CN103286364A - 一种平坦曲面加工用圆弧顶铣削刀具 - Google Patents
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Abstract
一种平坦曲面加工用圆弧顶铣削刀具，它涉及一种铣削刀具。本发明为了解决现有的小直径球头铣刀在加工平坦类自由曲面时，存在加工带宽窄，步距过小，刀路过多，效率低下的问题。本发明的整体式铣削刀具，第一刀柄、第二刀柄和第一刀头由下至上依次固定连接，第二刀柄的直径小于第一刀柄的直径，第一刀头的圆弧顶底圆直径与第一刀柄的直径相同，圆弧顶刀头的圆心角为(β1)，第一刀头的圆弧半径(R)与第一刀柄的半径(r)的关系为：R＝r÷sin(β1/2)；分体式铣削刀具，第二刀头可拆卸设在第三刀柄的一端，第三刀柄的直径小于第二刀头的直径，第三刀柄沿其轴线设有刀柄冷却通道，第二刀头沿其长度方向的中心设有刀头冷却通道。本发明用于平坦曲面加工。
Description
技术领域
本发明涉及一种铣削刀具，具体涉及一种平坦曲面加工用圆弧顶铣削刀具。
背景技术
针对具有大量平坦曲面的复杂型腔曲面，例如汽车覆盖件模具，其结构特征复杂、材料去除量大。一套大型汽车覆盖件模具加工中需要的刀具数量可达数十把，所使用的刀具大多为平底刀、环形刀和球头刀等普通刀具，而小直径球头铣刀在三轴加工过程中所产生的问题主要如下：加工带宽小、效率低。在精加工中最常使用的刀具就是小直径的球头刀，为了保证加工型面的残余高度非常小，在小加工带宽的条件下就要保证刀具加工时的步距值非常小，导致刀路增多，加工时间延长，效率低下。
综上所述，现有的小直径球头铣刀在加工平坦类自由曲面时，存在加工带宽窄，步距过小，刀路过多，效率低下的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的小直径球头铣刀在加工平坦类自由曲面时，存在加工带宽窄，步距过小，刀路过多，效率低下的问题。进而提供一种平坦曲面加工用圆弧顶铣削刀具。
本发明的技术方案是：一种平坦曲面加工用圆弧顶铣削刀具，铣削刀具为整体式铣削刀具，它包括第一刀柄，所述铣削刀具还包括第二刀柄和第一刀头，第一刀柄、第二刀柄和第一刀头由下至上依次固定连接，第二刀柄的直径小于第一刀柄的直径，第一刀头的圆弧顶底圆直径与第一刀柄的直径相同，第一刀头的圆弧半径R与第一刀柄的半径r的关系为：R＝r÷sin(β1/2)，第一刀头的圆心角β1为30°、60°、90°、120°或150°，前角γ1为4°-8°，后角α1为15°-20°，斜刃倾角φ1为6°-8°。
本发明还提供了一种平坦曲面加工用圆弧顶铣削刀具，所述铣削刀具为分体式铣削刀具，它包括第三刀柄，所述铣削刀具还包括第二刀头，第二刀头可拆卸设置在第三刀柄的一端，第三刀柄的直径小于第二刀头的直径，第三刀柄沿其轴线设有刀柄冷却通道，第二刀头沿其长度方向的中心设有刀头冷却通道，第二刀头上设有与刀头冷却通道相连通的冷却液流出口，第二刀头的圆心角β2为30°、60°、90°、120°或150°，前角γ2为2°-4°，后角α2为12°-15°，斜刃倾角φ2为4°-6°。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
1.本发明整体式铣削刀具主要应用于平坦类曲面的半精加工和精加工。该铣削刀具采用了缩径结构，即第一刀头的圆弧顶半径与第一刀柄的半径相同，第二刀柄的直径小于第一刀柄的直径，上述结构能够有效的防止刀柄与平坦曲面的内壁之间的干涉，同时增大底侧刃的锋利程度，能够达到理想的预清根目的。同时，本发明与普通的螺旋刃相比，磨制简单，强度高，刀具磨制成本低。
