CN220943351U - 一种多刃微齿铣刀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多刃微齿铣刀，用于加工碳纤维复合材料，包括刀柄、周刃部及端刃部。周刃部包括多条右旋螺旋槽及多条左旋容屑槽，右旋螺旋槽的螺旋角为α，α的范围为14°至25°，左旋容屑槽的螺旋角为β，β的范围为34°至46°，右旋螺旋槽的槽宽为c1，左旋容屑槽的槽宽为c2，c1与c2的取值范围均为1.1mm至1.6mm，多条右旋螺旋槽与多条左旋容屑槽形成多个微齿，微齿的长度为L，L的取值范围为1.1mm至1.6mm；端刃部包括多个端刃，相邻两个端刃之间设置有端刃容屑槽。该多刃微齿铣刀的微齿之间的层间压力小，能够降低层间损伤；微齿的结构强度高，不易发生变形；周刃部的排屑能力强。

Description

一种多刃微齿铣刀

技术领域

本实用新型涉及铣刀技术领域，尤其涉及一种多刃微齿铣刀。

背景技术

碳纤维复合材料(CFRP，Carbon Fiber Reinforced Plastic)具有比强度、比模量高、抗疲劳性、抗腐蚀性及可设计性好等优点，广泛应用于航空航天领域。然而，CFRP是一种典型的难加工材料，由于其各向异性及层间结合强度低等特点，在铣削加工过程中容易产生毛刺、撕裂、分层等加工缺陷，严重影响碳纤维复合材料工件的加工表面质量及其构件的使用寿命。

现有的一种用于碳纤维复合材料的铣刀，周刃部上的微齿是由左右旋对称交错的螺旋槽构成的，其中，每个微齿的长度为0.05mm至0.1mm，微齿的数量为24个，通过较多的微齿降低切削力，达到以铣代磨的效果，但微齿的长度最大为0.1mm，导致微齿的结构强度不足，容易产生变形，导致加工效果差；此外，左螺旋槽及右螺旋槽的槽宽均小于1mm，导致周刃部排屑能力差，进一步影响了加工效果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提供一种多刃微齿铣刀，以解决现有的一种用于碳纤维复合材料的铣刀微齿的强度不足导致微齿容易变形，以及周刃部的排屑能力差，影响加工效果的问题。

为达此目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种多刃微齿铣刀，用于加工碳纤维复合材料，其包括：

刀柄，所述刀柄用于与机床相连接；

周刃部，所述周刃部一体连接于所述刀柄，所述周刃部包括多条右旋螺旋槽及多条左旋容屑槽，所述右旋螺旋槽的螺旋角为α，所述α的范围为14°至25°，所述左旋容屑槽的螺旋角为β，所述β的范围为34°至46°，所述右旋螺旋槽的槽宽为c1，所述左旋容屑槽的槽宽为c2，所述c1与所述c2的取值范围均为1.1mm至1.6mm，多条所述右旋螺旋槽与多条所述左旋容屑槽形成多个微齿，所述微齿的长度为L，所述L的取值范围为1.1mm至1.6mm；

端刃部，所述端刃部一体相连于所述周刃部远离所述刀柄的一端，所述端刃部包括多个沿周向均匀间隔分布的端刃，相邻两个所述端刃之间设置有端刃容屑槽。

作为上述一种多刃微齿铣刀的优选方案，所述右旋螺旋槽开设有m条，所述m的范围取值为：11至16，所述左旋容屑槽开设有n条，所述n的取值范围为：10至15，且所述左旋容屑槽的设置数量少于所述右旋螺旋槽的设置数量。

作为上述一种多刃微齿铣刀的优选方案，所述右旋螺旋槽及所述左旋容屑槽的横断面形状均呈“v”字型，且“v”字型的夹角范围为80°至100°。

作为上述一种多刃微齿铣刀的优选方案，所述微齿的前角为θ1，所述θ1的取值范围为8°至12°，所述微齿的后角为θ2，所述θ2的取值范围为13°至16°。

作为上述一种多刃微齿铣刀的优选方案，所述端刃的前角为θ3，所述θ3的取值范围为8°至12°，所述端刃的后角为θ4，所述θ4的取值范围为13°至16°，所述端刃的刃倾角为δ，所述δ的取值范围为2°至5°。

