CN101698247A - 用于侧壁铣削的防振颤可转位刀片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于侧壁铣削的防振颤可转位刀片，包括由一个上表面、一个下表面以及连接上下表面的两个端面和两个侧面围成的刀片本体，所述刀片本体的中心设有用于安装夹紧螺钉的刀片中心孔，所述上表面与两个侧面的相交线形成一对主切削刃，所述主切削刃由切削段和避空段构成，所述切削段的切削旋转圆柱面半径R1大于避空段的切削旋转圆柱面半径R2，所述切削段长度小于避空段长度。该用于侧壁铣削的防振颤可转位刀片可在侧壁铣削加工的过程中减小加工振颤、提高侧壁铣削加工精度。

Description

用于侧壁铣削的防振颤可转位刀片

技术领域

本发明涉及金属切削加工领域，尤其涉及安装于旋转工具体上的可转位刀片。

背景技术

现有常用可转位铣削刀片在加工精度要求较高的垂直壁面时，通常存在诸多问题，例如，加工壁面并不完全垂直且相差较大，分层切削时接刀痕迹明显等，尤其当工具体悬伸较长导致加工振动严重时，这种情况更为普遍。

中国专利ZL90102672.7公开了一种用于铣削刀具的切削刀片，其主切削刃由一轴向倾斜平面和一恒定直径的圆柱面相交所得，当该切削刀片安装在与设计直径相同的工具体上时，切削刃旋转得到的圆柱面能够与工具体旋转圆柱面完全的重合，利用这样的螺旋状切削刃，可得到加工精度良好的垂直壁面。但是，这种切削刃的设计也存在一些问题。因为在实际切削加工中，切削刀片本身的制造误差和加工振颤等因素的影响，刀片切削刃难以实现完全在同一旋转圆周上，切削刃很难完全与工具体旋转所得到的理论圆柱面重合，而且往往相差较大；另外一个重要事实，即刀片切削刃接触长度的增加会增大切削阻力，进而加剧切削加工振颤，导致加工表面质量恶化。

中国专利ZL93118824.5提出了一种用于铣削刀具的切削刀片，为了减小加工振颤，刀片主切削刃采用三段切削刃“搭接”构成，这在一定程度上可以明显减小加工振颤。但是，在实际加工领域，存在很多切削振颤剧烈的情况，且通常这种振颤无法消除，例如工具体需要较长的悬伸或者被切削材料硬度较高时引发的振颤，这种振颤导致了主切削刃的多段切削刃形成的旋转圆柱面直径各不相同，且可能会出现远离切削角的切削刃形成的旋转半径大于靠近切削角的切削刃形成的旋转半径，从而刮伤被加工表面，影响加工质量。事实上多数情况下，为了减小切削振颤，刀片的切削深度远小于刀片的主切削刃总长度，这时候切削振颤无疑会造成远离切削角部的主切削刃仍会部分参与切削，参与切削的切削刃长度的增加进一步加剧了切削振颤，并且远离切削角的切削刃会对已加工表面进行重复切削，破坏了已加工表面质量。在加工较深的侧壁时，为了避免工具体的夹持物对被加工表面造成干涉，需要增加工具体的悬伸长度，而工具体悬伸长度的增加会导致切削振颤加剧，为了减小这种切削振颤，通常采用减小刀片切削刃的有效接触长度的方法，即减小切削深度Ap来降低切削阻力，以达到缓解这种振颤的目的。如图7所示，以往的此类切削刀片，由于整条主切削刃各部分的切削旋转半径大致在同一切削旋转半径上，这使得切削振颤发生时主切削刃上各点的切削旋转半径发生变化，并且这种变化可能造成远离切削角的切削刃旋转半径大于靠近切削角的切削刃旋转半径，这种情况会造成远离切削角的主切削刃对加工表面进行二次切削，这无疑增加了切削刃的接触长度，进而加剧了切削振颤，并且远离切削角的主切削刃会对靠近切削角的主切削刃已加工过的表面重复切削，破坏加工表面的质量。

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，提供一种可在侧壁铣削加工的过程中减小加工振颤、提高侧壁铣削加工精度的用于侧壁铣削的防振颤可转位刀片。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于侧壁铣削的防振颤可转位刀片，包括由一个上表面、一个下表面以及连接上下表面的两个端面和两个侧面围成的刀片本体，所述刀片本体的中心设有用于安装夹紧螺钉的刀片中心孔，所述上表面与两个侧面的相交线形成一对主切削刃，所述主切削刃由切削段和避空段构成，所述切削段的切削旋转圆柱面半径R1大于避空段的切削旋转圆柱面半径R2，所述切削段长度小于避空段长度。

