專利名稱：高強(qiáng)度不等螺旋角立銑刀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬切削領(lǐng)域，尤其涉及高強(qiáng)度不等螺旋角立銑刀。
背景技術(shù)：
近年來，在進(jìn)行難加工材料(如不銹鋼316、鈦合金TA15)的切削加工中，為了提高 刀具強(qiáng)度和剛性，同時(shí)保證切屑排出性和工件表面質(zhì)量，廣泛采用不等螺旋角立銑刀。不等 螺旋角立銑刀形成有呈螺旋狀扭轉(zhuǎn)的多個(gè)外周刃，各外周刃的螺旋角與其它外周刃的螺旋 角不同，從而外周刃在立銑刀旋轉(zhuǎn)方向上的銑削時(shí)間間隔不相等，各外周刃切入工件的時(shí) 間間隔也不等，各外周刃之間的夾角以及從底部外周刃到柄部的有效切削長度不相同，這 樣可防止在立銑刀主體上產(chǎn)生與其固有頻率相同的周期性振動(dòng)，從而避免引起共振，同時(shí) 提高工件表面質(zhì)量以及防止刀具過度磨損甚至崩刃。但是，在這些不等螺旋角立銑刀中，由于各外周刃彼此在立銑刀旋轉(zhuǎn)方向上的作 用時(shí)間間隔不等，各外周刃切入工件的時(shí)間間隔也不等，各外周刃之間的夾角以及從底部 切削刃到柄部的有效切削長度不相同，由此這些外周刃產(chǎn)生的切屑的厚度與變形也不同， 因此各外周刃所受的切削負(fù)荷和切屑形狀也是變化的，而且立銑刀的外周刃的強(qiáng)度和剛性 各處也不相等，必定存在一處強(qiáng)度薄弱部分，尤其是螺旋角較大的外周刃，比其它外周刃的 有效刃長更短，而且外周刃的強(qiáng)度也更差，對(duì)外周刃作用的切削負(fù)荷較大，從而比其它外周 刃更可能發(fā)生磨損和破損。

發(fā)明內(nèi)容
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，提供一種可整體提高各外周刃 強(qiáng)度和剛性、切削效率高、使用壽命長的高強(qiáng)度不等螺旋角立銑刀。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種高強(qiáng)度不等螺旋角立銑刀，包括切削部和柄部，所述整個(gè)切削部設(shè)有多個(gè)自底端 向柄部螺旋延伸的排屑槽，各排屑槽朝向切削旋轉(zhuǎn)方向的面為前刀面，所述前刀面與切削 部的外周面相交形成外周刃，至少一個(gè)外周刃的螺旋角不同于其他外周刃的螺旋角，所述 切削部的外周面中與外周刃相接的面為第一后刀面、與所述第一后刀面相接的面為第二后 刀面，所述切削部的總長為Ap，所述第一后刀面自切削部底端延伸至柄部，所述第二后刀面 自切削部底端至少延伸至距柄部Ap/3處。所述切削部的外徑為D，所述第一后刀面與第二后刀面的總寬度為A， 0. 08D 彡 A 彡 0. 2D。所述切削部的外周面上設(shè)有圓弧背，所述排屑槽包括主槽和副槽，在正交于立銑 刀旋轉(zhuǎn)軸線的平面上，所述主槽自前刀面呈凹弧狀延伸并與切削部的芯厚圓相切于N點(diǎn)， 主槽延伸過N點(diǎn)后與所述副槽平滑連接，副槽另一端與所述圓弧背相接于M點(diǎn)。所述圓弧背的外徑為E，所述芯厚圓的直徑為d，所述主槽的半徑為R1，所述副槽 的半徑為R2，0. 94D彡E彡0. 97D，0. 5D ^ d ^ 0. 6D，Rl < R2，所述主槽的弧長為0. 5 π Rl π Rl0所述N點(diǎn)和所述M點(diǎn)到切削部中心點(diǎn)的連線形成夾角θ，15°≤θ≤40°。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
