專利名稱：一種由多段圓弧刃組合成型的球頭刀片及其磨削方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在金屬切削加工領(lǐng)域使用的刀具，尤其涉及單片式機(jī)夾球頭銑刀 刀片。
背景技術(shù)：
在各種三維空間曲面和圓弧溝槽的切削加工中都要用到球頭銑刀。機(jī)夾式球頭 銑刀比整體式球頭銑刀的材料利用率大大提高，所以除小直徑銑刀因受空間結(jié)構(gòu)限制無法 實(shí)現(xiàn)外，國(guó)外公司提供的較大直徑(6mm以上)球頭銑刀都采用機(jī)夾式結(jié)構(gòu)。目前的球頭 銑刀刀片按刀具球頭部分刀片的配置方式分為單片式和多片式，單片式刀片按形狀又分為 雙刃和單刃，其中單片雙刃機(jī)夾球頭銑刀因受力均勻、振動(dòng)小且精度高，適于高效高精度加 工。球頭銑刀刀片按刀口曲線形式又可分為平面曲線刃(圓弧)和空間曲線刃(螺旋線) 兩種，平面曲線刃成形和制造比較簡(jiǎn)單，但銑削加工屬于間斷切削，采用該刃形的球頭銑刀 在使用過程中整個(gè)刀刃幾乎同時(shí)切入切出，刀具受到的沖擊力大，產(chǎn)生切削振動(dòng)，不宜用于 高速切削和大直徑銑刀。空間曲線刃雖然克服了前者的功能缺陷，但加工工藝復(fù)雜。磨削刀片時(shí)，需要將其 安裝在刀桿上并通過螺釘夾緊后在數(shù)控磨刀機(jī)上以磨削整體式刀具的方式加工，生產(chǎn)效率 低、成本高。由于裝卸過程需要擰緊和松開螺釘，因此加工一個(gè)刀片復(fù)雜程度超過加工一支 相同直徑的銑刀。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述技術(shù)問題的不足，旨在提供一種能夠被高效生產(chǎn)的單片雙刃式空 間曲線刃球頭銑刀片。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種由多段圓弧刃組合成型的球頭刀片包 括以與球心等距的兩個(gè)平行平面和一個(gè)與兩平行平面垂直的平面截取任一球體得到一個(gè) 基本體，在基本體球面上選取不共面的多段圓弧連接而成的空間曲線為切削刃；設(shè)置于所 述球體中心的的安裝孔；基本體三個(gè)平面組成的安裝面；切削刃、后刀面，安裝面及安裝孔 制作成型于一體形成的球頭刀片；所述切削刃是兩條取自同一球面上半徑不等的多段圓弧 連接而成的空間曲線，兩條曲線相對(duì)所述基本體的軸線(EF)對(duì)稱并在所述軸線和所述球 面的交點(diǎn)處相對(duì)接，所述曲線繞基本體的軸線(EF)回轉(zhuǎn)后形成一個(gè)半球面。使用時(shí)，刀片 安裝在刀體上，軸線(EF)與刀體回轉(zhuǎn)軸線重合。下面對(duì)以上技術(shù)方案作進(jìn)一步闡述所述組成每條切削刃的多段圓弧至少包括三段圓弧，分別為外側(cè)段圓弧AB、中間 段圓弧BC及內(nèi)側(cè)段圓弧CD，外側(cè)段圓弧AB的弧線終點(diǎn)連接于中間段圓弧BC的弧線起點(diǎn)， 中間段圓弧BC的弧線終點(diǎn)連接于內(nèi)側(cè)段圓弧CD的弧線起點(diǎn)，內(nèi)側(cè)段圓弧CD的弧線終點(diǎn)連 接于所述軸線與球面的交點(diǎn)。以上所述的一種由多段圓弧刃組合成型的球頭刀片的磨削方法包括以下步驟
