CN113477997B - 一种加工吸波蜂窝的超声弧刃锯片铣刀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种加工吸波蜂窝的超声弧刃锯片铣刀，包括紧固螺钉、金属垫圈、过渡凸台、刀体，刀体沿圆周边沿形成容屑槽，刀体连接过渡凸台，过渡凸台的上方连接金属垫圈，紧固螺钉纵向依次穿过金属垫圈、过渡凸台后与刀体固定连接；所述紧固螺钉、金属垫圈、过渡凸台、刀体、容屑槽的轴线均位于同一条直线上。本发明减小了加工过程中刀具与蜂窝之间的切削力和切削温度，以提高刀具寿命，使刀具可以进行长时间的高频振动加工，提高铣削蜂窝表面的加工效率。

Description

一种加工吸波蜂窝的超声弧刃锯片铣刀
技术领域
本发明属于吸波蜂窝加工刀具制造技术领域，具体涉及一种加工吸波蜂窝用的弧刃锯片铣刀。
背景技术
吸波蜂窝材料是基于芳纶蜂窝发展起来的新型蜂窝复合材料，由于吸波蜂窝具有低密度、质量轻、耐热耐腐蚀以及抗冲击能力强的优异特性，因此被广泛的用于军事、航空航天以及其他具有特殊要求的领域中。吸波蜂窝相较于传统的Nomex蜂窝而言，因吸波蜂窝表面附着一层浸渍混合乙炔炭黑吸波物质的树脂，吸波蜂窝的蜂窝壁在横向的硬度和刚度有了很大的提高，这也导致在采用传统蜂窝加工刀具铣削平面的过程中，加工温度过高、对刀具的磨损更剧烈，严重的影响了刀具的使用寿命和切削效率。同时，由于铣削力过大，会造成蜂窝夹层的纤维拔出、蜂窝壁的压塌和破碎等问题。
现有的超声辅助加工吸波蜂窝改变了传统铣削刀具将切屑打碎的加工方式。通常对圆盘刀施加周期性的高频振动，使得刀具在切削过程中，与蜂窝材料进行断续接触，减少了加工过程中刀具与蜂窝的接触时间，有效地改善了传统切削刀具切削的切削力，大大减少了切削过程中热量的产生。但由于刀具施加超声振动后，对刀具有较高的韧性要求，传统的超声圆盘刀在进行超声振动加工的过程中会出现崩刃、刀具出现缺口、切削刀盘易抱死等现象。因此，在现有超声圆盘刀的基础上需要进一步减小加工过程中刀具与蜂窝之间的切削力和切削温度，以提高刀具寿命，使刀具可以进行长时间的高频振动加工，提高铣削蜂窝表面的加工效率。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种加工吸波蜂窝的超声弧刃锯片铣刀，该弧刃锯片铣刀主要用于加工航空吸波蜂窝材料，采用高速钢刀体和硬质合金的紧固螺钉和金属垫圈精密组装而成。高速钢刀体为以刀盘厚度为半径的R型锯片铣刀，齿型状并环形阵列分布，在切削过程中主要靠刀齿的弧刃对蜂窝材料进行切割，能将蜂窝表面多余的材料进行切除，并且可以保持较高的加工精度。超声R型锯片铣刀在进行高速切削的过程中温度低、稳定性好、刀齿韧性强且具有很高的耐磨性，不易出现刀齿的疲劳断裂和弯曲。在施加超声之后，与材料的接触面积有了很大程度的减少，可以极大地提高刀具的寿命。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种加工吸波蜂窝的超声弧刃锯片铣刀，包括紧固螺钉、金属垫圈、过渡凸台、刀体，刀体沿圆周边沿形成容屑槽，刀体连接过渡凸台，过渡凸台的上方连接金属垫圈，紧固螺钉纵向依次穿过金属垫圈、过渡凸台后与刀体固定连接；所述紧固螺钉、金属垫圈、过渡凸台、刀体、容屑槽的轴线均位于同一条直线上。
优选的，所述过渡凸台的内凹底部形成内凹槽，所述内凹槽与过渡凸台的轴线位于同一直线上。
优选的，所述刀体的刀刃部是扇形环状圆弧面前刀面和半圆形面的后刀面构成R刃型的锯齿，切削刀刃的前角为6°-12°，所述切削刀刃的后角为12°-22°。
优选的，所述刀体的刀齿廓形为折线型。
