CN110315118B - 侧壁加工用可转位铣削刀片 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种侧壁加工用可转位铣削刀片，包括由一上顶面、一下底面和与所述上顶面、所述下底面相连接的两个端表面以及两个侧表面围成近似长方体的刀片主体，所述上顶面和两个所述侧表面按各自曲率延伸相交形成第一主切削刃和第二主切削刃；所述第一主切削刃拟合在直径为D的第一切削旋转圆柱面上，且在所述第一切削旋转圆柱面上有序延伸，所述第二主切削刃拟合在直径为d的第二切削旋转圆柱面上，且在所述第二切削旋转圆柱面上有序延伸。本发明能保证在不同切削深度的情况下满足被加工侧表面的垂直精度和表面光洁度，改善侧表面切削质量，提升切削效率。

Description

侧壁加工用可转位铣削刀片

技术领域

本发明涉及金属切削加工领域，特别涉及一种侧壁加工用可转位铣削刀片。

背景技术

在如今的金属切削加工领域中，对零件侧面的加工精度要求越来越高，侧面的加工精度主要体现在两方面，一是侧面的表面光洁度，二是侧面与机床基准的垂直精度。现有的一种铣削加工用可转位刀片，其主切削刃由多段相对刀片中心孔向外侧凸起的曲线刃连接而成，各段曲线刃由各自所在平面与各自对应的切削旋转圆柱面相交而成，当刀片安装于不同切削旋转半径的工具体上时，可保证至少一段曲线刃绕工具体旋转轴线旋转所得的圆柱面与形成该曲线刃的切削旋转圆柱面重合。利用上述方法设计出来的螺旋切削刃在不同直径的旋转刀体下，能够加工出良好的垂直侧面精度，并且能够获得良好的表面光洁度。

然而，这种刀片也存在一定弊端，在切削刃多段曲线拟合不同直径旋转刀体时，必然出现部分曲线在拟合之外。如果有一旋转刀体，当靠近主切削角一段曲线与刀体直径拟合，其他曲线将可能在拟合之外，那么每次刀具的进刀深度就会有一个极限值，如果刀具的进刀深度超出这个极限值越多，侧面的接刀痕迹越明显，对刀具的切削效率产生一定影响。当除了靠近主切削角一段曲线之外的其他曲线段与刀体直径拟合时，这些曲线段是偏离刀体直径的拟合，当超过进刀深度极限时不仅会影响加工效率，而且会降低零件的侧壁加工精度，尤其是靠近侧面与底面相交的根部范围内垂直精度会有较大波动。

发明内容

本发明提供了一种侧壁加工用可转位铣削刀片，其目的是为了解决现有刀片在大切深情况下被加工侧表面的垂直精度和光洁度不高，接刀痕迹明显影响加工效率的问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种侧壁加工用可转位铣削刀片，包括由一上顶面、一下底面和与所述上顶面、所述下底面相连接的两个端表面以及两个侧表面围成近似长方体的刀片主体，所述刀片主体在其轴对称中心设置有一中心孔，其特征在于，所述上顶面和两个所述侧表面按各自曲率延伸相交分别形成第一主切削刃和第二主切削刃，所述上顶面和两个所述端表面按各自曲率延伸相交形成两条修光刃和两条副切削刃，所述第一主切削刃以及所述第二主切削刃分别和两条所述修光刃由两条凸曲线光滑连接形成两个主切削角，所述第一主切削刃以及所述第二主切削刃分别和两条所述副切削刃由两条凸曲线光滑连接形成两个副切削角，每条所述修光刃与同侧的所述副切削刃由一条凹曲线光滑连接形成避空处；所述第一主切削刃拟合在直径为D的第一切削旋转圆柱面上，且在所述第一切削旋转圆柱面上有序延伸，所述第二主切削刃拟合在直径为d的第二切削旋转圆柱面上，且在所述第二切削旋转圆柱面上有序延伸。

其中，所述第一切削旋转圆柱面的直径大于所述第二切削旋转圆柱面的直径。

其中，所述第一主切削刃和所述第二主切削刃分别由对应的所述主切削角沿着规律曲线向所述副切削角光滑延伸，且所述主切削角相对于所述下底面的高度H大于所述副切削角相对于所述下底面的高度h。

