一种切向锥鼓铣刀的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种切向锥鼓铣刀，属于刀具加工技术领域，所述切向锥鼓铣刀由圆弧回转段、圆锥段及圆柱段组成；圆锥段位于圆弧回转段和圆柱段之间，且圆锥段的小直径端靠近圆弧回转段，圆锥段的大直径端靠近圆柱段，圆锥段与圆弧回转段相切，圆弧回转段越远离圆锥段的部分的直径越小，圆弧回转段的端面设有圆弧倒角及底齿；在圆弧回转段及圆锥段的外表面开有切削刃；本发明应用于新一代涡轮发动机整体叶盘自由曲面叶片的精加工，能够获得更低的叶片表面粗糙度，同时大幅提升精加工效率。
【专利说明】
一种切向锥鼓铣刀
技术领域
[0001]本发明属于刀具加工技术领域，具体涉及一种切向锥鼓铣刀。
【背景技术】
[0002]传统整体叶盘自由曲面叶片精加工刀具通常为仿形球头铣刀或圆角铣刀，如图1-2所示，具有2-4个切削刃，利用球头或圆角处点铣加工叶片曲面。
[0003]使用传统的精加工刀具球头铣刀或圆角铣刀精加工整体叶盘的叶片时，通常表面粗糙度只能达到Ral.6-Ra3.2，一般需要再通过人工抛光达到表面质量要求，另外由于曲率半精小，刀具轨迹长度非常大，加工效率低，质量稳定性差。随着新一代涡轮发动机对整体叶盘叶片的加工品质和加工效率的要求越来越高.传统的球头刀、圆角铣刀已不能满足加工需求。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明的目的是提供一种切向锥鼓铣刀，应用于新一代涡轮发动机整体叶盘自由曲面叶片的精加工，能够获得更低的叶片表面粗糙度，同时大幅提升精加工效率。
[0005]本发明是通过下述技术方案实现的:
[0006]一种切向锥鼓铣刀，所述切向锥铣刀具由圆弧回转段、圆锥段及圆柱段组成；圆锥段位于圆弧回转段和圆柱段之间，且圆锥段的小直径端靠近圆弧回转段，圆锥段的大直径端靠近圆柱段，圆锥段与圆弧回转段相切，圆弧回转段越远离圆锥段的部分的直径越小，圆弧回转段的端面设有圆弧倒角及底齿;在圆弧回转段及圆锥段的外表面开有切削刃。
[0007]进一步的，所述圆弧回转段的有效直径为6mm?20mm，圆弧回转段的回转面母线半径为60mm?100mm，圆弧回转段的有效长度为6mm?20mm。
[0008]进一步的，所述圆弧倒角半径为Imm?2mm。
[0009]进一步的，所述圆锥段的切削刃长度为1mm?30mm，切削刃的齿数为3?6，螺旋角为30° ?45°。
[0010]进一步的，所述圆锥段的母线与轴线的夹角为4°?6°。
[0011 ]有益效果:(I)本发明的切向锥鼓铣刀可提升整体叶盘自由曲面叶片加工的表面质量和加工效率;实现自由曲面叶片低粗糙度和高效率精加工。
[0012](2)本发明的切向锥鼓铣刀在相同装夹直径条件下，切削面具有远大于传统刀具的曲率半径，可以获得更小的残余高度，实现宽行距切削。
[0013](3)本发明的圆锥段保证了铣刀良好的刚性，抑制加工中叶片的振颤。
【附图说明】
[0014]图1?2为传统整体叶盘叶片精加工刀具。
[0015]图3为切向锥鼓铣刀示意图。
[0016]图4为切向锥鼓铣刀外形图。
[0017]图5为切向锥鼓铣刀的工作原理。
[0018]图6为切向锥鼓铣刀与传统加工刀具切削时形成的残余高度的对比。
[0019]图7为切向锥鼓铣刀与传统加工刀具切削时形成的行距的对比。
[0020]其中，1-圆弧回转段，2-圆锥段，3-圆柱段，4-圆弧倒角，5-切向锥鼓铣刀，6-球头铣刀，7-被加工表面，8-叶片。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