2.本发明分体式铣削刀具，其主要用于粗加工。该铣削刀具的第三刀柄的直径小于第二刀头的直径，在切削过程中能够对切削状态较差的刀尖部分进行良好的冷却和润滑作用。
3.本发明与现有的球头刀相比，采用了部分圆弧顶来代替球头刀中的球头，在相同刀柄直径的前提下，能够增大刀具加工带宽。即加工过程中保证相同加工表面质量的情况下增加刀具行距，提高效率；在相同行距的情况下，又能够降低残留高度，提高了表面质量。同时，在相同刀柄直径和相同残留高度情况下，圆弧顶铣刀的加工带宽明显优于同刀柄直径的球头铣刀。
4.本发明在实际应用中圆弧顶的圆心角的选择根据加工中曲面的坡度来选择，选取原则是最大坡度不能大于圆弧角β的一半。实际加工中，所有曲面的加工都使用球头刀加工，当加工最大坡度不超过β/2的曲面中，无疑相同球头直径的球头铣刀大部分的切削刃都没有参与切削，反而增加了刀具直径，这就限制了刀具在加工过程中的可行空间。而圆弧顶铣刀，很好地解决了这个问题，增加了刀具的可行空间。在减少刀具直径的同时，对刃形的处理也作了相应的简化，刃磨方便，能保正较高的加工精度。
5.本发明在最大坡度不超过30°的平坦小区率曲面中，本发明采用直径为8mm、圆心角为60°的圆弧顶铣削刀具，如果行距都为0.4mm，切深0.2mm的情况下，直径为8mm的球头刀的的加工后残余高度为0.0025mm，而使用8mm圆心角为60°圆弧顶铣刀，表面残高为0.00125mm，表面残高减小一半，明显提高加工表面质量。圆弧顶铣刀能够与与平坦曲面进行更好的曲率匹配。本发明与直径为16mm的球头刀相比，明显缩小了刀具直径，而且在底壁结合处，圆弧顶本铣削刀具还能够进行预清根，减少清根工序中的工作量。
6.本发明的铣削刀具应用到平坦曲面的粗加工与半精加工加工过程中，选取合适圆心角的圆弧顶刀具，能够在保证加效率的前提下，同时相对减小毛坯残留台阶高度，使毛坯余量更加均匀，有利于后续工序中刀具的平稳切削。
附图说明
图1是本发明整体式铣削刀具的主视图；图2是图1的俯视图；图3是分体式铣削刀具的主剖视图；图4是第二刀头的主视图；图5是图4在C处的局部放大图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式铣削刀具为整体式铣削刀具，它包括第一刀柄1，所述铣削刀具还包括第二刀柄2和第一刀头3，第一刀柄1、第二刀柄2和第一刀头3由下至上依次固定连接，第二刀柄2的直径小于第一刀柄1的直径，第一刀头3的圆弧顶底圆直径与第一刀柄1的直径相同，第一刀头3的圆弧半径R与第一刀柄1的半径r的关系为：R＝r÷sin(β1/2)，第一刀头3的圆心角β1为30°、60°、90°、120°或150°，前角γ1为4°-8°，后角α1为15°-20°，斜刃倾角φ1为6°-8°
具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的第一刀头3与第二刀柄2交汇处的圆弧过渡刃半径为0.2mm-0.5mm。如此设置，克服了剪切力不均匀的问题。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的第一刀柄1的直径为4mm-16mm。如此设置，用于精加工中刀具直径相对偏小，对刃形的处理能够更加精确。其它组成和连接关系与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：结合图2说明本实施方式，本实施方式的斜刃倾角φ1为8°。如此设置，保证预清根效果，防止干涉。