CN110877120A - 一种可用于深孔扩孔加工的高效分屑铣刀 - Google Patents
一种可用于深孔扩孔加工的高效分屑铣刀 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种可用于深孔扩孔加工的高效分屑铣刀，属于铣刀技术领域。本发明的高效分屑铣刀，包括刀柄和切削部，切削部具有4～12条周向分布的螺旋形切削刃，切削刃在圆周方向上具有不等分结构，相邻两条切削刃的端刃之间的夹角最大值与最小值之差为3.5°～9°；每条切削刃上均沿轴向间隔设有若干分屑槽，且各条切削刃上的分屑槽在轴向上相互错开。本发明的高效分屑铣刀，采用不等分设计结合分屑槽的错齿设计，有效降低了分屑铣刀加工过程中的振动，且有利于切削分力，提高了加工精度和加工效率，可用于深孔扩孔加工、深度方肩铣削和深度槽铣削等，且切屑大小可控，能够形成细小切屑，便于切屑清理，对于切屑形成有特殊要求的零部件加工更加完美。
Description
技术领域
本发明涉及一种铣刀，更具体地说，涉及一种可用于深孔扩孔加工的高效分屑铣刀。
背景技术
铣刀是用于铣削加工的、具有一个或多个刀齿的旋转刀具，其工作时各刀齿依次间歇地切去工件的余量。铣刀主要用于在铣床上加工平面、台阶、沟槽、成形表面和切断工件等。根据不同的加工特性，铣刀常见产品型式有圆柱形铣刀、面铣刀、立铣刀、三面刃铣刀、角度铣刀、锯片铣刀和T型铣刀等。
能够用于扩孔加工的铣刀可称之为扩孔铣刀，其结构上一般包括刀柄和扩孔铣削部分，一般利用扩孔铣削部分对工件进行侧铣，而铣刀加工中产生的切屑通常较长，较长的切屑排屑困难，且易划伤已加工产品表面，致使加工表面粗糙度较差，并且较长的切屑难以清洗，对于多孔零件容易堵塞孔道，通常难以用于深孔加工，。中国专利申请号201310567409.7，申请公布日为2014年2月12日，发明创造名称为：一种可断屑的立铣刀，该申请案涉及一种可断屑的立铣刀，包括刀柄和刀头，刀头设置有侧切削刃和底切削刃，侧切削刃包括两条切削刃和两条波纹切削刃，切削刃与波纹切削刃间隔设置，切削刃与波纹切削刃之间分别设置有螺旋状的侧部容屑槽，螺旋角为40°±2°，切削刃和波纹切削刃的刃带宽为20±1mm，刃倾角为3°-5°，底切削刃设置有四片，相邻的底切削刃之间设置有底部容屑槽。该专利申请案采用切削刃与波纹切削刃组合设计实现铣刀分屑作用，具有一定的分屑效果，但采用切削刃与波纹切削刃组合设计也导致铣刀铣削效率和加工精度难以得到进一步提升。
切削刃均为波纹结构的铣刀通常称为玉米铣刀，玉米铣刀一般用于侧铣粗加工使用，如中国专利申请号200810209547.7公开的名称为“双头波刃型玉米铣刀”，该双头波刃型玉米铣刀的刀体外表上设有圆周齿，圆周齿的切削刃上开有双头波刃型分屑槽。该类型的玉米铣刀也具有较好的分屑效果，但无法用于深孔扩孔铣削加工，且仅能用于粗加工。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有分屑铣刀存在加工精度和加工效率较低、以及难以用于深孔或深槽的高精度加工等不足，提供一种可用于深孔扩孔加工的高效分屑铣刀，采用本发明的技术方案，高效分屑铣刀采用不等分结构设计，且相邻两条切削刃的端刃之间的夹角最大值与最小值之差为3.5°～9°，并且在每条切削刃上均沿轴向间隔设有若干分屑槽，且各条切削刃上的分屑槽在轴向上相互错开，不等分设计结合分屑槽的错齿设计，有效降低了分屑铣刀加工过程中的振动，且有利于切削分力，提高了加工精度和加工效率，可用于深孔扩孔加工、深度方肩铣削和深度槽铣削等，且切屑大小可控，能够形成细小切屑，便于切屑清理。