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a、建立編程參考基準(zhǔn)平面在所述基本體上定義三個(gè)參考基準(zhǔn)平面，其中第一基 準(zhǔn)平面在所述基本體的兩個(gè)平行平面中任選其一，第一基準(zhǔn)平面為加工所在平面的外側(cè)段 圓弧AB而建立，并以第一基準(zhǔn)平面為基準(zhǔn)建立加工中間段圓弧BC的第二基準(zhǔn)平面及加工 內(nèi)側(cè)段圓弧CD的第三基準(zhǔn)平面；b、計(jì)算所需的編程尺寸參數(shù)分別計(jì)算外側(cè)段圓弧AB、中間段圓弧BC、內(nèi)側(cè)段圓 ?、堑膱A弧的半徑及A、B、C、D各點(diǎn)坐標(biāo)；C、磨削第二基準(zhǔn)平面及第三基準(zhǔn)平面通過刀片斷屑槽磨削模塊編制第二基準(zhǔn)平 面及第三基準(zhǔn)平面的磨削程序并磨削加工第二基準(zhǔn)平面及第三基準(zhǔn)平面；d、外側(cè)段圓弧AB、中間段圓弧BC及內(nèi)側(cè)段圓弧CD的磨削加工應(yīng)用圓弧刀片周 邊磨削模塊編制外側(cè)段圓弧AB、中間段圓弧BC及內(nèi)側(cè)段圓弧CD三段圓弧的磨削程序并磨 削加工外側(cè)段圓弧AB、中間段圓弧BC及內(nèi)側(cè)段圓弧CD三段圓弧及其后刀面，并實(shí)現(xiàn)所需后 角角度；e、將工件翻轉(zhuǎn)180°后，以上述同樣磨削加工方式加工另一條切削刃。本發(fā)明的有益效果在于其一、這種由多段圓弧組成球頭切削刃的球頭刀片克服 了整個(gè)刀刃幾乎同時(shí)切入切出引起切削振動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)高速加工；其二、這種由多段圓弧組 成球頭切削刃的球頭刀片沒有理論誤差，在工藝上也完全可以將輪廓度誤差控制在0. Olmm 以內(nèi)，所以可用于精密加工；其三、這種由多段圓弧組成球頭切削刃的球頭刀片可以在機(jī) 夾刀片專用周邊磨床上的大批量磨制，加工效率是同功能刀片在磨刀機(jī)上加工效率的4-5 倍，生產(chǎn)成本低。


圖1為本發(fā)明的正面整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的側(cè)面整體結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記1、第一安裝面；2、第二安裝面；3、安裝孔；4(4’)、外側(cè)段圓弧刃AB ； 5(5’)、中間段圓弧刃BC;6(6’)、內(nèi)側(cè)段圓弧刃CD ;7、第一基準(zhǔn)平面；8、第二基準(zhǔn)平面；9、
第三基準(zhǔn)平面；10、后刀面。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明參照?qǐng)D1所示，本發(fā)明包括以與球心等距的兩個(gè)平行平面和一個(gè)與兩平行平面垂 直的平面截取任一球體得到一個(gè)基本體，在基本體球面上選取不共面的圓弧4、5、6，依次連 接后形成一條空間曲線S (S = 4+5+6)，S及其關(guān)于軸線(EF)的對(duì)稱曲線S’ (S，= 4，+5，+6，) 為本刀片的兩個(gè)切削刃；設(shè)置于所述球體中心的的安裝孔3 ；基本體上的第一、二安裝面1、 2和第一基準(zhǔn)平面7共同組成本刀片的安裝面；切削刃S、S’，后刀面10，安裝面及安裝孔3 制作成型于一體形成的球頭刀片；S是取自同一球面上半徑不等的三段圓弧曲線4、5、6依 次連接后形成的一條空間曲線，空間曲線S和S’相對(duì)所述基本體的軸線(EF)對(duì)稱并在1軸 線(EF)和球面的交點(diǎn)處相對(duì)接，軸線(EF)是基本體的中心對(duì)稱軸，所述曲線S繞基本體的 軸線(EF)回轉(zhuǎn)后形成一個(gè)半球面。