一种螺旋槽成形铣刀的制作方法

1.本发明涉及铣刀技术领域，尤其涉及一种螺旋槽成形铣刀及增加螺旋槽成形铣刀的锋利度的方法。


背景技术：

2.铣刀是一种应用广泛的多齿多刃回转刀具。铣削加工时，铣刀绕其轴线转动，为主运动，工件则做进给运动。铣刀通常用于高速切削，故加工时冲击性大，振动也较大。由于铣刀是一种多刃刀具，铣削速度较高且无空行程，因此是一种高效率的切削加工方法。成形铣刀是铣刀的一种，其切削刃廓形是根据工件的成形表面形状设计计算的。成形铣刀不仅可以加工平面、沟槽、台阶，还可以加工螺纹、花键、齿轮及其他成形表面。现有技术中的成形铣刀存在无法兼顾切削速度和结构强度的问题。尤其是飞机发动机部件及汽轮机部件的高精度叶盘、叶片及叶轮加工，对刀具的性能要求极高，现有技术中的刀具在加工精度、切削速度、使用寿命等方面均无法满足需求，已经制约这些项目的生产进度。现有技术中通常使用高速钢和硬质合金材料刀具，高速钢因为韧性好，刃口更加容易做到锋利，但是受制于高速钢材料特性，很难做到高线速度加工，且高速钢铣刀使用寿命短。硬质合金耐高温，适合高线速度加工，但是受制于现有刀具制成工艺，做不到成形铣刀所需切削刃的锋利大前角要求，刀具加工精度差，切削效率低，使用寿命短，无法满足产业需求。亟需在刀具的加工效率、加工精度、加工寿命上进行改进。


技术实现要素：

3.本技术提供一种螺旋槽成形铣刀及一种增加螺旋槽成形铣刀的锋利度的方法，包括如下实施方式：
4.实施方式1.一种螺旋槽成形铣刀，其包含成形铣刀本体部分和任选的用于直接或间接与机床连接的连接部分，至少所述成形铣刀本体部分为整体硬质合金材质，所述成形铣刀本体部分具有多个切削刃和与所述切削刃对应的多个主容屑槽，所述切削刃各自独立地具有前刀面、后刀面和刃口，所述前刀面在刃口的每一处形成一个第一前角，所述主容屑槽为螺旋槽，每个所述切削刃包含至少一个切削齿，所述切削齿的后刀面分成负角面、正角面和侧面，从而对应于三种刃口，即负角面刃口、正角面刃口和侧面刃口，其特征在于，在所述前刀面上设置有副容屑槽，所述副容屑槽在长度方向沿所述负角面刃口的方向延伸，所述副容屑槽具有靠近所述负角面刃口的槽面，从而使得所述副容屑槽靠近所述负角面刃口的槽面形成负角面第二前角，所述负角面第二前角大于相应的第一前角。
5.实施方式2.根据实施方式1所述的螺旋槽成形铣刀，其特征在于，所述负角面第二前角比所述第一前角大3度至65度，例如5度至35度，例如3度至35度。
6.实施方式3.根据实施方式1所述的螺旋槽成形铣刀，其特征在于，所述螺旋槽的角度为螺旋的方向与主轴的夹角，所述螺旋槽的角度为3至55度之间，例如15度至50度，例如25度至45度；所述副容屑槽还在长度方向沿所述侧面刃口的方向延伸，所述副容屑槽具有
靠近所述侧面刃口的槽面，从而使得所述副容屑槽靠近所述侧面刃口的槽面形成侧面第二前角，所述侧面第二前角大于相应的第一前角。
7.实施方式4.根据实施方式2所述的螺旋槽成形铣刀，其特征在于，所述副容屑槽沿整个刃口延伸，从而使得所有实际前角都大于等于5度至小于等于45度，大于等于10度至小于等于35度，大于等于15度至小于等于25度，或者大于等于27度至小于等于40度。
8.实施方式5.根据实施方式1所述的螺旋槽成形铣刀，其特征在于，所述副容屑槽的宽度为0.15mm至3mm或为铣刀直径的3％至30％。
9.实施方式6.根据实施方式1所述的螺旋槽成形铣刀，其特征在于，所述副容屑槽的深度为0.1至2mm，或者0.3至1.5mm。
10.实施方式7.根据实施方式1所述的螺旋槽成形铣刀，其特征在于，所述副容屑槽的靠近所述负角面刃口的槽面和/或靠近所述侧面刃口的槽面呈波浪形沿刃口的方向延伸，或者，所述副容屑槽具有槽底面，所述槽底面与所述靠近所述负角面刃口的槽面和/或靠近所述侧面刃口的槽面连接并且基本上平行于所述的前刀面，所述槽底面呈波浪状起伏。
11.实施方式8.根据实施方式1所述的螺旋槽成形铣刀，其特征在于，所述铣刀的直径为5mm至80mm，例如5mm至50mm，例如8mm至40mm，10mm至30mm。
12.实施方式9.根据实施方式1所述的螺旋槽成形铣刀，其特征在于，所述副容屑槽采用不产生热损伤的加工方法制备。
13.实施方式10.根据实施方式1所述的螺旋槽成形铣刀，其特征在于，所述副容屑槽采用飞秒脉冲激光加工方法制备。
14.实施方式11.一种增加螺旋槽成形铣刀的锋利度的方法，
15.其中所述螺旋槽成形铣刀包括成形铣刀本体部分和任选的用于直接或间接与机床连接的连接部分，至少所述成形铣刀本体部分为整体硬质合金材质，所述成形铣刀本体部分具有多个切削刃和与所述切削刃对应的多个主容屑槽，所述切削刃各自独立地具有前刀面、后刀面和刃口，所述前刀面在刃口的每一处形成一个第一前角，所述主容屑槽为螺旋槽，每个所述切削刃包含至少一个切削齿，所述切削齿的后刀面分成负角面、正角面和侧面，从而对应于三种刃口，即负角面刃口、正角面刃口和侧面刃口，其特征在于，
16.所述方法包括：在所述前刀面上形成副容屑槽，所述副容屑槽在长度方向沿所述负角面刃口的方向延伸，所述副容屑槽具有靠近所述负角面刃口的槽面，从而使得所述副容屑槽靠近所述负角面刃口的槽面形成负角面第二前角，所述负角面第二前角大于相应的第一前角。
17.实施方式12.根据实施方式11所述的方法，其特征在于，所述负角面第二前角比所述第一前角大3度至65度，例如5度至35度，例如3度至35度。