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种可用于深孔扩孔加工的高效分屑铣刀，包括刀柄和设于刀柄前部的切削部，所述的切削部具有4～12条周向分布的螺旋形切削刃，相邻两条切削刃之间具有螺旋槽，每条切削刃均具有设于铣刀端面上的端刃和设于铣刀周向的周刃，该高效分屑铣刀的切削刃在圆周方向上具有不等分结构，在高效分屑铣刀的端面上，相邻两条切削刃的端刃之间的夹角最大值与最小值之差为3.5°～9°；每条所述的切削刃上均沿轴向间隔设有若干分屑槽，且各条切削刃上的分屑槽在轴向上相互错开。
更进一步地，相邻两条切削刃的端刃之间的夹角数值中至少有一对是小数。
更进一步地，所述的分屑槽在切削刃上沿高效分屑铣刀的圆周方向开设。
更进一步地，所述的分屑槽的截面形状为矩形。
更进一步地，每条切削刃上相邻两个分屑槽之间的刃长尺寸L3根据切屑大小而定。
更进一步地，所述的分屑槽的宽度L4为0.5～1.5mm。
更进一步地，所述的切削部的长度L2与切削部的直径D1之比大于等于3。
更进一步地，所述的切削部的刃数根据切削部的直径D1而定，当切削部的直径D1为6～12mm时，切削部具有4～5条切削刃；当切削部的直径D1大于12mm时，切削部具有6～12条切削刃。
更进一步地，每条所述的切削刃的端部均具有前倒角，所述的前倒角为45°。
更进一步地，所述的切削刃的周刃采用双后角设计，且双后角为12°～24°；所述的切削刃的端刃后角为10°～23°。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的一种可用于深孔扩孔加工的高效分屑铣刀，其切削部具有4～12条周向分布的螺旋形切削刃，每条切削刃均具有设于铣刀端面上的端刃和设于铣刀周向的周刃，切削刃在圆周方向上具有不等分结构，相邻两条切削刃的端刃之间的夹角最大值与最小值之差为3.5°～9°，每条切削刃上均沿轴向间隔设有若干分屑槽，且各条切削刃上的分屑槽在轴向上相互错开；该高效分屑铣刀通过切削刃的不等分设计结合分屑槽的错齿设计，切削刃不等分设计能够有效降低分屑铣刀加工过程中的振动，且分屑槽的错齿设计有利于切削分力，大大提高了加工精度和加工效率，与现有铣刀相比，可用于深孔扩孔加工、深度方肩铣削和深度槽铣削等，且切屑大小可控，能够形成细小切屑，便于切屑清理；
(2)本发明的一种可用于深孔扩孔加工的高效分屑铣刀，其相邻两条切削刃的端刃之间的夹角数值中至少有一对是小数，采用该切削刃的不等分设计，使得各个切削刃的切削振动频率不同，进一步降低了各个切削刃切削过程中的共振，保证了铣削加工的精度，能够以更高的切削速度进行加工，提高了加工效率；
(3)本发明的一种可用于深孔扩孔加工的高效分屑铣刀，其分屑槽在切削刃上沿高效分屑铣刀的圆周方向开设，且分屑槽的截面形状为矩形，不仅便于分屑槽的加工，而且更加便于断屑，使得切屑细小化，尤其便于深孔或深槽内切屑的清理；
(4)本发明的一种可用于深孔扩孔加工的高效分屑铣刀，其每条切削刃上相邻两个分屑槽之间的刃长尺寸L3根据切屑大小而定，分屑槽的宽度L4设计为0.5～1.5mm，可根据加工需要灵活设计刀具周刃刃长，有利于提高刀具使用寿命；
(5)本发明的一种可用于深孔扩孔加工的高效分屑铣刀，其切削部的长度L2与切削部的直径D1之比大于等于3，且切削部的刃数根据切削部的直径D1而定，能够用于深孔的扩孔加工。
