一种用于碳纤维复合材料加工用PCD铣刀制造技术

本发明专利技术公开了一种用于碳纤维复合材料加工用PCD铣刀，包括刀片和刀杆；刀杆为硬质合金材料制作而成；所述刀片具有双刃断屑齿铣削刃，所述双刃断屑齿铣削刃包括铣削刃前端、由数个铣削刃单元组成的铣削刃主体和铣削刃后端，其中，一个铣削刃单元包括一个双刃断屑齿和一个断屑槽，所述一个双刃断屑齿包括一个第一铣削刃和一个第二铣削刃，且第一铣削刃的螺旋角β1与第二铣削刃的螺旋角β2旋向相反。本发明专利技术采用高强度材质PCD作为切削刃材料，在保证刃口强度的条件下，进一步通过创新性刃口结构设计，所产生的切屑细小易断，同时抑制轴向铣削分力，有效抑制毛刺的产生。

A PCD Milling Cutter for Carbon Fiber Composite Material Processing

The invention discloses a PCD milling cutter for carbon fiber composite material processing, which comprises a cutter blade and a cutter rod; the cutter rod is made of cemented carbide material; the cutter blade has a double-edged chip-breaking tooth milling edge, and the double-edged chip-breaking tooth milling edge includes the front end of the milling edge, the main body of the milling edge composed of several milling edge units and the rear end of the milling edge, in which a milling edge unit includes one milling edge unit. A double-edged chip-breaking tooth and a chip-breaking groove comprise a first milling edge and a second milling edge, and the helix angle beta 1 of the first milling edge is opposite to the helix angle beta 2 of the second milling edge. The invention adopts high strength material PCD as cutting edge material, under the condition of guaranteeing the cutting edge strength, further through innovative cutting edge structure design, the chip produced is fine and easy to break, at the same time, the axial milling force is restrained, and the burr generation is effectively restrained.

