CN102601436A

CN102601436A - 双圆弧异形内冷式钛合金高效铣削刀具

Info

Publication number: CN102601436A
Application number: CN2012100532269A
Authority: CN
Inventors: 刘献礼; 程耀楠; 李玉甫; 姜志鹏; 何耿煌
Original assignee: Harbin University of Science and Technology
Current assignee: Harbin University of Science and Technology
Priority date: 2012-03-02
Filing date: 2012-03-02
Publication date: 2012-07-25

Abstract

本发明涉及一种双圆弧异形内冷式钛合金高效铣削刀具。由于钛合金物理、化学和机械性能的相互影响造成加工难度大、切削效率低、刀具寿命短，使它成为一种典型的难加工材料。一种双圆弧异形内冷式钛合金高效铣削刀具，其组成包括：刀柄（1），所述的刀柄（1）通过圆锥体（2）过渡到前端带有双圆弧型铣削刀头，所述的刀头一侧带有一对具有前角结构的容屑槽（6），所述的刀具中心位置带有冷却液通道（5），所述的冷却液通道出口位于刀具端部，所述的刀具尾部带有负倒棱（7）。本产品用于铣削刀具。

Description

双圆弧异形内冷式钛合金高效铣削刀具

技术领域

本发明涉及一种铣削刀具。

背景技术

由于钛合金物理、化学和机械性能的相互影响造成加工难度大、切削效率低、刀具寿命短，使它成为一种典型的难加工材料。其主要切削加工特点如下：

（1）切屑与前刀面接触面积小、刀尖应力大、温度高，从而使得刀尖和切削刃容易磨损。

（2）摩擦系数大。在相同条件下，钛合金材料与普通碳钢相比，其摩擦系数大，切屑流经前刀面时所作的摩擦功大，导致摩擦界面温度更高，使刀具易于磨损。

（3）化学活性高。钛合金高温时化学活性很高，能与空气中的氧、氮和水蒸气等发生化学反应，在钛合金表面生成硬化层，导致工件硬度大幅度提高，同时降低了工件塑性并且使切屑与前刀面的接触长度进一步减少，导致刀具磨损加快。

（4）热传导率低。钛合金的导热系数分别只有铁的1/5、铝的1/14，加之刀具与切屑的接触长度短，使得切削热积聚于切削刃附近的小面积内而不易散发，导致刀具温度过高，加快了刀具的磨损。

（5）弹性模量小。由于钛合金弹性模量小、屈强比大，使得工件的己加工表面在切削过程中极易产生回弹，容易造成刀具的后刀面磨损加剧和工件变形。

（6）对机床的要求较高。钛合金的切削加工要求机床刚性好、振动小，在使用时对机床的工艺系统有一定的要求，机床主轴偏摆要小，刀架及整个加工系统刚性要好，而且机床振动要小，防刀具发生崩刃，以提高实验数据的可靠性。

发明内容

本发明提供一种铣削刀具。

本发明创造的目的是这样实现的：

一种双圆弧异形内冷式钛合金高效铣削刀具，其组成包括：刀柄，所述的刀柄通过圆锥体过渡到前端带有双圆弧型铣削刀头，所述的刀头一侧带有一对具有前角结构的容屑槽，所述的刀具中心位置带有冷却液通道，所述的冷却液通道出口位于刀具端部，所述的刀具尾部带有负倒棱。

上述的双圆弧异形内冷式钛合金高效铣削刀具，所述的双圆弧型铣削刀头包括刀具端部的小曲率球头，所述的小曲率球头和刀具之间是大曲率球头。

上述的双圆弧异形内冷式钛合金高效铣削刀具，所述的刀柄是圆柱形，直径为10~14mm。

上述的双圆弧异形内冷式钛合金高效铣削刀具，所述的刀柄直径为12mm。

上述的双圆弧异形内冷式钛合金高效铣削刀具，所述的圆锥体带有 2°~4°的锥度。

上述的双圆弧异形内冷式钛合金高效铣削刀具，所述的圆锥体锥度为3°

上述的双圆弧异形内冷式钛合金高效铣削刀具，所述的负倒棱尺寸为（1mm~2mm）x 45°。

上述的双圆弧异形内冷式钛合金高效铣削刀具，所述的小曲率球头曲率半径为8~12mm。

上述的双圆弧异形内冷式钛合金高效铣削刀具，所述的小曲率球头曲率半径为10mm。

上述的双圆弧异形内冷式钛合金高效铣削刀具，所述的大曲率球头曲率半径是小曲率球头曲率半径二倍，有0.5mm的公差。

有益效果：

1. 本发明主要是解决钛合金在半精加工和精加工过程中切削温度高、刀具过早磨损失效以及高速铣削不平稳等问题，有效的提高刀具的寿命及加工效率、降低生产成本。

2. 本发明的顶端球头部分采用双圆弧过度设计，球头刀尖部位为小曲率圆弧，球头尖部与锥体过度部分为大曲率圆弧。双圆弧结构的刀头，其轴向截面为椭圆形，在保证刀具刚性的前提下，最大限度的提高了刀具的刀尖锥度，从而提高了刀具的锋利性，同时有效的减小了刀具在切削过程中的轴向力。

