一种复杂型腔加工用的仿形铣削刀具制造技术

一种复杂型腔加工用的仿形铣削刀具，它涉及一种仿形铣削刀具。本发明专利技术为了解决现有的环形刀在加工高硬度复杂曲面时，存在欠切量大，增加了后续工序工作量以及表面残留高度较高，使下一工序刀具切削震动剧烈等问题，而球头刀存在刀尖速度为零，端铣能力有限，刀尖易崩刃等问题。本发明专利技术包括刀体(1)，所述刀体(1)的一端设有多个容屑槽(2)，多个容屑槽(2)均布开设，所述仿形铣削刀具还包括多个结构相同的刀片(3)，每个容屑槽(2)内通过螺钉设有一个刀片(3)，所述每个刀片(3)均为中心对称结构，多个刀片(3)的刀尖之间的平底宽度Dc为3mm-8mm，且多个刀片(3)的刀尖之间的底端构成刀具中空平底结构。本发明专利技术用于复杂型腔二次荒加工与半精加工过程。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种复杂型腔加工用的仿形铣削刀具，它涉及一种仿形铣削刀具。本专利技术为了解决现有的环形刀在加工高硬度复杂曲面时，存在欠切量大，增加了后续工序工作量以及表面残留高度较高，使下一工序刀具切削震动剧烈等问题，而球头刀存在刀尖速度为零，端铣能力有限，刀尖易崩刃等问题。本专利技术包括刀体(1)，所述刀体(1)的一端设有多个容屑槽(2)，多个容屑槽(2)均布开设，所述仿形铣削刀具还包括多个结构相同的刀片(3)，每个容屑槽(2)内通过螺钉设有一个刀片(3)，所述每个刀片(3)均为中心对称结构，多个刀片(3)的刀尖之间的平底宽度Dc为3mm-8mm，且多个刀片(3)的刀尖之间的底端构成刀具中空平底结构。本专利技术用于复杂型腔二次荒加工与半精加工过程。【专利说明】—种复杂型腔加工用的仿形铣削刀具
本专利技术涉及一种仿形铣削刀具，具体涉及一种复杂型腔加工用的仿形铣削刀具。
技术介绍
针对具有大量平坦曲面和陡立面的复杂型腔曲面(例如汽车覆盖件模具)，其结构特征复杂、材料硬度高、去除量大。一套大型汽车覆盖件模具，一般都在三轴机床加工，需要的刀具数量可达数十把，常用的刀具以环形刀与球头刀居多。加工型腔类零件时，为了提高加工效率，一般使用大直径的环形刀进行荒加工，然后需要基于荒加工使用小直径环形刀进行二次荒加工，去除大直径环形刀未去除的材料。而模具的型面复杂，包含有大量的小曲率凹曲面，环形刀大的平底宽度会造成大余量欠切，欠切会增加下一工序中清根工作量；而且环形刀二次开荒之后，表面有较为明显的残留台阶，会引起下一工序刀具切削振动剧烈造成刀具磨损严重，甚至损坏刀具。而半精加工和清根工序一般使用球头刀，而在球头刀加工高硬度复杂曲面中所产生的问题主要如下:(I)普通球头刀刀尖旋转线速度为零，切削条件差。模具加工中会涉及大量平坦类曲面的加工，一般都使用球头刀刀尖部位进行切削，但球头刀最不擅长的就是使用刀尖进行端铣，在切削过程中，刀尖处旋转线速度为零，刀具实际是在刮蹭，切削条件相对较差，刀具磨损严重。(2)普通球头刀端部切入困难，易造成刀尖崩刃。在加工汽车覆盖件模具过程中，工件材料一般为淬硬钢等超硬材料，刀具切入困难，刀具所受抗力较大，易造成刀尖崩刃，损坏刀具。(3)普通球头刀为窄行加工，加工效率较低。在粗加工和半精加工中都使用球头刀加工复杂曲面，为保证切削稳定性和余量均匀，加工行距较小，属于窄行加工，造成加工效率低。综上所述，现有的环形刀在加工高硬度复杂曲面时，存在欠切量大，增加了后续工序工作量以及表面残留高度较高，使下一工序刀具切削震动剧烈等问题；而普通球头刀存在刀尖速度为零，端铣能力有限，刀尖易崩刃的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有的环形刀在加工高硬度复杂曲面时，存在欠切量大，增加了后续工序工作量以及表面残留高度较高，使下一工序刀具切削震动剧烈的问题；而普通球头刀存在刀尖速度为零，端铣能力有限，刀尖易崩刃的问题。进而提供一种复杂型腔加工用的仿形铣削刀具。本专利技术的技术方案是:一种复杂型腔加工用的仿形铣削刀具包括刀体，所述刀体的一端设有多个容屑槽，多个容屑槽均布开设，所述仿形铣削刀具还包括多个结构相同的刀片，每个容屑槽内通过螺钉设有一个刀片，所述刀片均为可转位刀片，刀片的外轮廓形状由两段相同的曲线首尾顺次相接组成，且两段曲线关于刀片中心呈对称结构分布，所述曲线包括三段圆弧和一条直线刃依次相连构成，所述三段圆弧分别包括侧刃、圆弧端刃和倒圆刃，侧刃、圆弧端刃和倒圆刃及直线刃依次相切，所述侧刃的圆弧曲率半径R为5mm-25mm>圆弧端刃的圆弧曲率半径rp为0.5R,倒圆刃的圆弧曲率半径r为刀片的主圆心角Θ为30° -90°，侧刃R的圆弧长度为R*(90-0.5* Θ )*ji/180 ;副圆心角δ为0.5 θ〈 δ〈0.75 Θ，rp圆弧长度R* δ * ji /180。