一种可转位铣削刀片及刀具的制作方法

1.本发明涉及刀具技术领域，特别是涉及一种可转位铣削刀具。


背景技术：

2.随着机械的快速发展，高要求的产品精度对刀具的要求也更加严格，其中具有垂直侧壁、型腔或存在径向干涉的结构只能使用方肩铣刀具进行加工，由于整体铣刀价格昂贵且刀具消耗量大，导致成本大幅提高。因此，价格低廉且使用条件灵活的可转位方肩铣刀具成为最佳的替代品。但可转位方肩铣刀具因其特殊的刀型结构，切削时产生的切削力主要为径向力，而径向力的产生容易导致刀具发生异常振动，进而导致产品表面产生振纹，并导致刀片异常崩刃，使得产品加工质量和刀具寿命无法达到客户的要求。
3.目前市面各个厂家针对上述所说的工况主要采用硬质合金刀杆、抗振刀柄等方式避免异常振动的产生，但对一般切削加工来说刀具成本过高，因此针对刀片结构进行相关优化，设计一款满足该类工况的刀片。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对刀具发生异常振动而导致刀片崩刃的问题，提供一种可转位铣削刀片及刀具,包括：刀片本体，所述刀片本体具有前刀面、切削刃、后刀面和底面，所述底面与所述前刀面相对设置，所述后刀面的两侧分别与所述前刀面和所述底面相接，所述前刀面与所述后刀面相交处形成所述切削刃；所述前刀面包括第一前刀面和与所述第一前刀面连接的第二前刀面，所述第二前刀面为曲面，且所述第二前刀面对应的前角γ从靠近所述切削刃的位置向远离所述切削刃的方向增大。
5.在其中一个实施例中，所述前刀面还包括刃宽面，所述第一前刀面围绕所述第二前刀面设置，所述刃宽面的两侧分别与所述第二前刀面和所述切削刃连接。
6.在其中一个实施例中，在正交平面中，以所述切削刃为原点，与基面平行设为x轴，与x轴垂直设为y轴，所述前刀面在所述正交平面内形成的曲线满足公式y＝a*x2+b*x，所述前角γ满足公式γ＝actan(2*a*x+b)，且-90
°
＜γ＜90
°
；其中，所述y表示所述曲线在所述y轴上的坐标，所述x表示所述曲线在x轴上的坐标，所述a为常数，所述b为常数。
7.在其中一个实施例中，所述常数a和所述常数b的取值范围为-1.5≤a＜0，-1≤b≤2。
8.在其中一个实施例中，所述后刀面包括第一后刀面和第二后刀面，所述第一后刀面的两侧分别与所述切削刃和所述第二后刀面相接，且所述第一后刀面形成的第一后角α1小于所述第二后刀面形成的第二后角α2.
9.在其中一个实施例中，所述第一后刀面的宽度为m，所述宽度m的取值范围为0.01mm≤|m|≤0.25mm；和/或，所述第一后角α1的范围为0
°
＜α1≤5
°
，所述第二后角α2的范围3
°
≤α2≤15
°
。
10.在其中一个实施例中，所述切削刃包括主切削刃、刀尖圆弧刃、副切削刃和修光
刃，所述副切削刃和所述修光刃位于所述铣削刀片的同一侧且与所述主切削刃位于不同侧，所述刀尖圆弧刃位于所述铣削刀片的拐角处，且所述刀尖圆弧刃的两侧分别与主切削刃和修光刃相接。
11.在其中一个实施例中，所述后刀面还包括第三后刀面、与所述前刀面相交形成修光刃的修光刃后刀面和与所述前刀面相交形成所述副切削刃的副后刀面，所述第三后刀面的两侧分别与所述第二后刀面和所述底面相接。
12.在其中一个实施例中，所述铣削刀片在所述底面上的投影为四边形，所述铣削刀片具有两组相对设置的所述切削刃，两组所述切削刃的所述刀尖圆弧刃分别位于铣削刀片的对角处，且所述主切削刃、所述副切削刃和所述修光刃距离所述底面的高度从远离所述刀尖圆弧刃的一端向靠近所述刀尖圆弧刃的一端增大。
13.一种可转位铣削刀具，包括刀体，所述铣削刀片设置在所述刀体上。