18.实施方式13.根据实施方式11所述的方法，其特征在于，所述螺旋槽的角度为螺旋的方向与主轴的夹角，所述螺旋槽的角度为3至55度之间，例如15度至50度，例如25度至40度；所述副容屑槽还在长度方向沿所述侧面刃口的方向延伸，所述副容屑槽具有靠近所述侧面刃口的槽面，从而使得所述副容屑槽靠近所述侧面刃口的槽面形成侧面第二前角，所述侧面第二前角大于相应的第一前角。
19.实施方式14.根据实施方式12所述的方法，其特征在于，所述副容屑槽沿整个刃口延伸，从而使得所有实际前角都大于等于5度至小于等于45度，大于等于10度至小于等于35
度，大于等于15度至小于等于25度，或者大于等于25度至小于等于40度。
20.实施方式15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述副容屑槽的宽度为0.15mm至3mm或为铣刀直径的3％至30％。
21.实施方式16.根据实施方式11所述的方法，其特征在于，所述副容屑槽的深度为0.1至2mm，或者0.3至1.5mm。
22.实施方式17.根据实施方式11所述的方法，其特征在于，所述副容屑槽的靠近所述负角面刃口的槽面和/或靠近所述侧面刃口的槽面呈波浪形沿刃口的方向延伸，或者，所述副容屑槽具有槽底面，所述槽底面与所述靠近所述负角面刃口的槽面和/或靠近所述侧面刃口的槽面连接并且基本上平行于所述的前刀面，所述槽底面呈波浪状起伏。
23.实施方式18.根据实施方式11所述的方法，其特征在于，所述铣刀的直径为5mm至80mm，例如5mm至50mm，例如8mm至40mm，10mm至30mm。
24.实施方式19.根据实施方式11所述的方法，其特征在于，所述副容屑槽采用不产生热损伤的加工方法制备。
25.实施方式20.根据实施方式11所述的方法，其特征在于，所述副容屑槽采用飞秒脉冲激光加工方法制备。
26.本技术通过设置副容屑槽，并使副容屑槽沿着负角面刃口延伸，或者还沿着侧面刃口的方向延伸，或者沿整个刃口延伸，使得所述副容屑槽靠近所述负角面刃口的槽面形成大于相应第一前角的负角面第二前角，在靠近所述侧面刃口的槽面形成侧面第二前角，或者使得所有实际前角在特定范围，有效解决螺旋槽成形铣刀切削刃负前角或者前角过小问题，通过提高切削刃前刀面前角，从而使切削更加轻快，有效减少切削阻力，使加工精度更高，刀具寿命更加持久，使刀具长时间使用下也能够保持加工精度。本技术还通过设置波浪形延伸的槽面和/或呈波浪状起伏的槽底面，进一步加强铣刀的整体强度及加工时的线速度，从而提高加工效率。采用本技术技术方案的铣刀的测试寿命是现有技术刀具寿命的2-5倍。
附图说明
27.为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。
28.图1为螺旋槽成形铣刀的立体图；
29.图2为螺旋槽成形铣刀的本体部分的示意图；
30.图3为螺旋槽成形铣刀本体部分主视图；
31.图4为螺旋槽成形铣刀的局部剖视图；
32.图5为图4中螺旋槽成形铣刀的a-a剖视图；
33.图6为图5虚线框中的局部放大示意图；
34.图7为图4虚线框中的局部放大示意图；
35.图8为图7中螺旋槽成形铣刀切削齿的b-b剖视图；
36.图9为实施例3中设置波浪形槽面和槽底的示意图；
37.图10为实施例5螺旋槽成形铣刀的本体部分的示意图；
38.图11是说明“所述前刀面由垂直穿过所述成形铣刀轴线的半径形成”的示意图。
39.附图说明：10-副容屑槽，11-槽面，12-槽底面，20-本体部分，30-连接部分，100-切削刃，110-前刀面，120-后刀面，121-负角面，122-正角面，123-侧面，130-刃口，131-负角面刃口、132-正角面刃口，133-侧面刃口，200-主容屑槽，300-切削齿。
具体实施方式
40.为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
41.本技术公开了一种螺旋槽成形铣刀，其包含成形铣刀本体部分和任选的用于直接或间接与机床连接的连接部分，至少所述成形铣刀本体部分为整体硬质合金材质，所述成形铣刀本体部分具有多个切削刃和与所述切削刃对应的多个主容屑槽，所述切削刃各自独立地具有前刀面、后刀面和刃口，所述前刀面在刃口的每一处形成一个第一前角，所述主容屑槽为螺旋槽，每个所述切削刃包含至少一个切削齿，所述切削齿的后刀面分成负角面、正角面和侧面，从而对应于三种刃口，即负角面刃口、正角面刃口和侧面刃口，其特征在于，在所述前刀面上设置有副容屑槽，所述副容屑槽在长度方向沿所述负角面刃口的方向延伸，所述副容屑槽具有靠近所述负角面刃口的槽面，从而使得所述副容屑槽靠近所述负角面刃口的槽面形成负角面第二前角，所述负角面第二前角大于相应的第一前角。
