接触面积，也能存储冷却润滑液以减小摩擦，降低加工过程中的铣削力。
6.根据权利要求1所述的一种带表面微织构的变螺旋不等齿距立铣刀，其特征在于：所述铣削刀头(2)的底部设置有与冷却通道(8)相连通的出口，所述刀柄部(1)的上端面设置有与冷却通道(8)相连通的进液孔，所述冷却通道(8)的出口内部固定设置有过滤网(9)。
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