一种原位适用端侧斜三面高速切削加工的“菠萝形”铣刀

摘要

本发明提供了一种原位适用端侧斜三面高速切削加工的“菠萝形”铣刀，该铣刀包括铣刀底托和刀身，刀身包括至少一个铣刀侧刀体，其中铣刀侧刀体和铣刀底托同轴安装，并整体安装在外围的加工中心主轴上；所述铣刀侧刀体的外表面加工有至少一道螺旋槽和至少一道阶梯槽，两者的位置相邻，阶梯槽的阶梯面上安装侧面刀片，并与螺旋槽的位置相对应；所述铣刀底托的侧面上加工有与螺旋槽和阶梯槽位置相对应的弧形槽，其侧面上还设置有至少一个斜面刀片，底面上设置有至少一个端面刀片；所述端面刀片、侧面刀片和斜面刀片分别作用于工件的端面、侧面和斜面。本发明可在不换刀或更换工装情况下，实现对工件端面、侧面和斜面的高效加工。

说明书

技术领域

本发明涉及一种铣刀，具体涉及一种原位适用端侧斜三面高速切削加工的“菠萝形”铣刀，属于高速切削技术领域。

背景技术

高速切削是除料加工的主流技术之一，是关乎国民经济基础的装备制造业的重要组成部分。高速切削主要包含机床装备与工艺技术，刀具技术是工艺技术的重要组成。刀具是加工中心装备与工艺性能发挥的介质和载体，一直扮演精密和高科技含量的角色。

铣削刀具是加工中心用刀的多数，但加工中心中的铣削刀具一般直径较小，不能将机床的高转速转化为高线速度，一定程度上限制了加工中心的切削效率和切削质量。另一方面，常用的铣刀具，如端铣刀、圆柱铣刀、立铣刀等，只能对单面进行加工，对于工件若出现的端面、侧面和斜面共存的场合，需要不断的换刀或更换工件装夹才能给予解决，影响了切削效率或切削精度。为顺应现代加工的高效高精度要求，需要解决铣削刀具的这些不足。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种原位适用端侧斜三面高速切削加工的“菠萝形”铣刀，采用该刀具可以在不换刀或改换工件装夹的情况下，实现对工件端面、侧面和斜面三面进行原位高线速度加工，提高切削效率和加工精度。

一种原位适用端侧斜三面高速切削加工的“菠萝形”铣刀，该铣刀包括铣刀底托和刀身，刀身包括至少一个铣刀侧刀体，其中铣刀侧刀体和铣刀底托同轴安装，并整体安装在外围的加工中心主轴上；

所述铣刀侧刀体的外表面加工有至少一道螺旋槽和至少一道阶梯槽，两者的位置相邻，阶梯槽的阶梯面上安装侧面刀片，并与螺旋槽的位置相对应；所 述铣刀底托的侧面上加工有与螺旋槽和阶梯槽位置相对应的弧形槽，其侧面上还设置有至少一个斜面刀片，顶面上设置有至少一个端面刀片；

所述端面刀片、侧面刀片和斜面刀片分别作用于工件的端面、侧面和斜面。

所述铣刀侧刀体为空腔圆柱体，其端面上设置有至少两个凸起；铣刀底托为锥台，其上端面加工有与凸起配合的安装槽；

若铣刀侧刀体为两个或两个以上，则底层铣刀侧刀体通过凸起安装在铣刀底托的安装槽上，中间层和顶层铣刀侧刀体的凸起上分别安装有调心螺钉；每层铣刀侧刀体的螺旋槽和阶梯槽位置相对应并相互连通。

所述同一阶梯槽内设置有两个呈螺旋分布的侧面刀片，其螺旋角为25°～30°。

所述铣刀侧刀体上螺旋槽的螺旋角为38°～50°。

所述铣刀底托上端面中心加工有沉孔，沉孔向外延伸形成减重槽。

所述相邻弧形槽之间的铣刀底托的侧面上，沿其高度方向设置有两个斜面刀片。

所述每层铣刀侧刀体能够进行更换。

有益效果： 

(1)本发明实现原位适应的功能，可以不通过换刀直接进行多个面的高速切削加工，提高工作效率；采用端面刀片、侧面刀片和斜面刀片，可以实现铣削金属和木材等材料的端面、侧面与斜面的加工，即可以实现多方位、多角度铣削。

(2)本发明可以更换每层铣刀侧刀体的位置，保证各层刀片磨损程度相近，充分且均匀地发挥各刀片的使用潜能；每层侧面刀片呈螺旋分布并位于不同阶梯面上，可使侧面刀片是逐刃参与切削，明显降低切削力，并有益于切屑的排出。

(3)本发明的菠萝铣刀具有较高的直径，可以将加工中心的高转速转化为高切削线速度，提高切削效率和切削质量；另外该铣刀侧刀体上配置了调心螺钉，可以将刀具重心微调到回转中心线上，保证该铣刀高速运转下的动态平衡， 提高切削过程的稳定性。

附图说明

图1是本发明铣刀的爆炸图。

图2是本发明铣刀的轴测图。

图3是本发明铣刀侧刀体的结构示意图。

图4是本发明铣刀底托上端面的结构图。

图5是本发明铣刀底托侧面的结构图。

其中，1-铣刀底托、2-铣刀侧刀体、3-侧面刀片、4-锁紧螺钉、5-沉头螺钉、6-联接螺栓、7-调心螺钉、8-刀柄、9-螺旋槽、10-阶梯槽、11-凸起、12-安装槽、13-减重槽、14-弧形槽、15-端面刀片、16-斜面刀片