14.本技术提供了一种可转位铣削刀片及刀具，其中可转位铣削刀片设置有第二前刀面，作为曲面的第二前刀面所对应的前角γ从靠近所述切削刃的位置向远离所述切削刃的方向增大，该自适应前角设计，使得该刀片在进行铣削过程中，可以降低切削阻力，进而提高刀具的寿命。
附图说明
15.图1是本技术实施例提供的可转位铣削刀片的立体结构示意图；
16.图2是本技术实施例提供的可转位铣削刀片的俯视图；
17.图3是本技术实施例提供的可转位铣削刀具的示意图；
18.图4是图3中铣削刀片在正交平面的剖视图示意图；
19.图5是图4中f处的的局部放大图；
20.附图标号：
21.1-铣削刀片；
22.11-前刀面；
23.111-第一前刀面；
24.112-第二前刀面；
25.113-刃宽面；
26.12-螺钉孔；
27.13-切削刃；
28.131-主切削刃；
29.132-刀尖圆弧刃；
30.133-修光刃；
31.134-副切削刃；
32.14-后刀面；
33.141-第一后刀面；
34.142-第二后刀面；
35.143-第三后刀面；
36.144-修光刃后刀面；
37.145-副后刀面；
38.15-底面；
39.2-紧固螺钉；
40.3-刀体。
具体实施方式
41.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
42.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
43.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
44.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
45.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
46.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
47.参阅图1，图1示出了本发明的一实施方式的铣削刀片的部分外观立体图，本发明一实施例提供了的一种可转位铣削刀片及刀具,包括：刀片本体，所述刀片本体具有前刀面11、切削刃13、后刀面14和底面15，所述底面15与所述前刀面11相对设置，所述后刀面14的两侧分别与所述前刀面11和所述底面15相接，所述前刀面11与所述后刀面14相交处形成所述切削刃13；所述前刀面11包括第一前刀面111和与所述第一前刀面111连接的第二前刀面
112，所述第二前刀面112为曲面，且所述第二前刀面112对应的前角γ从靠近所述切削刃13的位置向远离所述切削刃13的方向增大。
48.在本实施例中，可转位铣削刀片1设置有第二前刀面112，作为曲面的第二前刀面112所对应的前角γ从靠近所述切削刃13的位置向远离所述切削刃13的方向增大，该自适应前角设计，使得该刀片在进行铣削过程中，可以降低切削阻力，减少切削过程中产生的异常振动，进而提高刀具的寿命，同时提高加工产品表面质量。
49.同时，在该实施例中，请参考图2，铣削刀片1从俯视观察呈平行四边形，由前刀面11、切削刃13、后刀面14和底面15构成，各部位由螺钉孔12的回转轴呈旋转对称。需要说明的是，铣削刀片1在俯视观察时并非严格意义上的平行四边形，边线由曲线连接而成。
50.在该实施例中，基面(pr)指通过切削刃13选定点，垂直于主运动方向的平面。通常，它平行(或垂直)于刀具上的安装面(或轴线)的平面。例如：普通车刀的基面pr，可理解为平行于刀具的底面15。切削平面(ps)指通过切削刃13选定点，与切削刃13相切，并垂直于基面pr的平面。它也是切削刃13与切削速度方向构成的平面。通俗地说，切削平面就是切削刃13沿垂直于基面的方向延伸，所构成的平面。也就是说，"切削面"就是所需要用刀具加工的那个面，"基面"就是所加工工件的那个基准面。基准面是中心，切削面和正交平面都需要有基准。正交平面(po)指通过切削刃13选定点，同时垂直于基面pr与切削平面ps的平面。基面、切削平面、和正交平面它们的相互关系是：都是垂直的关系。基准面是中心，切削面和正交平面都是由基准出发，没有基准就不可能准确做出切削面和正交平面。