其它组成和连接关系与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：结合图3-图5说明本实施方式，本实施方式的铣削刀具为分体式铣削刀具，它包括第三刀柄4，所述铣削刀具还包括第二刀头5，第二刀头5可拆卸设置在第三刀柄4的一端，第三刀柄4的直径小于第二刀头5的直径，第三刀柄4沿其轴线设有刀柄冷却通道6，第二刀头5沿其长度方向的中心设有刀头冷却通道7，第二刀头5上设有与刀头冷却通道7相连通的冷却液流出口8，第二刀头5的圆心角β2为30°、60°、90°、120°或150°，前角γ2为2°-4°，后角α2为12°-15°，斜刃倾角φ2为4°-6°。
具体实施方式六：结合图3说明本实施方式，本实施方式的第三刀柄4的直径为12mm-30mm。如此设置，用于粗加工，刀具直径必须加大，增加刀具的强度。其它组成和连接关系与具体实施方式五相同。
具体实施方式七：结合图4说明本实施方式，本实施方式的斜刃倾角φ1为5°。如此设置，保证清根效果和刀具强度。其它组成和连接关系与具体实施方式六相同。
具体实施方式八：结合图3说明本实施方式，本实施方式的第二刀头5上设有扳手夹持凹台9。如此设置，便于拧紧刀头。其它组成和连接关系与具体实施方式七相同。
Claims (8)
1.一种平坦曲面加工用圆弧顶铣削刀具，所述铣削刀具为整体式铣削刀具，它包括第一刀柄(1)，其特征在于：所述铣削刀具还包括第二刀柄(2)和第一刀头(3)，第一刀柄(1)、第二刀柄(2)和第一刀头(3)由下至上依次固定连接，第二刀柄(2)的直径小于第一刀柄(1)的直径，第一刀头(3)的圆弧顶底圆直径与第一刀柄(1)的直径相同，第一刀头(3)的圆弧半径(R)与第一刀柄(1)的半径(r)的关系为：R＝r÷sin(β1/2)，第一刀头(3)的圆心角(β1)为30°、60°、90°、120°或150°，前角(γ1)为4°-8°，后角(α1)为15°-20°，斜刃倾角(φ1)为6°-8°。
2.根据权利要求1所述的一种平坦曲面加工用圆弧顶铣削刀具，其特征在于：所述第一刀头(3)与第二刀柄(2)交汇处的圆弧过渡刃半径为0.2mm-0.5mm。
3.根据权利要求2所述的一种平坦曲面加工用圆弧顶铣削刀具，其特征在于：所述第一刀柄(1)的直径为4mm-16mm。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种平坦曲面加工用圆弧顶铣削刀具，其特征在于：所述斜刃倾角(φ1)为8°。
5.一种平坦曲面加工用圆弧顶铣削刀具，所述铣削刀具为分体式铣削刀具，它包括第三刀柄(4)，其特征在于：所述铣削刀具还包括第二刀头(5)，第二刀头(5)可拆卸设置在第三刀柄(4)的一端，第三刀柄(4)的直径小于第二刀头(5)的直径，第三刀柄(4)沿其轴线设有刀柄冷却通道(6)，第二刀头(5)沿其长度方向的中心设有刀头冷却通道(7)，第二刀头(5)上设有与刀头冷却通道(7)相连通的冷却液流出口(8)，第二刀头(5)的圆心角(β2)为30°、60°、90°、120°或150°，前角(γ2)为2°-4°，后角(α2)为12°-15°，斜刃倾角(φ2)为4°-6°。
6.根据权利要求5所述的一种平坦曲面加工用圆弧顶铣削刀具，其特征在于：所述第三刀柄(4)的直径为12mm-30mm。
7.根据权利要求6所述的一种平坦曲面加工用圆弧顶铣削刀具，其特征在于：所述斜刃倾角(φ1)为5°。
8.根据权利要求7所述的一种平坦曲面加工用圆弧顶铣削刀具，其特征在于：所述第二刀头(5)上设有扳手夹持凹台(9)。
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