优选的，所述刀体的后刀面与水平方向成2°-5°的楔角。
优选的，所述过渡凸台具有大直径端与小直径端，大直径端与所述刀体的上刀面相连，小直径端与所述的金属垫圈相连，所述金属垫圈的外圈直径小于所述过渡凸台的小直径端。
优选的，所述过渡凸台的大直径端与所述刀体的上刀面采用圆弧过渡。
优选的，所述容屑槽的半径为1-2mm，所述容屑槽在轴向贯穿所述的刀体。
优选的，所述的刀体经超声振动加工，刀体具有沿主轴方向的周期振动，谐振频率与超声加工声学***的主振频率相匹配。
优选的，所述刀体表面采用CVD化学气相沉积或PVD物理气相沉积进行处理。
综上所述，本发明弧刃锯片铣刀主要用于航空吸波蜂窝材料的加工，采用紧固螺钉、硬质合金垫圈和超声R型铣刀精密组装而成，超声R型铣刀的刀盘为呈环形阵列的R型锯齿，刀齿背为弧形，且与水平方向成12°-22°的刀齿，能对精度要求很高的部位进行高精度的切削，主要靠超声R型铣刀的刀齿进行切削，可以使已加工表面没有任何的毛刺，刀具在加工过程中具有极好的稳定性，切削性能好。另外，由于超声作用的施加，极大地减少刀具表面与材料的接触面积，使摩擦力大大的减小，刀具加工时的温度有了显著的降低，可以在楔形刀刃的基础上提高其使用寿命。
附图说明
为了更清楚的说明本发明中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单的介绍。
图1为本发明实施例1的类梯形过渡凸台与圆盘状带R型折线锯齿的刀体的装配结构示意图。
图2为本发明实施例1加工吸波蜂窝的超声弧刃锯片铣刀的装配结构示意图。
图3为本发明实施例1加工吸波蜂窝的超声弧刃锯片铣刀侧视图。
图4为超声R齿蜂窝加工铣刀的俯视图。
图5为超声R齿蜂窝加工铣刀的超声振动加工原理示意图。
图6为超声R齿蜂窝加工铣刀的加工示意图。
图7为超声R齿蜂窝加工铣刀的加工示意立体图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-4所示，本实施例一种用于吸波蜂窝加工的超声弧刃锯片铣刀，包括紧固螺钉1、金属垫圈2、类梯形过渡凸台3、圆盘状带R型折线锯齿的刀体4，刀体4沿圆周边沿形成大容量容屑槽5，刀体4的上方搁置类梯形过渡凸台3，类梯形过渡凸台3的上方搁置金属垫圈2，紧固螺钉1纵向依次穿过金属垫圈2、类梯形过渡凸台3后与刀体4固定连接。类梯形过渡凸台3的内凹底部形成类梯形内凹槽6，紧固螺钉1的另一端与超声声学刀柄相连接，类梯形过渡凸台3与超声声学刀柄之间通过金属垫圈2隔开，三者通过紧密组装而成。紧固螺钉1、金属垫圈2、类梯形过渡凸台3、圆盘状带R型折线锯齿的刀体4、大容量容屑槽5以及类梯形内凹槽6的轴线均位于同一条直线上。铣刀本体为高速钢材质。圆盘状带R型折线锯齿的刀体4，其刀刃部是扇形环状圆弧面前刀面M和半圆形面的后刀面N构成R型刃型的锯齿，切削刀齿前角α为6°-12°，所述切削齿后角β为12°-22°。
圆盘状带R型折线锯齿的刀体4，其刀齿俯视方向的形状为折线型L。
圆盘状带R型折线锯齿的刀体4，其圆盘状刀体的后刀面与水平方向成2°-5°楔角θ。类梯形过渡凸台3的大直径端与圆盘状带R型折线锯齿的刀体4的上刀面相连并采用小圆弧过渡，类梯形过渡凸台3的小直径端与金属垫圈2相连，金属垫圈2的直径小于类梯形过渡凸台3的小直径端直径。
容屑槽6的半径为1mm-2mm，大容量容屑槽6在轴向方向贯圆盘状带R型折线锯齿的刀体4。
用于吸波蜂窝加工的超声R型锯齿铣刀，在刀具进行超声振动加工过程中，刀具具有沿刀具主轴方向的周期振动，超声R型锯齿铣刀的谐振频率需要和超声加工声学***的主振频率相匹配，因刀具类似于挠度梁结构，故刀具边缘的振动幅度均大于刀具内部任意一处的振动幅度，刀齿在进行切削时，仅有刀齿弧刃的一小部分参与切削，以此减小刀具与被切削材料间摩擦，提高刀具寿命。
