CN104985245A - 高速粗加工模具钢硬质合金立铣刀 - Google Patents

高速粗加工模具钢硬质合金立铣刀 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高速粗加工模具钢硬质合金立铣刀，所述铣刀具有铣刀轴线和切削平面，所述铣刀包括柄部和刃部，所述刃部设有两条以上的螺旋状的切削部分，所述切削部分具有前刀面、主后刀面和副后刀面，所述前刀面与所述主后刀面相交形成主切削刃；所述前刀面相对于经过所述铣刀轴线的基面向远离所述主后刀面侧倾斜，所述前刀面与所述基面之间的夹角为α1，且3°≤α1≤6°。本发明提供的高速粗加工模具钢硬质合金立铣刀，由于所述前刀面相对于经过所述铣刀轴线的基面向远离所述主后刀面侧倾斜，且所述前刀面与所述铣刀轴线之间的夹角为3°～6°，可以增加切削强度，使刀具不容易崩刃，从而延长刀具寿命。

Description

高速粗加工模具钢硬质合金立铣刀
技术领域
本发明涉及铣刀，特别是涉及一种高速粗加工模具钢硬质合金立铣刀。
背景技术
在金属切削加工中，合理选择刀具刃形(螺旋角、前角、后角、刃倾角)是充分发挥刀具加工性能的重要条件。合理选择刀具刃形可提高刀具加工寿命，实现高速加工。刀具刃形结构主要考虑刀具、工件、机床的条件及满足加工的质量要求(即加工精度和表面粗糙度要求)，同时刀具刃形是一个几何整体，各几何参数应统筹安排和相互配合。
目前模具厂主要采用的普通硬质合金铣刀在高速高精机床的条件下适用于精加工硬度在HRC30～45模具钢。因精加工切削余量小，提高已加工表面质量、精度是主要因素，故精加工刀具普遍采用精加工时，故采用了大前角和大后角，使刀刃锐利。
因粗加工、半精加工与精加工的切削条件差异较大，且加工追求目标不一致。粗加工、半精加工要求实现最大金属去除率及刀具寿命，以提高缩短加工周期及降低刀具成本。而精加工时切削余量小，要求在保证加工精度及加工表面的前提下提高刀具寿命。行业内都是将精加工后的硬质合金刀具返修后做为粗加工和半精加工刀具使用，且加工硬度为HRC30～45模具钢的粗加工、半精加工及精加工都采用同一款结构的刀具。因粗加工、半精加工与精加工的切削力情况相差甚远，粗加工时因其刀具前角、后角过大时，会削弱刃部的强度并降低散热能力，反而寿命降低，以致刀具成本高居不下。
发明内容
针对上述现有技术现状，本发明提供一种高速粗加工模具钢硬质合金立铣刀，解决粗加工、半精加工硬度在HRC30～65模具钢工件时刀具强度不足，过早出现崩刃，刀具寿命低下的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种高速粗加工模具钢硬质合金立铣刀，所述铣刀具有铣刀轴线和切削平面，所述铣刀包括柄部和刃部，所述刃部设有两条以上的螺旋状的切削部分，所述切削部分具有前刀面、主后刀面和副后刀面，所述前刀面与所述主后刀面相交形成主切削刃；
所述前刀面相对于经过所述铣刀轴线的基面向远离所述主后刀面侧倾斜，所述前刀面与所述基面之间的夹角为α1，且3°≤α1≤6°。
在其中一个实施例中，α1＝4°。
在其中一个实施例中，所述主后刀面与所述切削平面之间的夹角为α2，且4°≤α2≤6°。
在其中一个实施例中，α2＝5°。
在其中一个实施例中，所述副后刀面与所述切削平面之间的夹角为α3，且15°≤α3≤25°。
在其中一个实施例中，α3＝20°。
在其中一个实施例中，所述主切削刃径向靠内的一端相对于其径向靠外的一端向内侧倾斜，且所述主切削刃与所述切削平面之间的夹角为α4，2°≤α4≤4°。
在其中一个实施例中，所述刃部的长度为铣刀直径的1.4～1.6倍。