附图说明
图1为本发明的一种可用于深孔扩孔加工的高效分屑铣刀的立体结构示意图；
图2为图1中K处的局部放大结构示意图；
图3为本发明的一种可用于深孔扩孔加工的高效分屑铣刀的侧视结构示意图；
图4为本发明的一种可用于深孔扩孔加工的高效分屑铣刀的不等分设计结构示意图。
示意图中的标号说明：
1、刀柄；2、切削部；2-1、切削刃；2-2、螺旋槽；2-3、端刃；2-4、分屑槽；2-5、前倒角。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。
结合图1至图4所示，本发明的一种可用于深孔扩孔加工的高效分屑铣刀，包括刀柄1和设于刀柄1前部的切削部2，切削部2具有4～12条周向分布的螺旋形切削刃2-1，切削部2的刃数可根据切削部2的直径D1而定，在本发明中，当切削部2的直径D1为6～12mm时，切削部2具有4～5条切削刃2-1，即采用四刃或五刃设计；当切削部2的直径D1大于12mm时，切削部2具有6～12条切削刃2-1，即采用六刃或七刃或八刃等设计。相邻两条切削刃2-1之间具有螺旋槽2-2，螺旋槽2-2用于容屑和排屑，每条切削刃2-1均具有设于铣刀端面上的端刃2-3和设于铣刀周向的周刃，该高效分屑铣刀的切削刃2-1在圆周方向上具有不等分结构，在高效分屑铣刀的端面上，相邻两条切削刃2-1的端刃2-3之间的夹角最大值与最小值之差为3.5°～9°，且各个夹角均不相等，采用上述切削刃不等分设计，能够有效降低分屑铣刀加工过程中的振动；同时，每条切削刃2-1上均沿轴向间隔设有若干分屑槽2-4，且各条切削刃2-1上的分屑槽2-4在轴向上相互错开，分屑槽2-4将各条切削刃2-1的周刃断开，在外表上形成凹凸锯齿型结构，分屑槽的错齿设计有利于切削分力，并且能够将切屑切断，形成细小碎屑，将切削刃的不等分设计与分屑槽的错齿设计相结合，大大提高了加工精度和加工效率。本发明的一种可用于深孔扩孔加工的高效分屑铣刀，在外形上类似于波纹切削刃的玉米铣刀，与玉米铣刀相比，本发明的高效分屑铣刀具有端刃和周刃，且具有不等分设计的切削刃和错齿设计的分屑槽，加工应用场合更加宽泛，可用于深孔扩孔加工、深度方肩铣削和深度槽铣削等，且切屑大小可控，能够形成细小切屑，便于切屑清理；并且可适用于粗加工和精加工，加工表面粗糙度Ra≤0.8。
对于上述切削刃的不等分设计，优选地，相邻两条切削刃2-1的端刃2-3之间的夹角数值中至少有一对是小数，如夹角中至少有一对是具有“半度”的角度，实验表明，采用该不等分设计，使得各个切削刃的切削振动频率不同，进一步降低了各个切削刃切削过程中的共振，保证了铣削加工的精度，能够以更高的切削速度进行加工，提高了加工效率。
另外，如图3所示，在本发明中，上述的分屑槽2-4在切削刃2-1上沿高效分屑铣刀的圆周方向开设，即分屑槽2-4在切削刃2-1上为圆弧形，且分屑槽2-4与高效分屑铣刀的轴向相垂直，并且分屑槽2-4的截面形状优选为矩形，不仅便于分屑槽2-4的加工，而且更加便于断屑，使得切屑细小化，尤其便于深孔或深槽内切屑的清理。每条切削刃2-1上相邻两个分屑槽2-4之间的刃长尺寸L3可根据切屑大小而定，刃长尺寸L3越小则切屑长度越短。分屑槽2-4的宽度L4可设计为0.5～1.5mm，分屑槽2-4可采用铲磨加工成型。
