CN109262039B - 一种多功能仿形铣刀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能仿形铣刀，包括切削部和装卸部，切削部具有中心轴，切削部包括一内球切削刃和至少一对外球切削刃，内球切削刃与中心轴相交且关于中心轴旋转对称，每对外球切削刃中的两条外球切削刃关于中心轴旋转对称，且外球切削刃与中心轴之间具有一定径向间距，内球切削刃关于中心轴旋转形成的球面与外球切削刃关于中心轴旋转形成的球面相交，内球切削刃的球面半径为r，所述外球切削刃的球面半径为R，满足：1.2r≤R≤1.5r。本发明的多功能仿形铣刀具有效率高、振动小加工表面质量好的的优点。

Description

一种多功能仿形铣刀

技术领域

本发明涉及金属刀具加工，尤其涉及一种多功能仿形铣刀。

背景技术

由于硬质合金材料稀缺、价格昂贵且加工性能差，使用整体硬质合金钻孔刀具钻孔使用成本较高，导致整体硬质合金钻孔刀具发展受到一定的约束。随着制造业的发展装配技术的提高，钻孔刀具切削部件硬质合金制成，而夹持部件由低硬度的钢材料制成，当切削部件磨损后可单独更换切削部件，该类钻孔刀具具有十分好的性价比得到广泛应用，正在逐渐取代整体硬质合金钻孔刀具。

夹持部件为钢质材料的钻孔刀具在钻孔过程中，刀具切削部分完全深入工件中和工件形成封闭区域，切屑卷曲困难且不易排出，为了保证钻孔刀具的切削性能，钻孔刀具一般设有大面积的容屑槽，同时为了便于切屑的排出，一般将钻孔刀具的容屑槽设计成具有螺旋形状的排屑槽型。为了便于制作容屑槽由直旋面和具有一半径的弧面组成，此类钻孔刀具结构简单，便于制作，为了保证钻孔刀具芯部强度，一般容屑空间较小，切屑不易卷曲排出困难，钻孔表面质量差、钻孔效率低下。

为了克服上述问题，已经相关技术提出对容屑槽进行改进，即改变容屑槽的两侧弧面半径大小，以此增大容屑槽的空间，由于容屑槽的弧面半径改变，那么需要半径不同的仿形铣刀对该容屑槽进行加工，然而目前采用的方法是用两种型号的仿形铣刀进行加工此类容屑槽，这种方式加工需要更换，而且两把刀进行加工容易出现加工表面衔接处的质量问题。

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，提供一种切削效率高、加工表面质量好的多功能仿形铣刀。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种多功能仿形铣刀，包括切削部和装卸部，所述切削部具有中心轴，所述切削部包括一内球切削刃和至少一对外球切削刃，所述内球切削刃与中心轴相交且关于中心轴旋转对称，每对外球切削刃中的两条外球切削刃关于中心轴旋转对称，且外球切削刃与中心轴之间具有一定径向间距，所述内球切削刃关于中心轴旋转形成的球面与外球切削刃关于中心轴旋转形成的球面相交，所述内球切削刃的球面半径为r，所述外球切削刃的球面半径为R，满足：1.2r≤R≤1.5r。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述内球切削刃旋转形成的球面的顶点为M，每对外球切削刃中两条外球切削刃之间的连接线旋转形成的球面的顶点为N，M和N均在中心轴上，二者之间的间距为H，满足：0.8(R-r)≤H≤1.2(R-r)。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述装卸部的直径为D，所述外球切削刃与中心轴之间在径向方向上的最短的距离为L1，应满足：0.05D≤L1≤0.2D。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述外球切削刃与装卸部之间具有外柱切削刃，所述外柱切削刃在以中心轴为回转中心的圆柱面上。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述内球切削刃两端与装卸部之间具有连接刃，所述连接刃与相邻的外球切削刃之间，或相邻两个外球切削刃之间之间形成排屑槽。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述连接刃包括锥切削刃，且所述锥切削刃在旋转时不参与铣削。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述锥切削刃在以中心轴为回转中心的锥面顶角为α，满足：30°≤α≤60°。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述连接刃还包括内柱切削刃，所述内柱切削刃位于锥切削刃与装卸部之间，所述内柱切削刃在以中心轴为回转中心的圆柱面上，所述锥切削刃与内柱切削刃之间具有平滑过渡的角切削刃。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述外球切削刃设置一对，两个外球切削刃与两个连接刃周向均匀分布，且外球切削刃与相邻的连接刃之间形成排屑槽。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述连接刃与外球切削刃结构相同，二者关于中心轴旋转对称。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述切削部与装卸部之间为可拆卸连接。

