CN102489764A - 不等螺旋角不等分度立铣刀 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种不等螺旋角不等分度立铣刀，包括柄部和切削部分，所述切削部分设有多个外周切削刃、位于相邻两个外周切削刃之间的螺旋状容屑槽以及端齿，各螺旋状容屑槽的螺旋角β不相等，且各相邻螺旋角差值β′也不相等，所述外周切削刃在有效切削刃长L的范围内任意径向剖面上的切削刃夹角α不相等，且各相邻切削刃夹角差值α′也不相等。该不等螺旋角不等分度立铣刀在提高综合切削性能的基础上，具有突出的抗震优势。
Description
技术领域
本发明涉及金属切削加工领域，尤其涉及不等螺旋角不等分度立铣刀。
背景技术
目前生产加工用的立铣刀大多为等螺旋角等分度立铣刀，等螺旋角立铣刀各螺旋周刃间的间距是相同的，在加工过程中，各螺旋周刃接触工件的时间间隔也是相同的。当刀具以固定的频率切削工件时，与机床-刀具-夹具间的固有频率相同时就产生了共振，进而迫使刀具产生较大的振动，最终导致工件的被加工表面出现明显的条纹、振纹等缺陷，严重影响了产品的加工表面质量；同时也降低了刀具的使用稳定性，在加工过程中，振动会加剧刀具的磨损，刀具使用寿命就会降低。此外，随着数控技术日益成熟，刀具能否在高速切削条件下保持切削的稳定性成了制约生产效率的重要因素。
文献号为JP1513152C的日本专利文献公开了一种不等螺旋角铣刀，其特点是外周切削刃等分割点放在距端齿为有效刃长的1/3处并且在多数切削刃中，至少有一个螺旋角和其余的螺旋角角度设定不同，这种结构由于螺旋角的不同，所以加工时与工件的接触时间不同，在一定程度上可以抑制刀具的震动，但是效果不是很明显，特别是在加工薄的刚性材料工件时，被加工表面质量不是很理想，甚至会破坏刚性材料工件。而且由于技术的发展，在机械加工行业不仅追求产品的加工精度而且对生产效率也有了更高的要求。因此，对于加工精度要求非常高的产品加工，就需要设计更合理的刀具结构，降低加工时的共振，以满足产品加工要求和提高刀具的寿命，同时提高生产效率，降低生产成本。
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，提供一种在提高综合切削性能的基础上，突出表现抗震优势的不等螺旋角不等分度立铣刀。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种不等螺旋角不等分度立铣刀，包括柄部和切削部分，所述切削部分设有多个外周切削刃、位于相邻两个外周切削刃之间的螺旋状容屑槽以及端齿，各螺旋状容屑槽的螺旋角β不相等，且各相邻螺旋角差值β′也不相等，所述外周切削刃在有效切削刃长L的范围内任意径向剖面上的切削刃夹角α不相等，且各相邻切削刃夹角差值α′也不相等。
所述相邻切削刃夹角差值α′的最大值在端齿处的径向剖面上。
所述端齿处的径向剖面上相邻切削刃夹角差值α′的范围为1°≤α′≤55°。
所述相邻切削刃夹角差值α′的最小值在端齿到有效切削刃长L的1/2~2/3之间的径向剖面上。
所述螺旋角β的范围为25°≤β≤45°，相邻螺旋角差值β′的范围为1°≤β′≤7°。
所述有效切削刃长L与刃径D的比值为S，S≤4。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的不等螺旋角不等分度立铣刀，各螺旋状容屑槽的螺旋角β不相等，且各相邻螺旋角差值β′也不相等，这样就改变了各齿的实际每齿进给量，每个刀刃产生的铣削力波形不再一致，可有效降低或避免加工***的谐振，有利于获得高质量的加工表面和提高刀具寿命；外周切削刃在有效切削刃长L的范围内任意径向剖面上的切削刃夹角α不相等，且各相邻切削刃夹角差值α′也不相等，所以各外周切削刃与工件接触的时间间隔也就越长，在加工过程中产生的频率范围也就越广，与机床-刀具-夹具间的固有频率产生共振的几率也就越小，所以抑制共振的效果也就越好。在切削过程中最先接触工件的地方在端齿处，是振动产生的起源，同时刀具端齿又是相对刀具夹持位置最远的点，因此端齿处的挠度最小，也最容易产生震颤，因此本发明将端齿处的切削刃夹角差值设为最大，这样设计可以使刀具抗振的效果最大化。本发明的不等螺旋角不等分度立铣刀，抗振效果得到双重保证，加工的工件表面就不会有明显的震刃纹，工件表面质量就能得到明显的提高；同时刀具震动减少可以提高刀具的稳定性，延长刀具的使用寿命，避免加工机床受到损坏，提高了生产效率，节约了生产成本。
附图说明
图1是本发明的立铣刀主视结构示意图。
图2是本发明的立铣刀的端面结构示意图。
图3是本发明的立铣刀实施例的四个螺旋角展开图。
图中各标号表示：
1、柄部；2、切削部分；3、外周切削刃；4、螺旋状容屑槽；5、端齿。
具体实施方式
