CN115464195A

CN115464195A - 一种降低振动的锥球头铣刀

Info

Publication number: CN115464195A
Application number: CN202211011110.9A
Authority: CN
Inventors: 刘献礼; 王世鹏; 姜志鹏; 岳彩旭; 张安山
Original assignee: Harbin University of Science and Technology
Current assignee: Harbin University of Science and Technology
Priority date: 2022-08-23
Filing date: 2022-08-23
Publication date: 2022-12-13

Abstract

一种降低振动的锥球头铣刀，涉及铣刀领域。该降低振动的锥球头铣刀包括铣刀刀柄及设于铣刀刀柄端部的六刃锥球头刀刃，六刃锥球头刀刃包括三对对称布置且长度依次减小的切削刃，每条切削刃均设有多个断屑槽，各个断屑槽与六刃锥球头刀刃的刀尖的距离均不相等。本申请提供的降低振动的锥球头铣刀能够有效的减轻刀具颤振，并通过设置位置不同的断屑槽，可以改变刀具铣削时的频率并减少因切屑聚集对切削的影响，从而提高铣削效率。

Description

一种降低振动的锥球头铣刀

技术领域

本申请涉及铣刀领域，具体而言，涉及一种降低振动的锥球头铣刀。

背景技术

铣刀刀具在进行加工作业时会产生自激振动，俗称颤振，是加工时几个最主要的破坏问题之一。颤振主要影响是会让加工件表面质量变差、刀具磨损加剧以及机床某些部件寿命降低。从经济角度看，颤振导致能耗和物耗增加。而减少这些耗费往往又牺牲了生产时间、切削能力和生产率。

发动机叶轮属于典型的难加工航空结构件，其叶片通道狭窄、叶轮悬伸较长，利用锥球头铣刀可对叶轮的叶根等难加工区域进行切削加工，并且能减小铣刀底部的直径，从而避免与叶轮发生干涉。但是在发动机机闸叶轮铣削过程中，铣削力带来的加工变形和振动对叶轮加工质量有着较大的影响。

发明内容

本申请的目的在于提供一种降低振动的锥球头铣刀，其能够有效的减轻刀具颤振，并通过设置位置不同的断屑槽，可以改变刀具铣削时的频率并减少因切屑聚集对切削的影响，从而提高铣削效率。

本申请的实施例是这样实现的：

本申请实施例提供一种降低振动的锥球头铣刀，其包括铣刀刀柄及设于铣刀刀柄端部的六刃锥球头刀刃，六刃锥球头刀刃包括三对对称布置且长度依次减小的切削刃，每条切削刃均设有多个断屑槽，各个断屑槽与六刃锥球头刀刃的刀尖的距离均不相等。

在一些可选的实施方案中，各个断屑槽的形状满足以下质心公式：

|(E1-O)+(E2-O)+(E3-O)+...+(En-O)|≤0.05；

其中，E1-0、E2-0、…En-0与F1-0、F2-0、…Fn-0为各个所述各个断屑槽与六刃锥球头刀刃质心的距离；k为常数。

在一些可选的实施方案中，断屑槽在对应切削刃上的位置分布满足以下公式：Zmn＝Zm1+(a×n²)/2，其中，m为切削刃代号，n为第n 处所述断屑槽，Zmn为第m条切削刃上的第n处所述断屑槽的Z轴位置，Zm1为第m条切削刃上的第1处所述断屑槽至所述六刃锥球头刀刃的刀尖沿Z轴的距离，a为第n处所述断屑槽在所述六刃锥球头刀刃上分布的加速度；Z轴是以六刃锥球头刀刃质心为圆心沿六刃锥球头刀刃轴线方向建立。