使用時(shí)，刀片安裝在刀體上，軸線(EF)與刀體回轉(zhuǎn)軸線 重合。組成每條切削刃S的多段圓弧至少包括三段圓弧，三段圓弧分別為外側(cè)段圓弧AB4、中間段圓弧BC5及內(nèi)側(cè)段圓弧CD6，外側(cè)段圓弧AB4的弧線終點(diǎn)連接于中間段圓弧BC5的弧 線起點(diǎn)，中間段圓弧BC5的弧線終點(diǎn)連接于內(nèi)側(cè)段圓弧CD6的弧線起點(diǎn)，內(nèi)側(cè)段圓弧CD6的 弧線終點(diǎn)連接于所述軸線與球面的交點(diǎn)。其中中間段圓弧可以是一段，也可以是多段，本發(fā) 明以一段中間段圓弧為實(shí)例。參照?qǐng)D2所示，本發(fā)明的磨削方法包括以下步驟a、建立編程參考基準(zhǔn)平面在所述基本體1上定義三個(gè)參考基準(zhǔn)平面，其中第一 基準(zhǔn)平面7在所述基本體1的兩個(gè)平行平面中任選其一，第一基準(zhǔn)平面7為加工所在平面 的外側(cè)段圓弧AB4而建立，并以第一基準(zhǔn)平面7為基準(zhǔn)建立加工中間段圓弧BC5的第二基 準(zhǔn)平面8及加工內(nèi)側(cè)段圓弧CD6的第三基準(zhǔn)平面9 ；b、計(jì)算所需的編程尺寸參數(shù)分別計(jì)算外側(cè)段圓弧AB4、中間段圓弧BC5、內(nèi)側(cè)段 圓?、?的圓弧的半徑及A、B、C、D各點(diǎn)坐標(biāo)；C、磨削第二基準(zhǔn)平面8及第三基準(zhǔn)平面9 通過刀片斷屑槽磨削模塊編制第二基 準(zhǔn)平面8及第三基準(zhǔn)平面9的磨削程序并磨削加工第二基準(zhǔn)平面8及第三基準(zhǔn)平面9 ；d、外側(cè)段圓弧AB4、中間段圓弧BC5及內(nèi)側(cè)段圓?、?的磨削加工應(yīng)用圓弧周邊 磨削模塊編制外側(cè)段圓弧AB4、中間段圓弧BC5及內(nèi)側(cè)段圓弧CD6三段圓弧的磨削程序并磨 削加工外側(cè)段圓弧AB4、中間段圓弧BC5及內(nèi)側(cè)段圓弧CD6三段圓弧及其后刀面10 (圓錐 面)，并實(shí)現(xiàn)所需后角角度；e、將工件翻轉(zhuǎn)180°后，以上述同樣磨削加工方式加工另一條切削刃S’。根據(jù)上述說明書的揭示和教導(dǎo)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對(duì)上述實(shí)施方 式進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏托薷?。因此，本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的具體實(shí)施方式
，對(duì)本 發(fā)明的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書 中使用了一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成任何限制。
權(quán)利要求
1.一種由多段圓弧刃組合成型的球頭刀片，包括以與球心等距的兩個(gè)平行平面和一 個(gè)與兩平行平面垂直的平面截取任一球體得到一個(gè)基本體，在基本體球面上選取不共面的 多段圓弧連接而成的空間曲線為切削刃；設(shè)置于所述球體中心的的安裝孔；基本體三個(gè)平 面組成的安裝面；切削刃、安裝面及安裝孔制作成型于一體形成的球頭刀片；其特征在于所述切削刃是兩條取自同一球面上半徑不等的多段圓弧連接而成的空間 曲線，兩條曲線相對(duì)所述基本體的軸線(EF)對(duì)稱并在所述軸線(EF)和所述球面的交點(diǎn)處 