专利名称：仿形铣刀的制作方法
技术领域：
本发明属于刀具制造领域，准确地说是涉及仿形铣刀的发明。
根据本发明制成的仿形铣刀能用于复杂形状的钢及合金制品，例如压模的加工，能在航空、造船、机床制造和机器制造工业中用于在数字程序控制组合铣刀床或仿形铣床上以及在数字程序控制座标床上进行粗加工或精加工。
有一种装制两个硬质合金切削刀片的仿形铣刀(US，A，4525110)。在刀体的球形刀头上开有由两个基准面组成、供装切削刀片用的槽，刀片的刃口位于刀体轴向截平面上。切削刀片呈平行四边形，其短边改为圆弧。刀片的刃口部分由圆弧段和直线段构成。每个刀片有两个通孔位于对角线上，靠这两个通孔把刀片固定在垫上，而垫再靠螺丝固定在刀头的槽里。由于装这种形状刀片的槽的尺寸太大，这种铣刀的球形刀头的强度和刚度指标都是低的。
两个刀片放在一个槽里不能保证足够的刀片固定刚度，从而排除了在以大的切削深度加工金属时采用这种铣刀的可能性。这种铣刀制造复杂而且工作不可靠。
还有一种带球形刀头的仿形铣刀(US，A，4252480)，刀头上有供装制切削刀片的槽，刀片借助斜连杆经中心孔用螺丝固定在槽上。每一个刀片都呈外凸的曲线三角形，其刃口部分呈圆弧形。
切削刀片的前端位于铣刀轴向截平面上。固定时，每个切削刀片的前有效刃口与铣刀轴相交，而另一个切削刀片相对第一个刀片有偏移，偏移到铣刀旋转时两个刀片的有效刃口能在空间描绘出一个闭合的半球，其半径等于刃口部分的曲率半径。
由于装切削刀片的槽的形状的原因(加工这些槽时，要刨去的金属达50%)，上述铣刀的球形刀头强度和刚度都低。
在以强化的切削规范加工工件时不能用这种铣刀，因为铣刀旋转时两个刀片的刃口构成一个完整的球形刀头轮廓。用斜连杆把刀片固定在槽里，不能保证铣刀运行时有足够的可靠性。这种切削刀片的磨刃工作复杂，而制造这种铣刀又要消耗大量的劳动。
另有一种带球形刀头的端头铣刀(FR，A，No.2433998)，用于加工精密槽。在球形刀头上，在铣刀纵向截面上从端头开始有沿纵向敞开的槽，槽内装有两个切削刀片，刀片呈截锥形，刃口部分呈圆弧状。刀片有块光平面以便贴在槽壁上，从而避免刀片在切削时旋转。两个刀片中的每一个的刃口在铣刀旋转时描绘一个完整的球形刀头型面。经刀片上的中心孔用螺丝来实现切削刀片在槽里的固定。
按孔来装刀片，然后靠挤压球形刀头固定刀片的办法，由于刀片与槽的壁不能完全贴合，而不能保证刀片准确定位和可靠的固定。由于被刀片形状所决定了的槽的形状的原因，球形刀头的刚度和强度指标都低。因此这种铣刀只能用来切削小的余量。
本发明的任务是研制装制刀片的仿形铣刀，它的每一个刀片都装在各自的槽里。各刀片相对铣刀轴向截平面的相互配置与定位，要能使刀片在高可靠度时，在强化的切削规范条件下具有高的刚度和强度指标。
此任务靠下面提供的铣刀方案予以解决。本仿形铣刀有一个带球形刀头的圆柱形刀体。刀头里固定着带刃口的刀片，实际上刃口位于铣刀轴向截平面内。按本发明，铣刀的每个刀片都固定在各自的槽里。每个槽的纵轴在铣刀轴向截平面上的投影与铣刀的纵轴构成锐角，而槽的纵轴与这个截面的交点位于铣刀纵轴与刀头球形表面交点附近。
与已知的装制切削刀片的铣刀结构相比，带这种槽的球形刀头在朝向刀体圆柱形部分方向上的刚度和强度指标大大提高。就铣刀的这些指标来说，不亚于焊接切削刀片的铣刀。这样就能在增大切削深度用来加工工件的同时，增加进刀量和切削速度。除此而外，球形刀头的刚度能增加带刃口的刀片的耐用度，相应地降低了被加工工件的成本。铣刀球形刀头中的槽，保证使带刃口的刀片准确定位，固定可靠，更换方便，并宜于在磨床上加工有这种槽的球形刀头，以保证高的精确度和高品质，从而提高铣刀的工作准确度和可靠性。
