一种成型铣刀的制作方法

本实用新型涉及一种机加工刀具，尤其是涉及一种成型铣刀。

背景技术：

成型铣刀是一种根据特定轮廓的工件设计的专用刀具。目前，在涡轮盘枞树型榫槽和叶根的加工生产中，主要使用整体高速钢成型铣刀进行粗加工、半精加工、精加工，该类成型刀具的制造精度对加工工件形状、精度及表面粗糙度起着决定性作用。由于在加工轮廓线形状复杂的工件时，相应地，采用的该类刀具的切削刃型线形状复杂，加上对该类刀具的精度要求高，比如轮廓度误差一般要求小于±0.02，部分地方要求小于±0.005。因此，现有的该类成型铣刀制造工艺复杂，加工难度大。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种成型铣刀，具有制造工艺简单，易于加工的特点。

为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：

一种成型铣刀，包括刀体的切削部分及设置于所述切削部分上的切削刃，所述切削刃的刃型由至少两个刀片的刀刃在轴向搭接形成；

所述各个刀片在轴向搭接处位于刀体轴剖面的投影有部分重叠。

可选地，所述刀体为回转体，所述切削部分的周向上设置有至少一条所述切削刃。

可选地，所述每一条切削刃在刀体轴剖面的投影与待加工工件的轮廓线一致。

可选地，所述各个刀片在刀体上的空间位置是沿轴向依次螺旋抬升，并在周向均匀错开。

可选地，所述切削部分至少设有第一切削部，在所述第一切削部上设置有至少一个第一载刀台，至少一个第二载刀台及至少一个第三载刀台，在所述第一载刀台上设有至少一个第一刀片，在所述每一个第二载刀台上设置有至少一个第二刀片，在所述第三载刀台上设置有至少一个第三刀片，所述第一刀片、第二刀片及第三刀片沿所述轴向依次阶梯式螺旋抬升，所述第一刀片、第二刀片及第三刀片的刃型搭接形成第一切削刃；

在第一切削部，各载刀台的位置上还设有第一容屑槽，第一容屑槽随第一切削刃沿所述轴向依次阶梯式螺旋抬升；

可选地，所述第二刀片靠近所述第一刀片在轴向搭接处有部分切削刃在所述轴剖面上的投影重叠，所述两两相邻的第二载刀台上的第二刀片之间在轴向搭接处有部分切削刃在所述轴剖面上的投影重叠，所述第三刀片靠近所述第二刀片在轴向搭接处有部分切削刃在所述轴剖面上的投影重叠。

可选地，所述阶梯式螺旋抬升的升角为5°～45°。

可选地，所述第一切削部上的第一载刀台、第二载刀台及第三载刀台上设有刀片槽，在所述刀片槽上设有螺纹孔，所述第一刀片、第二刀片及第三刀片上设有沉头孔，所述第一刀片、第二刀片及第三刀片插入所述刀片槽中，所述沉头孔与所述螺纹孔对准，通过螺钉连接在一起。

可选地，所述第一刀片刃型主要由凸圆弧段、直线段及凹圆弧段依次连接组成；

所述第二刀片刃型主要由第一凹圆弧段，第一直线段、第二凸圆弧段、第二直线段及第二凹圆弧段依次连接组成；

所述第三刀片刃型主要由凹圆弧段及直线段依次连接组成。

可选地，所述各个刀片的材质包括：聚晶金刚石、立方氮化硼或陶瓷。

可选地，所述切削部分周向至少还设有与所述第一切削部间隔一角度的第二切削部，在所述第二切削部上设置有至少一个所述第一载刀台，至少一个所述第二载刀台及至少一个所述第三载刀台，在所述第一载刀台上设有至少一个第一刀片，在所述每一个第二载刀台上设置有至少一个第二刀片，在所述第三载刀台上设置有至少一个第三刀片，所述第一刀片、第二刀片及第三刀片沿所述轴向依次阶梯式螺旋抬升，所述第二切削部上设置的第一刀片、第二刀片及第三刀片的刃型搭接形成第二切削刃；