相對(duì)接，所述曲線繞基本體的軸線(EF)回轉(zhuǎn)后形成一個(gè)半球面；使用時(shí)，刀片安裝在刀體 上，軸線(EF)與刀體回轉(zhuǎn)軸線重合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由多段圓弧刃組合成型的球頭刀片，其特征在于所述 組成每條切削刃的多段圓弧至少包括三段圓弧，分別為外側(cè)段圓弧AB、中間段圓弧BC及內(nèi) 側(cè)段圓弧CD，外側(cè)段圓弧AB的弧線終點(diǎn)連接于中間段圓弧BC的弧線起點(diǎn)，中間段圓弧BC 的弧線終點(diǎn)連接于內(nèi)側(cè)段圓弧CD的弧線起點(diǎn)，內(nèi)側(cè)段圓弧CD的弧線終點(diǎn)連接于所述軸線 與球面的交點(diǎn)。
3.權(quán)利要求1所述的一種由多段圓弧刃組合成型的球頭刀片的磨削方法，其特征在于 包括以下步驟a、建立編程參考基準(zhǔn)平面在所述基本體上定義三個(gè)參考基準(zhǔn)平面，其中第一基準(zhǔn)平 面在所述基本體的兩個(gè)平行平面中任選其一，第一基準(zhǔn)平面為加工所在平面的外側(cè)段圓弧 AB而建立，并以第一基準(zhǔn)平面為基準(zhǔn)建立加工中間段圓弧BC的第二基準(zhǔn)平面及加工內(nèi)側(cè) 段圓弧CD的第三基準(zhǔn)平面；b、計(jì)算所需的編程尺寸參數(shù)分別計(jì)算外側(cè)段圓弧AB、中間段圓弧BC、內(nèi)側(cè)段圓弧CD 的圓弧的半徑及A、B、C、D各點(diǎn)坐標(biāo)；C、磨削第二基準(zhǔn)平面及第三基準(zhǔn)平面通過刀片斷屑槽磨削模塊編制第二基準(zhǔn)平面及 第三基準(zhǔn)平面的磨削程序并磨削加工第二基準(zhǔn)平面及第三基準(zhǔn)平面；d、外側(cè)段圓弧AB、中間段圓弧BC及內(nèi)側(cè)段圓弧CD的磨削加工應(yīng)用圓弧刀片周邊磨 削模塊編制外側(cè)段圓弧AB、中間段圓弧BC及內(nèi)側(cè)段圓弧CD三段圓弧的磨削程序并磨削加 工外側(cè)段圓弧AB、中間段圓弧BC及內(nèi)側(cè)段圓弧CD三段圓弧及其后刀面，并實(shí)現(xiàn)所需后角角 度；e、將工件翻轉(zhuǎn)180°后，以上述同樣磨削加工方式加工另一條切削刃。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種由多段圓弧刃組合成型的球頭刀片及其磨削方法，涉及一種在金屬切削加工領(lǐng)域使用的刀具；包括以與球心等距的兩個(gè)平行平面和一個(gè)與兩平行平面垂直的平面截取任一球體得到一個(gè)基本體，在基本體球面上選取不共面的多段圓弧連接而成的空間曲線為切削刃；設(shè)置于所述球體中心的的安裝孔；切削刃是兩條取自同一球面上半徑不等的多段圓弧連接而成的空間曲線，兩條曲線相對(duì)所述基本體的軸線(EF)對(duì)稱并在所述軸線(EF)和所述球面的交點(diǎn)處相對(duì)接，所述曲線繞基本體的軸線(EF)回轉(zhuǎn)后形成一個(gè)半球面。有益效果在于這種由多段圓弧組成球頭切削刃的球頭刀片可以實(shí)現(xiàn)高速加工、可用于精密加工及其生產(chǎn)成本低。
文檔編號(hào)B23C5/02GK102000864SQ20101050325
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月9日
發(fā)明者劉兵, 師潤(rùn)平, 張建平 申請(qǐng)人:深圳市航天精密刀具有限公司