42.在一些实施方式中，所述前刀面由垂直穿过所述成形铣刀轴线的半径形成。在本技术中，表述“所述前刀面由垂直穿过所述成形铣刀轴线的半径形成”的含义是从刃口的任一点做垂直于成形铣刀轴线的垂线，该垂线都落入所述前刀面上。如图11中所示，图中显示的点就是在刃口和前刀面上的点，倾斜的直线为成形铣刀的轴线，其中，从刃口的任一点做垂直于成形铣刀轴线的垂线，这些垂线构成了前刀面，或者说这些垂线都落入所述前刀面上。这样的设计使得，刃口的位置在垂线上，对刃口位置的缩放就是对该处半径的缩放量，可以有效的保证刀具轮廓线精度。在一些实施方式中，刀具本身的精度可以达到0.002-0.003mm，也即2-3微米。这样做是因为，本技术中刀具的锋利度不全部依赖于前刀面的设置，在设置精确的前刀面以后，还可以通过副容屑槽来提高刀具的锋利度。精确的前刀面不仅便于制造，而且能够保证刀具轮廓线的精度，这关系到加工工件的精度，同时采用副容屑槽提锋利度，这样就既确保了精度又确保了锋利度。而现有技术中，通过将前刀面整体磨削成更锋利的锐角的方式，实际上无法达到使所有的前角都成锐角，并且这样的磨削使刀具刃口的轮廓线到轴线的垂线不在前刀面上，这不仅使得轮廓线更加复杂，加工变得复杂，更加严重的是，使得精度的控制变得更加困难，容易使刀具以及加工后的工件的精度劣化，而且并没有全面提升锋利度。
43.本技术中，用于加工成形表面，切削刃廓形根据工件廓形设计的铣刀称为成形铣刀。
44.本技术中的“第一前角”是指90度减去前刀面与后刀面在没有做避空设计的情况下的夹角所得的值。第一前角的值越大表明刃口越锋利。在刃口处作垂直于刃口的平面，该平面与前刀面和后刀面的交线在刃口处的夹角，即为前刀面与后刀面在没有做避空设计的情况下的夹角。
45.本技术中的“第二前角”是指90度减去所述副容屑槽靠近刃口的槽面与后刀面在没有做避空设计的情况下的夹角所得的值。在设置有副容屑槽的刃口处作垂直于刃口的平面，该平面与所述副容屑槽靠近刃口的槽面和后刀面的交线在刃口处的夹角，即为所述副容屑槽靠近刃口的槽面与后刀面在没有做避空设计的情况下的夹角。对于刃口上的一些选定点，同时存在第一前角和第二前角，此时该第一前角即为刃口上该选定点的第二前角的相应的第一前角。
46.本技术中，“负角面”“正角面”“侧面”用于描述一个切削齿的后刀面的不同区域，“负角面”位于对应刃口处形成的第一前角为负角的区域，“正角面”位于对应刃口处形成的第一前角为正角的区域，“侧面”为正角面与负角面之间的区域。本技术中的螺旋槽的螺旋可以是左旋，也可以是右旋，通常情况下，切削齿的负角面、正角面所处位置与螺旋槽的方向有关，在螺旋槽为左旋的情况下，对于选定的切削齿，负角面为近轴面，即切削齿离机床主轴较近的面，正角面为远轴面，即切削齿离机床主轴较远的面。在螺旋槽为右旋的情况下，正好相反，负角面为远轴面，即切削齿离机床主轴较远的面，正角面为近轴面，即切削齿离机床主轴较近的面。本领域技术人员理解，对切削齿后刀面进行负角面、正角面、侧面的划分，以及对应的负角面刃口、正角面刃口和侧面刃口的定义，仅是为了便于描述切削齿的不同区域及对应刃口区域，而不应当视为对本技术的限制，例如，本技术定义侧面为正角面与负角面之间的区域，但不应视为限定侧面刃口的第一前角为0度，按照本领域技术人员的通常理解，侧面位于近轴面和远轴面之间，其所对应的侧面刃口的第一前角既可能是正角，也可能是负角，还可能从正角逐渐过渡到负角或者从负角逐渐过渡到正角。本技术的所有示例中都以左旋的螺旋槽来进行介绍，但是本领域技术人员应该理解，在设置右旋的螺旋槽的基础上做类似的设计，或者在同时包含左旋和右旋的螺旋槽上做类似的设计，是本领域技术人员所完全理解并且不需要付出任何过度劳动的，也在本技术预期的范围内。
47.本技术中，“负角面第二前角”指在负角面对应的刃口的任意选定点上形成的第二前角。
48.本技术中，满足成形铣刀锋利度要求的切削刃任意选定点的刃口前角定义为“实际前角”，其为度量本技术工作状态成形铣刀锋利度的指标，对于无需设置副容屑槽即能满足成形铣刀锋利度要求的切削刃，其任意选定点的实际前角即为该选定点的第一前角，对于设置副容屑槽以能满足成形铣刀锋利度要求的切削刃，其任意选定点的实际前角即为该选定点的第二前角。
49.螺旋槽成形铣刀的第一前角包含大于0，等于0和小于0的情况，在第一前角小于0的情况下，即对应刃口处的第一前角为负角的负角面区域，该区域铣刀锋利度不够，在铣削过程中，相应的刃口部分受力较大，并且磨损严重，导致铣刀的寿命较短。本技术通过设置沿负角面刃口方向延伸的副容屑槽，形成大于相应的第一前角的负角面第二前角，有效解决螺旋槽成形铣刀切削刃负前角或前角过小的问题，使螺旋槽成形铣刀锋利度明显提高，减少切削阻力，减少工件表面的热损伤，极大提高切削效率和切削精度，从而提高加工精度，使刀具长时间使用下也能够保持加工精度，因此铣刀的寿命也大大提高。本技术限定所述成形铣刀本体部分为整体硬质合金材质，现有技术中的各种处理方式并没有使锋利度提高的方向沿着刃口分布，从而无法实现全部刃口获得类似的大前角，刀具加工精度、加工效率、加工寿命差。同样材质的铣刀，由于现有技术中没有设置沿着刃口分布的副容屑槽，切
削阻力大，ti合金会产生ti合金硬化层，易使工件产生龟裂纹，从而影响工件的寿命，并且由于具有较大的负角存在，刀具与工件之间的摩擦力增加，除产生硬化层以外，还会产生让刀现象，这直接影响到了加工精度，这在高精度加工里不可接受的。而本技术的成形铣刀能够保持好的锋利度，并且不出现硬化层、龟裂纹和让刀现象。
