CN111230195B - 一种球头铣刀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种球头铣刀，包括切削部和柄部；所述切削部包含球头切削部和螺旋切削部，所述球头切削部含有底切削刃和齿隙面；所述螺旋切削部含有周切削刃、前刀面、后刀面和排屑槽；所述球头切削部的底切削刃为至少一条直线切削刃与至少一条S形切削刃交替排布组成；且所述直线切削刃靠近中心部分刃形为直线形，随着向外周侧延伸，直线逐渐向圆弧过渡，且圆弧曲率半径逐渐缩小，直至与螺旋切削部相连接。本发明既可以减缓刀具在切削过程中的振颤情况，防止刃口崩缺；又能够解决传统球头切削刃容易堵屑问题，避免刀尖的二次切削，缓解底刃刀尖磨损，从而提升刀具性能。

Description

一种球头铣刀

技术领域

本发明涉及刀具技术领域，特别是涉及一种球头铣刀。

背景技术

球头铣刀是刀刃类似球头的装配于铣床上用于铣削各种曲面、圆弧沟槽的刀具。

图1是现有技术的一种球头铣刀的结构示意图，图2是图1所示球头铣刀的A向示意图，图3是图2所示球头铣刀的切削刃刃部示意图，图4是沿图1中的B-B线的剖视图；参见图1至图4所示，现有技术的这种球头铣刀，包括切削部100和柄部101，切削部100则包含球头切削部102和螺旋切削部103，球头切削部102具有S形底切削刃104和齿隙面109，沿球头半径，与轴线呈45°剖切刀刃，则剖面112中齿隙面为直线，球头切削部102的S形底切削刃104为2条；螺旋切削部103具有切削刃105、前刀面106、后刀面107和排屑槽108。这种球头铣刀进行切削加工时，S形底切削刃104的圆弧顶点110最先接触工件表面，之后再延伸至刀具中心和外周刃，最开始的顶点接触位置，应力最大，这样，球头铣刀在切削过程中，容易发生刀具振颤情况，造成刀具刃口损坏的加剧，加工表面质量也会出现问题，最严重甚至还可能出现断刀情况；同时，由于现有技术的球头切削刃齿隙面为平面，在加工过程中，切屑111沿齿隙平面卷曲，卷曲半径小，普遍存在卷曲空间不足的问题，顶点最先加工产生的部分切屑会向刀具中心卷曲，容易堵在刀具中心位置，使中心位置发生二次切削，而中心位置线速度较低，因此极易造成刀尖磨损或崩缺。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种球头铣刀，通过结构改进，一方面，可以减缓刀具在切削过程中的振颤情况，防止刃口崩缺；另一方面，能够解决传统球头切削刃容易堵屑问题，避免刀尖的二次切削，缓解底刃刀尖磨损，从而提升刀具性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种球头铣刀，包括一棒形体；所述棒形体的一端设为切削部，另一端设为柄部；所述切削部包含球头切削部和螺旋切削部，所述球头切削部含有底切削刃和齿隙面；所述螺旋切削部含有周切削刃、前刀面、后刀面和排屑槽；所述球头切削部的底切削刃为至少一条直线切削刃与至少一条S形切削刃交替排布组成；且所述直线切削刃靠近中心部分刃形为直线形，随着向外周侧延伸，直线逐渐向圆弧过渡，且圆弧曲率半径逐渐缩小，直至与螺旋切削部相连接。

所述S形切削刃靠近中心部分无直线刃，从底刃中心沿圆弧形切削刃延伸至外周侧，曲率半径逐渐减小，直至与螺旋切削部相连接。

所述球头切削部直径为D，所述直线切削刃的直线形长度为C，则1％D≤C≤30％D。

在球头切削部中，沿球头半径，与轴线呈45°剖切刀刃，则剖面中齿隙面全部或部分呈圆弧形，圆弧曲率半径保持不变或逐渐变化，曲率半径为0.1D～10D，圆弧与齿隙槽内平滑过渡，剖面刀尖到齿隙底部的距离为齿隙深H，则5％D≤H≤35％D。

所述切削部的芯厚圆的直径为E，则0.3D≤E≤0.8D，所述球头切削部的各切削刃之间夹角为W，不同切削刃之间的夹角W差值为ΔW，则0°≤ΔW≤20°，所述球头切削部设有切槽，所述切槽的切深为x，切宽为y，则1％D≤x≤10％D，1％D≤y≤10％D。

所述球头切削部的刃前角为α，则-20°≤α≤40°，第一后角为β，则0°≤β≤40°，第二后角为γ，则β＜γ≤90°，所述后角数量为一个以上，且后角大小渐次增加。