其中，所述第一主切削刃和所述第二主切削刃均包括依次光滑连接的第一切削曲线、第二切削曲线、第三切削曲线、第四切削曲线和第五切削曲线，所述第一切削曲线连接所述主切削角，所述第五切削曲线连接所述副切削角，所述第一切削曲线与所述下底面形成第一倾角a，所述第三切削曲线与所述下底面形成第二倾角b，所述第五切削曲线与所述下底面形成第三倾角c，其中0°≤c＜a＜b≤10°。

其中，所述第五切削曲线与下底面平行设置，即所述第三倾角c＝0°，且所述第五切削曲线的长度k≥0.6mm。

其中，所述侧表面包括第一后角面、第二后角面和第三后角面，所述第一后角面与所述上顶面相接触，所述第三后角面与所述下底面相接触，所述第一后角面和第三后角面通过所述第二后角面过渡连接。

其中，所述第一后角面与所述中心孔的中轴线形成第一后角e；所述第二后角面与所述中心孔的中轴线形成第二后角f，所述第三后角面与所述中心孔的中轴线形成第三后角g。

其中，所述第一后角e沿对应的所述第一主切削刃或所述第二主切削刃从所述主切削角到副切削角方向的角度逐渐增大，所述第二后角f随所述第一后角e的变化而变化，所述第三后角g为恒定不变后角。

本发明的上述方案有如下的有益效果：

本发明的侧壁加工用可转位铣削刀片，其中一条主切削刃由一特定直径的切削柱状曲面与该条切削刃所在的平面相交而成，另一条主切削刃由另一特定直径的切削柱状曲面与该条切削刃所在的平面相交而成，并且两条切削曲线刃拟合的切削柱状曲面直径不同，在匹配不同直径的旋转刀体时，选择其中一条切削曲线刃拟合小直径范围内的旋转刀体，选择另一条切削曲线刃拟合大直径范围内的旋转刀体，有效提升刀片与旋转刀体的拟合精度，提升刀具的整体切削性能，以及刀片的适用范围，从而能够保证在不同切削深度的情况下满足被加工侧表面的垂直精度和表面光洁度，即使在大切深或者满刃切削的情况也能减少每刀切削后留下的接刀痕迹，改善侧表面切削质量，提升切削效率。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的主视图；

图3为本发明的中心正剖视图；

图4为本发明的第一切削旋转圆柱面示意图；

图5为本发明的第二切削旋转圆柱面示意图；

图6为本发明的下底面研磨示意图；

图7为本发明的低点检测示意图；

图8为旋转刀体结构示意图；

图9为本发明在旋转刀体上的装配图。

【附图标记说明】

1-刀片主体；2-上顶面；3-下底面；4-端表面；5-侧表面；6-中心孔；7-第一主切削刃；8-修光刃；9-副切削刃；10-主切削角；11-副切削角；12-避空处；13-第一切削旋转圆柱面；14-第二切削旋转圆柱面；15-旋转刀体；16-第一切削曲线；17-第二切削曲线；18-第三切削曲线；19-第四切削曲线；20-第五切削曲线；21-研磨料盘；22-凸块；23-探针；24-第一后角面；25-第二后角面；26-第三后角面；27-锁紧螺钉；28-刀槽；29-螺纹孔；30-第一定位基面；31-第二定位基面；32-识别点；33-第二主切削刃；a-第一倾角；b-第二倾角；c-第三倾角；e-第一后角；f-第二后角；g-第三后角。

