一种最速曲线螺旋刃圆柱立铣刀制造技术

一种最速曲线螺旋刃圆柱立铣刀包括刀体、最速曲线螺旋刃、容屑槽槽型和容屑槽。一种最速曲线螺旋刃圆柱立铣刀考虑了最速曲线的最速特性和等时特性，可以保证在同一时刻、不同位置处产生的切屑能同时以最快的速度排出容屑槽，减少切屑在容屑槽的停留时间，降低切屑堆积的密度，减轻切屑与刀具的摩擦，减轻切屑之间相互挤压而引起的切屑堆积和排屑困难的问题，最大程度的降低切削温度、减轻刀具磨损，同时该立铣刀可有效减小铣削过程中的冲击和振动,从而达到改善被加工工件表面质量和延长刀具使用寿命的目的。刀具使用寿命的目的。刀具使用寿命的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种最速曲线螺旋刃圆柱立铣刀


[0001]本专利技术涉及机械加工
，具体而言，涉及一种最速曲线螺旋刃圆柱立铣刀。

技术介绍

[0002]对于常规圆柱立铣刀，减小立铣刀螺旋刃的螺距会增大切削力，且缩小排屑空间，引起切屑阻塞容屑槽，不利于加工的顺利进行；而增大立铣刀螺旋刃的螺距虽然能降低切削力，但是会引起切屑从工件上剥离时的速度方向改变过大，进而引起刀
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屑磨损严重、冲击明显以及切削温度过高的问题，从而严重缩短刀具的使用寿命。
[0003]同时，常规圆柱立铣刀的螺旋刃展开线是直线段，直线段的二阶导数不连续，因此在常规圆柱立铣刀的铣削过程中会存在冲击、振动明显的问题，明显降低被加工工件的表面质量。
[0004]实际上，在制造业上，常规圆柱立铣刀的应用范围非常广泛，立铣刀的圆柱表面和端面上都有切削刃，它们可同时进行切削，也可单独进行切削。主要用于平面铣削、凹槽铣削、台阶面铣削和仿形铣削。圆柱立铣刀在航空航天、电子、通讯、汽车、模具、环境等工业领域都发挥着举足轻重的加工作用；在铝合金、不锈钢、复合材料、钢材及钛合金等材料的切削加工过程中有着不可或缺的地位。
[0005]钛合金具有强度高、耐蚀性好、耐热性高和韧性好等特点而非常适用于制造高端工业设备、航空航天装备，尤其广泛应用于制作飞机发动机压气机部件，特别适合生产战斗机零部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。但由于钛合金物理、化学和机械性能的相互影响造成加工难度大、切削效率低、刀具寿命短，主要表现在切削温度高、对刀具粘结和扩散严重等特点,是一种典型的难加工材料，在使用常规圆柱立铣刀铣削钛合金时存在如下的问题：
[0006](1)切屑与前刀面接触面积小、刀尖应力大、温度高，从而使得刀尖和切削刃容易磨损。
[0007](2)摩擦系数大。在相同条件下，钛合金材料与普通碳钢相比，其摩擦系数大，切屑流经前刀面时所作的摩擦功大，导致摩擦界面温度更高，使刀具易于磨损。
[0008](3)化学活性高。钛合金高温时化学活性很高，能与空气中的氧、氮和水蒸气等发生化学反应，在钛合金表面生成硬化层，导致工件硬度大幅度提高，同时降低了工件塑性并且使切屑与前刀面的接触长度进一步减少，导致刀具磨损加快。
[0009](4)热传导率低。钛合金的导热系数很小，分别只有45号钢的1/5～1/7、铝的1/14，且切屑与前刀面的接触长度极短，切削时产生的热不易传出，集中在切削区和切削刃附近的较小范围内，导致刀具温度过高，加快刀具的磨损。
[0010](5)已加工的钛合金表面常存在振纹明显的问题，这种现象尤其在薄壁件的铣削过程中更加明显，该现象主要是由于铣削过程中的冲击、振动引起的。
[0011](6)在铣削钛合金时，由于钛合金弹性模量小，造成让刀现象，因此要求机床和刀具具有较强的刚性。同时铣削时，刀具与切屑接触长度短，卷屑不易，切屑堵塞会造成切削
区域温度过高、刀具剧烈磨损的问题，进而大大缩短刀具的使用寿命。
[0012]为此本专利技术提出了一种能快速排屑、降低刀
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屑摩擦、减缓刀具磨损、减小冲击、减小振动并能有效延长刀具使用寿命的最速曲线螺旋刃圆柱立铣刀。这种最速曲线螺旋刃圆柱立铣刀的螺旋刃沿刀体所在的圆柱体的展开线是最速曲线。以这条最速曲线在刀体上缠绕得到的螺旋刃为线型，以这个线型为引导线，以容屑槽槽型为截面型面得出本专利技术的最速曲线螺旋刃圆柱立铣刀的螺旋刃及容屑槽结构，最终得出能快速排屑、降低刀
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屑摩擦、减缓刀具磨损、减小冲击、减小振动且使用寿命长的最速曲线螺旋刃圆柱立铣刀。