50.本技术中的硬质合金具有本领域技术人员理解的通常含义，本领域中，硬质合金是以高硬度难熔金属的碳化物(wc、tic)微米级粉末为主要成分,以钴(co)或镍(ni)、钼(mo)为粘结剂，在真空炉或氢气还原炉中烧结而成的粉末冶金制品。它的耐性比高速钢高得多，约在800～1000℃，允许的切削速度约是高速钢的4～10倍。硬度很高，可达(89～91)hra，有的高达93hra；但它的抗弯强度为1.1～1.5gpa，只是高速钢的一半；冲击韧度为0.04mj/m2左右,不足高速钢的1/25～1/10。由于它的耐热性与耐磨性好，因而在刃形不太复杂刀具上的应用日益增多。本技术所述硬质合金包括选自以下的一种：例如钨钴类(wc-co)硬质合金，钨钛钴类(wc-ti-co)硬质合金，钨钛钽(铌)类(wc-tac(nbc)-co)硬质合金，钨钛钴钽(铌)类(wc-ti c-tac(nbc)-co)硬质合金等以wc为基体的硬质合金，或者tic基硬质合金，细晶粒超细晶粒硬质合金，钢结硬质合金，涂层硬质合金等。
51.在一些实施方式中，所述负角面第二前角比所述第一前角大3度至65度，例如5度至35度，例如3度至35度。本领域技术人员可根据需要进行调整，通常负角面刃口任意选定点的第一前角越小，则通过设置副容屑槽形成的负角面第二前角应该越大，从而达到锋利刃口的效果。
52.在一些实施方式中，所述螺旋槽的角度为螺旋的方向与主轴的夹角，所述螺旋槽的角度为3至55度之间，例如15度至55度，例如25度至50度，例如15度至50度，例如25度至45度；所述副容屑槽还在长度方向沿所述侧面刃口的方向延伸，所述副容屑槽具有靠近所述侧面刃口的槽面，从而使得所述副容屑槽靠近所述侧面刃口的槽面形成侧面第二前角，所述侧面第二前角大于相应的第一前角。通常情况下，螺旋槽的角度越大，则第一前角沿着切削刃的变化越快，铣刀在切削刃不同位置的锋利度变化越明显。为了使得铣刀切削刃能够在整体上达到锋利度要求，本技术进一步限定所述副容屑槽还在长度方向沿所述侧面刃口的方向延伸，即靠近所述负角面刃口的槽面继续沿着所述侧面刃口的方向延伸形成靠近所述侧面刃口的槽面，从而在靠近负角面刃口处形成大于相应第一前角的负角面第二前角，在靠近侧面刃口处形成大于相应第一前角的侧面第二前角，有效解决螺旋槽成形铣刀切削刃负前角问题以及切削刃前角过小问题，例如把负前角变成正前角角。进一步在更大范围内提高切削效率和切削精度，并延长刀具寿命。副容屑槽的延伸方向与刃口一致，当刃口是曲线时，副容屑槽就是曲线延伸的。本技术中副容屑槽的长度方向是指与副容屑槽延伸方向一致的方向，因此副容屑槽的长度方向和副容屑槽的延伸方向具有相同的含义，可以互换使用。
53.在一些实施方式中，所述副容屑槽沿整个刃口延伸，从而使得所有实际前角都大于等于5度至小于等于45度，大于等于10度至小于等于35度，大于等于15度至小于等于25度，或者大于等于27度至小于等于40度。为了使得成形铣刀的整个切削刃满足锋利度要求，所述副容屑槽可以沿着整个刃口延伸，从而使得整个刃口任意选定点的实际前角满足特定范围。对于设置副容屑槽的切削刃，其实际前角即为第二前角。本技术虽然限定所述副容屑槽沿整个刃口延伸，但对于螺旋槽成形铣刀的切屑刃刃口而言，不同刃口处的刃口前角存
在不同，例如刃口第一前角沿着切削刃从一个过小的负角逐步增大到正角，在此变化过程中，部分刃口第一前角即在所需要的实际前角范围内，该部分刃口附近则无需设置副容屑槽，此时实际前角即为第一前角。因此，本技术限定所述副容屑槽沿整个刃口延伸，包含了在切削刃刃口的特定区域不设置副容屑槽的情形。本领域技术人员可以合理根据不同刃口区域的前角，合理设置副容屑槽，并最终使得整个切削刃的实际前角满足本技术限定的范围，使得锋利度沿着刃口分布的方向提高，在保证加工精度的同时，提高切削效率，较少切削阻力，提升刀具寿命。
54.在一些实施方式中，所述副容屑槽的宽度为0.15mm至3mm或为铣刀直径的3％至30％。例如所述副容屑槽的宽度为0.3mm至2.5mm，或者0.5mm至2mm，或者0.8mm至1.8mm，或者1mm至1.5mm，或者所述副容屑槽的宽度为铣刀直径的3％至30％，或者5％至25％，或者8％至18％，或者10％至15％。所述副容屑槽宽度指副容屑槽在前刀面上垂直于刃口延伸方向的尺寸，所述铣刀直径指铣刀工作时切削刃旋转最大外圆的直径。
55.在一些实施方式中，所述副容屑槽的深度为0.1至2mm，或者0.3至1.5mm。例如，所述副容屑槽的深度为0.5至1.2mm，或者为0.6至1mm。
56.在一些实施方式中，所述副容屑槽的靠近所述负角面刃口的槽面和/或靠近所述侧面刃口的槽面呈波浪形沿刃口的方向延伸，或者，所述副容屑槽具有槽底面，所述槽底面与所述靠近所述负角面刃口的槽面和/或靠近所述侧面刃口的槽面连接并且基本上平行于所述的前刀面，所述槽底面呈波浪状起伏。槽面的波浪形延伸或者槽底面的波浪状起伏，既可以起到加强筋的作用，在不降低刃口的锋利度的前提下提高刃口强度，提高刃口的耐用性，从而提高加工精度，使刀具在长时间使用下也能够保持加工精度，减少工件表面的热损伤，还能够进一步提高铣削加工时的线速度，实践表明，在使副容屑槽的靠近刃口的槽面形成波浪形的情况下，刀具可以以更高的线速度进行加工，刀具的性能稳定，工件的精度也能够保证，从而提高了加工效率。
57.在一些实施方式中，所述铣刀的直径为5mm至80mm，例如5mm至50mm，例如8mm至40mm，10mm至30mm。
58.在一些实施方式中，所述副容屑槽采用不产生热损伤的加工方法制备。
