一种用于碳纤维构件轮廓高速铣削刀具的制作方法

本申请涉及机械加工领域，具体地说是一种用于碳纤维构件轮廓高速铣削刀具。

背景技术：

碳纤维复合材料作为一种先进的复合材料，因其具备重量轻、模量高、比强度大和耐腐蚀等得天独厚的优点，在民用航空器中得到了广泛应用，且所占结构比重逐代增加。但由于碳纤维复合材料导热性差，加工时刀具磨损较快，尤其在高速切削条件下的过热和磨损更为严重，因而对加工刀具提出了很高的要求。目前，碳纤维复合材料切削的常用刀具是材料为硬质合金的菠萝形密齿立铣刀，加工时刀体周身密布的刀齿对材料进行切削，实现零件余料去除和尺寸到位。

现有刀具存在以下不足：首先该种刀具由于刀齿密集分布，加工过程中被切削掉的碳纤维材料无法及时排出，容易残留在刀齿间的间隙，导致加工时刀具和零件无法有效散热，造成刀具或零件过热损伤。其次，该种刀具由于仅在刀齿表面存在一层较薄的金刚石粉末涂层，刀具耐磨性差，加工中磨损速度快，刀具寿命低。受限于上述问题，该种刀具无法适用于碳纤维高速切削。因此，设计全新的刀具结构，对提高碳纤维零件轮廓切削效率、切削质量，以及增加刀具寿命、耐磨度具有重要的工程意义。

技术实现要素：

为克服现有技术中存在的上述问题，现提出一种能实现碳纤维零件的高速高质切削，并改善碳纤维切削过程中的散热条件，刀具更加耐磨且寿命更长的用于碳纤维高速切削的立铣刀具。

为实现上述技术效果，本申请的技术方案如下：

一种用于碳纤维构件轮廓高速铣削刀具，包括硬质合金的刀体和刀柄，所述刀体和刀柄相连，所述刀体上分布有金刚石制成的三个刀片，分别为刀片a、刀片b和刀片c，三个刀片形成刀片组，且刀片a、刀片b和刀片c均不超过刀片组的中心，刀片a、刀片b和刀片c的刀齿均设置在其侧面，且所述刀齿设置有波浪形刃口，刀片a的第一个刀齿中心与刀片a的刀片端头的距离小于刀片b的第一个刀齿中心与刀片b的刀片端头的距离，刀片b的第一个刀齿中心与刀片b的刀片端头的距离小于刀片c的第一个刀齿中心与刀片c的刀片端头的距离，三个刀片的波浪形刃口相互之间为交错分布。三个刀片的波浪形刃口相互之间为交错分布具体是指在纵截面上，对应的三个刀片的刀齿位置是不相同的。

进一步地，所述刀片a、刀片b和刀片c相互之间的夹角α=120°，且刀片组直径大于刀体前端直径。刀片组直径大于刀体的前端的直径表示刀片组整个的面积范围是大于刀体的面积的。

进一步地，所述刀片a、刀片b和刀片c通过焊接与于刀体前端相连。

进一步地，所述刀片a、刀片b和刀片c的刀片前角小于刀片后角。

再进一步地，刀片前角为3°-8°，刀片后角为15°-20°。

进一步地，三个刀片的波浪形刃口之间存在重合部分，重合部分为0.2mm-0.4mm。这里的重合部分是指刀片a和刀片b，刀片b和刀片c，刀片c和刀片a之间，在纵截面上，每个刀齿重合的部分为0.2mm-0.4mm。

进一步地，所述刀片a、刀片b和刀片c上刀齿的下凹圆弧的半径r为0.3mm-0.4mm，且相邻两个刀齿的齿间圆心距为1.1mm-1.3mm，刀齿的波高为0.22mm-0.28mm。

进一步地，刀体上设置有多个与各刀片安装方向一致的连接部，每个连接部与一个刀片相连，刀片安装在对应连接部的侧边，所述刀片与相邻的连接部之间设置有圆弧形的收口部。弧形部的作用能够增加整个刀具部分的强度，避免当刀具开到底的时候强度不够，导致刀具损坏的情况发生。

进一步地，刀片厚度h为1mm-1.2mm。

进一步地，刀片的端部靠外侧部分设置有倒角。倒角能够解决存在应力集中问题。

本申请的有益效果如下：

本申请通过将刀片切削刃口设置为波浪形，有利于切削时散发切削热量；通过将三个刀片的波浪形刃口交错，有利于在降低每齿切削量的同时，保证切削表面加工到位，从而提高了刀具切削效率，实现碳纤维高速铣削。并且通过将刀片材料设置为金刚石材质，利于延长刀具使用寿命和提高锋利程度。

附图说明

图1为一种用于碳纤维构件轮廓高速铣削刀具三维视图。

图2为一种用于碳纤维构件轮廓高速铣削刀具主视图。

图3为一种用于碳纤维构件轮廓高速铣削刀具侧视图。

图4为一种用于碳纤维构件轮廓高速铣削刀具a刀片局部图。

图5为一种用于碳纤维构件轮廓高速铣削刀具b刀片局部图。

图6为一种用于碳纤维构件轮廓高速铣削刀具c刀片局部图。

附图中：

1-刀体前端直径，2-刀片组直径，3-倒角，4-刀片前角，5-刀片后角，6-刀片a的第一个刀齿中心与刀片a的刀片端头的距离，7-刀片b的第一个刀齿中心与刀片b的刀片端头的距离，8-刀片c的第一个刀齿中心与刀片c的刀片端头的距离，9-下凹圆弧，10-齿间圆心距，11-波高，12-刀体，13-刀柄，14-连接部，15-收口部。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