多个刀片3的刀尖之间的平底宽度Dc为3mm-8mm，且多个刀片的刀尖之间的底端构成刀具中空平底结构。本专利技术与现有技术相比具有以下效果:1.本专利技术与环形刀相比明显减小了刀具的平底宽度，能够有效减小凹曲面欠切量。因刀具平底宽度Dc减小，本专利技术的端铣能力不如环形刀，但也正因如此，本专利技术的适用范围也随之扩大。常用环形刀的直径为20mm，圆角为3mm，其平底宽度Dc为14mm，而直径为20mm，圆心角为60°的本专利技术平底宽度Dc为5mm，如图9和图10所示。若在加工曲率半径为30mm的凹曲面时,环形刀的欠切厚度为0.9mm,而本专利技术的欠切厚度仅为0.1mm,其更能适应复杂曲面的加工，减小欠切。2.本专利技术在型腔陡壁的加工过程中，下切同样的步距，本专利技术与环形刀相比具有更小的残余高度。在二次荒加工中，常采用层切方法加工型腔，尤其对于陡立面，刀具走刀方向沿等高线方向。如图11-图14所示，D20R3(直径为20mm，圆角为3mm)环形刀与D20圆心角为60°的双圆弧心形仿形铣刀残余高度对比图。在加工坡度均为45°的斜面时，下切步距为1.5mm,环形刀的残余高度为0.195mm,而本专利技术的仿形统刀残余高度仅为0.056mm,即在这种条件下，本专利技术可降低残余高度71.3%。3.本专利技术与现有的球头刀相比，避免了刀尖切削速度为零的缺陷，并且提高了刀片端部强度。刀具端部采用了双圆弧中空底刃代替球头刀中的球形刃，由于双圆弧底刃中心处内凹，避免了普通球头刀切削线速度Vc为零的缺陷，中空结构使切削速度较低的部分不参与切削，能够增大切削刃接触长度，减小切削力，切削条件良好，从而减少刀具磨损。图15和图16为普通球头刀与本专利技术所涉及的铣刀端铣加工状况对比。普通球头刀在加工中最容易损坏的的部分就是刀尖部位，高硬度表面极易使刀尖部位崩刃，而本专利技术为双圆弧端刃中空结构，能够有效的避免崩刃现象，提高到刀片端部强度。4.本专利技术与球头刀相比，具有更强的端铣能力。双圆弧中空平底结构设计的主要目的就是改善球头铣刀端铣性能，使其适用于复杂型腔的二次荒加工与半精加工过程。从图15和图16可以明显看出，本专利技术的切宽W2明显大于球头刀切宽W1。以直径同为40mm两种刀具为例，比较两种铣刀切削宽度。在切深0.5mm的情况下，球头刀单次切宽为8.9mm ；而本专利技术铣刀在同直径情况下，圆心角60°时，切宽可达到16.3_。明显提高了加工效率。5.本专利技术与普通球头刀相比具具有更高的进给率。在设定刀具进给率时，要考虑到刀具在切削范围内，切削条件最差时所能达到的最大进给设定为该刀具在此加工范围内的进给率，本专利技术与普通球头刀相比端部切削速率明显提高。普通球头刀在刀尖处切削速度为零，金属去除效率低，此时高进给易造成刀具折断，这就限制了球头刀的进给率。本专利技术不存在刀尖切削速度为零的问题，其端部最低切削速率为π.Dc.η，其中η为主轴转速，具有更高的金属去除率。减小刀具切削底刃径向进给抗力，能够提高刀具的进给率，防止径向力过大造成刀具折断。6.本专利技术所设计的铣刀属于异形铣刀，其刃形特殊，在数控加工实际使用过程中，应将刀具高速旋转后的有效切削轮廓(如图19所示)导入到Powermill自定义刀具模块中，软件即可根据输入的刀具外形轮廓，进行布尔运算，生成相应的刀路轨迹。本专利技术针对复杂型腔的加工有较强实用性，经过对某复杂型腔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复杂型腔加工用的仿形铣削刀具，它包括刀体(1)，所述刀体(1)的一端设有多个容屑槽(2)，多个容屑槽(2)均布开设，其特征在于：所述仿形铣削刀具还包括多个结构相同的刀片(3)，每个容屑槽(2)内通过螺钉设有一个刀片(3)，所述每个刀片(3)均为中心对称结构，多个刀片(3)的刀尖之间的平底宽度Dc为3mm‑8mm，且多个刀片(3)的刀尖之间的底端构成刀具中空平底结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘献礼，张安山，李茂月，杨树财，王广越，佟欣，郭佳鑫，季思慧，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23