所述切削部的轮廓为圆柱形、锥形或仿形。

所述柄部为直柄、锥柄、带侧固柄或带螺旋槽柄。

所述柄部设有螺纹接口，所述螺纹接口的接口直径为M，则50％D≤M≤99％D。

所述柄部与切削部之间还设有收缩颈部，所述收缩颈部的直径为F，则80％D≤F≤99％D，所述收缩颈部长度为G，则1％L≤G≤80％L，其中，L为棒形体长度；所述收缩颈部与柄部、切削部之间的交接处采用圆弧或斜线过渡连接。

所述切削部中，各切削刃还设有涂层，所述涂层为AlTiN、AlCrN、AlTiN/SiN、AlCrN/SiN、TiB2、TiSiN或TiCN的一种涂层或两种以上的复合涂层；所述棒形体为高速钢、碳化钨、立方氮化硼或陶瓷中的一种或多种材料制作而成。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：

1、本发明由于采用了将球头切削部的底切削刃设为至少一条直线切削刃与至少一条S形切削刃交替排布组成；且所述直线切削刃靠近中心部分刃形为直线形，随着向外周侧延伸，直线逐渐向圆弧过渡，且圆弧曲率半径逐渐缩小，直至与螺旋切削部相连接。本发明的这种结构，由于直线切削刃靠近中心部分为直线刃口，直线切削刃最先与工件发生线接触，可以防止应力集中在圆弧顶点，从而避免了切削刃的磨损和崩缺；直线切削刃使刀具中心最先开始切削，避免了堵屑风险；球头切削部以直线切削刃和S形切削刃交替排布的复合设计，抑制了刀具的共振，极大程度地缓解了刀具振动情况，降低了底刃刃口崩缺的风险，减缓了刃口磨损速度，从而使刀具切削性能提升，使用寿命延长。

2、本发明由于采用了在球头切削部中，沿球头半径，与轴线呈45°剖切刀刃，则剖面中齿隙面全部或部分呈圆弧形，圆弧曲率半径保持不变或逐渐变化，曲率半径为0.1D～10D，圆弧与齿隙槽内平滑过渡，剖面刀尖到齿隙8底部的距离为齿隙深H，则5％D≤H≤35％D。本发明的这种结构，通过将齿隙面加工为圆弧面，从而使在刀具切削过程中，切屑的卷曲半径更大，同时，圆弧型齿隙面也使底刃槽内拥有更大的排屑空间，使切屑避开刀具刀尖，缓解了刀具的刀尖磨损。在切削加工时，相较于整个平面直接冲击工件，圆弧形齿隙面能够较好地缓解应力集中。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种球头铣刀不局限于实施例。

附图说明

图1是现有技术的一种球头铣刀的结构示意图；

图2是图1所示球头铣刀的A向示意图；

图3是图2所示球头铣刀的切削刃刃部示意图；

图4是沿图1中的B-B线的剖视图；

图5是本发明的实施例一的结构示意图；

图6是图5所示球头铣刀的K向示意图；

图7是图6所示球头铣刀的切削刃刃部示意图；

图8是本发明的实施例一的球头切削部的局部结构放大示意图；

图9是沿图5中的P-P线的剖视图；

图10是本发明的实施例一的齿隙面卷屑情况的示意图；

图11是本发明的实施例二的结构示意图；

图12是本发明的实施例三的结构示意图；

图13是本发明的实施例四的结构示意图；

图14是本发明的实施例五的结构示意图；

图15是本发明的实施例六的结构示意图；

图16是本发明的实施例七的齿隙面的结构剖视图。

图中：1、棒形体；2、直线切削刃；3、S形切削刃；4、底刃第一后刀面；5、底刃第二后刀面；6、切槽；7、铲背；8、齿隙；9、切削部的芯厚圆；10、切削部；11、柄部；12、球头切削部；13、螺旋切削部；14、前刀面；15、周切削刃；16、后刀面；17、排屑槽；18、齿隙面；19、收缩颈部；20、螺纹接口；21、切屑；22、球头铣刀齿隙剖面。

具体实施方式

实施例一

参见图5至图10所示，本发明的一种球头铣刀，包括一棒形体1；所述棒形体1的一端设为切削部10，另一端设为柄部11；所述切削部11包含球头切削部12和螺旋切削部13，所述球头切削部12含有底切削刃和齿隙面18；所述螺旋切削部13含有周切削刃15、前刀面14、后刀面16和排屑槽17；从K向观察，所述球头切削部的底切削刃为至少一条直线切削刃2与至少一条S形切削刃3交替排布组成，本实施例中，采用一条直线切削刃2和一条S形切削刃3交替排布组成，且所述直线切削刃2靠近中心部分刃形为直线形，随着向外周侧延伸，直线逐渐向圆弧过渡，且圆弧曲率半径逐渐缩小，直至与螺旋切削部13的周切削刃15相连接。