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。

本发明针对现有的刀片在大切深情况下被加工侧表面的垂直精度和光洁度不高，接刀痕迹明显影响加工效率的问题，提供了一种侧壁加工用可转位铣削刀片。

如图1、图4和图5所示，本发明的实施例提供了一种侧壁加工用可转位铣削刀片，包括由一上顶面2、一下底面3和与所述上顶面2、所述下底面3相连接的两个端表面4以及两个侧表面5围成近似长方体的刀片主体1，所述刀片主体1在其轴对称中心设置有一中心孔6，所述上顶面2和两个所述侧表面5按各自曲率延伸相交形成第一主切削刃7和第二主切削刃33，所述上顶面2和两个所述端表面4按各自曲率延伸相交形成两条修光刃8和两条副切削刃9，所述第一主切削刃7以及所述第二主切削刃33分别和两条所述修光刃8由两条凸曲线光滑连接形成两个主切削角10，所述第一主切削刃7以及所述第二主切削刃33分别和两条所述副切削刃9由两条凸曲线光滑连接形成两个副切削角11，每条所述修光刃8与同侧的所述副切削刃9由一条凹曲线光滑连接形成避空处12；所述第一主切削刃7拟合在直径为D的第一切削旋转圆柱面13上，且在所述第一切削旋转圆柱面13上有序延伸，所述第二主切削刃33拟合在直径为d的第二切削旋转圆柱面14上，且在所述第二切削旋转圆柱面14上有序延伸。其中，所述第一切削旋转圆柱面13的直径大于所述第二切削旋转圆柱面14的直径，即D＞d。

本发明的上述实施例所述的侧壁加工用可转位铣削刀片，刀片主体1的制备属于粉末冶金的一种工艺技术，是金属粉末通过精密模具一次压制成型，然后在真空高温烧结炉内烧结收缩而成。第一主切削刃7和第二主切削刃33通过刀片主体1的上顶面2和侧表面5按各自曲率延伸相交形成，在侧壁切削加工中，主切削刃担负对金属的主要切削任务，直接影响刀片的切削效果和使用寿命。同时，第一主切削刃7和第二主切削刃33分别拟合在直径为D的第一切削旋转圆柱面13上和直径为d的第二切削旋转圆柱面14上，且在对应的切削旋转圆柱面上有序延伸，并且D＞d，即设计的第一主切削刃7和第二主切削刃33的空间结构有所区别。在设计不同直径的旋转刀体15时，拟合大直径范围内的旋转刀体15选择第一主切削刃7拟合，拟合小直径范围内的旋转刀体15选择第二主切削刃33拟合，有效地提升刀片与旋转刀体15的拟合精度，刀具的整体切削性，以及侧壁加工中侧表面的垂直精度和表面质量。

修光刃8和副切削刃9通过刀片主体1的上顶面2和端表面4按各自曲率延伸相交形成，修光刃8主要对已加工表面起到修复作用，提高被加工表面的表面质量和光洁程度。第一主切削刃7以及第二主切削刃33和对应的修光刃8分别通过凸曲线光滑连接，形成过渡角处的主切削角10，第一主切削刃7以及第二主切削刃33和对应的副切削刃9通过两条凸曲线光滑连接，形成过渡角处的副切削角11。其中主切削角10连接着承受径向切削力的主切削刃和承受轴向切削力的修光刃8，在切削加工中承受较大的切削力和切削热。另外，修光刃8与同侧的副切削刃9通过一条凹曲线光滑连接形成避空处12，避空处12在刀片主体1切削加工时能减少副切削刃9与工件的接触长度，减小切削阻力，有利于切屑的排出。

如图2、图3所示，所述第一主切削刃7和所述第二主切削刃33分别由对应的所述主切削角10沿着规律曲线向所述副切削角11光滑延伸，且所述主切削角10相对于所述下底面3的高度H大于所述副切削角11相对于所述下底面3的高度h。所述第一主切削刃7和所述第二主切削刃33均包括依次光滑连接的第一切削曲线16、第二切削曲线17、第三切削曲线18、第四切削曲线19和第五切削曲线20，所述第一切削曲线16连接所述主切削角10，所述第五切削曲线20连接所述副切削角11，所述第一切削曲线16与所述下底面3形成第一倾角a，所述第三切削曲线18与所述下底面3形成第二倾角b，所述第五切削曲线20与所述下底面3形成第三倾角c，其中0°≤c＜a＜b≤10°。

本发明的上述实施例所述的主切削刃，从较高位置处的主切削角10逐渐向较低位置处的副切削角11倾斜地延伸，包括五段依次光滑连接的切削曲线，其中第一切削曲线16与下底面3形成第一倾角a，第三切削曲线18与下底面3形成第二倾角b，第五切削曲线20与下底面3形成第三倾角c，并且0°≤c＜a＜b≤10°，使得主切削刃上的各段切削曲线形成连续变化的倾角，而连接主切削角10的第一切削曲线16具有较小的第一倾角a，以提升整个刀片主体1靠近主切削角10部分的强度。整条切削曲线通过正的且连续变化的倾角，使切屑朝预设的方向流出，同时能有效分散主切削角10承受的切削合力，减轻主切削刃的切削压力，使切削加工更加轻快。