在其中一个实施例中，所述切削部分的螺旋角为α5，30°≤α5≤40°。
在其中一个实施例中，所述主后刀面与所述前刀面之间通过半径为rn的圆弧过渡，0.02mm≤rn≤0.03mm。
与现有技术相比，本发明提供的高速粗加工模具钢硬质合金立铣刀，由于所述前刀面相对于经过所述铣刀轴线的基面向远离所述主后刀面侧倾斜，且所述前刀面与所述铣刀轴线之间的夹角为3°～6°，可以增加切削强度，使刀具不容易崩刃，从而延长刀具寿命。
本发明附加技术特征所具有的有益效果将在本说明书具体实施方式部分进行说明。
附图说明
图1为本发明实施例中的高速粗加工模具钢硬质合金立铣刀的立体结构示意图；
图2为本发明实施例中的高速粗加工模具钢硬质合金立铣刀的主视结构示意图；
图3为图2的局部放大示意图；
图4为本发明实施例中的高速粗加工模具钢硬质合金立铣刀与现有铣刀粗加工S136的刀具寿命比较图；
图5为本发明实施例中的高速粗加工模具钢硬质合金立铣刀与现有铣刀半精加工模具的刀具寿命比较图。
附图标记说明：10、柄部；20、刃部；21、切削部分；22、前刀面；23、主后刀面；24、副后刀面；25、主切削刃；26、副切削刃。
具体实施方式
下面参考附图并结合实施例对本发明进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，以下各实施例及实施例中的特征可以相互组合。
图1为本发明其中一个实施例中的高速粗加工模具钢硬质合金立铣刀的立体图，如图1所示，所述铣刀具有铣刀轴线O和切削平面M1，所述切削平面M1为经过切削刃选定点的平面，它平行或垂直于刀具在制造、刃磨及测量时适合于安装或定位的一个平面。所述铣刀包括柄部10和刃部20，所述刃部20设有两条以上(本实施例中为4条)的螺旋状的切削部分21，所述切削部分21具有前刀面22、主后刀面23和副后刀面24，所述前刀面22(即刀具上切屑流过的表面)，所述主后刀面23和副后刀面24为与工件上切削中产生的表面相对的表面，所述前刀面22与所述主后刀面23相交形成主切削刃25，所述主后刀面23和副后刀面24相交形成主切削刃26。
如图2、3所示，所述前刀面22相对于经过所述铣刀轴线O的基面M2向远离所述主后刀面23侧倾斜，所述前刀面22与所述基面M2之间的夹角为α1，且3°≤α1≤6°。进一步优选地，α1＝3°、4°和6°。α1是刀具上最重要的一个角度，它直接影响刀刃的锐利和牢固程度、切屑流出的难易、加工表面质量的好坏等。α1太大，刀具强度降低；过小，又使切削力和切削热增加，都会影响刀具寿命。在一定的切削条件下，用某种刀具材料加工某种材料的工件时，总有一个使刀具获得最高寿命的α1值。因此只有研究、测试后选择适当的α1，才能提高刀具的寿命。精加工时，切削余量小，提高已加工表面质量是主要因素，故可加大α1，使刀刃锐利。测试表明在粗加工、或半精加工时，刀具将承受较大的切削力和切削温度，加工余量也不均匀，故，α1取负负值(即所述前刀面22相对于基面M2向远离与其相交的所述主后刀面23侧倾斜)，且3°≤α1≤6°。
较优地，所述主后刀面23与所述切削平面M1之间的夹角为α2，且4°≤α2≤6°；所述副后刀面24与所述切削平面M1之间的夹角为α3，且15°≤α3≤25°。进一步优选地，α2＝5°，α3＝20°。α2、α3主要是减少主后刀面23与工件表面切削表面或已加工表面之间的接触摩擦，使刀具磨损减少。使刀尖具有自由切入工件的能力，提高工件表面质量。α2、α3越大，切削刃越锋利，但切削刃和刀头的强度削弱，散热体积减少。α2、α3的选择应根据刀具、工件和加工条件而定。在一定条件下，α2、α3也有对应于最高刀具寿命的合理数据。测试表明在粗加工或半精加工模具钢时宜取较小的值，即α2取4°～6°，α3取15°～25°。