本实施例中，从K向观察，所述S形切削刃3靠近中心部分无直线刃，从底刃中心沿圆弧形切削刃延伸至外周侧，曲率半径逐渐减小，直至与螺旋切削部的周切削刃15相连接。

本实施例中，所述球头切削部12直径为D，柄部11直径为d；所述直线切削刃2的直线形长度为C，则1％D≤C≤30％D。

本实施例中，在球头切削部12中，沿球头半径，与轴线呈45°剖切刀刃，则剖面22中齿隙面18全部呈圆弧形，圆弧曲率半径保持不变或逐渐变化，曲率半径为0.1D～10D，圆弧与齿隙8槽内平滑过渡，剖面刀尖到齿隙8底部的距离为齿隙深H，则5％D≤H≤35％D。所述齿隙面18，全部或部分应用于球头切削部12的齿隙加工，可与传统直线齿隙面交替应用于各刃。球头切削刃齿隙面是通过改变砂轮磨削方式，将齿隙面加工为圆弧面。

本实施例中，所述切削部10的芯厚圆的直径为E，则0.3D≤E≤0.8D，所述球头切削部12的各切削刃之间夹角为W，不同切削刃之间的夹角W差值为ΔW，则0°≤ΔW≤20°，所述球头切削部12设有切槽6，所述切槽6的切深为x，切宽为y，则1％D≤x≤10％D，1％D≤y≤10％D。

本实施例中，所述球头切削部12的刃前角为α，则-20°≤α≤40°，球头切削部12具有底刃第一后刀面4和底刃第二后刀面5，第一后角为β，则0°≤β≤40°，第二后角为γ，则β＜γ≤90°，所述后角数量为一个以上，且后角大小渐次增加。

本实施例中，所述切削部10的轮廓为圆柱形。

本实施例中，所述柄部11为直柄结构。

本实施例中，所述切削部中，各切削刃没有设置涂层。

当然，对各切削刃14可以采取钝圆处理并根据加工条件和加工材料选择是否涂层及涂层类型，涂层可以为AlTiN、AlCrN、AlTiN/SiN、AlCrN/SiN、TiB2、TiSiN或TiCN的一种涂层或两种以上的复合涂层。

本实施例中，棒形体1为高速钢。

当然，棒形体1也可以为碳化钨、立方氮化硼或陶瓷材料制作而成；或者是高速钢、碳化钨、立方氮化硼或陶瓷材料中的两种或两种以上材料制作而成。

本发明的一种球头铣刀，采用了将球头切削部12的底切削刃设为至少一条直线切削刃2与至少一条S形切削刃3交替排布组成；且所述直线切削刃2靠近中心部分刃形为直线形，随着向外周侧延伸，直线逐渐向圆弧过渡，且圆弧曲率半径逐渐缩小，直至与螺旋切削部13相连接。本发明的这种结构，由于直线切削刃2靠近中心部分为直线刃口，直线切削刃2最先与工件发生线接触，可以防止应力集中在圆弧顶点，从而避免了切削刃的磨损和崩缺；直线切削刃2使刀具中心最先开始切削，避免了堵屑风险；球头切削部12以直线切削刃2和S形切削刃3交替排布的复合设计，抑制了刀具的共振，极大程度地缓解了刀具振动情况，降低了底刃刃口崩缺的风险，减缓了刃口磨损速度，从而使刀具切削性能提升，使用寿命延长。

本发明的一种球头铣刀，采用了在球头切削部12中，沿球头半径，与轴线呈45°剖切刀刃，则剖面中齿隙面18全部呈圆弧形，圆弧曲率半径保持不变或逐渐变化，曲率半径为0.1D～10D，圆弧与齿隙槽内平滑过渡，剖面刀尖到齿隙8底部的距离为齿隙深H，则5％D≤H≤35％D。本发明的这种结构，通过将齿隙面18加工为圆弧面，从而使在刀具切削过程中，切屑21的卷曲半径更大，同时，圆弧型齿隙面18也使底刃槽内拥有更大的排屑空间，使切屑避开刀具刀尖，缓解了刀具的刀尖磨损。在切削加工时，相较于整个平面直接冲击工件，圆弧形齿隙面能够较好地缓解应力集中。