这种铣刀刀片刃口的偏摆不大于0.04mm，对球形的偏摆不大于0.07mm。
在保持球形刀头高的刚度和强度指标的情况下，为了在槽里可靠地固定刀片，最好使锐角处在20°～40°的范围内。
在改善铣刀工作条件的情况下，为了增加铣刀耐用度，最好在球形刀头上至少做三个槽，并且至少要使三个刀片中每个刀片的刃口在铣刀旋转时形成一个球形，其半径等于这个刃口的曲率半径。
让带刃口的刀片的每一个都呈圆缺形状是合乎目的的。这种形状的刀片，在铣刀装配时能保证有很高的准确度和耐用度以及在外圆磨床上磨刃时劳动消耗最少。
在加工制作小直径的铣刀时，当保持他们的刚度和耐用度时，刀片要呈圆缺形，并且在它靠近铣刀轴向截平面的一端要有平直段，平直段对圆缺的底有个倾角。此时，至少要有一个刀片的平直段位于铣刀轴向截平面内。
用铣刀加工带有深腔的零件时，最好使刀片呈三角形。它的刃口由圆弧段和直线段连接而成。
下面描述本发明仿形铣刀具体实施例。在给出的图中
图1是带圆缺形刀片的仿形铣刀示意图，该图为局部剖的正视图。
图2～3为球形刀头的一种实施方案，是带局部剖的正视图。
图4与图1同，是俯视图。
仿形铣刀包括圆柱形刀体1、球形刀头2及锥形尾柄3(图1)。在球形刀头2里至少要有3个槽4，每个槽里固定一个可更换的带刃口的磨好的刀片5、6、7(图1，2，3)。
刀片5、6、7可以用高速钢制作，或用硬质合金制作。在刀片5、6、7的每一个朝向槽4底的那一面有一个槽8，凭着它，刀片用销子9定位在槽4上，以避免纵向移动以及保证刀片5、6、7的刃口位于铣刀的轴向截平面内。用楔形块10和螺丝11实现刀片5、6、7在槽4上的固定(图4)。这时楔形块10的平内表面与刀片5、6、7的每一个接贴，而外表面的形状与球形刀头2的曲面相一致。由于有本发明提供的这种特定形状的槽4以及这些槽在球形刀头上的相应配置，才使带刃口的刀片5、6、7的这种简单而可靠的固定成为可能。槽4的每一个的纵轴12在铣刀轴向截面上的投影与铣刀纵轴13构成锐角α，其角度值在20°～40°范围内，而每个槽4的纵轴12与这个截面的交点位于铣刀纵轴13与刀头2球形表面的交点附近。应该从α＜20°时槽4的深度不足以保证刀片5、6、7中的每一个都能可靠地固定，而当α＞40°时将发生球形刀头2的刚度和强度指标降低这两方面来考虑选择角度值。
按上述办法做槽4，刨去的金属量最少。同时，随着远离铣刀轴13与刀头2球形表面的交点而移向刀体1的圆柱部分时，刀头2的刚度和强度急剧升高。由于槽4所有表面都可能在磨床上加工，所以在加工精度很高时，制作铣刀所需要消耗的劳动最少。
根据工作条件和铣刀尺寸不同，带刃口的刀片可能有各种不同的形状。带刃口的刀片5(图1)呈圆缺形状并固定在槽4上，这里纵轴12与铣刀轴向截平面的交点高于铣刀轴13与刀头2球形表面的交点。球形刀头2的这种实施方案，保证它的刚度和强度为最大，制作起来也最为方便。
带刃口的刀片6(图2)呈圆缺形状，在它靠近铣刀轴向截平面的一端有一段平直部分14，它与圆缺的底成一定角度，而且至少要刀片6中的一个的平直部分位于铣刀轴向截平面上。
这样的刀片6固定在槽4里，这里纵轴12与铣刀轴向截面的交点低于铣刀轴13与刀头2球形表面的交点。上述球形刀头2的实施方案可用于小直径的铣刀，在保证刀头2足够的刚度和强度的情况下，靠加大槽4的深度来保证切削刀片6的可靠固定。上述形状的刀片5、6(图1、2)制作方便并便于在圆周磨床上磨铣刀的后面。带刃口的刀片7(图3)呈三角形状，其刃口由圆弧段和直线段15、16连接而成。