51.在其中一个实施例中，所述前刀面11还包括刃宽面113，所述第一前刀面111围绕所述第二前刀面112设置，所述刃宽面113的两侧分别与所述第二前刀面112和所述切削刃13连接。其中，前刀面11还包括刃宽面113，刃宽面113是担当切屑以及排屑的作用，同时刃宽面113的存在，能够提高切削刃13的强度，延长铣削刀片1的使用寿命。
52.在一实施例中，如图5所示，静态安装状态下的正交平面z内，以p点为坐标原点，与基面pr平行为x轴，与x轴垂直为y轴，建立x-y二维坐标系，则第二前刀面112与正交平面z相交得到的曲线q满足公式1：y＝a*x2+b*x，曲线q上任意点的切线与x轴的夹角即为前角γ，由数学基本理论可知公式1求导后得到曲线q上任意点的切线函数公式2：y＝2*a*x+b，将切线函数公式2取反正切函数后即可得到前角γ的函数公式3：γ＝actan(2*a*x+b),单位为角度，取值范围：-90＜γ＜90，公式中常数的取值范围为：-1.5≤a＜0，-1≤b≤2。与常规平面型前刀面相比，该设计在保证刀尖强度的前提下(即前角γ不变)，可提高刀具锋利性(即楔角β变小)，并且在更大的每齿进给切削加工中可“自适应”获得更大前角(因为每齿进给变大使得公式3中的x的绝对值变大)，从而降低切削阻力减少异常振动，进而减小因振动异常导致的崩刃，提高刀具寿命，且前角γ为稳定的线性变化,可使得切削更加稳定。
53.在其中一个实施例中，所述后刀面14包括第一后刀面141和第二后刀面142，所述第一后刀面141的两侧分别与所述切削刃13和所述第二后刀面142相接，且所述第一后刀面141形成的第一后角α1小于所述第二后刀面142形成的第二后角α2；所述第一后刀面141的宽度为m，所述宽度m的取值范围为0.01mm≤|m|≤0.25mm；所述第一后角α1的范围为0
°
＜α1≤5
°
，所述第二后角α2的范围3
°
≤α2≤15
°
。在该实施例中，第一后刀面141与正交平面z的交线为m，其长度范围为0.01mm≤|m|≤0.25mm，交线m与y轴的夹角为第一后角α1，其范围为0
°
＜α1≤5
°
，当铣削刀片参与切削时，第一后刀面141与已加工表面之间的间隙较小，由于工件
的回弹且|m|较小，使得第一后刀面141与已加工表面贴紧，避免刀具与工件之间产生异常振动，进而减小因振动异常导致的崩刃，提高刀具寿命，因其长度较短不会导致切削阻力异常增大，我们称之为“减振后刀面14”，减振后刀面14主要存在与主切削刃131、刀尖圆弧、修光刃133处。第二后刀面142与正交平面z的交线为n，交线n与y轴的夹角为第二后角α2，其范围为3
°
≤α2≤15
°
，且交线n的长度由第二后角α2决定，当铣削刀片参与切削时，第二后刀面142与已加工表面之间因存在第二后角α2，具有一定间隙，使得已加工表面回弹时避免与第二后刀面142接触过大，从而减小摩擦，提高刀具寿命。
54.在其中一个实施例中，所述切削刃13包括主切削刃131、刀尖圆弧刃132、副切削刃134和修光刃133，所述副切削刃134和所述修光刃133位于所述铣削刀片的同一侧且与所述主切削刃131位于不同侧，所述刀尖圆弧刃132位于所述铣削刀片的拐角处，且所述刀尖圆弧刃132的两侧分别与主切削刃131和修光刃133相接。