59.在一些实施方式中，所述副容屑槽采用飞秒脉冲激光加工方法制备。飞秒脉冲激光加工时，每次提供的热量总量小而集中，加工所产生的热量还没有往工件内部传递，切削屑就已经气化，带走了大量的热量，也即切削屑气化带走热量的速度大于热量在工件内部传递的速度，从而使得工件表面没有受到热损伤。而采用现有技术其他的激光加工方法，一次提供的热量较大，容易使工件表面受到热损伤。
60.现有技术的螺旋槽成形铣刀的制备方法是本领域技术人员已知的，包括如下步骤：1.根据实际需要计算好螺旋槽成形铣刀的形状并且选择好合适的硬质合金棒料，2.从硬质合金棒料开始，将硬质合金棒料通过磨削加工形成螺旋槽成形铣刀的坯料，3.通过精加工磨削形成螺旋槽成形铣刀的半成品，4.将该半成品进行pvd涂层处理，从而形成螺旋槽成形铣刀的成品。
61.本技术的一种增加螺旋槽成形铣刀的锋利度的方法主要是在所述半成品的基础上加工副容屑槽，然后再对具有副容屑槽的半成品进行pvd涂层处理。另外，本技术也提供一种对螺旋槽成形铣刀(该螺旋槽成形铣刀为废旧的或者非废旧的)进行处理的方法，包括
任选地对所述螺旋槽成形铣刀的前刀面进行打磨，对所述螺旋槽成形铣刀设置副容屑槽，然后对设置有副容屑槽的螺旋槽成形铣刀进行pvd涂层处理。
62.因此，本技术还公开了一种增加螺旋槽成形铣刀的锋利度的方法，其中所述螺旋槽成形铣刀包括成形铣刀本体部分和任选的用于直接或间接与机床连接的连接部分，至少所述成形铣刀本体部分为整体硬质合金材质，所述成形铣刀本体部分具有多个切削刃和与所述切削刃对应的多个主容屑槽，所述切削刃各自独立地具有前刀面、后刀面和刃口，所述前刀面在刃口的每一处形成一个第一前角，所述主容屑槽为螺旋槽，每个所述切削刃包含至少一个切削齿，所述切削齿的后刀面分成负角面、正角面和侧面，从而对应于三种刃口，即负角面刃口、正角面刃口和侧面刃口，其特征在于，所述方法包括：在所述前刀面上形成副容屑槽，所述副容屑槽在长度方向沿所述负角面刃口的方向延伸，所述副容屑槽具有靠近所述负角面刃口的槽面，从而使得所述副容屑槽靠近所述负角面刃口的槽面形成负角面第二前角，所述负角面第二前角大于相应的第一前角。本技术通过设置沿负角面刃口方向延伸的副容屑槽，形成大于相应的第一前角的负角面第二前角，有效解决螺旋槽成形铣刀切削刃负前角问题，使螺旋槽成形铣刀锋利度明显提高，减少切削阻力，减少工件表面的热损伤，极大提高切削效率和切削精度，从而提高加工精度，使刀具在长时间使用下也能够保持加工精度，因此铣刀的寿命也大大提高。现有技术中的各种处理方式并没有使锋利度提高的方向沿着刃口分布，从而无法实现全部刃口获得类似的大前角，刀具加工精度、加工效率、加工寿命差。
63.在一些实施方式中，所述负角面第二前角比所述第一前角大3度至65度，例如5度至35度，例如3度至35度。本领域技术人员可根据需要进行调整，通常负角面刃口任意选定点的第一前角越小，则通过设置副容屑槽形成的负角面第二前角应该越大，从而达到锋利刃口的效果。
64.在一些实施方式中，所述螺旋槽的角度为螺旋的方向与主轴的夹角，所述螺旋槽的角度为3至55度之间，例如15度至50度，例如25度至45度，例如15度至50度，例如25度至45度；所述副容屑槽还在长度方向沿所述侧面刃口的方向延伸，所述副容屑槽具有靠近所述侧面刃口的槽面，从而使得所述副容屑槽靠近所述侧面刃口的槽面形成侧面第二前角，所述侧面第二前角大于相应的第一前角。通常情况下，螺旋槽的角度越大，则第一前角沿着切削刃的变化越快，铣刀在切削刃不同位置的锋利度变化越明显。为了使得铣刀切削刃能够在整体上达到锋利度要求，本技术进一步限定所述副容屑槽还在长度方向沿所述侧面刃口的方向延伸，即靠近所述负角面刃口的槽面继续沿着所述侧面刃口的方向延伸形成靠近所述侧面刃口的槽面，从而在靠近负角面刃口处形成大于相应第一前角的负角面第二前角，在靠近侧面刃口处形成大于相应第一前角的侧面第二前角，有效解决螺旋槽成形铣刀切削刃负前角问题以及切削刃前角过小问题。进一步在更大范围内提高切削效率和切削精度，并延长刀具寿命。
65.在一些实施方式中，所述副容屑槽沿整个刃口延伸，从而使得所有实际前角都大于等于5度至小于等于45度，大于等于10度至小于等于35度，大于等于15度至小于等于25度，或者大于等于27度至小于等于40度。为了使得成形铣刀的整个切削刃满足锋利度要求，所述副容屑槽可以沿着整个刃口延伸，从而使得整个刃口任意选定点的实际前角满足特定范围。对于设置副容屑槽的切削刃，其实际前角即为第二前角。本技术虽然限定所述副容屑
槽沿整个刃口延伸，但对于螺旋槽成形铣刀的切屑刃刃口而言，不同刃口处的刃口前角存在不同，例如刃口第一前角沿着切削刃从一个过小的负角逐步增大到正角，在此变化过程中，部分刃口第一前角即在所需要的实际前角范围内，该部分刃口附近则无需设置副容屑槽，此时实际前角即为第一前角。因此，本技术限定所述副容屑槽沿整个刃口延伸，包含了在切削刃刃口的特定区域不设置副容屑槽的情形。本领域技术人员可以合理根据不同刃口区域的前角，合理设置副容屑槽，并最终使得整个切削刃的实际前角满足本技术限定的范围，使得锋利度沿着刃口分布的方向提高，在保证加工精度的同时，提高切削效率，较少切削阻力，提升刀具寿命。