为解决上述技术问题，本发明采用以下另一种技术方案：

一种多功能仿形铣刀，包括切削部和装卸部，所述切削部具有中心轴，所述切削部包括内球切削刃和外球切削刃，所述内球切削刃与中心轴相交，且相交点将内球切削刃分为两段，一段长度大于另一段长度，所述外球切削刃与中心轴之间具有一定径向间距，所述内球切削刃长度长的一段关于中心轴旋转形成的球面与外球切削刃关于中心轴旋转形成的球面相交，所述内球切削刃的球面半径为r，所述外球切削刃的球面半径为R，满足：1.2r≤R≤1.5r。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述切削部的直径为D，所述外球切削刃邻近中心轴的一端与中心轴之间的径向间距为L2，满足：0.05D≤L2≤0.2D。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述内球切削刃一端与装卸部之间具有连接刃，所述连接刃与外球切削刃之间形成排屑槽。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的多功能仿形铣刀的内切削刃、外切削刃上内球切削刃、外球切削刃分布在不同的直径的切削球面上且两切削球面彼此相交，通过准确设计两切削球面尺寸和位置关系，小切深加工时，小球面上内切削刃通过锥切削刃和仿形铣刀装卸部连接，具有较好的刚性且切削刃长较短，切削力小、切削效率高、加工表面质量好；大切深加工时，较普通铣刀和工件具有更大的接触长度，单位切削刃只承受低的负载，可以极大的提高仿形铣刀铣削效率；内球切削刃、外球切削刃受力发生不同球向，且内、外球切削刃分别在不同切削深度方向对工件进行铣削加工，和加工表面形成两次不同曲率的凹凸配合，可有效抑制切削振动的产生，切削稳定极大提高加工表面质量和切削效率。

再次，本发明的公开的多功能铣刀上设设有两段不同圆弧的内球切削刃、外球切削刃，可以一次加工完成两段不同圆弧表面的加工，用于应用于钻孔刀具的的双圆弧螺旋槽加工时，极大的提高切削效率，并有效解决双圆弧交界处毛刺和干涉变形问题，有效提高加工表面质量。

附图说明

图1是本发明实施例1的立体结构示意图。

图2是本发明实施例1的主视图。

图3是本发明实施例1的右视图。

图4是图2中F处放大图。

图5是采用本发明仿形铣刀加工出来的刀具的容屑槽的结构示意图。

图6是本发明实施例2的立体结构示意图。

图7是本发明实施例2的主视图。

图8是本发明实施例2的右视图。

图9是本发明实施例3的主视图。

图10是本发明实施例3的右视图

图中各标号表示：

100、切削部；101、中心轴；110、内球切削刃；120、外球切削刃；130、连接刃；131、锥切削刃；140、外柱切削刃；200、装卸部；300、排屑槽；400、容屑槽；401、第一弧面；402、第二弧面。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

如图1至图4所示，本实施例的多功能仿形铣刀，包括切削部100和装卸部200，切削部100具有中心轴101，切削部100包括一内球切削刃110和至少一对外球切削刃120，内球切削刃110与中心轴101相交且关于中心轴101旋转对称，每对外球切削刃120中的两条外球切削刃120关于中心轴101旋转对称，且外球切削刃120与中心轴101之间具有一定径向间距，内球切削刃110关于中心轴101旋转形成的球面与外球切削刃120关于中心轴101旋转形成的球面相交，内球切削刃110的球面半径为r，外球切削刃120的球面半径为R，满足：1.2r≤R≤1.5r。本实施例中，以R＝1.33r为例，

本实施例中，如图3所示，外球切削刃120设置一对。实际铣削时，两个外球切削刃120与内球切削刃110进行铣削，内球切削刃110铣削处的球面与外球切削刃120铣削出的球面相交，形成完整的切削，如图5所示，采用该仿形铣刀铣削出的刀具的容屑槽的结构，容屑槽400包括两个弧面，第一弧面401和第二弧面402，第一弧面的半径r1与第二弧面半径r2不相等。小切深加工时，较普通仿形铣刀而言，具有较好的刚性且切削刃长较短，切削力小、切削效率高、加工表面质量好；大切深加工时，较普通仿形铣刀而言，内球切削刃110较普通仿形铣刀和工件具有更大的接触长度，单位切削刃只承受低的负载，可以极大的提高仿形铣刀10铣削效率；同进，仿形铣刀10的内球切削刃110、外球切削刃120受力发生不同球向，且内球切削刃110、外球切削刃120分别在不同切削深度方向对工件进行铣削加工，对仿形铣刀在不同深度上对信进行双层窜动约束，可有效抑制切削振动的产生，进一步提高加工表面质量和切削效率；内球切削刃110、外球切削刃120受力发生不同球向，且内、外球切削刃分别在不同切削深度方向对工件进行铣削加工，可有效抑制切削振动的产生，进一步提高加工表面质量和切削效率。再次，本发明的公开的多功能铣刀上设设有两段不同圆弧的内球切削刃、外球切削刃，可以一次加工完成两段不同圆弧表面的加工，用于应用于钻孔刀具的的双圆弧螺旋槽加工时，极大的提高切削效率，并有效解决双圆弧交界处毛刺和干涉变形问题，有效提高加工表面质量。