55.在该实施例中，在前刀面11与后刀面14的交线部设置有切削刃13，切削刃13具有主切削刃131、刀尖圆弧刃132、修光刃133、副切削刃134，主切削刃131参与径向切削，修光刃133用于将已加工表面进行修光以提高已加工表面质量，刀尖圆弧刃132根据实际需求设计不同大小，起到被加工工件拐角处局部强度加强的作用。
56.在该实施例中，切削刃13设置在前刀面11和后刀面14之间的交线处，使得可转位铣削刀具在工作铣削过程中，切削刃13能够处于最佳切削位置，同时，也能保证切削刃13的稳定固定。
57.在其中一个实施例中，所述后刀面14还包括第三后刀面143、与所述前刀面11相交形成修光刃133的修光刃后刀面144和与所述前刀面11相交形成所述副切削刃134的副后刀面145，所述第三后刀面143的两侧分别与所述第二后刀面142和所述底面15相接。
58.在该实施例中，所述后刀面14还包括第三后刀面143、修光刃后刀面144和修光刃后刀面144，所述第一后刀面141连接所述刃宽面113，所述第二后刀面142连接所述第一后刀面141，所述第三后刀面143设置在所述铣削刀片1的侧面，所述修光刃后刀面144连接所述修光刃133，所述修光刃后刀面144设置在所述铣削刀片的侧面。后刀面14具有第一后刀面141、第二后刀面142、第三后刀面143，第一后刀面141与工件已加工表面接触，担当减振作用，第二后刀面142的作用是防止铣削刀片跟已加工表面干涉，导致已加工表面质量差，第三后刀面143的作用将铣削刀片贴紧在刀体3上。
59.在其中一个实施例中，所述铣削刀片在所述底面15上的投影为四边形，所述铣削刀片具有两组相对设置的所述切削刃13，两组所述切削刃13的所述刀尖圆弧刃132分别位于铣削刀片的对角处，且所述主切削刃131、所述副切削刃134和所述修光刃133距离所述底面15的高度从远离所述刀尖圆弧刃132的一端向靠近所述刀尖圆弧刃132的一端增大。
60.在该实施例中，铣削刀片设置有两组相对的切削刃13，使得在在一个切削加工中，只需使用其中一个切削刃13。当有一端切削刃13因磨损失去功能性时，可调转180
°
使用另一端切削刃13，提高经济性。
61.本技术实施例还提供了一种可转位铣削刀具，包括刀体3，所述铣削刀片设置在所述刀体3上。
62.在该实施例中，所述刀体3上具有定位面，所述铣削刀片中的所述第三后刀面143和所述修光刃后刀面144与所述刀体3的定位面固定连接。铣削刀片和刀体3之间的连接方
式不做限定，可以是能够稳定连接的任何连接方式，比如：铣削刀片1通过紧固螺钉2安装至刀体3上等。
63.本技术提供的一种可转位铣削刀片及刀具，第一前刀面111与常规平面型前刀面11相比，该设计在保证刀尖强度的前提下(即前角γ不变)，可提高刀具锋利性(即楔角β变小)，并且在更大的每齿进给切削加工中可“自适应”获得更大前角(因为每齿进给变大使得公式γ＝actan(2
·a·
x+b)中的x的绝对值变大)，从而降低切削阻力减少异常振动，进而减小因振动异常导致的崩刃，提高刀具寿命，且前角γ为稳定的线性变化,可使得切削更加稳定；当铣削刀片参与切削时，第一后刀面141与已加工表面之间的间隙较小，由于工件的回弹且第二交线的长度绝对值较小，使得第一后刀面141与已加工表面贴紧，避免刀具与工件之间产生异常振动，进而减小因振动异常导致的崩刃，提高刀具寿命，第二后刀面142与已加工表面之间因存在第二后角，具有一定间隙，使得已加工表面回弹时避免与第二后刀面142接触过大，从而减小摩擦，提高刀具寿命。
64.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