【技术实现步骤摘要】
一种用于碳纤维复合材料加工用PCD铣刀
本专利技术涉及刀具
，特别是涉及一种用于碳纤维复合材料加工用PCD铣刀。
技术介绍
聚晶金刚石(Polycrystallinediamond，简称PCD)具有硬度高、抗压强度高、导热性及耐磨性好等特性，可在高速切削中获得很高的加工精度和加工效率，聚晶金刚石被广泛应用于刀具领域中。传统碳纤维复材加工用PCD铣刀在实际使用中容易使碳纤维复材上下表面产生毛刺，影响工件质量。这主要是因为传统铣削刀具通常采用右旋设计，在铣削过程中会产生沿刀具轴向朝刀柄一方的较大的铣削分力，碳纤维材料具有较高的韧性，难以切断，所以极易在工件表面上产生大量毛刺。在此基础上又设计出左旋的铣削工具，然而还是会在工件上产生相反方向的毛刺，因此又产生出一种直槽直刃铣削刀具，该类刀具的轴向铣削力分力有效降低，能减轻毛刺现象，但是刀具径向力随之增大，产生更大加工振动，因而并不能完全去除毛刺。随着近年来碳纤维复合材料应用日趋广泛，对加工碳纤维复合材料的高效铣刀需求日益增多，传统刀具已无法满足实际加工生产需求，新型高效的碳纤维复合材料铣刀成为当下市场的热门需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术之不足，提供一种用于碳纤维复合材料加工用PCD铣刀，能够实现对碳纤维复合材料的高效铣削，可有效抑制毛刺的产生，提升工件加工表面质量，也能通过本专利技术所提供的刀具，进行其他难加工材料的加工。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于碳纤维复合材料加工用PCD铣刀，包括刀片和刀杆；刀杆为硬质合金材料制作而成；所述刀杆的一端设有刀片安装座，刀杆的另一端设有柄部；所述刀片安装座中还开有依中心线周向分布的至少一个容屑槽；所述刀片固定在所述容屑槽中；所述刀片具有双刃断屑齿铣削刃，所述双刃断屑齿铣削刃包括铣削刃前端、由数个铣削刃单元组成的铣削刃主体和铣削刃后端，其中，一个铣削刃单元包括一个双刃断屑齿和一个断屑槽，所述一个双刃断屑齿包括一个第一铣削刃和一个第二铣削刃，且第一铣削刃的螺旋角β1与第二铣削刃的螺旋角β2旋向相反。所述的刀片包括PCD材料制作而成的切削层和硬质合金材料制作而成的基体层；所述切削层复合在所述基体层上，并通过所述基体层焊接固定在所述刀杆的刀片安装座中；所述铣削刃前端包括底刃和部分周刃；所述铣削刃主体和铣削刃后端均处于周刃上。所述第一铣削刃的螺旋角β1为左旋，第二铣削刃的螺旋角β2为右旋，且螺旋角β1的范围为20°～90°，螺旋角β2的范围为-20°～70°；相邻的铣削刃单元的两个双刃断屑齿之间均由断屑槽所隔开，从而使得每个铣削刃单元的第二铣削刃与相邻的铣削刃单元的第一铣削刃成不连续状态，以利用铣削刃主体的不连续性导致切削过程中所形成的切屑不连续，使切屑变得细小，有利于断屑。所述双刃断屑齿上的第一铣削刃的长度为La，第二铣削刃的长度为Lb，双刃断屑齿的切削长度L为第一铣削刃的长度La在轴向的投影距离与第二铣削刃的长度Lb在轴向的投影距离之和，公式表述为L＝La×cosβ1+Lb×cosβ2。所述双刃断屑齿上的第一铣削刃处在双刃断屑齿与断屑槽相接的一边，所述双刃断屑齿上的第二铣削刃处在连接相邻的两个断屑槽之间的一边；断屑槽的长度b1与双刃断屑齿的第一铣削刃的长度La的关系满足如下公式：La＝b1×cosβ2/cosβ1。所述断屑槽通过开槽角度α开槽形成，断屑槽的开槽角度α满足如下公式：α＝β1+β2。所述刀片的切削层厚度为h1，刀片的基体层厚度为h2，所述刀片的切削层的厚度h1与断屑槽的长度b1应满足如下关系：b1≤h1×cosβ1cosα/cosβ2。所述容屑槽包括焊接面和容屑面，焊接面具有前角γ1，所述刀片的周刃具有前角γ2，所述刀片所对应的向心角为γ3，则焊接面的前角γ1、刀片的周刃的前角γ2和刀片的向心角为γ3应满足如下关系：γ1＝γ2+γ3。所述刀杆的一端的刀片安装座开有多个容屑槽，每个容屑槽对应装配一个刀片，各个刀片的铣削刃前端中，其切削层长度为LD，其基体层长度为Ld，并且LD>Ld；各个刀片的切削层长度LD不相同，基体层长度Ld也不相同；各个刀片中，切削层长度LD的最大值与最小值之间的差值不小于一个断屑槽长度b1，即为LDmax-LDmin≥b1。与现有技术相比较，本专利技术的有益效果是：本专利技术采用高强度材质PCD作为切削刃，在保证刃口强度的条件下，进一步通过独创的双刃断屑齿铣削刃结构设计，增加双刃断屑齿和断屑槽结构，提升了刀具加工碳纤维复材的断屑性能，极大降低了毛刺的产生，并且通过双刃断屑齿的双刃双螺旋角结构设计，减小了铣削过程中的轴向分力，进而抑制了工件边缘毛刺翻边现象。相对于传统的铣刀，双刃断屑齿铣削刃的周刃实际切削长度有所增加，因此在其他工况不变的情况下，单位长度的周刃所承担的压力有所降低，有利于提高刀具寿命；并且，通过对双螺旋角的控制，可以有效控制铣削过程中的轴向铣削分力，有助于解决碳纤维复合材料工件边缘毛刺翻边现象；最后，双刃断屑齿在铣削过程中与工件具有一定楔合作用，有利于降低刀具颤振幅度。以下结合附图及实施例对本专利技术作进一步详细说明；但本专利技术的一种用于碳纤维复合材料加工用PCD铣刀不局限于实施例。附图说明图1是刀具装配图。图2是双刃断屑齿铣削刃主视图。图3是局部双刃断屑齿示意图。图4是双刃断屑齿结构分析图。图5是双刃断屑齿铣削刃俯视图。图6是双刃断屑齿铣削刃底刃示意图。图7是刀片安装于刀杆的刀片安装座的主视图。图8是刀片安装于刀杆的刀片安装座的左视图。图9是铣削刃前端局部示意图。图中，10：刀片；1：双刃断屑齿铣削刃；2：刀杆；3：铣削刃前端；4：双刃断屑齿；5：铣削刃单元；6：断屑槽；7：铣削刃后端；8：刀片安装座；9：容屑槽；20：柄部；11：容屑面；12：焊接面；1a：切削层；1b：基体层；1c：后刀面；2a：铣刀中心线；3a：底刃；3b：圆角；3c：周刃。4a：第一铣削刃；4b：第二铣削刃；5a：铣削刃主体。具体实施方式实施例如图1至图9所示，本专利技术的一种用于碳纤维复合材料加工用PCD铣刀，包括刀片10和刀杆2；刀杆2为硬质合金材料制作而成；所述刀杆2的一端设有刀片安装座8，刀杆的另一端设有柄部20；所述刀片安装座8中还开有依中心线周向分布的四个容屑槽9；所述刀片10固定在所述容屑槽9中；所述刀片10具有双刃断屑齿铣削刃1，所述双刃断屑齿铣削刃1包括铣削刃前端3、由11个铣削刃单元5组成的铣削刃主体5a和铣削刃后端7，其中，一个铣削刃单元5包括一个双刃断屑齿4和一个断屑槽6，所述一个双刃断屑齿4包括一个第一铣削刃4a和一个第二铣削刃4b，且第一铣削刃4a的螺旋角β1与第二铣削刃4b的螺旋角β2旋向相反。螺旋角β1与螺旋角β2旋向相反，在铣削过程中轴向铣削分力能部分抵消，第一铣削刃4a增加了实际铣削刃的长度，有效降低单位长度铣削刃上的压力，有助于提高刀具寿命。所述的刀片10包括PCD材料制作而成的切削层1a和硬质合金材料制作而成的基体层1b；所述切削层1a复合在所述基体层1b上，并通过所述基体层1b焊接固定在所述刀杆的刀片安装座中；所述铣削刃前端3包括周刃3c和底刃3a；所述铣削刃主体5a和铣削刃后端7均处于周刃上。所述第一铣削刃4a的螺旋角β本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于碳纤维复合材料加工用PCD铣刀，包括刀片和刀杆；其特征在于：所述刀杆为硬质合金材料制作而成；所述刀杆的一端设有刀片安装座，刀杆的另一端设有柄部；所述刀片安装座中还开有依中心线周向分布的至少一个容屑槽；所述刀片固定在所述容屑槽中；所述刀片具有双刃断屑齿铣削刃，所述双刃断屑齿铣削刃包括铣削刃前端、由数个铣削刃单元组成的铣削刃主体和铣削刃后端，其中，一个铣削刃单元包括一个双刃断屑齿和一个断屑槽，所述一个双刃断屑齿包括一个第一铣削刃和一个第二铣削刃，且第一铣削刃的螺旋角β1与第二铣削刃的螺旋角β2旋向相反。