在具体应用实例中，内球切削刃110旋转形成的球面的顶点为M，每对外球切削刃120中两条外球切削刃120之间的连接线旋转形成的球面的顶点为N，M和N均在中心轴101上，二者之间的间距为H，为保证仿形铣刀以上技术效果，要求准确设计内球切削刃110、外球切削刃120的尺寸和位置关系，满足：0.8(R-r)≤H≤1.2(R-r)。本实施例中，H取值R-r。H与图4中h对应。

本实施例中，装卸部200的直径为D，外球切削刃120与中心轴101之间在径向方向上的最短的距离为L1，该L1也是内球切削刃110在中心轴101上的径向宽度的一半，为保证内球切削刃110在中心轴101的中心位置切削时具有足够的强度和容屑空间，L1应满足：0.05D≤L1≤0.15D，本实施例中，L1取值0.1D。

本实施例中，外球切削刃120与装卸部200之间具有外柱切削刃140，外柱切削刃140在以中心轴101为回转中心的圆柱面上。内球切削刃110两端与装卸部200之间具有连接刃130，由于外球切削刃120设置一对，两个外球切削刃120与两个连接刃130周向均匀分布，则连接刃130与相邻的外球切削刃120之间形成共四个排屑槽300。又由于连接刃130包括锥切削刃131，且锥切削刃131在旋转时不参与铣削，锥切削刃131关于中心轴101的回转锥台包裹在外球切削刃120关于中心轴101的回转的球面内，因此四个排屑槽300的结构不完全相同。

在具体应用实例中，锥切削刃131在以中心轴101为回转中心的锥面顶角为α，为了保证内球切削刃110的强度，α应满足的条件为：30°≤α≤60°。本实施例中，本实施例中α取值为40°

具体实施例中，切削部100与装卸部200之间可以为一体成型，也可以为可拆卸连接。本实施例中，切削部100与装卸部200之间为一体成型。

除本实施例1以外，在其他实施例中，还可以是外球切削刃120设置两对，各外球切削刃120与两个连接刃130周向均匀分布，且外球切削刃120与相邻的连接刃130或相邻的外球切削刃120之间形成排屑槽300，连接刃130设置在两对外球切削刃120之间。外球切削刃120设置的数量与实际铣削工况有关，一般主要设置一对。

实施例2

如图6至图8所示，本实施例的多功能铣刀与实施例1基本相同，不同之处仅在于：

本实施例中，连接刃130与外球切削刃120结构相同，二者关于中心轴101旋转对称。也就是说连接刃130与外球切削刃120一样，进行铣削。排屑槽300由连接刃130与外球切削刃120之间的区域形成，连接刃130与外球切削刃120结构一致，那么四个排屑槽300的结构相同。即本实施例中，切削刃分为一个内球切削刃110和四个外球切削刃120。。

其余未述之处与实施例1完全相同，此处不再赘述。

实施例3

如图9和图10所示，本实施例的多功能仿形铣刀，切削部100包括一个内球切削刃110和一个外球切削刃120，内球切削刃110与中心轴101相交，且相交点将内球切削刃110分为两段，一段长度大于另一段长度，外球切削刃120与中心轴101之间具有一定径向间距，内球切削刃110长度长的一段关于中心轴101旋转形成的球面与外球切削刃120关于中心轴101旋转形成的球面相交，内球切削刃110的球面半径为r，外球切削刃120的球面半径为R，满足：1.2r≤R≤1.5r。

本实施例中，内球切削刃110一端通过连接刃130与装卸部200连接，连接刃130用于支撑内球切削刃110，连接刃130不参与铣削，一个内球切削刃110与一个外球切削刃120之间之间呈180°设置，并且二者之间形成两个排屑槽300。内球切削刃110另一端是断开的，内球切削刃110在中心轴101上两端是不对称的。内球切削刃110内球切削刃110长度长的一段关于中心轴101旋转形成一个球面，外球切削刃120旋转形成球面，两个球面还是可以相交，因此可以形成一个完整的切削刃。