在一些可选的实施方案中，六刃锥球头刀刃包括一对对称布置且穿过径向圆心的切削刃。

在一些可选的实施方案中，六刃锥球头刀刃的锥度为2-3°。

本申请的有益效果是：本申请提供的降低振动的锥球头铣刀包括铣刀刀柄及设于铣刀刀柄端部的六刃锥球头刀刃，六刃锥球头刀刃包括三对对称布置且长度依次减小的切削刃，每条切削刃均设有多个断屑槽，各个断屑槽与六刃锥球头刀刃的刀尖的距离均不相等。本申请提供的降低振动的锥球头铣刀能够有效的减轻刀具颤振，并通过设置位置不同的断屑槽，可以改变刀具铣削时的频率并减少因切屑聚集对切削的影响，从而提高铣削效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的降低振动的锥球头铣刀的第一视角的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的降低振动的锥球头铣刀的六刃锥球头刀刃的局部结构示意图；

图3为本申请实施例提供的降低振动的锥球头铣刀的第二视角的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的降低振动的锥球头铣刀的断屑槽的形状与最速曲线在断屑槽上的分布情况；

图5为本申请实施例提供的降低振动的锥球头铣刀的断屑槽在不同长度切削刃上的分布的线周向展开图；

图6为本申请实施例提供的降低振动的锥球头铣刀的断屑槽分布点在径向截面的分布投影；

图7为本申请实施例提供的降低振动的锥球头铣刀的断屑槽分布点在轴向截面的分布投影。

图中：100、铣刀刀柄；200、六刃锥球头刀刃；210、切削刃； 220、断屑槽。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以下结合实施例对本申请的降低振动的锥球头铣刀的特征和性能作进一步的详细描述。

如图1、图2和图3所示，本申请实施例提供一种降低振动的锥球头铣刀，其包括铣刀刀柄100及设于铣刀刀柄100端部的六刃锥球头刀刃200，六刃锥球头刀刃200的锥度为2°，六刃锥球头刀刃200 包括三对对称布置且长度依次减小的切削刃210，其中一对切削刃210穿过径向圆心；每条切削刃210均设有四个断屑槽220，各个所述断屑槽220与六刃锥球头刀刃200的刀尖的距离均不相等；各个断屑槽220的形状满足以下质心公式：

|(E1-O)+(E2-O)+(E3-O)+...+(En-O)|≤0.05；

其中，E1-0、E2-0、…En-0与F1-0、F2-0、…Fn-0为各个断屑槽220与六刃锥球头刀刃200质心的距离；k为常数。

断屑槽220在对应切削刃210上的位置分布满足以下公式： Zmn＝Zm1+(a×n²)/2，其中，m为切削刃代号，n为第n处断屑槽220， Zmn为第m条切削刃上的第n处所述断屑槽220的Z轴位置，Zm1为第m条切削刃上的第1处所述断屑槽220至所述六刃锥球头刀刃200 的刀尖沿Z轴的距离，a为第n处所述断屑槽220在所述六刃锥球头刀刃200上分布的加速度；所述Z轴是以所述六刃锥球头刀刃200 质心为圆心沿所述六刃锥球头刀刃200轴线方向建立。

本申请实施例提供的降低振动的锥球头铣刀通过设置三对对称布置且长度依次减小的切削刃210组成六刃锥球头刀刃200，其中一对切削刃210穿过六刃锥球头刀刃200的径向圆心，能够使得六刃锥球头刀刃200切入时加工件时各个切削刃210的工作长度不同，从而减小作业振动以避免切削刃210损坏，此外，六刃锥球头刀刃200 的锥度为2°能够加工深度较大的复杂曲面的沟槽，每条切削刃210 均设有四个断屑槽220，各个断屑槽220与六刃锥球头刀刃200的刀尖的距离均不相等，能够改变每条切削刃210的固有频率，从而有效的抑制切削过程中产生的颤振。

如图4所示，AP为断屑槽220的起始处至终止处的最速曲线，确定了断屑槽220的开口形状。断屑槽220的截面由很多条从周刃前刀面一点出发至后刀面一点的最速曲线，包括BB’-OO’，如BB’曲线所示，B’点为前刀面上一点，B点为后刀面上一点。