66.在一些实施方式中，所述副容屑槽的宽度为0.15mm至3mm或为铣刀直径的3％至30％。例如所述副容屑槽的宽度为0.3mm至2.5mm，或者0.5mm至2mm，或者0.8mm至1.8mm，或者1mm至1.5mm，或者所述副容屑槽的宽度为铣刀直径的3％至30％，或者5％至25％，或者8％至18％，或者10％至15％。所述副容屑槽宽度指副容屑槽在前刀面上垂直于刃口延伸方向的尺寸，所述铣刀直径指铣刀工作时切削刃旋转最大外圆的直径。
67.在一些实施方式中，所述副容屑槽的深度为0.1至2mm，或者0.3至1.5mm。例如，所述副容屑槽的深度为0.5至1.2mm，或者为0.6至1mm。
68.在一些实施方式中，所述副容屑槽的靠近所述负角面刃口的槽面和/或靠近所述侧面刃口的槽面呈波浪形沿刃口的方向延伸，或者，所述副容屑槽具有槽底面，所述槽底面与所述靠近所述负角面刃口的槽面和/或靠近所述侧面刃口的槽面连接并且基本上平行于所述的前刀面，所述槽底面呈波浪状起伏。槽面的波浪形延伸或者槽底面的波浪状起伏，既可以起到加强筋的作用，在不降低刃口的锋利度的前提下提高刃口强度，提高刃口的耐用性，从而提高加工精度，使刀具在长时间使用下也能够保持加工精度，减少工件表面的热损伤。还能够进一步提高铣削加工时的线速度，从而提高加工效率。
69.在一些实施方式中，所述铣刀的直径为5mm至80mm，例如5mm至50mm，例如8mm至40mm，10mm至30mm。
70.在一些实施方式中，所述副容屑槽采用不产生热损伤的加工方法制备。从而使得所述副容屑槽部位不存在热损伤层，设置副容屑槽后后刀具强度不会因热损伤而劣化。
71.在一些实施方式中，所述副容屑槽采用飞秒脉冲激光加工方法制备。本技术所述副容屑槽可采用飞秒脉冲激光加工成型制备，例如可以采用以商品名lasertec 50shape购买自德马吉森精机机床贸易有限公司的精密数控激光机。通常认为激光加工成型会使硬质合金的性能劣化，例如皮秒和纳秒加工会造成热损伤，在副容屑槽部位形成热损伤层，损害刀具，表面光洁度非常差，不仅无法满足精加工需求，刀具寿命急剧降低。不受理论限制，认为产生这种热损伤层的原因是由于加工过程中产生高温使得硬质合金发生氧化，合金中的微组织发生变化，硬度及耐磨性降低，这一点可以通过与没有热损伤层的刀具寿命进行对比可以显而易见地发现，具有热损伤层的刀具的寿命往往不及无热损伤层的刀具的一半，有的甚至劣化至正常寿命的五分之一甚至更短。而采用飞秒脉冲激光加工，由于速度极快，不会造成热损伤，表面光洁度可以达到0.1-0.2nm的光洁度，甚至可以做到镜面，适用于精加工，设置副容屑槽后，刀具刃口锋利度显著提高，大大降低切削阻力，减少刀具磨损，刀具的寿命同时提高了2-5倍，实现高精度、高灵活、高效率加工。
72.以上所述的范围可以单独使用或者组合使用。通过下面实施例，能够更容易理解
本技术。
73.实施例
74.实施例1
75.本实施例公开了一种螺旋槽成形铣刀，如图1至图8所示，其包含成形铣刀本体部分20和用于直接与机床连接的连接部分30，所述成形铣刀本体部分为整体硬质合金材质，所述成形铣刀本体部分具有四个切削刃100和与所述切削刃对应的四个主容屑槽200，所述切削刃100各自独立地具有前刀面110、后刀面120和刃口130，所述前刀面在刃口的每一处形成一个第一前角，所述主容屑槽200为螺旋槽，每个所述切削刃包含三个切削齿300，如图3所示，所述切削齿的后刀面120分成负角面121、正角面122和侧面123，从而对应于三种刃口，即负角面刃口131、正角面刃口132和侧面刃口133，其特征在于，在所述前刀面上设置有副容屑槽10，所述副容屑槽在长度方向沿所述负角面刃口131的方向延伸，所述副容屑槽具有靠近所述负角面刃口的槽面，从而使得所述副容屑槽靠近所述负角面刃口的槽面形成负角面第二前角，所述负角面第二前角大于所述相应的第一前角。
76.所述螺旋槽的角度为25度，所述螺旋槽的角度为螺旋的方向与主轴的夹角。图3示出了螺旋槽的角度ω。
77.所述副容屑槽10还在长度方向沿所述侧面刃口133的方向延伸，所述副容屑槽具有靠近所述侧面刃口的槽面，图5示出了沿着侧面刃口133的某一选定点(即图4中a-a剖面上的侧面刃口)设置的副容屑槽，图6为图5中虚线框所示部分的局部放大图，图中示出了该靠近所述侧面刃口的槽面11，从而使得所述副容屑槽靠近所述侧面刃口的槽面形成侧面第二前角，所述侧面第二前角大于相应的第一前角。
78.图7为图4中虚线框内刃口处剖视图的局部放大图，由图中可见，副容屑槽10在三个切屑齿300的近轴面和侧面对应刃口上曲线延伸，其中，近轴面对应刃口即为负角面刃口131，侧面对应刃口即为侧面刃口133，侧面刃口包括图7中位于波峰的凸弧线形刃口和位于波谷的凹弧线形刃口。
79.图8为图7中位于中部的切削齿的b-b剖视图，图7中的b-b剖视平面垂直于位于近轴面的剖视刃口。图8中示例性地标注出了设置有副容屑槽10的情况下，刃口130处的第一前角1和第二前角2。其中第一前角1为负角，其值等于90度减去b-b剖视平面(即垂直于剖视点刃口的平面)与前刀面和后刀面的交线在刃口处的夹角(图中标注的a1)，即90-a1所得的值，为-15度。第二前角2为25度，其值等于90度减去b-b剖视平面(即垂直于剖视点刃口的平面)与所述副容屑槽靠近刃口的槽面和后刀面的交线在刃口处的夹角(图中标注的a2)，即90-a2所得的值，为25度。图8中构成a1和a2共同的边的虚线，即为b-b剖视平面与没有做避空设计情况下的后刀面的的交线。对于图8中切削刃的选定点刃口130，-15度即为负角面第二前角，25度即为相应的第一前角，该处的实际前角为25度。