65.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种可转位铣削刀片，其特征在于，所述可转位铣削刀片包括：刀片本体，所述刀片本体具有前刀面、切削刃、后刀面和底面，所述底面与所述前刀面相对设置，所述后刀面的两侧分别与所述前刀面和所述底面相接，所述前刀面与所述后刀面相交处形成所述切削刃；所述前刀面包括第一前刀面和与所述第一前刀面连接的第二前刀面，所述第二前刀面为曲面，且所述第二前刀面对应的前角γ从靠近所述切削刃的位置向远离所述切削刃的方向增大。2.根据权利要求1所述的可转位铣削刀片，其特征在于，所述前刀面还包括刃宽面，所述第一前刀面围绕所述第二前刀面设置，所述刃宽面的两侧分别与所述第二前刀面和所述切削刃连接。3.根据权利要求1所述的可转位铣削刀片，其特征在于，在正交平面中，以所述切削刃为原点，与基面平行设为x轴，与x轴垂直设为y轴，所述前刀面在所述正交平面内形成的曲线满足公式y＝a*x2+b*x，所述前角γ满足公式γ＝actan(2*a*x+b)，且-90
°
＜γ＜90
°
；其中，所述y表示所述曲线在所述y轴上的坐标，所述x表示所述曲线在x轴上的坐标，所述a为常数，所述b为常数。4.根据权利要求3所述的可转位铣削刀片，其特征在于，所述常数a和所述常数b的取值范围为-1.5≤a＜0，-1≤b≤2。5.根据权利要求1所述的可转位铣削刀片，其特征在于，所述后刀面包括第一后刀面和第二后刀面，所述第一后刀面的两侧分别与所述切削刃和所述第二后刀面相接，且所述第一后刀面形成的第一后角α1小于所述第二后刀面形成的第二后角α2。6.根据权利要求5所述的可转位铣削刀片，其特征在于，所述第一后刀面的宽度为m，所述宽度m的取值范围为0.01mm≤|m|≤0.25mm；和/或，所述第一后角α1的范围为0
°
＜α1≤5
°
，所述第二后角α2的范围3
°
≤α2≤15
°
。7.根据权利要求6所述的可转位铣削刀片，其特征在于，所述切削刃包括主切削刃、刀尖圆弧刃、副切削刃和修光刃，所述副切削刃和所述修光刃位于所述铣削刀片的同一侧且与所述主切削刃位于不同侧，所述刀尖圆弧刃位于所述铣削刀片的拐角处，且所述刀尖圆弧刃的两侧分别与主切削刃和修光刃相接。8.根据权利要求7所述的可转位铣削刀片，其特征在于，所述后刀面还包括第三后刀面、与所述前刀面相交形成修光刃的修光刃后刀面和与所述前刀面相交形成所述副切削刃的副后刀面，所述第三后刀面的两侧分别与所述第二后刀面和所述底面相接。9.根据权利要求7所述的可转位铣削刀片，其特征在于，所述铣削刀片在所述底面上的投影为四边形，所述铣削刀片具有两组相对设置的所述切削刃，两组所述切削刃的所述刀尖圆弧刃分别位于铣削刀片的对角处，且所述主切削刃、所述副切削刃和所述修光刃距离所述底面的高度从远离所述刀尖圆弧刃的一端向靠近所述刀尖圆弧刃的一端增大。10.一种可转位铣削刀具，其特征在于，包括刀体和如权利要求1至9中任一项所述的可转位铣削刀片，所述铣削刀片安装于所述刀体。

技术总结
本发明涉及一种可转位铣削刀片，包括：刀片本体，所述刀片本体具有前刀面、切削刃、后刀面和底面，所述底面与所述前刀面相对设置，所述后刀面的两侧分别与所述前刀面和所述底面相接，所述前刀面与所述后刀面相交处形成所述切削刃；所述前刀面包括第一前刀面和与所述第一前刀面连接的第二前刀面，所述第二前刀面为曲面，且所述第二前刀面对应的前角γ从靠近所述切削刃的位置向远离所述切削刃的方向增大。其中可转位铣削刀片设置有第二前刀面，作为曲面的第二前刀面所对应的前角γ从靠近所述切削刃的位置向远离所述切削刃的方向增大，该自适应前角设计，使得该刀片在进行铣削过程中，可以降低切削阻力，进而提高刀具的寿命。进而提高刀具的寿命。进而提高刀具的寿命。


技术研发人员：叶家林 祝泉水 袁文浩 廖国俊 肖康志 李友生 林亮亮
受保护的技术使用者：厦门金鹭特种合金有限公司
技术研发日：2023.03.17
技术公布日：2023/7/12