本發(fā)明的高強(qiáng)度不等螺旋角立銑刀的外周刃設(shè)有第一后刀面和第二后刀面，其中第一 后刀面自切削部底端延伸至柄部，將其作為保證外周刃強(qiáng)度的基礎(chǔ)，第二后刀面自切削部 底端至少延伸至距柄部Αρ/3處，使各外周刃在實(shí)際加工中常用到的一部分得到了整體加 強(qiáng)，避免立銑刀個(gè)別薄弱部位磨損過快，提高了立銑刀的切削效率和使用壽命。切削部的 外徑為D，第一后刀面與第二后刀面的總寬度為Α，通過合理設(shè)定A與D的比值關(guān)系可使外 周刃強(qiáng)度得到保證，實(shí)驗(yàn)證明A的取值范圍在0. 08D ^ A ^ 0. 2D時(shí)，外周刃強(qiáng)度可靠，抗 磨損能力強(qiáng)。排屑槽包括主槽和副槽，其結(jié)構(gòu)獨(dú)特，具有良好的導(dǎo)屑、斷屑和排屑性能，適 用于高速、高效率銑削。將圓弧背外徑E設(shè)定為0. 94D ^ E ^ 0. 97D，芯厚圓的直徑d設(shè) 定為0. 5D < d < 0. 6D，保證了立銑刀的整體剛性，有利于高效率銑削；將主槽的弧長設(shè)為 0.5 π Rl π R1，保證主槽具有足夠的容屑空間，確保順暢排屑。主槽自前刀面呈凹弧狀延 伸并與切削部的芯厚圓相切于N點(diǎn)，副槽與圓弧背相接于M點(diǎn)，N點(diǎn)和M點(diǎn)到切削部中心點(diǎn) 的連線形成夾角θ，通過合理設(shè)定θ角的大小可以在保證立銑刀強(qiáng)度的同時(shí)確保排屑性， 實(shí)驗(yàn)證明θ的取值范圍在15° < θ <40°時(shí)，可使立銑刀的切削效率和耐用度達(dá)到最佳 平衡，同時(shí)可抑制切削加工時(shí)的振動(dòng)，提高被加工工件的表面質(zhì)量。


圖1是本發(fā)明的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1中X — X的剖面放大圖； 圖3是圖1中Y — Y的剖面放大圖； 圖4是圖1中Z — Z的剖面放大圖5是用本發(fā)明立銑刀進(jìn)行側(cè)銑后的磨損圖案的20倍放大圖； 圖6是用對(duì)比產(chǎn)品進(jìn)行側(cè)銑后的破損圖案的20倍放大圖。圖中各標(biāo)號(hào)表示
1、切削部；2、柄部；3、外周刃；4、排屑槽；11、第一后刀面；12、第二后刀面；13、圓弧 背；14、芯厚圓；21、前刀面；22、主槽；23、副槽。
具體實(shí)施例方式圖1至圖4示出了本發(fā)明的一種高強(qiáng)度不等螺旋角立銑刀實(shí)施例，該立銑刀包括 切削部1和柄部2，整個(gè)切削部1設(shè)有多個(gè)自底端向柄部2螺旋延伸的排屑槽4，各排屑槽 4朝向切削旋轉(zhuǎn)方向(圖2中箭頭T所示方向)的面為前刀面21，前刀面21與切削部1的外 周面相交形成外周刃3，至少一個(gè)外周刃3的螺旋角不同于其他外周刃3的螺旋角，切削部 1的外周面中與外周刃3相接的面為第一后刀面11、與第一后刀面11相接的面為第二后刀 面12，切削部1的總長為Αρ，第一后刀面11自切削部1底端延伸至柄部2，將其作為保證外 周刃3強(qiáng)度的基礎(chǔ)，二后刀面12自切削部1底端至少延伸至距柄部2的距離為Αρ/3處，使 各外周刃3在實(shí)際加工中常用到的一部分得到了整體加強(qiáng)，避免立銑刀個(gè)別薄弱部位磨損 過快，提高了立銑刀的切削效率和使用壽命。