用于吸波蜂窝加工的超声R型锯齿铣刀，刀体采用CVD化学气相沉积或PVD物理气相沉积对刀具表面进行处理。
如图5所示，在对超声R型锯齿铣刀施加超声振动时，由于超声R型锯齿铣刀在直径方向的剖面近似于挠度梁结构，在进行超声振动时刀具产生弯振，刀具边缘的振动幅度均大于刀具内部的振动幅度。超声R齿蜂窝加工铣刀在进行高度旋转切削时，当超声R齿蜂窝加工铣刀的刀齿振动到最大振幅时，刀齿仅有一小部分(如图5中A部位)参与蜂窝材料的切削；当振动到最低位置时，同理刀齿仅有下方的一小部分(如图5中B部位)参与蜂窝的切削，以此减小切削过程中刀具与蜂窝材料之间的接触面积，以达到减小刀具和蜂窝之间的摩擦目的，同时，减小蜂窝材料与刀具之间的摩擦力，会减少切削过程中产生的切削热，增加了刀具的使用寿命。
如图6-7所示，超声R型锯齿铣刀在加工准备阶段，需要将超声R型锯齿铣刀置于XOY平面内进行对刀，使得刀具所在的平面垂直于蜂窝孔壁的轴线，选择合适的切削深度以及切削宽度。在铣削吸波蜂窝表面时，用于加工吸波蜂窝的超声R型锯齿铣刀在Z向产生高频振动，其谐振频率需要与超声加工***的主振频率相一致，并根据在加工准备阶段选择的切削深度和切削宽度选择合适的主轴转速使超声R型锯齿铣刀进行顺铣加工，由于超声R型锯齿铣刀设置有可容纳紧固螺钉头部的内凹槽，在进行吸波蜂窝的加工时，可以一次性铣削面积范围较大的平面，有效提高吸波蜂窝材料的加工效率。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种加工吸波蜂窝的超声弧刃锯片铣刀，其特征是包括紧固螺钉、金属垫圈、过渡凸台、刀体，刀体沿圆周边沿形成容屑槽，刀体连接过渡凸台，过渡凸台的上方连接金属垫圈，紧固螺钉纵向依次穿过金属垫圈、过渡凸台后与刀体固定连接；所述紧固螺钉、金属垫圈、过渡凸台、刀体、容屑槽的轴线均位于同一条直线上；所述刀体的刀刃部是扇形环状圆弧面前刀面和半圆形面的后刀面构成R刃型的锯齿，切削刀刃的前角为6°-12°，所述切削刀刃的后角为12°-22°。
2.根据权利要求1所述加工吸波蜂窝的超声弧刃锯片铣刀，其特征在于：所述过渡凸台的内凹底部形成内凹槽，所述内凹槽与过渡凸台的轴线位于同一直线上。
3.根据权利要求1所述加工吸波蜂窝的超声弧刃锯片铣刀，其特征在于：所述刀体的刀齿廓形为折线型。
4.根据权利要求1或3所述加工吸波蜂窝的超声弧刃锯片铣刀，其特征在于：所述刀体的后刀面与水平方向成2°-5°的楔角。
5.根据权利要求1-3任一项所述加工吸波蜂窝的超声弧刃锯片铣刀，其特征在于：所述过渡凸台具有大直径端与小直径端，大直径端与所述刀体的上刀面相连，小直径端与所述的金属垫圈相连，所述金属垫圈的外圈直径小于所述过渡凸台的小直径端。
6.根据权利要求5所述加工吸波蜂窝的超声弧刃锯片铣刀，其特征在于：所述过渡凸台的大直径端与所述刀体的上刀面采用圆弧过渡。
7.根据权利要求1所述加工吸波蜂窝的超声弧刃锯片铣刀，其特征在于：所述容屑槽的半径为1-2mm，所述容屑槽轴向贯穿所述的刀体。
8.根据权利要求1-3或7任一项所述加工吸波蜂窝的超声弧刃锯片铣刀，其特征在于：所述的刀体经超声振动加工，刀体具有沿主轴方向的周期振动，谐振频率与超声加工声学***的主振频率相匹配。
9.根据权利要求1-3或7任一项所述加工吸波蜂窝的超声弧刃锯片铣刀，其特征在于：所述刀体表面采用CVD化学气相沉积或PVD物理气相沉积进行处理。
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