其中，所述第五切削曲线20与下底面3平行设置，即所述第三倾角c＝0°，且所述第五切削曲线20的长度k≥0.6mm。如图6所示，在刀片主体1的下底面3磨削工序中，研磨料盘21的每个宫格设有两个凸块22，分别对应主切削刃的第五切削曲线20，使用这种特制的研磨料盘21，在磨削过程中通过凸块22与修光刃8配合进行研磨定位，从而能够保证主切削刃的最高点和最低点之差最小。另外在刀片的质检程序中，如图7所示，由于主切削刃的第五切削曲线20在刀片水平放置后为一段水平曲线，那么在刀片的人为检测过程中高度表的探针23能够很容易探测到刀片的最低点，这样不仅能够有效地控制产品的尺寸精度，并且还能缓解刀片主切削刃的波动。

其中，所述侧表面5包括第一后角面24、第二后角面25和第三后角面26，所述第一后角面24与所述上顶面2相接触，所述第三后角面26与所述下底面3相接触，所述第一后角面24和第三后角面26通过所述第二后角面25过渡连接。所述第一后角面24与所述中心孔6的中轴线形成第一后角e；所述第二后角面25与所述中心孔6的中轴线形成第二后角f，所述第三后角面26与所述中心孔6的中轴线形成第三后角g。所述第一后角e沿对应的所述第一主切削刃7或所述第二主切削刃33从所述主切削角10到副切削角11方向的角度逐渐增大，所述第二后角f随所述第一后角e的变化而变化，所述第三后角g为恒定不变后角。

本发明的上述实施例所述的刀片主体1的侧表面5，沿上顶面2至下底面3依次设置有第一后角面24，第二后角面25和第三后角面26，其中第一后角面24与中轴线形成第一后角e，且沿主切削刃从主切削角10到副切削角11方向的角度逐渐增大。由于刀片主体1在靠近主切削角10的部分承受的切削力较大，切削磨损也较严重，在主切削角10位置设定较小的第一后角e并朝副切削角11逐渐增大过渡，能使刃口更加坚固，提高刀片的耐用度。第一后角e从主切削角10到副切削角11方向的角度逐渐增大，第二后角f随第一后角e的变化而变化，起平滑连接和过渡作用，而第三后角g则为恒定角度的设置，使得当刀片以一定角度安装于旋转刀体15上时，第三后角面26靠近刀片主体1的下底面3部分与加工表面之间不会产生干涉。

本发明的装配方式如图8、图9所示，锁紧螺钉27通过偏心方式将刀片主体1压紧在旋转刀体15中的刀槽28内，锁紧螺钉27与刀槽28内的螺纹孔29紧密配合，其中刀片主体1的基准面与刀槽28中的第一定位基面30相贴合，第三后角面26与刀槽28中的第二定位基面31相贴合，下底面3与刀槽28中的第三定位基面32相贴合，旋转刀体15通过工具系统安装在机床上进行切削加工。在设计小直径范围内的旋转刀体15时，要用拟合小直径的第二主切削刃33来进行拟合，在设计大直径范围内的旋转刀体15时，要用拟合大直径的第一主切削刃7来进行拟合，因此，在刀片主体1安装时，需要注意安装方向。在刀片主体1上设置有一识别点32，在旋转刀体15上安装时需按此识别点32的方向安装，在小直径拟合范围内识别点32的方向靠近切削平面，在大直径拟合范围内识别点32的方向远离切削平面。为了实现高精度加工，一般体积较小的刀片选择的拟合直径范围不能很大，如果超出这个范围切削加工的整体精度就无法达到预期目的，本案例在这个范围之内，又提供了两种拟合方案，在不降低切削效率的同时，能够使刀片的整体切削精度进一步改善。

