CN108580999A - 一种铣削钛合金薄壁零件的专用球头铣刀 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铣削钛合金薄壁零件的专用球头铣刀，它包括由切削刃一和切削刃二组成的刀头，以及分别与该切削刃相连后刀面，所述的后刀面为设有60°交叉纹理结构的表面，钛合金材料的难加工问题是目前制造业的难点，切削过程中存在切削温度高、切削力大、刀具磨损严重、加工精度和加工表面质量不符合要求等问题，该铣削钛合金薄壁零件专用球头铣刀，通过创新设计，具有减磨抗磨、降低切削温度、降低切削力、提高加工表面质量、延长刀具使用寿命的优良切削性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种机械加工领域的刀具，具体涉及一种铣削钛合金薄壁零件的专用球头铣刀。
背景技术
钛合金拥有良好的抗腐蚀性、韧性、和耐热性，在航空制造业应用广泛，因其独有的特性，如：导热系数小、比热小及活跃的化学特性等，使钛合金材料的加工仍然是目前制造业的难点，钛合金薄壁零件切削过程中存在切削温度高、切削力大、刀具磨损严重、加工精度和加工表面质量不符合要求等问题，传统球头铣刀后刀面是连续的平面，后刀面与被加工后的工件表面摩擦力大，在切削刃以及后刀面与工件接触区域产生大量切削热，并难以扩散，热量逐渐累积产生高温，且散热情况较差，在长时间持续的高温高压作用下，造成切削刃和后刀面的严重磨损，直接影响到工件加工表面质量和刀具使用寿命，刀具几何参数对于工件材料有着极为敏感的特殊要求，传统多用途球头铣刀不仅材质通用，而且几何参数也通用，切削性能难以兼顾，针对工件材料特性优选刀具的几何参数满足实际加工需求迫在眉睫。
研究表明非光滑纹理表面具有减磨作用，例如在自然界，一些昆虫、蛇、穿山甲、鲨鱼等动物的体表并非是完全光滑的，存在有一定几何形状的微小结构单元随机地或规律地分布于体表某些部位，这些非光滑特征的表面形貌具有比光滑表面更小的摩擦阻力，能够有效的减少接触磨损。
发明内容
针对上述背景技术中铣削钛合金薄壁零件时存在的问题，本发明目的在于提供一种铣削钛合金薄壁零件的专用球头铣刀，具有降低切削温度、降低切削力、耐磨损、提高加工表面质量、延长刀具使用寿命的优良切削性能。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种铣削钛合金薄壁零件的专用球头铣刀，它包括刀柄部（6）和由切削刃一（2）和切削刃二（3）组成的刀头部（5），以及分别与该切削刃相连的后刀面（4），其特征在于：所述的后刀面（4）为设有60°交叉纹理结构（1）的表面。
所述的交叉纹理结构（1）距切削刃距离为0.05～0.1mm，且凸起（8）长度0.03～0.06mm，宽度0.03～0.06mm，交叉纹理之间的菱形凹槽（7）深度0.045～0.065mm。
所述的切削刃一（2）和切削刃二（3）前角8°、后角13°、螺旋角42°，且加工有45°负倒棱。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明在刀具后刀面设有交叉纹理结构，刀具表面纹理可以减少摩擦时的接触面积，降低刀具切削时的摩擦系数，也降低了摩擦过程中产生的热量，同时也增大了刀具表面的散热面积，可以让切削液带走更多的热量，相比于普通无纹理后刀面的刀具，交叉纹理会把应力分解为两个方向的力，切削加工时刀具表面应力分布平稳均匀，刀具会更耐磨，并且磨损更加均匀，当有润滑液进入刀具表面纹理时就会形成自润滑纹理刀具，可以增加刀具的自润滑性能，并且可以减小刀具摩擦磨损，后刀面加工有交叉纹理结构的刀具在摩擦磨损过程中，粘着物有效减少，提高了刀具的耐磨性能，使得刀具切入和切出过程更加平稳轻快，并且有效降低了切削力、切削温度、刀具磨损、刀具和工件间的摩擦系数，在一定程度上提高加工效率，表面残留高度值更小，工件表面质量更佳；
2.本发明针对工件材料特性，通过有限元仿真与试验结合的方法优化出了适合于钛合金薄壁零件加工用的刀具几何参数，该铣削钛合金专用球头铣刀，具有减磨抗磨、降低切削温度、降低切削力、提高加工表面质量、延长刀具使用寿命的优良切削性能。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明图1的仰视图；
图3为本发明图1的后刀面60°交叉纹理结构局部放大示意图；
图中：1、60°交叉纹理结构，2、切削刃一，3、切削刃二，4、后刀面，5、刀头部，6、刀柄部，7、交叉纹理之间的菱形凹槽，8、凸起。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：
一种铣削钛合金薄壁零件的专用球头铣刀，它包括刀柄部（6）和由切削刃一（2）和切削刃二（3）组成的刀头部（5），以及分别与该切削刃相连的后刀面（4），其特征在于：所述的后刀面（4）为设有60°交叉纹理结构（1）的表面，所述的切削刃一（2）和切削刃二（3）前角8°、后角13°、螺旋角42°，且加工有45°负倒棱。
在刀具切削工件时，工件的新鲜加工表面与后刀面之间会发生接触，相互摩擦，并且刀具后刀面和工件表面之间的的磨擦情况和摩擦接触长度，直接影响着已加工表面的质量、刀具后刀面磨损、刀具使用寿命和生产率，当刀具的后刀面设有60°交叉纹理结构时，可以有效降低刀具切削时的摩擦系数，60°交叉纹理结构（1）距切削刃距离为0.05mm，且凸起（8）长度0.03mm，宽度0.05mm，交叉纹理之间的菱形凹槽（7）深度0.05mm，该交叉纹理结构的制备可通过飞秒激光加工或微小磨粒喷射技术完成，刀具表面交叉纹理结构可以减少摩擦时的接触面积，也降低了摩擦过程中产生的热量，同时也增大了刀具表面的散热面积，可以让切削液带走更多的热量，当有润滑液进入刀具表面纹理时就会形成自润滑纹理刀具，可以增加刀具的自润滑性能，并且可以减小刀具摩擦磨损，在铣削加工时交叉纹理结构会把应力分解为两个方向的力，使得刀具表面应力分布平稳均匀，刀具会更耐磨，并且磨损更加均匀，后刀面加工有交叉纹理结构的刀具在摩擦磨损过程中，粘着物有效减少，提高了刀具的耐磨性能，使得刀具切入和切出过程更加平稳轻快，并且对于切削力、切削温度、刀具和工件间的摩擦系数和刀具磨损都有很好的改善，在一定程度上提高加工效率，表面残留高度值更小，工件表面质量更佳。
以上所述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，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种铣削钛合金薄壁零件的专用球头铣刀，它包括刀柄部（6）和由切削刃一（2）和切削刃二（3）组成的刀头部（5），以及分别与该切削刃相连的后刀面（4），其特征在于：所述的后刀面（4）为设有60°交叉纹理结构（1）的表面。
2.根据权利要求1所述的一种铣削钛合金薄壁零件的专用球头铣刀，其特征在于：所述的交叉纹理结构（1）距切削刃距离为0.05～0.1mm，且凸起（8）长度0.03～0.06mm，宽度0.03～0.06mm，交叉纹理之间的菱形凹槽（7）深度0.045～0.065mm。
3.根据权利要求1所述一种铣削钛合金薄壁零件的专用球头铣刀，其特征在于：所述的切削刃一（2）和切削刃二（3）前角8°、后角13°、螺旋角42°，且加工有45°负倒棱。
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