在第二切削部，各载刀台的位置上还设有第二容屑槽，第二容屑槽随第二切削刃沿所述轴向依次阶梯式螺旋抬升；

所述切削部分周向至少还设有与所述第二切削部毗邻且间隔一角度的第三切削部，在所述第三切削部上设置有至少一个所述第一载刀台，至少一个所述第二载刀台及至少一个所述第三载刀台，在所述第一载刀台上设有至少一个第一刀片，在所述每一个第二载刀台上设置有至少一个第二刀片，在所述第三载刀台上设置有至少一个第三刀片，所述第一刀片、第二刀片及第三刀片沿所述轴向依次阶梯式螺旋抬升，所述第三切削部上设置的第一刀片、第二刀片及第三刀片的刃型搭接形成第三切削刃；

在第三切削部，各载刀台的位置上还设有第三容屑槽，第三容屑槽随第三切削刃沿所述轴向依次阶梯式螺旋抬升。

第二方面，本实用新型实施例一种成型铣刀制造方法，用于加工第一方面所述铣刀，包括步骤：

加工预定刃型的刀片；

加工预定轮廓的刀体；

将所述刀片安装到所述刀体上搭接出至少一条与待加工零件轮廓一致的切削刃。

可选地，所述加工预定刃型的刀片还包括：

依据待加工零件轮廓图，确定铣刀的切削刃型；

根据所述铣刀的切削刃型合理划分为若干刃型段；

根据所述刃型段设加工相应刃型的刀片。

可选地，所述根据所述刃型段加工相应刃型的刀片包括：

根据待加工工件的材料选择刀片切削刃的材料；

采用数控线电极放电或皮秒激光加工出所述刀片，保证所述刀片刃型线轮廓精度为±0.005-0.01mm。

可选地，所述方法还包括步骤：

依据零件加工部位轮廓图，设计出刀具的总体结构形状和尺寸；

确定每个刀片在刀具上具体空间坐标位置、形状、大小以及螺钉孔的位置；

利用三维制图软件进行建模，保证各刀片搭接后形成的切削刃在轴剖面上的投影与待加工零件加工部位轮廓完全一致；

利用仿真软件检查刀具整体结构和刀片结构设计是否合理。

可选地，所述确定每个刀片在刀具上具体空间坐标位置、形状、大小以及螺钉孔的位置包括：

根据刀片的大小确定刀片的结构。

可选地，所述加工预定轮廓的刀体包括：

下料：所述材料为渗氮钢38CrMoALA；

数控车粗、精车各部分轮廓，柄部外圆单边留0.5mm佘量；

钻尾部螺孔、头部中心孔；

热处理：刃部30-35HRC，柄部40-45HRC；

喷砂；

外圆磨：磨柄部外圆单边留0.05mm；

加工中心：粗铣容屑槽；

加工中心：精铣容屑槽、刀片槽和钻螺纹底孔；

钳工：攻螺纹去毛刺；

渗氮；

外圆磨：磨柄部外圆；

发蓝。

可选地，所述数控车粗、精车各部分轮廓，柄部外圆单边留0.5mm佘量包括：

粗、精车削出与待加工零件轮廓相应的刀体轮廓；

在相应的刀体的切削部分轮廓上铣削出轴向依次螺旋抬升、周向均匀错开的各个载刀台。

本实用新型实施例一种成型铣刀，所述切削刃的刃型由至少两个刀片的刀刃在刀体轴向搭接形成，仅需要根据待加工零件轮廓设计并加工出相应刃型的刀片，通过将所述多个相应刃型的刀片在刀体上组合搭接即可形成所需要的复杂的切削刃型线，具有制造工艺简单、易于加工的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型的实施例成型铣刀的立体结构示意图；

图2为图1的主视图；

图3为图1的右视图；

图4为图1的俯视图；

图5为图1中所述切削刃在刀体轴剖面上的投影视图；

图6为本实用新型实施例所述第一、第二或第三切削部在刀体轴剖面上搭接形成的切削刃投影视图。

图7为本实用新型实施例第一刀片7的结构主视图；

图8为本实用新型实施例第二刀片8的结构主视图；

图9为本实用新型实施例第三刀片9的结构主视图；

图10为图1的左视图；

图11为本实用新型实施例一种成型铣刀制造方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例一种成型铣刀进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参看图1所示，本实用新型实施方式一种成型铣刀，包括：刀体01，在所述刀体的一端设有刀柄1，用于安装定位到机加工机床上，在所述刀体的另一端设有切削部分2，用于切削工件，在所述切削部分2上可根据实际加工零件的轮廓设置具有相应轮廓刃型的切削刃，所述切削刃的刃型由至少两个刀片的刀刃在轴向搭接形成。本实施例中，切削刃由不同刀片通过搭接组合形成，刀片品种和数量视具体待加工零件轮廓形状而定，在保证加工要求的前提下，选用的刀片品种尽量少，优选地，本实施例选用3种。所述铣刀可用于切削各种复杂轮廓的工件，特别适用于涡轮盘枞树形叶根及叶片的加工制造中。

