CN103639504B - 用于复合材料加工的压迫式铣磨刀具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于复合材料加工的压迫式铣磨刀具，属于刀具设计与应用技术领域。本发明包括刀柄、刀具基体和设置在所述刀具基体的刀齿，刀齿由靠近刀齿下端的左/右旋的前螺旋切削刃和靠近刀柄端的右/左旋的后螺旋切削刃呈压迫式结构相互接合而成，前螺旋切削刃和后螺旋切削刃呈相反旋向设置；前螺旋切削刃和后螺旋切削刃上开有均布的与各自旋向相反的排屑槽,所述排屑槽将前螺旋切削刃和后螺旋切削刃分割为断续状。本发明可以有效地抑制复合材料分层、表面剥离和毛刺等缺陷的产生。在前后螺旋切削刃上设置旋向相反的排屑槽减小了切削力，增强了排屑和散热能力，进一步延长了刀具使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种压迫式铣磨刀具，具体涉及到用于复合材料加工的压迫式铣磨刀具，属于刀具设计与应用技术领域。
背景技术
复合材料是指由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料，它具有重量轻、强度高、加工成型方便、耐化学腐蚀和耐候性好等优点，已逐步取代木材及金属合金，广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域。随着复合材料的迅速发展和日益广泛的应用，复合材料制件的成型与加工也变得越来越重要。目前复合材料制件的成型主要采用近净成形技术，但为了保证形状尺寸精度和装配公差，材料成型后仍需进行二次机械加工，如铣边、钻孔等。与此同时，复合材料二次机械加工的问题也随之出现。
由于复合材料具有硬度高、强度大、导热性差、各向异性、层间强度低等特点，在铣边加工中，分层、表面剥离、毛刺、纤维拔出、基体融化和崩缺等问题始终困扰着制造现场，很难加工出高质量的复合材料构件。并且复合材料中增强相的高硬度使得刀具磨损快、刀具寿命短。如普通硬质合金铣刀铣边加工碳纤维增强树脂基复合材料达到3m的铣削长度时，后刀面磨损量已超过0.2mm。
经过国内外专家学者进行了大量的理论与实验研究，目前普遍认为采用双螺旋式或多齿式金刚石涂层硬质合金铣刀以及镶嵌PCD刀片铣刀可以获得优良的加工质量和较长的工具寿命。但在实际加工中发现，金刚石涂层在复合材料增强相强烈的磨损作用下会穿透甚至脱落，从而暴露出刀具基体，加剧刀具磨损，降低刀具寿命。PCD刀具虽然耐磨性最好，能够长时间保持刀刃的锋利，但价格较高，且刀具结构多为简单的直刃形式，不利于毛刺、分层等缺陷的抑制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在复合材料上加工的压迫式铣磨刀具，以克服现有技术加工过程中复合材料容易出现分层、表面剥离和毛刺等现象，且刀具排屑速度慢和散热性能差的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于复合材料加工的压迫式铣磨刀具，包括刀柄、刀具基体和设置在所述刀具基体上的刀齿，其特征在于：所述刀齿由靠近刀齿下端的左/右旋的前螺旋切削刃和靠近刀柄端的右/左旋的后螺旋切削刃呈压迫式结构相互接合而成，所述前螺旋切削刃和后螺旋切削刃呈相反旋向设置；所述前螺旋切削刃和后螺旋切削刃上开有均布的与各自旋向相反的排屑槽,所述排屑槽将前螺旋切削刃和后螺旋切削刃分割为断续状。
所述前螺旋切削刃和后螺旋切削刃由人造金刚石超硬磨料刃形排布并钎焊在刀齿上形成。
所述排屑槽的数量与前螺旋切削刃和后螺旋切削刃的刃数相等。
所述前螺旋切削刃和后螺旋切削刃的刃数相等。
所述前螺旋切削刃和后螺旋切削刃呈啮合状相接，周向错开距离为齿距的一半。
所述前螺旋切削刃和后螺旋切削刃之间的接合处部分重叠，重叠部分的宽度为0.8-1.8mm。
本发明的有益效果在于：(1)、采用相反旋向设置的前螺旋切削刃和后螺旋切削刃可以同时对复合材料上表面产生向下压和向上压的切削分力，当前、后螺旋切削刃的接合部分位于复合材料侧边中心位置时，向下压和向上压的切削分力抵消，轴向力近乎为零，从而抑制了复合材料分层、表面剥离和毛刺等缺陷的产生；通过在前、后螺旋切削刃上设置旋向相反的排屑槽减小了切削力，增强了排屑和散热能力，进一步延长了刀具使用寿命；(2)、采用刃形排布并钎焊于刀具基体上的金刚石磨料序列替代传统螺旋切削刃，提高了刀具的耐磨性和刀具刃形结构的可设计性；(3)、采用人造金刚石超硬磨料的负前角对复合材料增强相的切削作用由“掀抬”向“推压”转变，减小对复合材料表面破环，提高了加工表面质量。