技术实现思路

[0013]本专利技术提供一种圆柱立铣刀。
[0014]本专利技术提供的一种最速曲线螺旋刃圆柱立铣刀的螺旋刃沿刀体所在的圆柱体的展开线是最速曲线，而常规圆柱立铣刀的螺旋刃沿刀体所在的圆柱体的展开线是直线。相比于常规圆柱立铣刀的螺旋刃展开线，本专利技术立铣刀的螺旋刃展开线与水平线间的夹角是从0开始增大的，这种改变可以保证切屑从工件上剥离时的速度方向变化不大，有效减缓刀具与切屑之间的挤压摩擦作用，使得切屑与刀具之间的挤压摩擦小，进一步使得产生的切削温度会相应降低。而切削温度是影响刀具磨损和刀具寿命的关键因素，故切削温度的降低会相应的减缓刀具的磨损程度，从而延长刀具的使用寿命。
[0015]随着本专利技术提供的一种最速曲线螺旋刃圆柱立铣刀的螺旋刃的展开线的延伸，本专利技术立铣刀的螺旋刃展开线与水平线之间的夹角自刀尖点A开始呈连续性增大，这能有效地保证切屑的速度方向变化缓慢且连续，不会导致切屑与前刀面之间的压力的突变，在立铣刀的螺旋刃展开线与水平线之间的夹角逐渐变大的同时会伴随切屑与工件基体的剥离，被剥离的切屑的运动方向也会随上述夹角的逐渐变大呈连续、顺滑的趋势排出容屑槽。
[0016]而常规圆柱立铣刀的螺旋刃展开线是一直线段，其初始切线方向在呈骤变后始终保持一固定值不变，这就会导致在前刀面切入工件时，刚被剥离工件的材料的速度方向的突变，造成压应力的突然激增，容易引起刚从工件上剥离的材料与前刀面的粘结作用，同时切削温度和摩擦力等都会激增，加剧刀具磨损，严重降低刀具的使用寿命。
[0017]本专利技术提供的最速曲线的二阶导数存在且连续，而常规圆柱立铣刀的二阶导数并不连续，根据二阶导数的性质，相比于常规圆柱立铣刀，该性质减小本专利技术的立铣刀在铣削过程中冲击和振动，而冲击和振动的减小则能有效的抑制被加工工件表面的振纹，进而有效提高被加工工件的表面质量。
附图说明
[0018]图1为一种最速曲线螺旋刃圆柱立铣刀三维图；
[0019]图2为一种最速曲线螺旋刃圆柱立铣刀的二维图；
[0020]图3为常规圆柱立铣刀刃线展开图；
[0021]图4为一种最速曲线螺旋刃圆柱立铣刀的螺旋刃展开线图；
[0022]图5为最速曲线形成原理图；
[0023]图6为常规圆柱立铣刀与本专利技术的刃线展开对比图。
[0024]图1
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图6中，1是刀体；2是容屑槽；3是最速曲线螺旋刃；4是容屑槽槽型；A是立铣刀
的任意一个刀尖点；l0是常规圆柱立铣刀螺旋刃的展开线；l1是本专利技术一种最速曲线螺旋刃圆柱立铣刀的最速曲线螺旋刃的展开线；g是圆柱立铣刀的螺旋刃展开线的水平距离；h是圆柱立铣刀的螺旋刃展开线的竖直距离；θ0是常规圆柱立铣刀螺旋刃的展开线上任意点与水平线间的夹角；θ1是一种最速曲线螺旋刃圆柱立铣刀的螺旋刃展开线上任意点与水平线间的夹角；x、y分别是坐标系的x轴和y轴；r是最速曲线对应的动圆半径；α是最速曲线上任意点在动圆的切线方向与该点和动圆圆心连线的夹角；
具体实施方式
[0025]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例对技术方案作进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不因此限定本专利技术的保护范围。
[0026]一种最速曲线螺旋刃圆柱立铣刀三维图如图1所示，直观上可观察本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种最速曲线螺旋刃圆柱立铣刀，其特征是：所述的立铣刀包括刀体、最速曲线螺旋刃、容屑槽槽型和容屑槽，所述立铣刀的最速曲线螺旋刃沿立铣刀所述的刀体的展开线是最速曲线，所述立铣刀的容屑槽槽型沿所述的最速曲线螺旋刃在所述刀体上缠绕得到容屑槽。2.根据权利要求1所述的立铣刀，其特征是：所述的刀体是圆柱体，所述圆柱体的直径为0.5～30mm。3.根据权利要求1所述的立铣刀，其特征是：所述的最速曲线需满足0...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜志鹏，刘献礼，王义文，岳彩旭，刘立佳，张安山，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：新型
国别省市：