銑削刀具的制作方法

本發(fā)明主要涉及金屬切削加工領(lǐng)域，尤其涉及一種銑削刀具。
背景技術(shù)：
：對(duì)于整體硬質(zhì)合金刀具來說，螺旋槽是其主要結(jié)構(gòu)特征之一，螺旋槽的槽型對(duì)刀具的加工性能有非常重要的影響。一方面螺旋槽是副切削刃的前刀面，其形狀大致決定了副切削刃的鋒利性和強(qiáng)度；同時(shí)，加工過程中螺旋槽為切屑提供了容納空間和排出通道，決定了刀具的容屑和排屑性能。另一方面，螺旋槽影響刀具剛性，螺旋槽越深，刀具剛性越差?？梢?，對(duì)于整硬旋轉(zhuǎn)刀具，容、排屑性能要求和剛性要求是一對(duì)矛盾體，必須通過合理設(shè)計(jì)螺旋槽槽型來獲得較好的平衡。如圖1所示，目前一般的刀具螺旋槽采用用碟型或平行砂輪加工，所形成的螺旋槽的徑向截面輪廓由槽前刀面曲線21和反屑面曲線24光滑連接而成，槽底部空間狹窄，刀具的容屑、排屑性能不佳。從設(shè)計(jì)角度看，該螺旋槽的槽型主要由設(shè)計(jì)參數(shù)r0和ld控制。因此，優(yōu)化該螺旋槽容屑和排屑性能的一般做法是減小刀具的芯厚圓r0，或者減小刀具徑向刃瓣寬ld。然而，這種方法無疑會(huì)削弱刀具的剛性，甚至可能導(dǎo)致刀具加工過程中產(chǎn)生振動(dòng)。綜上所述，為了提高刀具螺旋槽的容屑和排屑性能，同時(shí)保證刀具剛性不受重大損失，必須從槽型形狀設(shè)計(jì)方面另辟蹊徑。專利文獻(xiàn)CN102303158A公開了一種具有雙圓弧槽型的立銑刀，該銑刀螺旋槽徑向截面輪廓由兩段圓弧構(gòu)成，其中前刀面圓弧的半徑小，而反屑面圓弧的半徑大，從而實(shí)現(xiàn)兼顧刀具剛性、容屑和排屑性能的目的。然而，這種成型容屑槽存在一定弊端，那就是加工這種容屑槽的砂輪的截面輪廓為曲線，由一般的平行砂輪修磨而成，修磨難度大、時(shí)間長(zhǎng)，這必然會(huì)增加生產(chǎn)成本。專利文獻(xiàn)JP2012157917A公開了一種立銑刀，該專利通過對(duì)容屑槽兩處位置的深度、容屑槽的橫截面積，以及容屑槽底部輪廓與芯厚圓的重疊長(zhǎng)度進(jìn)行限定，從而對(duì)銑刀的螺旋槽進(jìn)行重點(diǎn)保護(hù)。然而，這種螺旋槽底部輪廓與芯厚圓完全重合，故芯厚值不宜取得太小，否則刀具剛性不足，也就是說這種方案只適合又淺又大的螺旋槽。而隨著客戶對(duì)刀具切削效率要求的不斷提高，刀具切削參數(shù)不斷加大，單位時(shí)間的材料去除量大大增加，這要求刀具螺旋槽不僅要大，而且要深，以便為切屑提供充足的容屑和排屑空間。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種易于加工、成本低廉、能明顯提升容屑和排屑性能的銑削刀具。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種銑削刀具，包括刀體，所述刀體上設(shè)有螺旋容屑槽，所述螺旋容屑槽包括依次相連的前刀面、槽底曲面、圓弧過渡曲面和反屑面，所述前刀面、槽底曲面、圓弧過渡曲面和反屑面分別對(duì)應(yīng)的前刀面曲線、槽底曲線、過渡圓弧曲線和反屑面曲線依次光滑相連形成所述螺旋容屑槽的徑向截面輪廓，所述前刀面曲線和過渡圓弧曲線設(shè)置為凹型曲線，所述槽底曲線和反屑面曲線設(shè)置為凸型曲線。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：所述槽底曲線為阿基米德螺旋線的一部分，在在以刀體中心O為坐標(biāo)原點(diǎn)的極坐標(biāo)系中，所述槽底曲線上任意點(diǎn)滿足極坐標(biāo)方程ρ=ρ0+kθ；式中，ρ為所述槽底曲線上任意點(diǎn)的極徑，ρ0是θ為0時(shí)的極徑，k為阿基米德螺旋線系數(shù)，θ是槽底曲線上任意點(diǎn)的相位角的弧度值。