本发明的实施例还提供了刀片各参数的优选取值：H＝3.5mm，h＝3.42mm，第一倾角a＝2°，第二倾角b＝9°，第三倾角c＝0°，第五切削曲线20的长度k＝1.2mm，第一切削旋转圆柱面13直径D＝50mm，第二切削旋转圆柱面14直径d＝25mm，第一后角e的最小值为10°，最大值为18°，第三后角g＝11°，作为本发明的优选实施方式，提供一种侧壁加工用可转位铣削刀片，不仅能改善侧壁的加工质量，还能提升铣削加工的效率。

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 (4)

1.一种侧壁加工用可转位铣削刀片，包括由一上顶面、一下底面和与所述上顶面、所述下底面相连接的两个端表面以及两个侧表面围成近似长方体的刀片主体，所述刀片主体在其轴对称中心设置有一中心孔，其特征在于，所述上顶面和两个所述侧表面按各自曲率延伸相交分别形成第一主切削刃和第二主切削刃，所述上顶面和两个所述端表面按各自曲率延伸相交形成两条修光刃和两条副切削刃，所述第一主切削刃以及所述第二主切削刃分别和两条所述修光刃由两条凸曲线光滑连接形成两个主切削角，所述第一主切削刃以及所述第二主切削刃分别和两条所述副切削刃由两条凸曲线光滑连接形成两个副切削角，每条所述修光刃与同侧的所述副切削刃由一条凹曲线光滑连接形成避空处；所述第一主切削刃拟合在直径为D的第一切削旋转圆柱面上，且在所述第一切削旋转圆柱面上有序延伸，所述第二主切削刃拟合在直径为d的第二切削旋转圆柱面上，且在所述第二切削旋转圆柱面上有序延伸；

所述第一切削旋转圆柱面的直径大于所述第二切削旋转圆柱面的直径；

所述第一主切削刃和所述第二主切削刃的空间结构有区别，拟合大直径范围内的旋转刀体选择所述第一主切削刃拟合，拟合小直径范围内的旋转刀体选择所述第二主切削刃拟合；

所述刀片主体上设置有一识别点，在所述旋转刀体上安装时按所述识别点的方向安装，在小直径拟合范围内所述识别点的方向靠近切削平面，在大直径拟合范围内所述识别点的方向远离切削平面；

所述侧表面包括第一后角面、第二后角面和第三后角面，所述第一后角面与所述上顶面相接触，所述第三后角面与所述下底面相接触，所述第一后角面和第三后角面通过所述第二后角面过渡连接；

所述第一后角面与所述中心孔的中轴线形成第一后角e；所述第二后角面与所述中心孔的中轴线形成第二后角f，所述第三后角面与所述中心孔的中轴线形成第三后角g；

所述第一后角e沿对应的所述第一主切削刃或所述第二主切削刃从所述主切削角到副切削角方向的角度逐渐增大，使刃口更加坚固，提高刀片的耐用度，所述第二后角f随所述第一后角e的变化而变化，起平滑连接和过渡作用，所述第三后角g为恒定不变后角，使得当刀片以一定角度安装于所述旋转刀体上时，所述第三后角面靠近所述刀片主体的下底面部分与加工表面之间不会产生干涉。

2.根据权利要求1所述的侧壁加工用可转位铣削刀片，其特征在于，所述第一主切削刃和所述第二主切削刃分别由对应的所述主切削角沿着规律曲线向所述副切削角光滑延伸，且所述主切削角相对于所述下底面的高度H大于所述副切削角相对于所述下底面的高度h。

3.根据权利要求2所述的侧壁加工用可转位铣削刀片，其特征在于，所述第一主切削刃和所述第二主切削刃均包括依次光滑连接的第一切削曲线、第二切削曲线、第三切削曲线、第四切削曲线和第五切削曲线，所述第一切削曲线连接所述主切削角，所述第五切削曲线连接所述副切削角，所述第一切削曲线与所述下底面形成第一倾角a，所述第三切削曲线与所述下底面形成第二倾角b，所述第五切削曲线与所述下底面形成第三倾角c，其中0°≤c＜a＜b≤10°。

4.根据权利要求3所述的侧壁加工用可转位铣削刀片，其特征在于，所述第五切削曲线与下底面平行设置，即所述第三倾角c=0°，且所述第五切削曲线的长度k≥0.6mm。

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