80.通过设置沿着刃口方向延伸的副容屑槽，形成大于相应的第一前角的负角面第二前角和侧面第二前角，有效解决螺旋槽成形铣刀切削刃负前角或前角过小的问题，提高切削效率和切削精度，从而提高加工精度，使刀具长时间使用下也能够保持加工精度。
81.所述铣刀的直径为20mm，所述副容屑槽的宽度为2mm，所述副容屑槽的深度为0.3mm。本技术中实施例的螺旋槽成形铣刀如下制备，从市场上购得螺旋槽成形铣刀坯料，通过精加工磨削形成螺旋槽成形铣刀的半成品，然后对所述螺旋槽成形铣刀设置副容屑
槽，最后该半成品进行pvd涂层处理，从而形成螺旋槽成形铣刀的成品。其中所述精加工磨削形成螺旋槽成形铣刀的半成品的步骤采用磨床完成。pvd涂层处理为采用现有技术的方法制备。本技术所述副容屑槽采用飞秒脉冲激光加工成型制备，例如可以采用以商品名lasertec 50shape购买自德马吉森精机机床贸易有限公司的精密数控激光机。
82.实施例2
83.本实施例公开了一种螺旋槽成形铣刀，其和实施例1中的成形铣刀基本一致，区别在于：本实施例中所述副容屑槽仅设置在负角面刃口处，其位于刀具的近轴面。
84.实施例3
85.本实施例公开了一种螺旋槽成形铣刀，其和实施例1中的成形铣刀基本一致，区别在于：本实施例中所述副容屑槽仅设置在负角面刃口处，其位于刀具的近轴面。且本实施例中，所述副容屑槽的靠近所述负角面刃口的槽面呈波浪形沿刃口的方向延伸，且所述副容屑槽具有槽底面12，所述槽底面与所述靠近所述负角面刃口的槽面连接并且基本上平行于所述的前刀面，所述槽底面呈波浪状起伏。图9示出了位于设置于负角面刃口处沿刃口方向呈波浪形延伸的槽面11，和呈波浪状起伏的槽底面12。
86.实施例4
87.本实施例公开了一种螺旋槽成形铣刀，其和实施例1中的成形铣刀基本一致，区别在于：本实施例中，所述副容屑槽的靠近所述负角面刃口的槽面和靠近所述侧面刃口的槽面呈波浪形沿刃口的方向延伸，或者，所述副容屑槽具有槽底面，且所述槽底面与所述靠近所述负角面刃口的槽面和靠近所述侧面刃口的槽面连接并且基本上平行于所述的前刀面，所述槽底面呈波浪状起伏。
88.实施例5
89.如图10所示，本实施例公开了一种螺旋槽成形铣刀，其和实施例1中的成形铣刀基本一致，区别在于：本实施例中所述螺旋槽的角度为20度，所述副容屑槽沿整个刃口延伸，从而使得所有实际前角都为25度。
90.实施例6
91.本实施例公开了一种螺旋槽成形铣刀，其和实施例1中的成形铣刀基本一致，区别在于：本实施例中所述螺旋槽的角度为25度，所述副容屑槽沿整个刃口延伸，从而使得所有实际前角都为27度。
92.采用未设置副容屑槽的刀具作为对照和按照本技术实施例1至实施例6中的刀具进行飞机叶盘加工试验，材料为钛合金，铣床采用哈默公司的c42铣刀进行试加工，结果如下：
93.表1
94.95.申请人出乎意料地发现，相对于未设置副容屑槽的成形铣刀而言，本技术的成形铣刀能够加工更多的工件，而同样材质的铣刀，由于没有设置副容屑槽，在加工第2个工件时，ti合金就会产生ti合金硬化层，从而造成龟裂纹，从而影响到发动机叶盘的寿命，并且由于具有较大的负角存在，刀具与工件之间的摩擦力增加，除产生硬化层以外，还会产生让刀现象，这直接影响到了加工精度，这是高精度加工里不可接受的。而本技术的成形铣刀即便是生产了3-5个工件以后，仍然能够保持好的锋利度，并且不出现硬化层、龟裂纹和让刀现象。在使副容屑槽的靠近刃口的槽面形成为波浪形的情况下，刀具可以以更高的线速度90米/秒进行加工，刀具的性能稳定，工件的精度也能够保证，这提高了加工效率。
96.以上所述仅是本公开的示范性实施方式，而非用于限制本公开的保护范围，本公开的保护范围由所附的权利要求确定。

技术特征：
1.一种螺旋槽成形铣刀，其包含成形铣刀本体部分和任选的用于直接或间接与机床连接的连接部分，至少所述成形铣刀本体部分为整体硬质合金材质，所述成形铣刀本体部分具有多个切削刃和与所述切削刃对应的多个主容屑槽，所述切削刃各自独立地具有前刀面、后刀面和刃口，所述前刀面在刃口的每一处形成一个第一前角，所述主容屑槽为螺旋槽，每个所述切削刃包含至少一个切削齿，所述切削齿的后刀面分成负角面、正角面和侧面，从而对应于三种刃口，即负角面刃口、正角面刃口和侧面刃口，其特征在于，在所述前刀面上设置有副容屑槽，所述副容屑槽在长度方向沿所述负角面刃口的方向延伸，所述副容屑槽具有靠近所述负角面刃口的槽面，从而使得所述副容屑槽靠近所述负角面刃口的槽面形成负角面第二前角，所述负角面第二前角大于相应的第一前角。2.根据权利要求1所述的螺旋槽成形铣刀，其特征在于，所述负角面第二前角比所述第一前角大3度至65度，例如5度至35度。3.根据权利要求1所述的螺旋槽成形铣刀，其特征在于，所述螺旋槽的角度为螺旋的方向与主轴的夹角，所述螺旋槽的角度为3至55度之间，例如15度至50度，例如25度至45度；所述副容屑槽还在长度方向沿所述侧面刃口的方向延伸，所述副容屑槽具有靠近所述侧面刃口的槽面，从而使得所述副容屑槽靠近所述侧面刃口的槽面形成侧面第二前角，所述侧面第二前角大于相应的第一前角。4.根据权利要求2所述的螺旋槽成形铣刀，其特征在于，所述副容屑槽沿整个刃口延伸，从而使得所有实际前角都大于等于5度至小于等于45度，大于等于10度至小于等于35度，大于等于15度至小于等于25度，或者大于等于27度至小于等于40度。