附图说明
图1本发明用于复合材料加工的压迫式铣磨刀具的主视图；
图2本发明刀具部分的刀齿结构展开图；
图中：1-刀柄，2-刀具基体，3-刀齿，4-前螺旋切削刃，5-后螺旋切削刃，6-人造金刚石超硬磨料，7-排屑槽，β-前、后螺旋切削刃螺旋角，ω-排屑槽螺旋角，p-前/后螺旋切削刃齿距，s-前、后螺旋切削刃周向错开距离，b-前、后螺旋切削刃重叠宽度，c-排屑槽宽度，l1-前螺旋切削刃长，l2-后螺旋切削刃长。
具体实施方法
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明。
如图1所示，本发明用于复合材料加工的压迫式铣磨刀具，由刀柄1、刀具基体2和刀齿3组成。刀齿3设置在所述刀具基体2上，由靠近刀齿3下端的右旋的前螺旋切削刃4和靠近刀柄1端的左旋的后螺旋切削刃5呈压迫式结构相互接合形成。上述刀齿3也采用靠近刀齿3下端的左旋的前螺旋切削刃4和靠近刀柄1端的右旋的后螺旋切削刃5呈压迫式结构相互接合形成的结构，只要保持前螺旋切削刃4和后螺旋切削刃5的相反旋向设置均可。
如图2所示，本发明中的前螺旋切削刃4和后螺旋切削刃5均由人造金刚石超硬磨料6刃形排布并钎焊在刀齿3部分的表面，以金刚石磨削加工方式替代铣削加工方式。人造金刚石超硬磨料5的粒度可在20/25-140/170间结合需要选择，本实施例中人造金刚石超硬磨料5的粒度为30/35。
如图2所示，本发明中的前螺旋切削刃4和后螺旋切削刃5均被相反旋向的均布排屑槽7分割，呈断续状；排屑槽7的数量与前螺旋切削刃4、后螺旋切削刃5的刃数相等，可在6-12个之间选择，本实施例中排屑槽7的数量为6个；排屑槽7的螺旋角ω可选择在30°-60°之间，本实施例中排屑槽7的螺旋角ω＝45°；本实施例中排屑槽7的宽度c＝1.5mm。
如图2所示，本发明中的前螺旋切削刃4与后螺旋切削刃5的刃数在保持两者相等的前提下，可在6-12个之间选择，本实施例中均为6个；前螺旋切削刃4与后螺旋切削刃5的螺旋角β相等，角度可在25°-45°之间选择，本实施例中螺旋角β＝30°；本实施例中前螺旋切削刃4与后螺旋切削刃5呈啮合状相接，周向错开距离s为齿距p的一半；前螺旋切削刃4与后螺旋切削刃5在接合处有部分重叠，其在接合处重叠部分的宽度b可在0.8mm-1.8mm之间，本实施例中重叠部分的宽度b＝1mm。
本实施例中的刀柄1、刀齿3部分直径均为10mm，所述的前螺旋切削刃轴向长度l1为10mm，所述的后旋螺旋切削刃轴向长度l2为20mm，所述的压迫式铣磨刀具总长80mm。当然。刀柄1、刀齿3部分直径、前螺旋切削刃4和后旋螺旋切削刃5的轴向长度及刀具总长均可以根据实际加工需要作出选择。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种用于复合材料加工的压迫式铣磨刀具，包括刀柄(1)、刀具基体(2)和设置在所述刀具基体(2)上的刀齿(3)，其特征在于：所述刀齿(3)由靠近刀齿(3)下端的左/右旋的前螺旋切削刃(4)和靠近刀柄(1)端的右/左旋的后螺旋切削刃(5)呈压迫式结构相互接合而成，所述前螺旋切削刃(4)和后螺旋切削刃(5)呈相反旋向设置；所述前螺旋切削刃(4)和后螺旋切削刃(5)上开有均布的与各自旋向相反的排屑槽(7),所述排屑槽(7)将前螺旋切削刃(4)和后螺旋切削刃(5)分割为断续状。
2.根据权利要求1所述的用于复合材料加工的压迫式铣磨刀具，其特征在于：所述前螺旋切削刃(4)和后螺旋切削刃(5)由人造金刚石超硬磨料(6)刃形排布并钎焊在刀齿(3)上形成。
3.根据权利要求2所述的用于复合材料加工的压迫式铣磨刀具，其特征在于：所述排屑槽(7)的数量与前螺旋切削刃(4)和后螺旋切削刃(5)的刃数相等。
4.根据权利要求3所述的用于复合材料加工的压迫式铣磨刀具，其特征在于：所述前螺旋切削刃(4)和后螺旋切削刃(5)的刃数相等。
5.根据权利要求4所述的用于复合材料加工的压迫式铣磨刀具，其特征在于：所述前螺旋切削刃(4)和后螺旋切削刃(5)呈啮合状相接，周向错开距离为齿距的一半。
6.根据权利要求5所述的用于复合材料加工的压迫式铣磨刀具，其特征在于：所述前螺旋切削刃(4)和后螺旋切削刃(5)之间的接合处部分重叠，重叠部分的宽度为0.8-1.8mm。
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