本實(shí)施例中，切削部1的外徑為D，第一后刀面11與第二后刀面12的總寬度為 A，通過合理設(shè)定A與D的比值關(guān)系可使外周刃3強(qiáng)度得到保證，實(shí)驗(yàn)證明A的取值范圍在 0. 08D彡A彡0. 2D時(shí)，外周刃3強(qiáng)度可靠，抗磨損能力強(qiáng)，本實(shí)施例中A = O. 12D。切削部 1的外周面上設(shè)有圓弧背13，排屑槽4包括主槽22和副槽23，在正交于立銑刀旋轉(zhuǎn)軸線的 平面上，主槽22自前刀面21呈凹弧狀延伸并與切削部1的芯厚圓14相切于N點(diǎn)，主槽22 延伸過N點(diǎn)后與副槽23平滑連接，副槽23另一端與圓弧背13相接于M點(diǎn)。這種排屑槽4 結(jié)構(gòu)獨(dú)特，具有良好的導(dǎo)屑、斷屑和排屑性能，適用于高速、高效率銑削。將圓弧背13外徑 E設(shè)定為0. 94D ^ E ^ 0. 97D，芯厚圓14的直徑d設(shè)定為0. 5D彡d彡0. 6D，保證了立銑刀 的整體剛性，有利于高效率銑削，本實(shí)施例中，E = 0. 94D，d = 0. 6D ；將主槽22的弧長設(shè)為 0.5 π Rl Ji R1，同時(shí)Rl < R2，保證主槽22具有足夠的容屑空間，確保順暢排屑，本實(shí)施 例中，主槽22的弧長設(shè)為JiRl。N點(diǎn)和M點(diǎn)到切削部1中心點(diǎn)的連線形成夾角Θ，通過合 理設(shè)定θ角的大小可以在保證立銑刀強(qiáng)度的同時(shí)確保排屑性，實(shí)驗(yàn)證明θ的取值范圍在 15° < θ <40°時(shí)，可使立銑刀的切削效率和耐用度達(dá)到最佳平衡，同時(shí)可抑制切削加工 時(shí)的振動(dòng)，提高被加工工件的表面質(zhì)量，本實(shí)施例中，θ =25°。本發(fā)明除了可以應(yīng)用于本實(shí)施例的直角立銑刀外，還可以應(yīng)用于球頭立銑刀、圓 弧頭立銑刀等。此外，本發(fā)明的立銑刀可以用高速鋼、硬質(zhì)合金鋼、陶瓷等硬材料制成，在外 周刃3的表面可TiAlN或AlTiN等硬質(zhì)材料構(gòu)成覆膜，這樣可大大提高切削刃部的耐磨性 和抗氧化性，使立銑刀的使用壽命得到進(jìn)一步延長。此外，銑刀可以做成高速鋼、整體硬質(zhì)合金、陶瓷、硬材料等，切削刃115的表面上 可以由TiAlN或AlTiN等硬質(zhì)材料構(gòu)成的覆膜。這樣可大大提高切削刃部的耐磨性或抗氧 化性，使立銑刀的壽命得到進(jìn)一步的延長。以下結(jié)合對(duì)比試驗(yàn)對(duì)本發(fā)明的立銑刀的性能作進(jìn)一步說明。本發(fā)明的立銑刀與普通立銑刀對(duì)比，在如下切削條件下進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn) 切削參數(shù):Vc=120m/min, fz=0. 05mm/z, Ap=18mm, Ae=O. 8mm ；
工件材料TA15鈦合金； 冷卻方式水冷；
刀具壽命標(biāo)準(zhǔn)外周刃后刀面的磨損或破損。用本發(fā)明的立銑刀和普通立銑刀分別對(duì)TA15鈦合金工件側(cè)銑150分鐘，側(cè)銑完成 后對(duì)比外周刃后刀面，如圖5所示，本發(fā)明的立銑刀磨損很小，如圖6所示，對(duì)比產(chǎn)品大面積 破損，由此可見本發(fā)明的立銑刀的刀具壽命明顯高于對(duì)比產(chǎn)品。另外，用本發(fā)明的立銑刀加 工的工件表面波紋分布都非常好，紋路清晰，沒有明顯的振紋，用對(duì)比產(chǎn)品加工的工件表面 粗糙度較差，由此可見本發(fā)明的立銑刀能夠獲得更高的工件表面質(zhì)量。上述只是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明 已以較佳實(shí)施例揭露如上，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)。
