一种可转位球头刀具的制作方法

1.本发明涉及铣刀领域，具体涉及一种可转位球头刀具。


背景技术：

2.机械加工中，特别是铣削曲面时通常会用到球头型刀具，比如圆弧为r8,r10,r20等许多不同圆弧直径系列的球头铣刀，这种刀具主要的刃口部位绕刀具轴线回转后呈球头状，除整体式球头刀具外，多数呈半球型。目前可转位球头刀具中，一般采用两片或三片刀片安装在相应的刀体上，每个刀片上的刃口在回转起来后和其他刀片刃口叠加成球头状刃线，实现这种球头方式的刀具当前有多种设计方案，但相比于本技术方案来说都存在浪费刀具材料、安装不够牢靠、定位精度低，或刀片刃口利用率不高、安装使用不方便等缺陷。
3.如附图1、附图2、附图3都是常见的球头刀具结构方式，刀片分为左、右安装，刀具中不可见的刀片在图中用虚线表示，可以看到图1中的刀片主刃口圆弧刃口只有一条，刀片其他外缘直线部分用来作为刀片的安装面，这种刀片仅有一侧可用于切削，材料利用率低。图2中，刀片如柳叶状，刀片除了圆弧刃口外还有一段直线刃口边，每个刀片有两条刃口边，但是这样的刀片的安装靠紧面往往做在直线边和圆弧边下，特别是在圆弧边下的靠紧面，处于刃口使用时的远端，在刀具切削使用过程中，圆弧边下的靠紧面难以提供足够大的锁紧力，容易出现松动导致刀具过早失效。在这样的方案中，还有一种是在刀片安装底面做出一个或两个卡槽，与在刀体底面做出的凸台相靠紧的方法来锁紧刀片，但是其槽宽和槽的高度都收到刀片厚度的限制，导致其锁紧力弱，也易导致松动。另外其具有的较长的直线刃口边在实际切削使用中用不到，造成较大的刀具材料浪费。图3方案除了具有图2刀具的缺点外，还采用了左、右两个外形大小不同的刀片来组合，这样的刀具，两侧的刀片无法互换位置使用，造成使用起来不方便，经济性更差。


技术实现要素：

4.本发明意在提供一种可转位球头刀具，以解决现有球头刀具通过圆弧状靠紧面锁紧定位，难以提供足够大的锁紧力，导致使用时容易出现松动导致刀具失效的问题。
5.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种可转位球头刀具，包括刀体，刀体上设有刀片槽，刀片槽中安装有刀片，刀片包括正底面、反底面和倾斜直线边，倾斜直线边高端连接有第一直线刃边，倾斜直线边低端连接有第二直线刃边，第一直线刃边和第二直线刃边远离倾斜直线边的一端分别连接有圆弧刃边；刀片槽侧壁包括与刀片圆弧刃边侧壁贴合的圆弧锁紧面、与倾斜直线边侧壁贴合的直线锁紧面、与刀片底面贴合的底部锁紧面。
6.本方案的原理及优点是：实际应用时，正底面和反底面为刀片的两面，倾斜直线边、第一直线刃边、第二直线刃边及圆弧刃边为刀片的外形轮廓边。本方案在刀片安装时，圆弧锁紧面在靠近刀体轴线的部分，而直线锁紧面在远端卡住刀片的倾斜直线边，使在刀片切削受力时，其力的方向是朝着刀体中心轴的，圆弧锁紧面可以防止刀片向刀体中心移
动，而直线锁紧面则可以防止刀片有转动脱出刀片槽的可能。
7.优选的，作为一种改进，圆弧锁紧面、直线锁紧面均垂直于底部锁紧面。由于刀片槽的周边靠紧面和底面成垂直关系，所以在加工这些刀片槽时无需过多的刀路，刀体制造简单，刀片安装精度更容易得到保证。
8.优选的，作为一种改进，刀片的正底面和反底面平行，刀片圆弧刃边、直线刃边、倾斜直线边的侧壁均与正底面、反底面垂直。这样刀片结构简单，刀片的后角为零度，刀片整个外周面和两个底面成垂直关系，制造上非常方便。刀片与刀片槽的靠紧面由非工作刃口面的后刀面、直线边面、刀片的一个底面组成，分别对应于刀片槽上的各个锁紧面，刀片与刀片槽的贴靠锁紧效果更好，刀片装夹更加稳定可靠。