本实用新型实施例一种成型铣刀，在所述刀体上设置有切削部分，将所述切削部分的切削刃的刃型由至少两个刀片的刀刃在刀体轴向搭接形成，仅需要根据待加工零件轮廓设计并加工出相应刃型的刀片，通过将所述多个相应刃型的刀片在刀体上组合搭接即可形成所需要的复杂的切削刃型线，解决了成型铣刀刃型线结构复杂带来的制造难度大的问题，因此，本实用新型成型铣刀具有制造工艺简单、易于加工的特点。

优选地，所述每一条切削刃在刀体轴剖面上的投影与待加工工件的轮廓线一致。本实施例中，所述刀体01可根据实际加工零件的轮廓等特点制作成不同的形状；参看图1所示，所述切削刃可以根据实际加工需要在刀体01的切削部分2的周向上轴向设置一条或多条切削刃，优选地，所述刀体01为回转体，所述切削部分2的周向上设置有至少一条所述切削刃；为了提高在机加工中的加工速度，还可以在所述切削部分2周向上设置数条切削刃。

本实施例中，所述切削刃的刃型由于根据实际加工零件轮廓设置，因此，切削刃的刃型根据加工零件的轮廓不同可设置成不同的刃型，但是切削刃的刃型形成的基本原理不变，即是通过至少两个刀片的刀刃在刀体的轴向上搭接而成；参看图5所示，优选地，所述每一条切削刃的刃型在刀体回转轴剖面上的投影与被加工零件轮廓线一致；这样设置的目的在于，在加工过程中，切削负荷由各切削刃依次分别承担，单个切削刃的切削力减小，切削过程更加平稳。

参看图1及图5所示，本实施例中，优选地，所述各个刀片在刀体上的空间位置是沿轴向依次螺旋抬升，并在周向均匀错开。螺旋升角大小可根据工件加工需要设置，本实施例对此不作限定。

参看图1及图2所示，优选地，所述切削部分至少设有第一切削部3，在所述第一切削部3上设置有至少一个第一载刀台4、至少一个第二载刀台5及至少一个第三载刀台6，请再参看图1或图4所示，在所述第一载刀台4上设有至少一个第一刀片7，在所述每一个第二载刀台5上设置有至少一个第二刀片8，在所述第三载刀台6上设置有至少一个第三刀片9，所述第一刀片7、第二刀片8 及第三刀片9沿所述轴向依次阶梯式螺旋抬升，所述第一刀片7、第二刀片8及第三刀片9的刃型搭接形成第一切削刃；在第一切削部3上，各载刀台的位置上还设有容屑槽，各容屑槽随第一切削刃沿所述轴向依次阶梯式螺旋抬升。本实施例中，所述各个刀片刀刃在刀体轴向阶梯螺旋抬升，周向均匀错开设置，搭接出一条有效切削刃，在加工过程中，各个刀刃依次逐个切入工件，又逐个依次离开，加工平稳性好，振动小，加工工件的表面光洁度高。优选地，所述阶梯式螺旋抬升的升角为5°～45°，进一步地，所述升角为15°、25°、30°或38°，如此设置，能避免各个刀片在切削加工过程中周向相互干涉，而且能减小切削阻力。

参看图1及图6所示，本实施例中，为了使刀具在切削加工过程中，能使切削刃在轴向上不留死角的全部切除多余的材料，优选地，所述第二刀片8靠近所述第一刀片7在轴向搭接处有部分切削刃在所述轴剖面上的投影重叠，所述第二刀片8与第二刀片8在轴向搭接处有部分切削刃在所述轴剖面上的投影重叠，所述第三刀片靠近所述第二刀片8在轴向搭接处有部分切削刃在所述轴剖面上的投影重叠；这样设置能使切削刃在整个轴向上实现无缝对接，一次铣削出光滑的被加工表面轮廓。