權(quán)利要求
一種高強(qiáng)度不等螺旋角立銑刀，包括切削部(1)和柄部(2)，所述整個(gè)切削部(1)設(shè)有多個(gè)自底端向柄部(2)螺旋延伸的排屑槽(4)，各排屑槽(4)朝向切削旋轉(zhuǎn)方向的面為前刀面(21)，所述前刀面(21)與切削部(1)的外周面相交形成外周刃(3)，至少一個(gè)外周刃(3)的螺旋角不同于其他外周刃(3)的螺旋角，其特征在于所述切削部(1)的外周面中與外周刃(3)相接的面為第一后刀面(11)、與所述第一后刀面(11)相接的面為第二后刀面(12)，所述切削部(1)的總長為Ap，所述第一后刀面(11)自切削部(1)底端延伸至柄部(2)，所述第二后刀面(12)自切削部(1)底端至少延伸至距柄部(2)Ap/3處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度不等螺旋角立銑刀，其特征在于所述切削部(1)的 外徑為D，所述第一后刀面(11)與第二后刀面(12)的總寬度為A，0. 08D彡A彡0. 2D。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高強(qiáng)度不等螺旋角立銑刀，其特征在于所述切削部(1)的 外周面上設(shè)有圓弧背(13)，所述排屑槽(4)包括主槽(22)和副槽(23)，在正交于立銑刀旋 轉(zhuǎn)軸線的平面上，所述主槽(22)自前刀面(21)呈凹弧狀延伸并與切削部(1)的芯厚圓(14) 相切于N點(diǎn)，主槽(22)延伸過N點(diǎn)后與所述副槽(23)平滑連接，副槽(23)另一端與所述圓 弧背(13)相接于M點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高強(qiáng)度不等螺旋角立銑刀，其特征在于所述圓弧背(13)的 外徑為E，所述芯厚圓(14)的直徑為d，所述主槽(22)的半徑為R1，所述副槽(23)的半徑 為 R2，0. 94D 彡 E 彡 0. 97D,0. 5D ^ d ^ 0. 6D,Rl < R2，所述主槽(22)的弧長為 0. 5 π Rl π Rl0
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高強(qiáng)度不等螺旋角立銑刀，其特征在于所述N點(diǎn)和所述M 點(diǎn)到切削部(1)中心點(diǎn)的連線形成夾角θ，15°彡θ彡40°。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)度不等螺旋角立銑刀，包括切削部和柄部，所述整個(gè)切削部設(shè)有多個(gè)自底端向柄部螺旋延伸的排屑槽，各排屑槽朝向切削旋轉(zhuǎn)方向的面為前刀面，所述前刀面與切削部的外周面相交形成外周刃，至少一個(gè)外周刃的螺旋角不同于其他外周刃的螺旋角，所述切削部的外周面中與外周刃相接的面為第一后刀面、與所述第一后刀面相接的面為第二后刀面，所述切削部的總長為Ap，所述第一后刀面自切削部底端延伸至柄部，所述第二后刀面自切削部底端至少延伸至距柄部Ap/3處。該高強(qiáng)度不等螺旋角立銑刀具有可整體提高各外周刃強(qiáng)度和剛性、切削效率高、使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B23C5/10GK101983810SQ20101056578
公開日2011年3月9日 申請(qǐng)日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者方曙璋, 李屏, 王社權(quán), 許晉 申請(qǐng)人:株洲鉆石切削刀具股份有限公司