在具体应用实例中，切削部100的直径为D，外球切削刃120邻近中心轴101的一端与中心轴101之间的径向间距为L2，为保证内球切削刃110在中心轴101一端处的容屑空间，以及外球切削刃120靠近中心轴101一端的切削稳定性，L2应满足的条件为：0.05D≤L2≤0.2D。本实施例中，L2取值0.1D。

其余未述之处与实施例1相同，此处不再赘述。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (12)

1.一种多功能仿形铣刀，包括切削部（100）和装卸部（200），所述切削部（100）具有中心轴（101），其特征在于：所述切削部（100）包括一内球切削刃（110）和一对外球切削刃（120），所述内球切削刃（110）与中心轴（101）相交且关于中心轴（101）旋转对称，每对外球切削刃（120）中的两条外球切削刃（120）关于中心轴（101）旋转对称，且外球切削刃（120）与中心轴（101）之间具有一定径向间距，所述内球切削刃（110）关于中心轴（101）旋转形成的球面与外球切削刃（120）关于中心轴（101）旋转形成的球面相交，所述内球切削刃（110）的球面半径为r，所述外球切削刃（120）的球面半径为R，满足：1.2r≤R≤1.5r，所述内球切削刃（110）两端与装卸部（200）之间具有连接刃（130），所述连接刃（130）包括锥切削刃（131），且所述锥切削刃（131）在旋转时不参与铣削。

2.根据权利要求1所述的多功能仿形铣刀，其特征在于：所述内球切削刃（110）旋转形成的球面的顶点为M，每对外球切削刃（120）中两条外球切削刃（120）之间的连接线旋转形成的球面的顶点为N，M和N均在中心轴（101）上，二者之间的间距为H，满足：0.8（R-r）≤H≤1.2（R-r）。

3.根据权利要求2所述的多功能仿形铣刀，其特征在于：所述装卸部（200）的直径为D，所述外球切削刃（120）与中心轴（101）之间在径向方向上的最短的距离为L1，应满足：0.05D≤L1≤0.2D。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的多功能仿形铣刀，其特征在于：所述外球切削刃（120）与装卸部（200）之间具有外柱切削刃（140），所述外柱切削刃（140）在以中心轴（101）为回转中心的圆柱面上。

5.根据权利要求1至3任意一项所述的多功能仿形铣刀，其特征在于：所述连接刃（130）与相邻的外球切削刃（120）之间，或相邻两个外球切削刃（120）之间形成排屑槽（300）。

6.根据权利要求1所述的多功能仿形铣刀，其特征在于：所述锥切削刃（131）在以中心轴（101）为回转中心的锥面顶角为α，满足：30°≤α≤60°。

7.根据权利要求5所述的多功能仿形铣刀，其特征在于：所述外球切削刃（120）设置一对，两个外球切削刃（120）与两个连接刃（130）周向均匀分布，且外球切削刃（120）与相邻的连接刃（130）之间形成排屑槽（300）。

8.根据权利要求7所述的多功能仿形铣刀，其特征在于：所述连接刃（130）与外球切削刃（120）结构相同，二者关于中心轴（101）旋转对称。

9.根据权利要求1至3任意一项所述的多功能仿形铣刀，其特征在于：所述切削部（100）与装卸部（200）之间为可拆卸连接。

10.一种多功能仿形铣刀，包括切削部（100）和装卸部（200），所述切削部（100）具有中心轴（101），其特征在于：所述切削部（100）包括内球切削刃（110）和外球切削刃（120），所述内球切削刃（110）与中心轴（101）相交，且相交点将内球切削刃（110）分为两段，一段长度大于另一段长度，所述外球切削刃（120）与中心轴（101）之间具有一定径向间距，所述内球切削刃（110）长度长的一段关于中心轴（101）旋转形成的球面与外球切削刃（120）关于中心轴（101）旋转形成的球面相交，所述内球切削刃（110）的球面半径为r，所述外球切削刃（120）的球面半径为R，满足：1.2r≤R≤1.5r，所述内球切削刃（110）一端与装卸部（200）之间具有连接刃（130），所述连接刃（130）包括锥切削刃（131），且所述锥切削刃（131）在旋转时不参与铣削。

11.根据权利要求10所述的多功能仿形铣刀，其特征在于：所述切削部（100）的直径为D，所述外球切削刃（120）邻近中心轴（101）的一端与中心轴（101）之间的径向间距为L2，满足：0.05D≤L2≤0.2D。

12.根据权利要求10所述的多功能仿形铣刀，其特征在于：所述连接刃（130）与外球切削刃（120）之间形成排屑槽（300）。

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