实施例二

参见图11所示，本发明的一种球头铣刀，与实施例一的不同之处在于，所述柄部11与切削部之间还设有收缩颈部19，所述收缩颈部19的直径为F，则80％D≤F≤99％D，所述收缩颈部19长度为G，则1％L≤G≤80％L，其中，L为棒形体长度；所述收缩颈部19与柄部11、切削部12之间的交接处采用圆弧或斜线过渡连接。

实施例三

参见图12所示，本发明的一种球头铣刀，与实施例一的不同之处在于，所述柄部11设有螺纹接口20，所述螺纹接口20的接口直径为M，则50％D≤M≤99％D。

实施例四

参见图13所示，本发明的一种球头铣刀，与实施例一的不同之处在于，所述柄部11为锥柄结构。

实施例五

参见图14所示，本发明的一种球头铣刀，与实施例一的不同之处在于，所述切削部10的轮廓为锥形。

实施例六

参见图15所示，本发明的一种球头铣刀，与实施例一的不同之处在于，所述切削部10的轮廓为仿形。

实施例七

参见图16所示，本发明的一种球头铣刀，与实施例一的不同之处在于，剖面22中齿隙面18部分呈圆弧形。

上述只是本发明的较佳实施例，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作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同化的等效实施例。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 (10)

1.一种球头铣刀，包括一棒形体；所述棒形体的一端设为切削部，另一端设为柄部；所述切削部包含球头切削部和螺旋切削部，所述球头切削部含有底切削刃和齿隙面；所述螺旋切削部含有周切削刃、前刀面、后刀面和排屑槽；其特征在于：所述球头切削部的底切削刃为至少一条直线切削刃与至少一条S形切削刃交替排布组成；且所述直线切削刃靠近中心部分刃形为直线形，随着向外周侧延伸，直线逐渐向圆弧过渡，且圆弧曲率半径逐渐缩小，直至与螺旋切削部相连接。

2.根据权利要求1所述的球头铣刀，其特征在于：所述S形切削刃靠近中心部分无直线刃，从底刃中心沿圆弧线延伸至外周侧，曲率半径逐渐减小，直至与螺旋切削部相连接。

3.根据权利要求1所述的球头铣刀，其特征在于：所述球头切削部直径为D，所述直线切削刃的直线形长度为C，则1％D≤C≤30％D。

4.根据权利要求1或2或3所述的球头铣刀，其特征在于：在球头切削部中，沿球头半径，与轴线呈45°剖切刀刃，则剖面中齿隙面全部或部分呈圆弧形，圆弧曲率半径保持不变或逐渐变化，曲率半径为0.1D～10D，圆弧与齿隙槽内平滑过渡，剖面刀尖到齿隙底部的距离为齿隙深H，则5％D≤H≤35％D。

5.根据权利要求4所述的球头铣刀，其特征在于：所述切削部的芯厚圆的直径为E，则0.3D≤E≤0.8D，所述球头切削部的各切削刃之间夹角为W，不同切削刃之间的夹角W差值为ΔW，则0°≤ΔW≤20°，所述球头切削部设有切槽，所述切槽的切深为x，切宽为y，则1％D≤x≤10％D，1％D≤y≤10％D。

6.根据权利要求4所述的球头铣刀，其特征在于：所述球头切削部的刃前角为α，则-20°≤α≤40°，第一后角为β，则0°≤β≤40°，第二后角为γ，则β＜γ≤90°。

7.根据权利要求4所述的球头铣刀，其特征在于：所述切削部的轮廓为圆柱形、锥形或仿形。

8.根据权利要求4所述的球头铣刀，其特征在于：所述柄部为直柄、锥柄、带侧固柄或带螺旋槽柄；或者是所述柄部设有螺纹接口，所述螺纹接口的接口直径为M，则50％D≤M≤99％D。

9.根据权利要求4所述的球头铣刀，其特征在于：所述柄部与切削部之间还设有收缩颈部，所述收缩颈部的直径为F，则80％D≤F≤99％D，所述收缩颈部长度为G，则1％L≤G≤80％L，其中，L为棒形体长度；所述收缩颈部与柄部、切削部之间的交接处采用圆弧或斜线过渡连接。

10.根据权利要求1所述的球头铣刀，其特征在于：所述切削部中，各切削刃还设有涂层，所述涂层为AlTiN、AlCrN、AlTiN/SiN、AlCrN/SiN、TiB2、TiSiN或TiCN的一种涂层或两种以上的复合涂层；所述棒形体为高速钢、碳化钨、立方氮化硼或陶瓷中的一种或多种材料制作而成。

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