作为上述一种多刃微齿铣刀的优选方案，所述端刃容屑槽的展角为γ，所述γ的取值为45°。

作为上述一种多刃微齿铣刀的优选方案，所述端刃部与所述周刃部的连接处设置有倒角。

作为上述一种多刃微齿铣刀的优选方案，所述右旋螺旋槽的槽深为h1，所述h1的取值为所述多刃微齿铣刀的直径的1/10，所述左旋容屑槽的槽深为h2，所述h2的取值为所述多刃微齿铣刀的直径的2/25。

作为上述一种多刃微齿铣刀的优选方案，所述多刃微齿铣刀的直径为d，所述d的取值范围为7mm至12mm。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供了一种多刃微齿铣刀，用于加工碳纤维复合材料，其包括刀柄、周刃部及端刃部。其中，刀柄用于与机床相连接；周刃部一体连接于刀柄，周刃部包括多条右旋螺旋槽及多条左旋容屑槽，右旋螺旋槽的螺旋角为α，α的范围为14°至25°，左旋容屑槽的螺旋角为β，β的范围为34°至46°，右旋螺旋槽的槽宽为c1，左旋容屑槽的槽宽为c2，c1与c2的取值范围均为1.1mm至1.6mm，多条右旋螺旋槽与多条左旋容屑槽形成多个微齿，微齿的长度为L，L的取值范围为1.1mm至1.6mm；端刃部一体相连于周刃部远离刀柄的一端，端刃部包括多个沿周向均匀间隔分布的端刃，相邻两个端刃之间设置有端刃容屑槽。

通过选取右旋螺旋槽的螺旋角的角度为14°至25°，选取左旋容屑槽的螺旋角的角度为34°至46°，能使得由右旋螺旋槽和左旋容屑槽所形成的微齿之间的层间压力小，能够降低层间损伤；通过选取微齿的长度为1.1mm至1.6mm，保证了微齿的结构强度，不易发生变形，通过选取右旋螺旋槽的槽宽及左旋容屑槽的槽宽均为1.1mm至1.6mm，保证了周刃部较好地排屑能力。

附图说明

图1是本实用新型的实施例提供的一种多刃微齿铣刀的结构示意图；

图2是本实用新型的实施例提供的一种多刃微齿铣刀的部分结构示意图一；

图3是本实用新型的实施例提供的一种多刃微齿铣刀的端刃部的结构示意图；

图4是本实用新型的实施例提供的一种多刃微齿铣刀的α与β的关系式推导图；

图5是图2中A-A处的剖面示意图；

图6是本实用新型的实施例提供的一种多刃微齿铣刀的部分结构示意图二。

图中：

1、刀柄；

2、周刃部；21、右旋螺旋槽；22、左旋容屑槽；23、微齿；

3、端刃部；31、端刃；32、端刃容屑槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如图1至图6中所示，本实用新型的实施例提供了一种多刃微齿铣刀，用于加工碳纤维复合材料，包括刀柄1、周刃部2以及端刃部3。

具体地，如图1和图2中所示，刀柄1用于与机床相连接；周刃部2一体连接于刀柄1，周刃部2包括多条右旋螺旋槽21及多条左旋容屑槽22，右旋螺旋槽21的螺旋角为α，α的范围为14°至25°，左旋容屑槽22的螺旋角为β，β的范围为34°至46°，右旋螺旋槽21的槽宽为c1，左旋容屑槽22的槽宽为c2，c1与c2的取值范围均为1.1mm至1.6mm，多条右旋螺旋槽21与多条左旋容屑槽22形成多个微齿23，微齿23的长度为L，L的取值范围为1.1mm至1.6mm；端刃部3一体相连于周刃部2远离刀柄1的一端，端刃部3包括多个沿周向均匀间隔分布的端刃31，相邻两个端刃31之间设置有端刃容屑槽32。

通过取右旋螺旋槽21的螺旋角的角度为14°至25°，选取左旋容屑槽22的螺旋角的角度为34°至46°，能使得由右旋螺旋槽21和左旋容屑槽22所形成的微齿23之间的层间压力小，能够降低层间损伤；通过选取微齿23的长度为1.1mm至1.6mm，保证了微齿23的结构强度，不易发生变形，通过选取右旋螺旋槽21的槽宽及左旋容屑槽22的槽宽均为1.1mm至1.6mm，保证了周刃部2较好地排屑能力。

需说明的是，本实施例中，右旋螺旋槽21的螺旋角的取值范围、左旋容屑槽22的螺旋角的取值范围、微齿23的长度取值范围、右旋螺旋槽21的槽宽取值范围以及左旋容屑槽22的取值范围均由多次实验得出。