参看图1及图2所示，本实施例中，作为一可选实施例，所述第一切削部3 上的第一载刀台4、第二载刀台5及第三载刀台6上设有刀片槽，在所述刀片槽上设有螺纹孔11，所述第一刀片7、第二刀片8及第三刀片9上设有沉头孔12，所述第一刀片7、第二刀片8及第三刀片9插入所述刀片槽中，所述沉头孔12 与所述螺纹孔11对准，通过螺钉13连接在一起。这样，通过螺钉将刀片固定连接在所述刀体的切削部分上，当切削刃磨钝或损坏后，只需更换磨钝或损坏的刀片，不需要修磨，更不会整体报废，刀体(包括焊接式刀片基体)可重复使用，不但节约了刀具材料，维修成本也很低；进一步地，当刀刃磨损后，不需要将刀具从机床上卸下来，只需将机夹刀片的螺钉松开，即可方便更换刀片，能快速恢复工作，维修效率有效提高。本实施例中，同样地，所述刀片的刃型根据待加工零件的轮廓而定，参看图9、10及11所示，优选地，所述第一刀片7刃型由第一凸圆弧段、直线段及凹圆弧段依次连接组成；所述第二刀片8刃型由第一凹圆弧段，第一直线段、第二凸圆弧段、第二直线段及第二凹圆弧段依次连接组成；本实施例中，所述第二刀片8刃型重复设置数段；所述第三刀片9 刃型由凹圆弧段及第三直线段依次连接组成。优选地，所述第二刀片包括：第1 凸圆弧段、直线段及凹圆弧段；所述第二刀片刃型包括：凹圆弧段、直线段、第 2(3，4...)凸圆弧段、直线段及凹圆弧段；。这样设置刀片刃型，可最大限度地减少刀片的品种和保证各刀片切削负荷的均匀。本实施例中，所述第一、第二等限定词仅仅为了清楚叙述要素及要素的组成关系，并不是对刀片或者组成刀片的要素是否相同所作的限定，例如第一直线段与第二直线段仅仅是组成刀片的要素，并不限定第一直线段与第二直线段不相同或相同。

本实施例中，为了解决现有的涡轮盘叶片制造过程中，采用钛合金和镍基高温合金材料所允许的线速度比较低，通常都在20m/min以下，导致加工效率低的问题。优选地，所述各个刀片的材质采用陶瓷、聚晶金刚石或立方氮化硼，聚晶金刚石用于钛合金材料加工，陶瓷和立方氮化硼用于高温合金材料的加工。这样允许的加工线速度就可以提高，从而提高加工效率。

参看图1及图2所示，本实施例中，所述切削部分还可以根据切削刀具切削部分的直径或宽度，在其周向上或侧面上均匀设置多个切削部，形成多条切削刃同时对工件进行切削加工，从而显著提高加工效率；优选地，在所述切削部分周向至少还设有与所述第一切削部间隔一角度的第二切削部14，在所述第二切削部14上设置有至少一个所述第一载刀台，至少一个所述第二载刀台及至少一个所述第三载刀台，在所述第一载刀台上设有至少一个第一刀片，在所述每一个第二载刀台上设置有至少一个第二刀片，在所述第三载刀台上设置有至少一个第三刀片，所述第一刀片、第二刀片及第三刀片沿所述轴向依次阶梯式螺旋抬升，所述第二切削部上设置的第一刀片、第二刀片及第三刀片的刃型搭接形成第二切削刃；在第二切削部、各载刀台的位置上还设有第二容屑槽，第二容屑槽随第二切削刃沿所述轴向依次阶梯式螺旋抬升；所述切削部分周向至少还设有与所述第二切削部毗邻且间隔一角度的第三切削部15，在所述第三切削部15上设置有至少一个所述第一载刀台，至少一个所述第二载刀台及至少一个所述第三载刀台，在所述第一载刀台上设有至少一个第一刀片，在所述每一个第二载刀台上设置有至少一个第二刀片，在所述第三载刀台上设置有至少一个第三刀片，所述第一刀片、第二刀片及第三刀片沿所述轴向依次阶梯式螺旋抬升，所述第三切削部上设置的第一刀片、第二刀片及第三刀片的刃型搭接形成第三切削刃；在第三切削部、各载刀台的位置上还设有第三容屑槽，第三容屑槽随第三切削刃沿所述轴向依次阶梯式螺旋抬升。本实施例中，因各刀片相互搭接，各容屑槽随着刀片自然连通并依次抬升形成阶梯式排屑槽。本铣刀的切削方式是敞开式切削，切屑不需要通过排屑槽沿轴向排出，所以阶梯式排屑槽不会引起排屑不畅和堵塞。