5.根据权利要求1所述的螺旋槽成形铣刀，其特征在于，所述副容屑槽的宽度为0.15mm至3mm或为铣刀直径的3％至30％。6.根据权利要求1所述的螺旋槽成形铣刀，其特征在于，所述副容屑槽的深度为0.1至2mm，或者0.3至1.5mm。7.根据权利要求1所述的螺旋槽成形铣刀，其特征在于，所述副容屑槽的靠近所述负角面刃口的槽面和/或靠近所述侧面刃口的槽面呈波浪形沿刃口的方向延伸，或者，所述副容屑槽具有槽底面，所述槽底面与所述靠近所述负角面刃口的槽面和/或靠近所述侧面刃口的槽面连接并且基本上平行于所述的前刀面，所述槽底面呈波浪状起伏。8.根据权利要求1所述的螺旋槽成形铣刀，其特征在于，所述铣刀的直径为5mm至80mm，例如8mm至40mm，10mm至30mm。9.根据权利要求1所述的螺旋槽成形铣刀，其特征在于，所述副容屑槽采用不产生热损伤的加工方法制备。10.根据权利要求1所述的螺旋槽成形铣刀，其特征在于，所述副容屑槽采用飞秒脉冲激光加工方法制备。11.一种增加螺旋槽成形铣刀的锋利度的方法，其中所述螺旋槽成形铣刀包括成形铣刀本体部分和任选的用于直接或间接与机床连接的连接部分，至少所述成形铣刀本体部分为整体硬质合金材质，所述成形铣刀本体部分具有多个切削刃和与所述切削刃对应的多个主容屑槽，所述切削刃各自独立地具有前刀面、后刀面和刃口，所述前刀面在刃口的每一处形成一个第一前角，所述主容屑槽为螺旋槽，每个所述切削刃包含至少一个切削齿，所述切削齿的后刀面分成负角面、正角面和侧
面，从而对应于三种刃口，即负角面刃口、正角面刃口和侧面刃口，其特征在于，所述方法包括：在所述前刀面上形成副容屑槽，所述副容屑槽在长度方向沿所述负角面刃口的方向延伸，所述副容屑槽具有靠近所述负角面刃口的槽面，从而使得所述副容屑槽靠近所述负角面刃口的槽面形成负角面第二前角，所述负角面第二前角大于相应的第一前角。12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述负角面第二前角比所述第一前角大3度至65度，例如5度至35度，例如3度至35度。13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述螺旋槽的角度为螺旋的方向与主轴的夹角，所述螺旋槽的角度为3至55度之间，例如15度至50度，例如25度至45度；所述副容屑槽还在长度方向沿所述侧面刃口的方向延伸，所述副容屑槽具有靠近所述侧面刃口的槽面，从而使得所述副容屑槽靠近所述侧面刃口的槽面形成侧面第二前角，所述侧面第二前角大于相应的第一前角。14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述副容屑槽沿整个刃口延伸，从而使得所有实际前角都大于等于5度至小于等于45度，大于等于10度至小于等于35度，大于等于15度至小于等于25度，或者大于等于27度至小于等于40度。15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述副容屑槽的宽度为0.15mm至3mm或为铣刀直径的3％至30％。16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述副容屑槽的深度为0.1至2mm，或者0.3至1.5mm。17.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述副容屑槽的靠近所述负角面刃口的槽面和/或靠近所述侧面刃口的槽面呈波浪形沿刃口的方向延伸，或者，所述副容屑槽具有槽底面，所述槽底面与所述靠近所述负角面刃口的槽面和/或靠近所述侧面刃口的槽面连接并且基本上平行于所述的前刀面，所述槽底面呈波浪状起伏。18.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述铣刀的直径为5mm至80mm，例如8mm至40mm，10mm至30mm。19.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述副容屑槽采用不产生热损伤的加工方法制备。20.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述副容屑槽采用飞秒脉冲激光加工方法制备。

技术总结
本申请提供了一种螺旋槽成形铣刀，其具有多个切削刃和与所述切削刃对应的多个主容屑槽，所述切削刃各自独立地具有前刀面、后刀面和刃口，所述前刀面在刃口的每一处形成一个第一前角，所述主容屑槽为螺旋槽，在所述前刀面上设置有副容屑槽，所述副容屑槽在长度方向沿所述负角面刃口的方向延伸，所述副容屑槽具有靠近所述负角面刃口的槽面，从而使得所述副容屑槽靠近所述负角面刃口的槽面形成负角面第二前角，所述负角面第二前角大于相应的第一前角。本申请通过设置副容屑槽形成第二前角，可以有效解决螺旋槽成型铣刀切削刃负前角或者前角过小问题，把负前角变成正前角，极大提高切削效率，减少切削阻力，延长刀具寿命。延长刀具寿命。延长刀具寿命。


技术研发人员：张新奇
受保护的技术使用者：埃格瑞特切削技术（上海）有限公司
技术研发日：2023.05.08
技术公布日：2023/8/21