9.优选的，作为一种改进，圆弧刃边包括终点与第一直线刃边相切连接的长圆弧刃边、终点与第二直线刃边相切连接的短圆弧刃边，从底面正投影处观察，长圆弧刃边的起点与短圆弧刃边的起点相交；长圆弧刃边与第一直线刃边形成刀片的长刃边，第一直线刃边的长度小于等于长刃边长度的15％；短圆弧刃边与第二直线刃边形成刀片的短刃边，第二直线刃边的长度小于等于短刃边长度的20％。这样刀片刃口主要部分都是圆弧刃口，没有浪费的部分，相对过去的球头刀具方案，同等使用条件下，更加小巧，更加节省刀片材料。
10.优选的，作为一种改进，长刃边在刀片正底面一侧形成长刃口，长刃口与正底面之间设有长断屑槽，短刃边在刀片反底面一侧形成短刃口，短刃口与反底面之间设有短断屑槽。这样在刀片的任一底面上均只有一条刃口和一个断屑槽，使得刀片周边的加工难度降低，刀片更容易制造。
11.优选的，作为一种改进，在刀片的厚度方向上，长刃口的任一点的高度均不超过正底面的高度，短刃口的任一点的高度均不超过反底面的高度。这样刀片与刀片槽的锁紧装夹更加稳定。
12.优选的，作为一种改进，在刀片的厚度方向上，长刃口、短刃口均呈曲线状，长刃口、短刃口的刃口线上高度相同的点小于等于两个。这样刀片的刃口在参与切削时，整个刃口不会同时切进工件中，刀片承受的切削力相对较小，刀片使用寿命更长。
13.优选的，作为一种改进，第一直线刃边与倾斜直线边之间的夹角小于90
°
，第二直线刃边与倾斜直线边之间的夹角大于90
°
。这样刀片整体轮廓呈人眼状，刀片从正视于底面的方向看是非对称的，刀片整体的体积相比现有技术明显缩小，同等切削刃口范围下对刀片材料的利用率更高。
14.优选的，作为一种改进，刀片槽在刀体上非对称设有两个，两个刀片槽分别与刀片的正面轮廓、反面轮廓相同，两个刀片槽中分别正面、反面安装有刀片，正面安装的刀片其长刃口为工作刃口，其靠近导体回转轴线处的刃口起点位于整个刀具的回转中心上；反面安装的刀片其短刃口为工作刃口，其靠近刀体回转轴线处的刃口起点位于整个刀具回转中心的外侧。这样两个相同的刀片在两个刀片槽中可转位使用，每个刀片可转位两次使用，刀具材料利用率及刃口利用率高。
15.优选的，作为一种改进，工作刃口突出于刀体外，刀体回转后工作刃口的刃线包络形成回转面为一个完整的半球面和与之相切的一段圆柱面，刃线在回转面上不与该回转面的任意母线重合，工作刃口的终点超过整个回转面半个球体。这样每条刃口其相应的后刀面上所有的地方都位于这个回转面内部，刃线回转面并不与刀片或刀体的其他任何位置发
生干涉，加工过程中刀具更加轻快，加工后的工件光洁度更好。
16.本技术方案与过去的各种球头刀具方案具有如下的技术优势：
17.1.刀片结构简单，刀片的刃口后角为零度，刀片整个外周面和两个底面成垂直关系，每个底面上仅有一条断屑槽，制造上非常方便，而过去的这种类型刀片后角一般为7到20度之间，在制造时压制毛坯或磨削刃口时都不易保证刃口的锋利状态，并且本方案刀片由于其零后角，相比非零度后角的刀片刃口拥有更强的支撑，刃口部位的强度相对要好很多，单面单个断屑槽，使得刀片整体的周边加工也更加容易。
18.2.刀片有两条刃边，主要部分都是圆弧刃口，没有浪费的部分，相对过去的球头刀具方案，同等使用条件下，更加小巧，更加节省刀片材料，例如相比刀片厚度相当的r10mm的球头刀片，本方案至少可以节省25％的毛坯材料，相比刀片厚度相当的r8mm的球头刀片至少节省40％的毛坯材料，对于那些只有一条刃边的球头刀片，本方案更是具备了成倍效能的经济性好处。