第二方面，本实用新型实施例一种成型铣刀制造方法，用于加工第一方面所述铣刀，参看图1及图11所示，包括步骤：

S1、加工预定刃型的刀片；

S2、加工预定轮廓的刀体；

S3、将所述刀片安装到所述刀体上搭接出至少一条与待加工零件轮廓一致的切削刃。

本实施例中，所述刀片与刀体可以现场制作，也可以在其他地方加工后，直接进行组装，并没有固定的先后加工顺序，所述刀片的数量可根据实际待加工零件的尺寸确定，最好能保证所述刀片在刀体上搭接后形成的切削刃能一次走刀即可完成工件长度尺寸方向的切削任务，所述刀片的刃型要保证搭接后形成的一条切削刃与待加工零件轮廓一致。

本实用新型实施例一种成型铣刀制造方法，通过将加工好的刀片安装到预定轮廓的刀体上，通过搭接的方式，搭接出一条有效切削刃，使得铣刀切削刃型线制造工艺简单、易于加工；能有效解决现有的铣刀由于切削刃型线复杂导致的制造工艺复杂、加工难度大的问题，从而提高铣刀的加工制造效率。

本实施例中，作为一可选实施例，所述加工预定刃型的刀片还包括：依据待加工零件轮廓图，确定铣刀的切削刃型；根据所述铣刀的切削刃型合理划分为若干刃型段；根据所述刃型段设加工相应刃型的刀片。所述根据所述刃型段加工相应刃型的刀片包括：根据待加工工件的材料选择刀片切削刃的材料；采用数控线电极放电或皮秒激光加工出所述刀片，保证所述刀片刃型线轮廓精度为±0.005-0.01mm。这样，就能使搭接出的所述切削刃的刃型与所述待加工零件轮廓一致，保证切削刃的加工精度，从而保证工件加工精度。

本实施例中，作为一可选实施例，所述方法还包括步骤：依据零件加工部位轮廓图，设计出刀具的总体结构形状和尺寸；确定每个刀片在刀具上具体空间坐标位置、形状、大小以及螺钉孔的位置；利用三维制图软件进行建模，保证各刀片搭接后形成的切削刃在轴剖面上的投影与待加工零件加工部位轮廓完全一致；利用仿真软件检查刀具整体结构和刀片结构设计是否合理。这样，不仅能能更好的保证所述搭接出的切削刃的刃型与待加工零件轮廓的吻合度，还能避免搭接形成的切削刃在加工过程中出现刀片之间的干涉等问题。

由于聚晶金刚石或立方氮化硼材料制作的刀片有整体式和焊接式两种结构，优选地，所述焊接式刀片的切削刃部分采用超硬材料，基体采用硬质合金。为了合理地选择刀片的结构，本实施例中，优选地，所述确定每个刀片在刀具上具体空间坐标位置、形状、大小以及螺钉孔的位置包括：根据刀片的大小确定刀片的结构。

参看图1及图3所示，本实施例中，作为另一可选实施例，所述加工预定轮廓的刀体包括步骤：下料：所述材料为渗氮钢38CrMoALA；数控车粗、精车各部分轮廓，柄部外圆单边留0.5mm佘量；钻尾部螺孔16、头部中心孔17；热处理：刃部30-35HRC，柄部40-45HRC；喷砂；外圆磨：磨柄部外圆单边留 0.05mm；加工中心：粗铣容屑槽；加工中心：精铣容屑槽、刀片槽和钻螺纹底孔；钳工：攻螺纹去毛刺；渗氮；外圆磨：磨柄部外圆；发蓝。优选地，所述数控车粗、精车各部分轮廓，柄部外圆单边留0.5mm佘量包括：粗、精车削出与待加工零件轮廓相应的刀体轮廓；在相应的刀体的切削部分轮廓上铣削出轴向依次螺旋抬升、周向均匀错开的各个载刀台。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系、是否相同或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。