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

如附图1和附图2所示，本发明提供了一种原位适用端侧斜三面高速切削加工的“菠萝形”铣刀，该铣刀包括铣刀底托1和刀身，两者同轴设置并通过沉头螺钉5与联接螺栓6固定，并作为整体通过刀柄8安装在外围的加工中心主轴上。其中刀身包括至少一个铣刀侧刀体2，本实施例中，铣刀侧刀体2采用三个同轴设置并记为顶层、中间层和底层，其数量可以根据实际需要进行增加或减少。所述铣刀的形状类似菠萝形，即刀具的排布形似“菠萝”，刀具采用组合式结构，便于安装和拆卸。

上述中，采用三个相同的铣刀侧刀体2依次同轴设置，可以拆卸更换三个相同的铣刀侧刀体2的位置，从而保证各层刀具磨损程度相近，充分且均匀地发挥各刀片的使用潜能。

如附图3所示，铣刀侧刀体2为空腔圆柱体，其圆周面上沿周向加工有至少一道螺旋槽9和至少一道阶梯槽10，本实施例中，螺旋槽9和阶梯槽10采用四道，并且均匀分布，每道阶梯槽10分别相邻一道螺旋槽9，阶梯槽10上的两 个阶梯面与螺旋槽9的位置相对应。阶梯槽10上的两个阶梯面均设置有侧面刀片3，侧面刀片3采用硬质合金刀片，并通过锁紧螺钉4固定在阶梯面上，即铣刀侧刀体2在轴向上共有两排侧面刀片3。

铣刀侧刀体2的端面上至少设置有两个凸起11，本实施例中，凸起11采用两个，并且对称设置在其中心通孔的外沿上，中间层和底层铣刀侧刀体2的凸起11都安装有调心螺钉7，通过调心螺钉7的旋进与旋出调整刀具整体重心的位置，可以调节整个铣刀重心落在回转中心线上，从而实现该刀具在高速运转情况下的动平衡。

上述中，螺旋槽9既可用于排屑又可以减轻铣刀自身重量，其数量也可以根据实际进行增加或减少。阶梯槽10的阶梯面上设置有侧面刀片3，侧面刀片3位于不同阶梯面上，这样可以使相邻两个侧面刀片3之间具有重叠区域，避免在工件上留下刀痕，铣刀侧刀体2加工有中心通孔，即内部采用圆柱空腔结构以降低整个铣刀的自身重量。

上述中，铣刀侧刀体2的直径为φ70mm～φ90mm，本实施例选用φ80mm。铣刀侧刀体2上共有八个硬质合金的侧面刀片3，同一阶梯槽10内两个侧面刀片3呈螺旋分布，其螺旋角为25°～30°，这样才能使得三个铣刀侧刀体2相对应的侧面刀片3形成螺旋状，本实施例选用28°，仿生菠萝的形状即仿生菠萝上的螺旋线，进而实现逐刃加工。铣刀侧刀体2上螺旋槽9的螺旋角度为38°～50°，本实施例选用40°。

如附图4和附图5所示，铣刀底托1为锥台，其底面加工有与顶层铣刀侧刀体2上凸起11配合的安装槽12，其上端面中心加工有沉孔，沉孔向外延伸形成减重槽13。其侧面加工有与顶层铣刀侧刀体2上螺旋槽9和阶梯槽10位置相对应的弧形槽14，即采用了流线型的外形设计，减小切削时的气流阻力，降低高速旋转时发出的蜂鸣声。本实施例中，弧形槽14采用均匀分布的四道。

在铣刀底托1的底面上并位于每道弧形槽14顶部外沿分别设置有端面刀片15，即其底面设置有至少一个端面刀片15，铣刀底托1的侧面上设置有至少一个斜面刀片16。本实施例中，相邻弧形槽14之间的铣刀底托1的侧面上沿其高 度方向设置有两个斜面刀片16。

上述中，端面刀片15和斜面刀片16分别通过锁紧螺钉4固定在铣刀底托1的刀槽上。铣刀底托1上共有两排八个斜面刀片16和四个端面刀片15，可以进行斜面与端面的切削加工，两者的数量可以根据实际需要进行增加或减少。

整体位置关系：三个铣刀侧刀体2依次同轴设置，三者的螺旋槽9和阶梯槽10的位置相对应并相互连通，使同一位置的螺旋槽9和阶梯槽10形成完整的螺旋槽和阶梯槽，并使阶梯槽内的侧面刀片3呈螺旋分布。顶层铣刀侧刀体2通过其上的凸起11与铣刀底托1的安装槽12配合。

本发明的工作过程如下：

在进行切削加工之前，在动平衡机上对铣刀进行动平衡实验，调节中间层和底层铣刀侧刀体2上的四颗调心螺钉7的位置，使整个铣刀能够达到高转速下的动平衡要求。将铣刀底托1和刀身整体通过刀柄8固定在机床主轴上，切削过程中，使铣刀高速旋转，将工件固定在主轴下方。

在进行侧面切削加工时，由于铣刀刀身中三个铣刀侧刀体2上的侧面刀片3呈螺旋状分布，铣刀侧刀体2将逐刃参与木材切削，可以达到切削工件并降低切削力和提高切削质量的目的。如果工件尺寸较小，在切削加工一段时间后，底层的铣刀侧刀体2上的侧面刀片3一直参与切削导致磨损量较大，此时可以停止切削，并进行重新组装，即可以更换三个铣刀侧刀体2的位置，将底层铣刀侧刀体2更换到顶层，从而降低底层铣刀侧刀体2上侧面刀片3的磨损程度，使每个铣刀侧刀体2磨损相近，这样可以延长刀具的使用寿命，提高了刀具材料的利用率。

通过铣刀底托1上的端面刀片15和斜面刀片16对切削材料的端面和斜面进行加工。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。