断屑槽220在对应切削刃210上的位置分布满足以下公式： Zmn＝Zm1+(a×n²)/2，其中，m为切削刃代号，n为第n处所述断屑槽 220，Zmn为第m条切削刃上的第n处所述断屑槽220的Z轴位置，Zm1 为第m条切削刃上的第1处所述断屑槽220至所述六刃锥球头刀刃 200的刀尖沿Z轴的距离，a为第n处所述断屑槽220在所述六刃锥球头刀刃200上分布的加速度；所述Z轴是以所述六刃锥球头刀刃 200质心为圆心沿所述六刃锥球头刀刃200轴线方向建立，能够使断屑槽220按最速曲线设计，从而起到切断切屑、加快切屑排出、控制切屑形状、排出方向的作用，保证六刃锥球头刀刃200在加工沟、槽等空间狭小难排屑位置时，减少因切屑聚集对切削作业过程的影响。

如图5所示，对于各个切削刃210上的断屑槽220来说，不同处在于Z₁，即第1处断屑槽220距离六刃锥球头刀刃200的刀尖的距离。通过改变每条切削刃210的Z₁，可使每一处断屑槽220不重复的在Z轴上分布，从而改变刀具的切削频率，降低刀具作业时的颤振。

如图6和图7所示计算径向质心和轴向质心，在XOY坐标系内，由于每个断屑槽220的形状相同，将各个断屑槽220近似为一个点，各个断屑槽220的形状满足以下质心公式：

|(E1-O)+(E2-O)+(E3-O)+...+(En-O)|≤0.05；

则认为径向质心符合误差标准，其中，E1-0、E2-0、…En-0与 F1-0、F2-0、…Fn-0为各个断屑槽220与六刃锥球头刀刃200质心的距离；k为常数。断屑槽220的形状满足以下质心公式，能够保证断屑槽220的设置对六刃锥球头刀刃200的质心位置不造成影响，避免降低振动的锥球头铣刀的重心变化影响切削过程的进行。

以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims

1.一种降低振动的锥球头铣刀，其特征在于，其包括铣刀刀柄及设于所述铣刀刀柄端部的六刃锥球头刀刃，所述六刃锥球头刀刃包括三对对称布置且长度依次减小的切削刃，每条所述切削刃均设有多个断屑槽，各个所述断屑槽与所述六刃锥球头刀刃的刀尖的距离均不相等。

2.根据权利要求1所述的降低振动的锥球头铣刀，其特征在于，各个所述断屑槽的形状满足以下质心公式：

|(E1-O)+(E2-O)+(E3-O)+...+(En-O)|≤0.05；

其中，E1-0、E2-0、…En-0与F1-0、F2-0、…Fn-0为各个所述断屑槽与所述六刃锥球头刀刃质心的距离；k为常数。

3.根据权利要求1所述的降低振动的锥球头铣刀，其特征在于，所述断屑槽在对应所述切削刃上的位置分布满足以下公式：Zmn＝Zm1+(a×n²)/2，其中，m为切削刃代号，n为第n处所述断屑槽，Zmn为第m条切削刃上的第n处所述断屑槽的Z轴位置，Zm1为第m条切削刃上的第1处所述断屑槽至所述六刃锥球头刀刃的刀尖沿Z轴的距离，a为第n处所述断屑槽在所述六刃锥球头刀刃上分布的加速度；所述Z轴是以所述六刃锥球头刀刃质心为圆心沿所述六刃锥球头刀刃轴线方向建立。

4.根据权利要求1所述的降低振动的锥球头铣刀，其特征在于，所述六刃锥球头刀刃包括一对对称布置且穿过径向圆心的所述切削刃。

5.根据权利要求1所述的降低振动的锥球头铣刀，其特征在于，所述六刃锥球头刀刃的锥度为2-3°。