在本发明中，切削部2的长度L2与切削部2的直径D1之比大于等于3，尤其适于3倍径以上的深孔或深槽加工，一般将切削部2的长度L2与切削部2的直径D1之比设计为5～8倍较佳。如图2所示，每条切削刃2-1的端部均具有前倒角2-5，前倒角2-5为45°。切削刃2-1的周刃采用双后角设计，且双后角为12°～24°；切削刃2-1的端刃2-3后角为10°～23°。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例
本实施例以图1至图4所示的四刃高效分屑铣刀为例，进一步阐述本发明的一种可用于深孔扩孔加工的高效分屑铣刀的设计原理。在本实施例中，该高效分屑铣刀包括刀柄1和一体设于刀柄1前部的切削部2，切削部2具有4条周向分布的螺旋形切削刃2-1，相邻两条切削刃2-1之间具有用于排屑的螺旋槽2-2，每条切削刃2-1均具有设于铣刀端面上的端刃2-3和设于铣刀周向的周刃，端刃2-3和周刃均具有后角。与现有铣刀不同的是，该高效分屑铣刀的切削刃2-1在圆周方向上具有不等分结构，切削刃2-1的不等分结构设计如下：在高效分屑铣刀的端面上，相邻两条切削刃2-1的端刃2-3之间的夹角最大值与最小值之差为3.5°～9°，各个夹角均不相等，进一步地，相邻两条切削刃2-1的端刃2-3之间的夹角数值中至少有一对是小数，如夹角中至少有一对是具有“半度”的角度，如图4所示，在四条切削刃2-1中，相邻两条切削刃2-1之间的夹角分别为91°、93°、88.5°和87.5°，其中有两个夹角具有0.5°，夹角最大值与最小值之差为5.5°，实验表明，采用该不等分设计，使得各个切削刃2-1的切削振动频率不同，进一步降低了各个切削刃切削过程中的共振，保证了铣削加工的精度，能够以更高的切削速度进行加工，提高了加工效率。在切削刃2-1的不等分设计基础上，各条切削刃2-1上还具有错齿设计的分屑槽2-4，各条切削刃2-1上的分屑槽2-4在轴向上相互错开，分屑槽2-4将各条切削刃2-1的周刃断开，加工时，利用周刃刃长铣削加工，分屑槽2-4对切屑进行断屑，形成细小碎屑，并且分屑槽2-4的错齿设计，有利于切削分力，减小切削阻力，便于提高加工效率，能够实现深孔的一次成孔加工。另外，在上述的不等分设计中，切削刃2-1对应的螺旋角也可设计为不一致，在本实施例中，相间隔的两条切削刃2-1的螺旋角相等，可分别采用35°和36°螺旋角，即四条切削刃2-1的螺旋角依次为35°、36°、35°和36°。
参见图1、图2和图3所示，在本实施例中，上述的分屑槽2-4在切削刃2-1上沿高效分屑铣刀的圆周方向开设，即分屑槽2-4在切削刃2-1上为圆弧形，且分屑槽2-4与高效分屑铣刀的轴向相垂直，并且分屑槽2-4的截面形状优选为矩形，不仅便于分屑槽2-4的加工，而且更加便于断屑，使得切屑细小化，尤其便于深孔或深槽内切屑的清理。每条切削刃2-1上相邻两个分屑槽2-4之间的刃长尺寸L3可根据切屑大小而定，刃长尺寸L3越小则切屑长度越短，如相邻两个分屑槽2-4之间的刃长尺寸L3可设计为3.5mm，分屑槽2-4的宽度L4可设计为1mm，在切削刃2-1的周刃上形成凹凸锯齿型结构。本实施例的四刃高效分屑铣刀尤其适用于深孔或深槽加工，因此切削部2的长度L2与切削部2的直径D1之比一般设计为大于等于3，优选将切削部2的长度L2与切削部2的直径D1之比设计为5～8倍较佳。为了提高切削部2的强度，切削部2的芯厚直径D2优选设计为切削部2直径D1的0.6倍。如图2所示，每条切削刃2-1的端部均具有前倒角2-5，前倒角2-5优选为0.1mm×45°。切削刃2-1的周刃采用双后角设计，且双后角优选为12°～24°，第二周刃后角的角度大于第一周刃后角的角度；切削刃2-1的端刃2-3后角优选为10°～23°。