【技术特征摘要】
1.一种用于碳纤维复合材料加工用PCD铣刀，包括刀片和刀杆；其特征在于：所述刀杆为硬质合金材料制作而成；所述刀杆的一端设有刀片安装座，刀杆的另一端设有柄部；所述刀片安装座中还开有依中心线周向分布的至少一个容屑槽；所述刀片固定在所述容屑槽中；所述刀片具有双刃断屑齿铣削刃，所述双刃断屑齿铣削刃包括铣削刃前端、由数个铣削刃单元组成的铣削刃主体和铣削刃后端，其中，一个铣削刃单元包括一个双刃断屑齿和一个断屑槽，所述一个双刃断屑齿包括一个第一铣削刃和一个第二铣削刃，且第一铣削刃的螺旋角β1与第二铣削刃的螺旋角β2旋向相反。2.根据权利要求1所述的用于碳纤维复合材料加工用PCD铣刀，其特征在于：所述的刀片包括PCD材料制作而成的切削层和硬质合金材料制作而成的基体层；所述切削层复合在所述基体层上，并通过所述基体层焊接固定在所述刀杆的刀片安装座中；所述铣削刃前端包括底刃和部分周刃；所述铣削刃主体和铣削刃后端均处于周刃上。3.根据权利要求2所述的用于碳纤维复合材料加工用PCD铣刀，其特征在于：所述第一铣削刃的螺旋角β1为左旋，第二铣削刃的螺旋角β2为右旋，且螺旋角β1的范围为20°～90°，螺旋角β2的范围为-20°～70°；相邻的铣削刃单元的两个双刃断屑齿之间均由断屑槽所隔开，从而使得每个铣削刃单元的第二铣削刃与相邻的铣削刃单元的第一铣削刃成不连续状态，以利用铣削刃主体的不连续性导致切削过程中所形成的切屑不连续，使切屑变得细小，有利于断屑。4.根据权利要求3所述的用于碳纤维复合材料加工用PCD铣刀，其特征在于：所述双刃断屑齿上的第一铣削刃的长度为La，第二铣削刃的长度为Lb，双刃断屑齿的切削长度L为第一铣削刃的长度La在轴向的投影距离与第二铣...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜恩来，黄宗明，鄢国洪，邹伶俐，王明明，
申请(专利权)人：厦门金鹭特种合金有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35