所述主切削刃的切削段呈凸起的圆弧状，切削段上最外侧一点到避空段的最小距离D为0.02～0.5mm。

所述切削段上最外侧一点到避空段的最小距离D为0.1～0.3mm。

所述刀片本体的上表面与各端面的相交线均形成修光刃和副切削刃，所述主切削刃的切削段与修光刃通过圆弧状的切削角连接，所述主切削刃以逐渐向刀片本体的下表面倾斜的方式、从位于刀片本体一端的切削角延伸至位于刀片本体另一端的副切削刃。

所述侧面由第一后角面和第二后角面连接而成，所述第一后角面与主切削刃相接，所述第二后角面与下表面相交。

与现有技术相比，本发明的优点在于：主切削刃由切削段和避空段构成，当刀片安装于旋转的工具体上时，切削段的切削旋转圆柱面半径R1大于避空段的切削旋转圆柱面半径R2，因此在加工硬度较大的金属材料时，可通过控制切削深度，仅利用主切削刃的切削段进行切削，刀片与工件的有效接触仅为长度较短的切削段，从而可避免整条主切削刃都参与切削所造成的剧烈振颤，明显降低切削振动，防止因为切削振颤而造成对已加工表面的重复切削，对已加工表面的形成保护，达到了提高垂直壁面的加工精度和表面质量的效果；另外，切削段长度小于避空段长度，使得较短的切削段在安装于不同直径的工具体上时，切削段旋转轨迹更接近圆柱面，具有更佳的适应能力和切削效果。切削段呈凸起的圆弧状，这样的形状使得刀片以正轴向倾角或负径向倾角安装于旋转工具体时，都更容易得到垂直度良好的侧壁加工面。刀片本体的上表面与各端面的相交线均形成修光刃和副切削刃，修光刃在加工平面时，对加工表面起到刮光作用，提高了加工平面光洁度；主切削刃以逐渐向刀片本体的下表面倾斜的方式、从位于刀片本体一端的切削角延伸至位于刀片本体另一端的副切削刃，这样的设计使得刀片在安装于工具体上时，即使刀片本身采用较小的轴向倾角，主切削刃也能获得相对较大的轴向倾角，更有利于切屑的排除。

附图说明

图1是本发明的刀片安装于工具体上的主视结构示意图；

图2是本发明的刀片安装于工具体上的俯视结构示意图；

图3是本发明的刀片的立体结构示意图；

图4是本发明的刀片的主视结构示意图；

图5是本发明的刀片的俯视结构示意图；

图6是本发明的刀片的切削加工示意图；

图7是现有刀片的切削加工示意图。

图中各标号表示：

1、刀片本体       2、主切削刃

3、上表面         4、下表面

5、修光刃         6、侧面

7、刀片中心孔     8、切削角

9、端面           10、副切削刃

11、第一后角面    12、第二后角面

13、夹紧螺钉      14、容屑槽

15、工具体        16、工具体支撑座

21、切削段        22、避空段

具体实施方式

如图1至图6所示，本发明的用于侧壁铣削的防振颤可转位刀片，包括由一个上表面3、一个下表面4以及连接上下表面的两个端面9和两个侧面6围成的刀片本体1，该刀片本体1通过硬质合金粉末压制成型，然后在专用的烧结设备中进行高温烧结收缩形成。刀片本体1的中心设有垂直于刀片下表面4的刀片中心孔7，用于安装固定刀片的夹紧螺钉13，以达到将刀片固定在工具体15上的目的。上表面3与两个侧面6的相交线形成一对主切削刃2，主切削刃2是切削加工主要使用的切削刃，对切削加工起到关键作用，并对加工表面的最终状况起到决定作用。主切削刃2由切削段21和避空段22构成，主切削刃2的切削段21呈凸起的圆弧状，这样的形状使得刀片无论是以正轴向倾角安装于工具体15上，还是以负径向倾角安装于工具体15上，都更容易得到垂直度良好的侧壁加工面。切削段21上最外侧一点到避空段22的最小距离D为0.02～0.5mm，优选为0.1～0.3mm，本实施例中，D＝0.2mm，从刀片俯视图(如图5所示)中看，避空段22在刀片中心孔7两侧方向上低于切削段21一定距离，即当刀片安装于旋转的工具体15上时，切削段21的切削旋转圆柱面半径R1大于避空段22的切削旋转圆柱面半径R2，因此在加工硬度较大的金属材料时，可通过控制切削深度，仅利用主切削刃2的切削段21进行切削，刀片与工件的有效接触刃仅为长度较短的切削段21，从而可避免整条主切削刃2都参与切削所造成的剧烈振颤，明显降低切削振动，防止因为切削振颤而造成对已加工表面的重复切削，对已加工表面的形成保护，达到了提高垂直壁面的加工精度和表面质量的效果；同时，切削段21长度小于避空段22长度，使得较短的切削段21在安装于不同直径的工具体15上时，切削段21旋转轨迹更接近圆柱面，具有更佳的适应能力和切削效果。本实施例中，刀片本体1的上表面3与各端面9的相交线均形成修光刃5和副切削刃10，主切削刃2的切削段21与修光刃5通过圆弧状的切削角8连接，修光刃5在加工平面时，对加工表面起到刮光作用，用于提高加工平面光洁度；在进行倾斜面加工或钻削加工用时，副切削刃10参与切削，对加工表面起主要切削作用。主切削刃2以逐渐向刀片本体1的下表面4倾斜的方式、从位于刀片本体1一端的切削角8延伸至位于刀片本体1另一端的副切削刃10，这样的设计使得刀片在安装于工具体15上时，即使刀片本身采用较小的轴向倾角，主切削刃2也能获得相对较大的轴向倾角，更有利于切屑从工具体15的容屑槽14排出，并且有利于在保证主切削刃2轴向倾角大小的情况下，尽量提高工具体支撑座16的厚度，使工具体15具有更大的强度；同时，使在靠近切削角8处的切削段21具有较小的轴向倾角，从而加强刀片本体1在靠近切削角8处的刀片强度，提高刀片切削能力和使用寿命。侧面6由第一后角面11和第二后角面12连接而成，第一后角面11与主切削刃2相接，第二后角面12与下表面4相交，第一后角面11形成的后角小于第二后角面12形成的后角。