实施例1

如图1-图6所示，一种用于碳纤维构件轮廓高速铣削刀具，加工对象为碳纤维构件轮廓，其包括硬质合金的刀体12和刀柄13，所述刀体12和刀柄13相连，所述刀体12上分布有金刚石制成的三个刀片，分别为刀片a、刀片b和刀片c，三个刀片形成刀片组，且刀片a、刀片b和刀片c均不超过刀片组的中心，刀片a、刀片b和刀片c的刀齿均设置在其侧面，且所述刀齿设置有波浪形刃口，刀片a的第一个刀齿中心与刀片a的刀片端头的距离6小于刀片b的第一个刀齿中心与刀片b的刀片端头的距离7，刀片b的第一个刀齿中心与刀片b的刀片端头的距离7小于刀片c的第一个刀齿中心与刀片c的刀片端头的距离8，三个刀片的波浪形刃口相互之间为交错分布。三个刀片的波浪形刃口相互之间为交错分布具体是指在纵截面上，对应的三个刀片的刀齿位置是不相同的。本申请通过将刀片切削刃口设置为波浪形，有利于切削时散发切削热量；通过将三个刀片的波浪形刃口交错，有利于在降低每齿切削量的同时，保证切削表面加工到位，从而提高了刀具切削效率，实现碳纤维高速铣削。

实施例2

如图1-图6所示，一种用于碳纤维构件轮廓高速铣削刀具，加工对象为碳纤维构件轮廓，其包括硬质合金的刀体12和刀柄13，所述刀体12和刀柄13相连，所述刀体12上分布有金刚石制成的三个刀片，分别为刀片a、刀片b和刀片c，三个刀片形成刀片组，且刀片a、刀片b和刀片c均不超过刀片组的中心，刀片a、刀片b和刀片c的刀齿均设置在其侧面，且所述刀齿设置有波浪形刃口，刀片a的第一个刀齿中心与刀片a的刀片端头的距离6小于刀片b的第一个刀齿中心与刀片b的刀片端头的距离7，刀片b的第一个刀齿中心与刀片b的刀片端头的距离7小于刀片c的第一个刀齿中心与刀片c的刀片端头的距离8，三个刀片的波浪形刃口相互之间为交错分布。三个刀片的波浪形刃口相互之间为交错分布具体是指在纵截面上，对应的三个刀片的刀齿位置是不相同的。

刀片a、刀片b和刀片c相互之间的夹角α=120°，且刀片组直径2大于刀体前端直径1。刀片组直径2大于刀体12的前端的直径表示刀片组整个的面积范围是大于刀体12的面积的。

刀片a、刀片b和刀片c通过焊接与于刀体12前端相连。刀片a、刀片b和刀片c的刀片前角4小于刀片后角5。刀片前角4为3°-8°，刀片后角5为15°-20°。三个刀片的波浪形刃口之间存在重合部分，重合部分为0.2mm-0.4mm。这里的重合部分是指刀片a和刀片b，刀片b和刀片c，刀片c和刀片a之间，在纵截面上，每个刀齿重合的部分为0.2mm-0.4mm。刀片a、刀片b和刀片c上刀齿的下凹圆弧9的半径r为0.3mm-0.4mm，且相邻两个刀齿的齿间圆心距10为1.1mm-1.3mm，刀齿的波高11为0.22mm-0.28mm。刀体12上设置有多个与各刀片安装方向一致的连接部14，每个连接部14与一个刀片相连，刀片安装在对应连接部14的侧边，所述刀片与相邻的连接部14之间设置有圆弧形的收口部15。弧形部的作用能够增加整个刀具部分的强度，避免当刀具开到底的时候强度不够，导致刀具损坏的情况发生。刀片厚度h为1mm-1.2mm。刀片的端部靠外侧部分设置有倒角3。倒角3能够解决存在应力集中问题。

本申请通过将刀片切削刃口设置为波浪形，有利于切削时散发切削热量；通过将三个刀片的波浪形刃口交错，有利于在降低每齿切削量的同时，保证切削表面加工到位，从而提高了刀具切削效率，实现碳纤维高速铣削。并且通过将刀片材料设置为金刚石材质，利于延长刀具使用寿命和提高锋利程度。

实施例3

在实施例2的基础上，作为更优的实施例，刀片a、刀片b、刀片c的刀片前角4为5°，后角为17°。刀片a的第一个刀齿中心与刀片a的刀片端头的距离6为1.2mm；刀片b的第一个刀齿中心与刀片b的刀片端头的距离7为1.55mm；刀片c的第一个刀齿中心与刀片c的刀片端头的距离8为1.9mm，保证片a、刀片b、刀片c的波浪形刃口交错分布，刀片间波浪重合尺寸为0.3mm。刀片a、刀片b、刀片c下凹圆弧9的r=0.34mm，且齿间圆心距10为1.2mm、波高11为0.25mm。

刀片切削刃口设置为波浪形，有利于切削时散发切削热量。所述的刀片刃口交错分布，有利于在降低每齿切削量的同时，保证切削表面加工到位，从而提高了刀具切削效率，实现碳纤维高速铣削。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“竖直”、“内”、“外”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。