所述槽底曲線的阿基米德螺旋線系數(shù)k的值滿足0<k<3。所述刀體的芯厚圓定義為C0，C0的半徑為r0，設(shè)定刀體的外徑圓定義為C1，C1的半徑為r，r0/r=0.5~0.8。所述前刀面曲線的起點(diǎn)和反屑面曲線的終點(diǎn)分別定義為A點(diǎn)和E點(diǎn)，所述前刀面曲線、槽底曲線、過渡圓弧曲線和反屑面曲線相互的切點(diǎn)分別定義為B點(diǎn)、C點(diǎn)和D點(diǎn)，所述B點(diǎn)和C點(diǎn)的極徑分別為r1和r2，r1/r0>1，r2/r=0.55~0.9。所述刀體的徑向刃瓣寬定義ld，ld/r=0.1~0.3。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明的銑削刀具，螺旋容屑槽包括依次相連的前刀面、槽底曲面、圓弧過渡曲面和反屑面，前刀面、槽底曲面、圓弧過渡曲面和反屑面分別對(duì)應(yīng)的前刀面曲線、槽底曲線、過渡圓弧曲線和反屑面曲線依次光滑相連形成螺旋容屑槽的徑向截面輪廓，前刀面曲線和過渡圓弧曲線設(shè)置為凹型曲線，槽底曲線和反屑面曲線設(shè)置為凸型曲線。本發(fā)明銑削刀具的螺旋容屑槽與一般的刀具螺旋槽相比，在芯厚完全相同的條件下，該結(jié)構(gòu)的螺旋容屑槽的徑向截面面積更大，能夠明顯提升銑刀的容屑和排屑性能。而且，用于加工本發(fā)明螺旋槽的砂輪為形狀簡(jiǎn)單的普通砂輪，易于修磨，加工中調(diào)試方便，降低了加工成本。附圖說明圖1是現(xiàn)有技術(shù)中銑削刀具的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明銑削刀具的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明銑削刀具的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖中各標(biāo)號(hào)表示：1、螺旋容屑槽；11、前刀面；12、槽底曲面；13、圓弧過渡曲面；14、反屑面；2、徑向截面輪廓；21、前刀面曲線；22、槽底曲線；23、過渡圓弧曲線；24、反屑面曲線。具體實(shí)施方式以下將結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖2和圖3所示，本發(fā)明銑削刀具的一種實(shí)施例，該刀具包括刀體，刀體上設(shè)有螺旋容屑槽1，螺旋容屑槽1包括依次相連的前刀面11、槽底曲面12、圓弧過渡曲面13和反屑面14，前刀面11、槽底曲面12、圓弧過渡曲面13和反屑面14分別對(duì)應(yīng)的前刀面曲線21、槽底曲線22、過渡圓弧曲線23和反屑面曲線24依次光滑相連形成螺旋容屑槽1的徑向截面輪廓2，前刀面曲線21和過渡圓弧曲線23設(shè)置為凹型曲線，槽底曲線22和反屑面曲線24設(shè)置為凸型曲線。本發(fā)明銑削刀具的螺旋容屑槽1與一般的刀具螺旋槽相比，在芯厚完全相同的條件下，該結(jié)構(gòu)的螺旋容屑槽1的徑向截面面積更大，能夠明顯提升銑刀的容屑和排屑性能。而且，用于加工本發(fā)明螺旋槽的砂輪為形狀簡(jiǎn)單的普通砂輪，易于修磨，加工中調(diào)試方便。本實(shí)施例中，槽底曲線22為阿基米德螺旋線的一部分，在在以刀體中心O為坐標(biāo)原點(diǎn)的極坐標(biāo)系中，槽底曲線22上任意點(diǎn)滿足極坐標(biāo)方程ρ=ρ0+kθ；式中，ρ為槽底曲線22上任意點(diǎn)的極徑，ρ0是θ為0時(shí)的極徑，k為阿基米德螺旋線系數(shù)，θ是槽底曲線22上任意點(diǎn)的相位角的弧度值。