如图1、图2和图6所示，将本发明的用于侧壁铣削的防振颤可转位刀片安装于工具体15的工具体支撑座16上时，使刀片本体1的侧面6、端面9和下表面4分别与工具体15上所设的特定的刀片座紧密贴合，再用夹紧螺钉13穿过刀片中心孔7与工具体15进行连接，从而将刀片本体1固定在工具体15的刀片座中。该工具体15的刀片座的形状可根据刀片的定位需要进行设计，以保证刀片本体1安装于该工具体15上后，随着工具体15绕其旋转轴线OA的旋转，用于加工的主切削刃2的旋转轨迹大致处于一圆柱面上。当刀片安装于旋转工具体15上、在采用小于切削段21长度的切削深度Ap加工垂直壁面时，刀片有效切削刃完全是切削段21的部分，主切削刃2在通过旋转轴线的平面中的投影如图6所示，从图6中可以看出，最终是由长度较短的切削段21完成垂直侧壁表面的切削加工，显著降低了切削阻力，进而减小了切削振颤，切削段21与避空段22之间的距离可避免产生振颤时避空段22对已加工表面重复切削，加工振颤并不会造成避空段22对加工表面进行切削，防止避空段22破坏加工表面质量，明显提高了加工表面的表面质量；同时也避免了因刀片切削刃与工作接触长度的增加而加剧切削振颤。

上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的原理的前提下，还可以作出若干变换，例如调整主切削刃2中切削段的数量，或者将本发明应用于其它形状如三角形、四边形等形状的切削刀片，这些变换均应视为本发明的等同变换，均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于侧壁铣削的防振颤可转位刀片，包括由一个上表面(3)、一个下表面(4)以及连接上下表面的两个端面(9)和两个侧面(6)围成的刀片本体(1)，所述刀片本体(1)的中心设有用于安装夹紧螺钉的刀片中心孔(7)，所述上表面(3)与两个侧面(6)的相交线形成一对主切削刃(2)，其特征在于：所述主切削刃(2)由切削段(21)和避空段(22)构成，所述切削段(21)的切削旋转圆柱面半径R1大于避空段(22)的切削旋转圆柱面半径R2，所述切削段(21)长度小于避空段(22)长度。

2.根据权利要求1所述的用于侧壁铣削的防振颤可转位刀片，其特征在于：所述主切削刃(2)的切削段(21)呈凸起的圆弧状，所述切削段(21)上最外侧一点到避空段(22)的最小距离D为0.02～0.5mm。

3.根据权利要求2所述的用于侧壁铣削的防振颤可转位刀片，其特征在于：所述切削段(21)上最外侧一点到避空段(22)的最小距离D为0.1～0.3mm。

4.根据权利要求1或2或3所述的用于侧壁铣削的防振颤可转位刀片，其特征在于：所述刀片本体(1)的上表面(3)与各端面(9)的相交线均形成修光刃(5)和副切削刃(10)，所述主切削刃(2)的切削段(21)与修光刃(5)通过圆弧状的切削角(8)连接，所述主切削刃(2)以逐渐向刀片本体(1)的下表面(4)倾斜的方式、从位于刀片本体(1)一端的切削角(8)延伸至位于刀片本体(1)另一端的副切削刃(10)。

5.根据权利要求1或2或3所述的用于侧壁铣削的防振颤可转位刀片，其特征在于：所述侧面(6)由第一后角面(11)和第二后角面(12)连接而成，所述第一后角面(11)与主切削刃(2)相接，所述第二后角面(12)与下表面(4)相交。

6.根据权利要求4所述的用于侧壁铣削的防振颤可转位刀片，其特征在于：所述侧面(6)由第一后角面(11)和第二后角面(12)连接而成，所述第一后角面(11)与主切削刃(2)相接，所述第二后角面(12)与下表面(4)相交。

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