具体地，如图3中所示，多刃微齿铣刀的直径为d，d的取值范围为7mm至12mm。

优选地，右旋螺旋槽21开设有m条，m的范围取值为：11至16，左旋容屑槽22开设有n条，n的取值范围为：10至15，且左旋容屑槽22的设置数量少于右旋螺旋槽21的设置数量。优选地，左旋容屑槽22的数量比右旋螺旋槽21的数量少一条，当然，左旋容屑槽22的数量也可比右旋螺旋槽21的数量少两条、三条或四条。

具体地，如图4中所示，左旋容屑槽22的螺旋角β的角度取值与右旋螺旋槽21的螺旋角α的取值存在一一对应的关系。详细地，β与α的关系式如下：

β＝arctan((π*d)/(n*[(L+c1)*cosα])-tanα)

详细地，当确定右旋螺旋槽21的螺旋角α的具体角度后，将其它相关参数代入上式中，即可得出左旋容屑槽22的螺旋角β的具体角度，从而保证微齿23之间的层间压力处于正常范围内，并且当通过上述关系式选取左旋容屑槽22的螺旋角β时，能够使微齿23的切削刃具有较佳的剪切能力，从而更好地加工碳纤维复合材料。

优选地，右旋螺旋槽21及左旋容屑槽22的横断面形状均呈“v”字型，且“v”字型的夹角范围为80°至100°。如此设置，能够使得微齿23的切削刃的剪切能力更强。

优选地，如图5中所示，微齿23的前角为θ1，θ1的取值范围为8°至12°，微齿23的后角为θ2，θ2的取值范围为13°至16°。如此设置，能够保证微齿23的结构强度，保证周刃部2的加工效果。

优选地，在本实施例中，端刃31设置有六个，六个端刃31均匀间隔设置，当然，端刃31的设置数量也可为三个、四个、五个、七个或者更多，具体数量根据实际加工需求进行设置。优选地，端刃31的前角为θ3，θ3的取值范围为8°至12°，端刃31的后角为θ4，θ4的取值范围为13°至16°，端刃31的刃倾角为δ，δ的取值范围为2°至5°。如此设置，能够保证端刃31的结构强度，保证端刃部3的加工效果。进一步地，如图6中所示，端刃容屑槽32的展角为γ，γ的取值为45°。如此设置，保证端刃容屑槽32的排屑能力，从而使得该多刃微齿铣刀能够进行槽铣、方肩铣或坡铣，进而提高了加工效率。

具体地，端刃部3与周刃部2的连接处设置有倒角。具体地，倒角的角度为45°。如此设置，能够避免端刃31切削时的出现崩刃的现象。

优选地，右旋螺旋槽21的槽深为h1，h1的取值为多刃微齿铣刀的直径的1/10，左旋容屑槽22的槽深为h2，h2的取值为多刃微齿铣刀的直径的2/25。如此设置，能够保证右旋螺旋槽21和左旋容屑槽22的排屑能力。

具体地，为了更好地指导生产加工，本实施例中给出两组多刃微齿铣刀的具体设计参数，以及所适用的碳纤维复合材料的加工厚度。

设计参数一：

多刃微齿铣刀的直径d＝10mm；右旋螺旋槽21的数量m＝12条，左旋容屑槽22的数量n＝11条；微齿23的长度L＝1.4mm；右旋螺旋槽21的槽宽c1＝1.4mm，左旋容屑槽22的槽宽c2＝1.4mm；右旋螺旋槽21的槽深h1＝1mm，左旋容屑槽22的槽深为h2＝0.8mm；右旋螺旋槽21的螺旋角α＝15°，左旋容屑槽22的螺旋角β＝38.2°；微齿23的前角θ1＝10°，微齿23的后角θ2＝15°。端刃31设置有6个。端刃31的前角θ3＝10°，端刃31的后角θ4＝15°；端刃31的刃倾角δ＝3°；端刃容屑槽32的深度h3＝2.8mm，端刃容屑槽32的展角γ＝45°；刀柄1的长度为55mm，周刃部2的长度为25mm。

设计参数一所提供的多刃微齿铣刀适用于1至25mm厚的碳纤维复合材料的低损高效铣边、铣槽加工。推荐的加工参数：切削宽度为1mm，主轴转速5000至6000r/min，每齿进给量0.02mm/z。

