[发明专利]一种复杂型腔加工用的仿形铣削刀具有效

专利信息
申请号: 201410198570.6 申请日: 2014-05-12
公开(公告)号: CN103934496A 公开(公告)日: 2014-07-23
发明(设计)人: 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
主分类号: B23C5/02 分类号: B23C5/02;B23C5/20
代理公司: 哈尔滨市松花江专利商标事务所 23109 代理人: 牟永林
地址: 150080 黑龙*** 国省代码: 黑龙江;23
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摘要:
搜索关键词: 一种 复杂 型腔加 工用 铣削 刀具
【说明书】:

技术领域

发明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。

背景技术

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:

(1)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。

发明内容

本发明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。

本发明的技术方案是: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2mm-5mm,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)*π/180;副圆心角δ为0.5θ<δ<0.75θ,rp圆弧长度R*δ*π/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。

本发明与现有技术相比具有以下效果:

1.本发明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,本发明的端铣能力不如环形刀,但也正因如此,本发明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°的本发明平底宽度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,而本发明的欠切厚度仅为0.1mm,其更能适应复杂曲面的加工,减小欠切。

2.本发明在型腔陡壁的加工过程中,下切同样的步距,本发明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,而本发明的仿形铣刀残余高度仅为0.056mm,即在这种条件下,本发明可降低残余高度71.3%。

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