较优地，所述主切削刃25径向靠内的一端相对于其径向靠外的一端向内侧倾斜，且所述主切削刃25与所述切削平面M1之间的夹角为α4，2°≤α4≤4°。进一步优选地，α4＝3°。α4采用此值，在机床刚性足够时可减轻刀刃负荷。
较优地，所述刃部20的长度L为铣刀直径D的1.4～1.6倍，以保证刀具具有足够的刚性和强度，以减少加工过程振动导致的刀具崩裂。
较优地，所述切削部分21的螺旋角为α5，30°≤α5≤40°。螺旋角采用此范围，可以优化刀具切削性能，以利于提高切削速度：能形成足够厚度的切削，带走更多的切削热，使其成为高速切削过程的散热片，避免切削硬化。
较优地，所述主后刀面23与所述前刀面22之间通过半径为rn的圆弧过渡，所述0.02mm≤rn≤0.03mm。通过钝化处理将刀具刃口钝圆处理而成圆弧刃口，以增强刀尖强度，切削刃抗冲击性能及切削效率。
将本实施例中的高速粗加工模具钢硬质合金立铣刀与现有技术中的铣刀进行对比测试，图4为粗加工S136的刀具寿命比较图，图5为半精加工模具的刀具寿命比较图。从图4、5可以看出，本实施例在中的高速粗加工模具钢硬质合金立铣刀的使用寿命延长了两倍以上。
综上所述，本发明实施例的高速粗加工模具钢硬质合金立铣刀，具有良好的切削性能、足够的刀具刚性和强度，保证了高寿命、高速粗加工、半精加工模具钢。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高速粗加工模具钢硬质合金立铣刀，所述铣刀具有铣刀轴线(O)和切削平面(M1)，所述铣刀包括柄部(10)和刃部(20)，所述刃部(20)设有两条以上的螺旋状的切削部分(21)，所述切削部分(21)具有前刀面(22)、主后刀面(23)和副后刀面(24)，所述前刀面(22)与所述主后刀面(23)相交形成主切削刃(25)；其特征在于，
所述前刀面(22)相对于经过所述铣刀轴线(O)的基面(M2)向远离所述主后刀面(23)侧倾斜，且所述前刀面(22)与所述基面(M2)之间的夹角为α1，且3°≤α1≤6°。
2.根据权利要求1所述的高速粗加工模具钢硬质合金立铣刀，其特征在于，α1＝4°。
3.根据权利要求1所述的高速粗加工模具钢硬质合金立铣刀，其特征在于，所述主后刀面(23)与所述切削平面(M1)之间的夹角为α2，且4°≤α2≤6°。
4.根据权利要求3所述的高速粗加工模具钢硬质合金立铣刀，其特征在于，α2＝5°。
5.根据权利要求1所述的高速粗加工模具钢硬质合金立铣刀，其特征在于，所述副后刀面(24)与所述切削平面(M1)之间的夹角为α3，且15°≤α3≤25°。
6.根据权利要求5所述的高速粗加工模具钢硬质合金立铣刀，其特征在于，α3＝20°。
7.根据权利要求1所述的高速粗加工模具钢硬质合金立铣刀，其特征在于，所述主切削刃(25)径向靠内的一端相对于其径向靠外的一端向内侧倾斜，且所述主切削刃(25)与所述切削平面(M1)之间的夹角为α4，2°≤α4≤4°。
8.根据权利要求1所述的高速粗加工模具钢硬质合金立铣刀，其特征在于，所述刃部(20)的长度(L)为铣刀直径(D)的1.4～1.6倍。
9.根据权利要求1所述的高速粗加工模具钢硬质合金立铣刀，其特征在于，所述切削部分(21)的螺旋角为α5，30°≤α5≤40°。
10.根据权利要求1所述的高速粗加工模具钢硬质合金立铣刀，其特征在于，所述主后刀面(23)与所述前刀面(22)之间通过半径为rn的圆弧过渡，0.02mm≤rn≤0.03mm。
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