3. 本发明采用这种结构产生以上优点的同时，不但可以增加切削刃与工件表面的接触面积，提高了材料的表面去除率、提高生产加工效率，而且还能有效的降低加工成本。

4. 本发明容屑槽采用大容积率半封闭槽型设计，且从刀尖往刀柄方向其槽底与刀柄中心轴呈1°左右的螺旋角。这种设计方案提高了切屑特别是碎屑的排出效率；在高速铣削的情况下1°左右的螺旋角能有效的保证刀柄刚度和抗挠能力，同时能使切屑和冷却液沿着弧形槽壁喷射出去，从而使切削热被切屑和冷却液带走；大容积率的容屑槽能有效的增加刀具参与切削部位的散热面积，同时能起到分散。

5. 本发明公布了双圆弧铣刀小区率圆弧和大曲率圆弧的最优曲率，这样实现了双圆弧铣刀清洗液的流出，切削效果，道具强度等运作的最优化结果，提高了工业生产的效率和精确度。

附图说明：

附图1是本产品的主视图。

附图2是本产品的侧视图。

附图3是图2的俯视图。

具体实施方式：

实施例1：

一种双圆弧异形内冷式钛合金高效铣削刀具，其组成包括：刀柄1，所述的刀柄1通过圆锥体2过渡到前端带有双圆弧型铣削刀头，所述的刀头一侧带有一对具有前角结构的容屑槽6，所述的刀具中心位置带有冷却液通道5，所述的冷却液通道出口位于刀具端部，所述的刀具尾部带有负倒棱7。

实施例2：

上述的双圆弧异形内冷式钛合金高效铣削刀具，所述的双圆弧型铣削刀头包括刀具端部的小曲率球头4，所述的小曲率球头4和圆锥体2之间是大曲率球头3。

实施例3：

实施例4：

上述的所述的双圆弧异形内冷式钛合金高效铣削刀具，所述的刀柄直径为12mm。

实施例5：

上述的双圆弧异形内冷式钛合金高效铣削刀具，所述的圆锥体带有2°~4°的锥度。

实施例6：

上述的所述的双圆弧异形内冷式钛合金高效铣削刀具，所述的圆锥体锥度为3°。

实施例7：

实施例8：

实施例9：

实施例10：

实施例11：

本发明为双圆弧异形内冷式钛合金高效铣削刀具。其外形结构大体与整体式锥形球头铣刀相似，主要创新点在于本发明采用两个不同曲率的圆弧相切构成球头的设计方案，即球头刀尖部位为小曲率的圆弧，球头刀尖部位往刀柄方向与锥体连接的过度区域圆弧为大曲率圆。容屑槽采用大容积率半封闭槽型设计，且从刀尖往刀柄方向其槽底与刀柄中心轴呈1°左右的螺旋角。刀柄往参与切削区域方向的几何中心设计有细冷却液通道，并在大曲率圆弧处有两个轴对称喷口。

Claims

1.一种双圆弧异形内冷式钛合金高效铣削刀具，其组成包括：刀柄，其特征是：所述的刀柄通过圆锥体过渡到前端带有双圆弧型铣削刀头，所述的刀头一侧带有一对具有前角结构的容屑槽，所述的刀具中心位置带有冷却液通道，所述的冷却液通道出口位于刀具端部，所述的刀具尾部带有负倒棱。

2.根据权利要求1所述的双圆弧异形内冷式钛合金高效铣削刀具，其特征是：所述的双圆弧型铣削刀头包括刀具端部的小曲率球头，所述的小曲率球头和刀具之间是大曲率球头。

3.根据权利要求1或2所述的双圆弧异形内冷式钛合金高效铣削刀具，其特征是：所述的刀柄是圆柱形，直径为10~14mm。

4.根据权利要求1或2所述的双圆弧异形内冷式钛合金高效铣削刀具，其特征是：所述的刀柄直径为12mm。

5.根据权利要求1或2所述的双圆弧异形内冷式钛合金高效铣削刀具，其特征是：所述的圆锥体带有2°~4°的锥度。

6.根据权利要求1或2所述的双圆弧异形内冷式钛合金高效铣削刀具，其特征是：所述的圆锥体锥度为3°。

7.根据权利要求1或2所述的双圆弧异形内冷式钛合金高效铣削刀具，其特征是：所述的负倒棱尺寸为（1mm~2mm）x 45°。

8.根据权利要求2所述的双圆弧异形内冷式钛合金高效铣削刀具，其特征是：所述的小曲率球头曲率半径为8~12mm。

9.根据权利要求2或8所述的双圆弧异形内冷式钛合金高效铣削刀具，其特征是：所述的小曲率球头曲率半径为10mm。

10.根据权利要求2或8所述的双圆弧异形内冷式钛合金高效铣削刀具，其特征是：所述的大曲率球头曲率半径是小曲率球头曲率半径二倍，有0.5mm的公差。