[发明专利]一种复杂型腔加工用的仿形铣削刀具

说明书

技术领域

本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％。