本发明的一种可用于深孔扩孔加工的高效分屑铣刀，采用不等分结构设计，且相邻两条切削刃的端刃之间的夹角最大值与最小值之差为3.5°～9°，并且在每条切削刃上均沿轴向间隔设有若干分屑槽，且各条切削刃上的分屑槽在轴向上相互错开，不等分设计结合分屑槽的错齿设计，有效降低了分屑铣刀加工过程中的振动，且有利于切削分力，提高了加工精度和加工效率，可用于深孔扩孔加工、深度方肩铣削和深度槽铣削等，且切屑大小可控，能够形成细小切屑，便于切屑清理，对于切屑形成有特殊要求的零部件加工更加完美。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种可用于深孔扩孔加工的高效分屑铣刀，包括刀柄(1)和设于刀柄(1)前部的切削部(2)，所述的切削部(2)具有4～12条周向分布的螺旋形切削刃(2-1)，相邻两条切削刃(2-1)之间具有螺旋槽(2-2)，每条切削刃(2-1)均具有设于铣刀端面上的端刃(2-3)和设于铣刀周向的周刃，其特征在于：该高效分屑铣刀的切削刃(2-1)在圆周方向上具有不等分结构，在高效分屑铣刀的端面上，相邻两条切削刃(2-1)的端刃(2-3)之间的夹角最大值与最小值之差为3.5°～9°；每条所述的切削刃(2-1)上均沿轴向间隔设有若干分屑槽(2-4)，且各条切削刃(2-1)上的分屑槽(2-4)在轴向上相互错开。
2.根据权利要求1所述的一种可用于深孔扩孔加工的高效分屑铣刀，其特征在于：相邻两条切削刃(2-1)的端刃(2-3)之间的夹角数值中至少有一对是小数。
3.根据权利要求1或2所述的一种可用于深孔扩孔加工的高效分屑铣刀，其特征在于：所述的分屑槽(2-4)在切削刃(2-1)上沿高效分屑铣刀的圆周方向开设。
4.根据权利要求3所述的一种可用于深孔扩孔加工的高效分屑铣刀，其特征在于：所述的分屑槽(2-4)的截面形状为矩形。
5.根据权利要求4所述的一种可用于深孔扩孔加工的高效分屑铣刀，其特征在于：每条切削刃(2-1)上相邻两个分屑槽(2-4)之间的刃长尺寸L3根据切屑大小而定。
6.根据权利要求5所述的一种可用于深孔扩孔加工的高效分屑铣刀，其特征在于：所述的分屑槽(2-4)的宽度L4为0.5～1.5mm。
7.根据权利要求1或2所述的一种可用于深孔扩孔加工的高效分屑铣刀，其特征在于：所述的切削部(2)的长度L2与切削部(2)的直径D1之比大于等于3。
8.根据权利要求7所述的一种可用于深孔扩孔加工的高效分屑铣刀，其特征在于：所述的切削部(2)的刃数根据切削部(2)的直径D1而定，当切削部(2)的直径D1为6～12mm时，切削部(2)具有4～5条切削刃(2-1)；当切削部(2)的直径D1大于12mm时，切削部(2)具有6～12条切削刃(2-1)。
9.根据权利要求8所述的一种可用于深孔扩孔加工的高效分屑铣刀，其特征在于：每条所述的切削刃(2-1)的端部均具有前倒角(2-5)，所述的前倒角(2-5)为45°。
10.根据权利要求9所述的一种可用于深孔扩孔加工的高效分屑铣刀，其特征在于：所述的切削刃(2-1)的周刃采用双后角设计，且双后角为12°～24°；所述的切削刃(2-1)的端刃(2-3)后角为10°～23°。
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