[0022]本发明提供了一种切向锥鼓铣刀，参见附图3-4，所述铣刀由圆弧回转段1、圆锥段2及圆柱段3组成；圆锥段2位于圆弧回转段I和圆柱段3之间，且圆锥段2的小直径端靠近圆弧回转段I，圆锥段2的大直径端靠近圆柱段3，圆锥段2与圆弧回转段I相切，圆弧回转段I越远离圆锥段2的部分的直径越小，圆弧回转段I的端面设有圆弧倒角4及底齿;在圆弧回转段I及圆锥段2的外表面开有切削刃；其中，圆弧回转段I是主要切削区域，圆弧倒角4和圆锥段2可以参与切削；
[0023]其中，所述圆弧回转段I的有效直径Dc为6mm?20mm，圆弧回转段I的回转面母线半径R为10 X Dc_20 XDc，即60mm?100mm，圆弧回转段I的有效长度12为6mm?20mm;
[0024]所述圆弧倒角4半径Rl为Imm?2mm;
[0025]所述圆锥段2的切削刃长度Lc为I Omm?30mm，切削刃的齿数Z为3-6，螺旋角为30°
?45。；
[0026]所述圆锥段2的母线与轴线的夹角Θ为4°?6°;
[0027]工作原理:参见附图5，当切向锥鼓铣刀5对叶片8进行切削时，切向锥鼓铣刀5的切削过程中仍然为球面接触，保持了刀轴矢量控制灵活的特点，刀轴矢量可以在初始刀轴I的基础上，绕曲面主法矢n、走刀方向P分别旋转b和a角度，以避免干涉；
[0028]其中，η为叶片全面在切触点处的主法矢;P为走刀方向矢量；I为初始刀轴矢量，I=n Xp ;a为侧偏角;b为前倾角;O为刀具计算中心;O’为刀具回转面母线圆心；
[0029]对比现有球头铣刀6切削的结果，切向锥鼓刀5在被加工表面7切削后形成的残余高度hi小于球头铣刀6的残余高度h2，切向锥鼓刀5在被加工表面7上形成的行距dl大于球头铣刀6的行距d2;因此，本发明的切向锥鼓刀5在相同装夹直径条件下，切削面具有远大于传统刀具的曲率半径，可以获得更小的残余高度，实现宽行距切削。
[0030]综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种切向锥鼓铣刀，其特征在于，所述切向锥鼓铣刀由圆弧回转段(I)、圆锥段(2)及圆柱段(3)组成；圆锥段(2)位于圆弧回转段(I)和圆柱段(3)之间，且圆锥段(2)的小直径端靠近圆弧回转段(I)，圆锥段(2)的大直径端靠近圆柱段(3)，圆锥段(2)与圆弧回转段(I)相切，圆弧回转段(I)越远离圆锥段(2)的部分的直径越小，圆弧回转段(I)的端面设有圆弧倒角(4)及底齿;在圆弧回转段(I)及圆锥段(2)的外表面开有切削刃。2.如权利要求1所述的一种切向锥鼓铣刀，其特征在于，所述圆弧回转段(I)的有效直径为6mm?20mm，圆弧回转段(I)的回转面母线半径为60mm?100mm，圆弧回转段(I)的有效长度为6mm?20mm。3.如权利要求1所述的一种切向锥鼓铣刀，其特征在于，所述圆弧倒角(4)半径为Imm?2mm ο4.如权利要求1所述的一种切向锥鼓铣刀，其特征在于，所述圆锥段(2)的切削刃长度为1mm?30mm，切削刃的齿数为3?6，螺旋角为30°?45°。5.如权利要求1所述的一种切向锥鼓铣刀，其特征在于，所述圆锥段(2)的母线与轴线的夹角为4°?6°。
【文档编号】B23C5/10GK105965077SQ201610496785
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月29日
【发明人】孙晶, 苏航, 王永飞, 李垒栋, 刘月萍, 贾健明
【申请人】北京动力机械研究所