19.3.本方案刀片安装牢靠，除了图1单刃式刀片可以有比较稳定的安装结构，图2、图3都在安装紧固的理论上存在缺陷，由于刀片的圆弧靠紧面在远端贴合刀体，刀片切削工作时，切削力使刀片有向外转动的趋势，本领域技术人员知晓两个紧贴的圆弧面之间不能限制相对滑移，也就是旋转的自由度。恰恰刀片的外侧并没有挡住它的结构，在理论上就难以实现稳固的安装。即便是有些刀片方案在刀片底面上做出防止其转动的卡槽，但是卡槽高度受到刀片厚度的限制，不可能做到很高或很大，卡槽高度最多做到刀片厚度的1/3左右，这就限制了刀片锁紧力的大小。按照杠杆效应原理，所以也不容易锁紧刀片，并且其对应刀体上的凸起靠紧面也不会很大，由于刀具在做切削工作时，切削力很大，所以在使用过一段时间后很快就会磨损变形，导致刀片安装不牢固，并且失去安装精度。而本方案在刀片安装时，圆弧锁紧面在靠近刀体轴线的部分，而直线锁紧面在远端卡住刀片，使在刀片在切削受力时，其力的方向是朝着刀体中心轴的，圆弧锁紧面可以防止刀片向刀体中心移动，而直线锁紧面则可以防止刀片有转动脱出刀片槽的可能。另外本方案刀片的锁紧面高度和刀片本身的高度几乎一样高，可以保证刀片能完全包裹式的牢固安装。
20.4.刀体制造简单，由于刀片槽的周边锁紧面和底面成垂直关系，所以在加工这些刀片槽时无需过多的刀路，刀片安装精度更容易得到保证。
21.5.本方案刀片在使用时，刀片刃线不与任意球头回转面重合，这就保证了刀片刃口在参与切削时，不会所有的刃口同时切进工件中，最先切入工件的刃口部位也最先离开工件，后切入的刃口部分后离开，这样刀片承受的切削力就比较小，使刀具在整个加工过程中更为轻快，可以大大延长刀片和刀体的使用寿命。
附图说明
22.图1为本发明背景技术中现有球头刀具的结构示意图。
23.图2为本发明背景技术中现有球头刀具的结构示意图。
24.图3为本发明背景技术中现有球头刀具的结构示意图。
25.图4为本发明实施例中刀片的正底面正视图。
26.图5为本发明实施例中刀片的反底面正视图。
27.图6为图4的右视图。
28.图7为本发明实施例中刀片正底面的轴测图。
29.图8为本发明实施例中刀片反底面的轴测图。
30.图9为本发明实施例中刀片在刀片槽中正面安装的爆炸图。
31.图10为本发明实施例中刀片在刀片槽中反面安装的爆炸图。
32.图11为本发明实施例中刀片在刀片槽中正面安装的装配图。
33.图12为本发明实施例中刀片在刀片槽中反面安装的装配图。
具体实施方式
34.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
35.说明书附图中的附图标记包括：刀体dt、螺钉ld、正底面d1、反底面d2、倾斜直线边c、第一直线刃边f、长圆弧刃边a、第二直线刃边e、短圆弧刃边b、起点h、长圆弧后刀面a1、短圆弧后刀面b1、第一直线后刀面f1、第二直线后刀面e1、直线端面c1、长前刀面a2、短前刀面b2、长圆弧锁紧面a1’、正直线锁紧面c1’、正底部锁紧面d2’、短圆弧锁紧面b1’、反直线锁紧面c2’、反底部锁紧面d1’。
36.实施例：一种可转位球头刀具，如图11、图12所示，包括刀体dt，刀体dt上设有刀片槽，刀片槽中连接有刀片。如图4、图5所示，刀片中间设有安装孔，安装孔为双面沉头孔，刀片包括正底面d1、反底面d2和倾斜直线边c，倾斜直线边c高端连接有第一直线刃边f，第一直线刃边f与倾斜直线边c之间的夹角小于90
