[发明专利]具有双圆弧槽型的立铣刀

说明书

技术领域

本发明涉及金属切削工具，尤其涉及具有双圆弧槽型的立铣刀。

背景技术

在金属切削领域，粗加工用立铣刀为了保证较大的容屑空间，一般要求芯厚值较小，这样会导致刀具刚性差，切削刃强度低；精加工用立铣刀为了保证较好的刚性，要求芯厚值较大，这样会导致刀具的容屑空间小。因此，一般结构的立铣刀很难兼顾刀具刚性和容屑空间的要求，在加工钛合金、高温合金、不锈钢等难加工材料时，表现尤为突出。

目前，公知的整体立铣刀如图4所示，其容屑槽的槽型结构一般由多段光滑曲线构成，其中存在一个半径很小的槽底圆弧8，切屑10流过槽底圆弧8时，卷曲变形非常严重，导致切削力变大，而且，切屑10卷曲的方向朝向外周切削齿，因此容易将外周切削齿打崩。此外，槽背圆弧9与槽底圆弧8弯曲方向不一致，切屑10通过槽底流向槽背时会受到槽背圆弧9的阻碍，导致切屑10不能顺畅的排出，从而使刀具产生崩刃，甚至断刀的现象，降低了刀具的使用寿命，增加了加工成本。

专利文献CN201455382U公开了一种变槽型铣刀，该铣刀采用抛物线槽型，槽型截面图形为y=ax²+bx+c，在L1轴向长度内，芯厚为d1；在L1轴向长度外，芯厚为d2，且d2为d1的1.4倍。该技术方案仍存在以下4个弊端：

1、该铣刀槽型与公知铣刀槽型不同，经过优化后其截面槽型由一段抛物线构成，排屑较公知的整体立铣刀顺畅。由数学知识易知，抛物线上每点对应的圆弧圆心的位置不同而且每点的曲率半径也不同；由力学知识易知，切屑在流过容屑槽时，受到容屑槽对其阻力的大小与该点的曲率半径有密切关系，受力方向则指向圆心。因此，当切屑流经抛物线型容屑槽时，受到阻力的大小和方向时刻都在变化，这也就意味着同一切屑不同位置上的阻力的大小和方向是不同的，且会形成互相影响，这将导致整片切屑产生复杂的三维扭曲变形，最终导致的结果就是排屑不顺畅，切屑阻力变大，刀具易崩刃，刀具寿命低。

2、该技术方案中铣刀槽型截面图形满足y=ax²+bx+c，可供独立调整的参数比较少，只有3个（a、b、c），若是取值不当，有可能出现保证了刀具刚性和容屑空间，但切削齿后刀面宽度偏小、切削刃强度不够的现象。

3、该技术方案中，只限定了a、b、c不为零。若a取负值，则抛物线开口向内，即形成容屑槽的抛物线为一段外凸的抛物线，这样的槽型会导致切屑无法卷曲折断，造成刀具无法使用。

4、由于存在2个不等的芯厚d1和d2，因此在L1处会存在芯厚突变台阶，该台阶的存在对切屑的沿容屑槽的顺利排出形成了阻碍。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单可靠，能兼顾刀具刚性、容屑和排屑能力，在加工钛合金、高温合金、不锈钢等难加工材料时，尤其是在不锈钢粗加工时能大幅提高刀具寿命、降低加工成本的具有双圆弧槽型的立铣刀。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种具有双圆弧槽型的立铣刀，包括柄部和切削部，所述切削部包括端面切削齿、外周切削齿和位于相邻两外周切削齿之间的容屑槽，所述容屑槽在径向剖面上由槽前刀面圆弧和槽后刀面圆弧构成，所述槽前刀面圆弧经过点a、b，所述槽后刀面圆弧经过点b、c，并且槽后刀面圆弧与槽前刀面圆弧内切于点b，以立铣刀旋转中心为原点，所述槽前刀面圆弧上所有点的坐标均满足方程(x-a₁)²+(y-b₁)²=r₁²，其中r₁为槽前刀面圆弧的半径，a₁和b₁的取值不等于0；所述槽后刀面圆弧上所有点的坐标均满足方程(x-a₂)²+(y-b₂)²=r₂²，其中r₂为槽后刀面圆弧的半径，a₂和b₂的取值不等于0；设立铣刀刃径为D。

所述槽前刀面圆弧半径r₁为0.18 D～0.25D。

所述槽后刀面圆弧半径r₂为2.0D～2.5D。

所述立铣刀的芯厚d为0.55 D～0.75D。

所述外周切削齿的后刀面宽度B为0.1 D～0.2 D。

所述立铣刀刃径D的取值范围为3mm~16mm。