刀片7固定在槽4里，这里纵轴12与铣刀轴向截平面的交点高于铣刀轴13与刀头2球形表面的交点。这种刀片7有加长的刃口，因此在加工具有深腔的零件时，这种铣刀是不可替代的。铣刀的装配按如下方式进行为了定位以及固定可靠，刀片5、6、7的每一个都靠槽8装在销子9上，销子位于球形刀头2的槽4里。这时刃口位于铣刀轴向截平面上。然后向槽4里放进楔形块10并通过楔形块里的孔向刀头里拧螺丝11，这时楔形块10的内表面之一与带刃口的刀片5、6、7接贴，而另一面与槽4的壁贴接。
铣刀的所有元件都是可互换的，在装配好的状态下对球形的偏离不超过0.07mm，而刀片5、6、7刃口的偏摆不大于0.94mm。铣刀用锥形尾柄3进行安装，并经过铣刀刀体1锥形部分的螺纹孔用拉杆拉紧(图上未画出)。
在带有数字程序控制的铣床上对工件，例如压模进行加工。这时铣刀对被加工零件的表面有一个倾角。含铣刀旋转(切削速度)，并给予伴有沿倾斜平面自上而下移动的横向进刀，装在床子工作台上的零件给予圆周进刀。
在压模里有一些区域，仿形铣刀在那里进行工作时伴随着切入铣、横向铣以及沿斜面铣。本铣刀的主要优点之一是，至少三个刀片5、6、7的每个刃口在铣刀旋转时描绘一个球形，其半径等于这个刃口的曲率半径。这样就能把被切削材料的余量沿刃口长度分给每一个刀片5、6、7。从而使铣刀无撞击地工作，保护刀片5、6、7的刃口不崩刃。
加工工具钢压模，用下述切削规范进刀500mm/min，主轴旋转频率800r/min，切削深度22mm。直径80mm的铣刀的寿命，根据本发明为8～12h，而焊接的铣刀不多于4h，按US，A，4252480的装制铣刀只有几分钟。
按本发明制造的铣刀，由于带刃口的刀片内没有内应力，所以铣刀的刚度和强度不亚于焊接刀片的铣刀，从而使本铣刀的寿命显著增加。
权利要求
1.仿形铣刀包括圆柱形刀体(1)、球形刀头(2)，刀头中固定着有刃口的刀片(5、6、7)，刀片实际上位于铣刀的轴向截平面内。这种铣刀与其它铣刀的不同点是刀片(5、6、7)的每一个都固定在各自的槽(4)里，每个槽(4)的纵轴(12)在铣刀轴向截面上的投影与铣刀轴构成锐角，而每个槽(4)的纵轴与此截面的交点位于铣刀纵轴(13)与刀头(2)球形表面交点附近。
2.根据权利要求1所述的仿形铣刀，其特点是锐角的范围为20°～40°。
3.根据权利要求1、2所述的仿形铣刀，其特点是球形刀头(2)里至少有3个槽(4)。
4.根据权利要求1～3所述的仿形铣刀，其特点是三个刀片(5、6、7)的刃口中至少每一个在铣刀旋转时都描绘一个球形，其半径等于此刃口的曲率半径。
5.根据权利要求1～4所述的仿形铣刀，其特点是带刃口的刀片(5、6)呈圆缺形状。
6.根据权利要求5所述的仿形铣刀，其特点是每个圆缺在靠近铣刀轴向截平面的一端有一段平直部分(14)，它对圆缺的底有个倾角。
7.根据权利要求6所述的仿形铣刀，其特点是至少刀片(6)中的一个的平直部分(14)位于铣刀轴向截平面内。
8.根据权利要求1～3所述的仿形铣刀，其特点是刀片(7)呈三角形，其刃口由圆弧及直线段(15、16)组成。
全文摘要
仿形铣刀包括带球形刀头(2)的圆柱形刀体(1)。在刀头(2)里做有槽(4)，每个槽中装有一片带刃口的刀片(5)，该刀片实际上位于铣刀轴向截平面内。每一个槽(4)的纵轴(12)在铣刀轴向截面上的投影与铣刀纵轴(13)构成锐角，其角度范围为20°～40°，而每个槽(4)的纵轴与此截面的交点位于铣刀纵轴(13)与刀头(2)球形平面交点附近。
文档编号B23C5/20GK1033764SQ8710598
公开日1989年7月12日 申请日期1987年12月28日 优先权日1987年12月28日
发明者赛门·施勒莫维奇·波图加尔, 达尼尔·伯里索维奇·格罗迪特斯基, 瓦迪姆·米克哈洛维奇·索里茨斯基 申请人:赛门·施勒莫维奇·波图加尔, 达尼尔·伯里索维奇·格罗迪特斯基, 瓦迪姆·末克哈洛维奇·索里茨斯基