°
，倾斜直线边c低端连接有第二直线刃边e，第二直线刃边e与倾斜直线边c之间的夹角大于90
°
。第一直线刃边f和第二直线刃边e远离倾斜直线边c的一端分别连接有圆弧刃边，圆弧刃边包括终点与第一直线刃边f相切连接的长圆弧刃边a、终点与第二直线刃边e相切连接的短圆弧刃边b，长圆弧刃边a与短圆弧刃边b在正投影轮廓中具有同一个起点h。
37.如图6所示，刀片的正底面d1和反底面d2平行，如图7、图8所示，刀片的侧壁包括长圆弧刃边a对应的长圆弧后刀面a1、短圆弧刃边b对应的短圆弧后刀面b1、第一直线刃边f对应的第一直线后刀面f1、第二直线刃边e对应的第二直线后刀面e1及倾斜直线边c对应的直线端面c1，长圆弧后刀面a1、短圆弧后刀面b1、第一直线后刀面f1、第二直线后刀面e1及直线端面c1均与正底面d1、反底面d2垂直。
38.长圆弧刃边a与第一直线刃边f形成刀片的长刃边，第一直线刃边f的长度小于等于长刃边长度的15％；短圆弧刃边b与第二直线刃边e形成刀片的短刃边，第二直线刃边e的长度小于等于短刃边长度的20％。如图7所示，长刃边在刀片正底面d1一侧形成长刃口，长刃口与正底面d1之间设有长断屑槽，长断屑槽的槽面为对应长刃口的长前刀面a2，如图8所示，短刃边在刀片反底面d2一侧形成短刃口，短刃口与反底面d2之间设有短断屑槽，短断屑槽的槽面为对应短刃口的短前刀面b2。
39.如图6所示，在刀片的厚度方向上，长刃口的任一点的高度均不超过正底面d1的高度，短刃口的任一点的高度均不超过反底面d2的高度。在刀片的厚度方向上，长刃口、短刃口均呈曲线状，长刃口、短刃口的刃口线上高度相同的点小于等于两个。
40.结合图9、图10所示，刀片槽在刀体dt上非对称设有两个，两个刀片槽分别与刀片的正面轮廓、反面轮廓相同，两个刀片槽中分别通过螺钉ld正面、反面安装有刀片。正面安装刀片的刀片槽，其侧壁包括与刀片的短圆弧后刀面b1贴合的短圆弧锁紧面b1’、与直线端
面c1贴合的正直线锁紧面c1’、与刀片反底面d2贴合的正底部锁紧面d2’。短圆弧锁紧面b1’被分成不相连的两段，但属于同一个圆弧面，短圆弧锁紧面b1’、正直线锁紧面c1’的高度与刀片厚度相同，短圆弧锁紧面b1’、正直线锁紧面c1’均垂直于正底部锁紧面d2’。反面安装刀片的刀片槽，其侧壁包括与刀片的长圆弧后刀面a1贴合的长圆弧锁紧面a1’、与直线端面c1贴合的反直线锁紧面c2’、与刀片正底面d1贴合的反底部锁紧面d1’。长圆弧锁紧面a1’被分成不相连的两段，但属于同一个圆弧面，长圆弧锁紧面a1’、反直线锁紧面c2’的高度与刀片厚度相同，长圆弧锁紧面a1’、反直线锁紧面c2’均垂直于反底部锁紧面d1’。刀片上的第一直线后刀面f1、第二直线后刀面e1不参与刀片的锁紧。
41.结合图11、图12所示，正面安装的刀片其长刃口为工作刃口，其靠近导体回转轴线处的刃口起点h位于整个刀具的回转中心上；反面安装的刀片其短刃口为工作刃口，其靠近刀体dt回转轴线处的刃口起点h位于整个刀具回转中心的外侧。工作刃口突出于刀体dt外，刀体dt回转后工作刃口的刃线包络形成的回转面为一个完整的半球面和与之相切的一段圆柱面，刃线在回转面上不与该回转面的任意母线重合，工作刃口的终点超过整个回转面半个球体。
42.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。