图1至图3示出了本发明的一种不等螺旋角不等分度立铣刀实施例，该实施例包括柄部1和切削部分2，切削部分2设有多个外周切削刃3、位于相邻两个外周切削刃3之间的螺旋状容屑槽4以及端齿5，本实施例为四个外周切削刃3和四个螺旋状容屑槽4，四个螺旋状容屑槽4的螺旋角β不相等，四个相邻螺旋角差值β′也不相等，这样就改变了各齿的实际每齿进给量，每个刀刃产生的铣削力波形不再一致，可有效降低或避免加工***的谐振，有利于获得高质量的加工表面和提高刀具寿命；外周切削刃3在有效切削刃长L的范围内任意径向剖面上的切削刃夹角α不相等，且各相邻切削刃夹角差值α′也不相等，所以各外周切削刃与工件接触的时间间隔也就越长，在加工过程中产生的频率范围也就越广，与机床-刀具-夹具间的固有频率产生共振的几率也就越小，所以抑制共振的效果也就越好。本发明的不等螺旋角不等分度立铣刀，抗振效果得到双重保证，加工的工件表面就不会有明显的震刃纹，工件表面质量就能得到明显的提高；同时刀具震动减少可以提高刀具的稳定性，延长刀具的使用寿命，避免加工机床受到损坏，提高了生产效率，节约了生产成本。
本实施例中，相邻切削刃夹角差值α′的最大值在端齿5处的径向剖面上，端齿5处的径向剖面上相邻切削刃夹角差值α′的范围为1°≤α′≤55°，相邻切削刃夹角差值α′的最小值在端齿5到有效切削刃长L的1/2~2/3之间的径向剖面上，本实施例的有效切削刃长L=20mm。
本实施例中，端齿5处，切削刃夹角分别为α1=113°、α2=79°、α3=88°、α4=80°，相互间差值α′分别为|α1-α2|=α′1=34°、|α2-α3|=α′2=9°、|α3-α4|=α′3=8°、|α4-α1|=α′4=33°，α′最大值为34°，最小值为8°。
沿有效切削刃长L方向距端齿5为7mm处，α1=97°、α2=87°、α3=91°、α4=85°，相互间差值α′分别为|α1-α2|=α′1=10°、|α2-α3|=α′2=4°、|α3-α4|=α′3=6°、|α4-α1|=α′4=12°，α′最大值为12°，最小值为4°。
沿有效切削刃长L方向距端齿5为10mm（1/2L）处，α1=89.4°、α2=90.3°、α3=92°、α4=88.3°，相互间差值α′分别为|α1-α2|=α′1=0.9°、|α2-α3|=α′2=1.7°、|α3-α4|=α′3=3.7°、|α4-α1|=α′4=1.1°，α′最大值为3.7°，最小值为0.9°。
沿有效切削刃长L方向距端齿5为13.3mm（2/3L）处，α1=81.6°、α2=94.1°、α3=93.3°、α4=91°，相互间差值α′分别为|α1-α2|=α′1=12.5°、|α2-α3|=α′2=0.8°、|α3-α4|=α′3=2.3°、|α4-α1|=α′4=9.4°，α′最大值为12.5°，最小值为0.8°。
从以上数据可以看出，切削刃夹角的差值α′的最大值出现在端齿5处，α′=34°，最小值出现在沿有效切削刃长L方向距端齿5为13.3mm处，即2/3L处，α′=0.8°。
在切削过程中最先接触工件的地方在端齿5处，是振动产生的起源，同时刀具端齿5又是相对刀具夹持位置最远的点，因此端齿5处的挠度最小，也最容易产生震颤，因此本实施例将端齿5处的切削刃夹角差值设为最大，这样设计可以使刀具抗振的效果最大化。
本实施例中，螺旋角β的范围为25°≤β≤45°，四个螺旋状容屑槽4的螺旋角β分别为β1=40°，β2=34°，β3=37°，β4=38°，相邻螺旋角差值β′的范围为1°≤β′≤7°，|β1-β2|=β′1=6°，|β2-β3|=β′2=3°，|β3-β4|=β′3=1°，|β4-β1|=β′4=2°，最大值为6°，最小值为1°。
有效切削刃长L与刃径D的比值为S，S≤4，有效切削刃长L=20mm，刃径D=8mm，S=L/D=2.5，这种设计结构有利于制造，节约成本。
上述只是本发明的一种实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。
Claims (8)
1.一种不等螺旋角不等分度立铣刀，包括柄部（1）和切削部分（2），所述切削部分（2）设有多个外周切削刃（3）、位于相邻两个外周切削刃（3）之间的螺旋状容屑槽（4）以及端齿（5），其特征在于：各螺旋状容屑槽（4）的螺旋角β不相等，且各相邻螺旋角差值β′也不相等，所述外周切削刃（3）在有效切削刃长L的范围内任意径向剖面上的切削刃夹角α不相等，且各相邻切削刃夹角差值α′也不相等。
2.根据权利要求1所述的不等螺旋角不等分度立铣刀，其特征在于：所述相邻切削刃夹角差值α′的最大值在端齿（5）处的径向剖面上。
3.根据权利要求2所述的不等螺旋角不等分度立铣刀，其特征在于：所述端齿（5）处的径向剖面上相邻切削刃夹角差值α′的范围为1°≤α′≤55°。
4.根据权利要求1或2或3所述的不等螺旋角不等分度立铣刀，其特征在于：所述相邻切削刃夹角差值α′的最小值在端齿（5）到有效切削刃长L的1/2~2/3之间的径向剖面上。
5.根据权利要求1或2或3所述的不等螺旋角不等分度立铣刀，其特征在于：所述螺旋角β的范围为25°≤β≤45°，相邻螺旋角差值β′的范围为1°≤β′≤7°。
6.根据权利要求4所述的不等螺旋角不等分度立铣刀，其特征在于：所述螺旋角β的范围为25°≤β≤45°，相邻螺旋角差值β′的范围为1°≤β′≤7°。
7.根据权利要求1或2或3所述的不等螺旋角不等分度立铣刀，其特征在于：所述有效切削刃长L与刃径D的比值为S，S≤4。
8.根据权利要求6所述的不等螺旋角不等分度立铣刀，其特征在于：所述有效切削刃长L与刃径D的比值为S，S≤4。
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