设计参数二：

多刃微齿铣刀的直径d＝8mm；右旋螺旋槽21的数量m＝12条，左旋容屑槽22的数量n＝11条；微齿23的长度L＝1.2mm；右旋螺旋槽21的槽宽c1＝1.2mm，左旋容屑槽22的槽宽c2＝1.2mm；右旋螺旋槽21的槽深h1＝0.8mm，左旋容屑槽22的槽深为h2＝0.64mm；右旋螺旋槽21的螺旋角α＝15°，左旋容屑槽22的螺旋角β＝35.7°；微齿23的前角θ1＝10°，微齿23的后角θ2＝15°。端刃31设置有6个。端刃31的前角θ3＝10°，端刃31的后角θ4＝15°；端刃31的刃倾角δ＝3°；端刃容屑槽32的深度h3＝2.3mm，端刃容屑槽32的展角γ＝45°；刀柄1的长度为50mm，周刃部2的长度为20mm。

设计参数二所提供的多刃微齿铣刀适用于1至20mm厚的碳纤维复合材料的低损高效铣边、铣槽加工。推荐的加工参数：切削宽度为1mm，主轴转速5500至6500r/min，每齿进给量0.015mm/z。

本实施例所提供的多刃微齿铣刀，多个微齿23之间的层间应力小，避免了出现层间损伤，微齿23的尺寸、右旋螺旋槽21及左旋容屑槽22的尺寸保证了多刃微齿铣刀的进给量，提高了加工效率；端刃31排屑槽的排屑性能好，可进行盲槽铣、方肩铣；在端刃部3与周刃部2的过渡部分设置有倒角，避免端刃31切削时的崩刃现象。从而该多刃微齿铣刀能够低损且高效地加工碳纤维复合材料。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多刃微齿铣刀，用于加工碳纤维复合材料，其特征在于，包括：

刀柄(1)，所述刀柄(1)用于与机床相连接；

周刃部(2)，所述周刃部(2)一体连接于所述刀柄(1)，所述周刃部(2)包括多条右旋螺旋槽(21)及多条左旋容屑槽(22)，所述右旋螺旋槽(21)的螺旋角为α，所述α的范围为14°至25°，所述左旋容屑槽(22)的螺旋角为β，所述β的范围为34°至46°，所述右旋螺旋槽(21)的槽宽为c1，所述左旋容屑槽(22)的槽宽为c2，所述c1与所述c2的取值范围均为1.1mm至1.6mm，多条所述右旋螺旋槽(21)与多条所述左旋容屑槽(22)形成多个微齿(23)，所述微齿(23)的长度为L，所述L的取值范围为1.1mm至1.6mm；

端刃部(3)，所述端刃部(3)一体相连于所述周刃部(2)远离所述刀柄(1)的一端，所述端刃部(3)包括多个沿周向均匀间隔分布的端刃(31)，相邻两个所述端刃(31)之间设置有端刃容屑槽(32)。

2.根据权利要求1所述的一种多刃微齿铣刀，其特征在于，所述右旋螺旋槽(21)开设有m条，所述m的范围取值为：11至16，所述左旋容屑槽(22)开设有n条，所述n的取值范围为：10至15，且所述左旋容屑槽(22)的设置数量少于所述右旋螺旋槽(21)的设置数量。

3.根据权利要求1所述的一种多刃微齿铣刀，其特征在于，所述右旋螺旋槽(21)及所述左旋容屑槽(22)的横断面形状均呈“v”字型，且“v”字型的夹角范围为80°至100°。

4.根据权利要求1所述的一种多刃微齿铣刀，其特征在于，所述微齿(23)的前角为θ1，所述θ1的取值范围为8°至12°，所述微齿(23)的后角为θ2，所述θ2的取值范围为13°至16°。

5.根据权利要求1所述的一种多刃微齿铣刀，其特征在于，所述端刃(31)的前角为θ3，所述θ3的取值范围为8°至12°，所述端刃(31)的后角为θ4，所述θ4的取值范围为13°至16°，所述端刃(31)的刃倾角为δ，所述δ的取值范围为2°至5°。

6.根据权利要求5所述的一种多刃微齿铣刀，其特征在于，所述端刃容屑槽(32)的展角为γ，所述γ的取值为45°。

7.根据权利要求1所述的一种多刃微齿铣刀，其特征在于，所述端刃部(3)与所述周刃部(2)的连接处设置有倒角。

8.根据权利要求1所述的一种多刃微齿铣刀，其特征在于，所述右旋螺旋槽(21)的槽深为h1，所述h1的取值为所述多刃微齿铣刀的直径的1/10，所述左旋容屑槽(22)的槽深为h2，所述h2的取值为所述多刃微齿铣刀的直径的2/25。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的一种多刃微齿铣刀，其特征在于，所述多刃微齿铣刀的直径为d，所述d的取值范围为7mm至12mm。