該結(jié)構(gòu)中，可以通過控制阿基米德系數(shù)k，從而控制槽底曲線22起點(diǎn)的極徑和終點(diǎn)的極徑，達(dá)到間接控制刀具剛性、容屑和排屑性能達(dá)到最佳。本實(shí)施例中，槽底曲線22的阿基米德螺旋線系數(shù)k的值滿足0<k<3。為了達(dá)到合理平衡刀具剛性和螺旋槽容、排屑性能的目標(biāo)，阿基米德螺旋線系數(shù)k滿足0<k<3。k不能為負(fù)值，否則雖然螺旋槽容屑空間較大，但刀具剛性差；k也不能過大，否則刀具剛性有余，但容屑空間不足。本實(shí)施例中，k=0.3288mm/rad，ρ0=2.9845mm，即槽底曲線22的極坐標(biāo)方程為ρ=2.9845+0.3288*θ。對(duì)于本實(shí)施例，槽底曲線22的極坐標(biāo)方程為ρ=2.9845+0.3288*θ，為進(jìn)一步闡述其形狀，在該曲線上取10個(gè)點(diǎn)，計(jì)算出各點(diǎn)的極坐標(biāo)值如下表所示。點(diǎn)序列1(C)2345678910(B)極徑(mm)3.2503.2323.2143.1983.1823.1653.1503.1363.1213.106極角(rad)0.80740.75980.71210.66370.61550.56700.51800.46890.41950.3699極角(°)46.2643.5340.8038.0335.2632.4929.6826.8724.0421.20本實(shí)施例中，刀體的芯厚圓定義為C0，C0的半徑為r0，設(shè)定刀體的外徑圓定義為C1，C1的半徑為r，r0/r=0.5~0.8。通常r0值越大，刀具剛性越好，r0與r的比值在0.5~0.8之間較為合理。本實(shí)施例中，r=10mm，r0=6.2mm，r0/r=0.62。本實(shí)施例中，前刀面曲線21的起點(diǎn)和反屑面曲線24的終點(diǎn)分別定義為A點(diǎn)和E點(diǎn)，前刀面曲線21、槽底曲線22、過渡圓弧曲線23和反屑面曲線24相互的切點(diǎn)分別定義為B點(diǎn)、C點(diǎn)和D點(diǎn)，B點(diǎn)和C點(diǎn)的極徑分別為r1和r2，r1/r0>1，r2/r=0.55~0.9。當(dāng)r1/r0>1，且r2/r=0.55~0.9時(shí)設(shè)計(jì)的螺旋容屑槽1的容、排屑性能和剛性能獲得較好平衡。本實(shí)施例中，r1=3.106mm，r2=3.25mm。本實(shí)施例中，刀體的徑向刃瓣寬定義ld，ld/r=0.1~0.3。徑向刃瓣寬定義ld與r的比值在0.1~0.3之間較為合適，若ld/r<0.1，則副切削刃強(qiáng)度較差，加工中易崩缺和破損；若ld/r>0.3，則刀具的容屑和排屑性能不足。本實(shí)施例中，ld=1.9mm。設(shè)定螺旋容屑槽1徑向截面的面積，即圖3中陰影部分的面積為S，顯然在r0完全相同的前提下，S越大，螺旋容屑槽1的容屑空間越大，這意味著刀體的容屑和排屑性能更好。本實(shí)施例中，r=10mm，r0=6.2mm，ld=1.9mm，計(jì)算得到S=7.68mm2；對(duì)于圖1所示現(xiàn)有一般的刀具螺旋槽，在同等條件下（r=10mm，r0=6.2mm，ld=1.9mm），計(jì)算得到S=6.18mm2。計(jì)算可知，前者的容屑空間比后者提高24.3%?？梢?，本發(fā)明在不損失刀具剛性前提下，能顯著提升刀具的容屑和排屑性能。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍的情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均應(yīng)落在本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3