本發(fā)明涉及金屬切削，具體地，本發(fā)明涉及一種具有鋸齒狀刃口的旋轉(zhuǎn)切削工具及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、刀具的質(zhì)量與性能對(duì)產(chǎn)品的加工精度、質(zhì)量和效率具有至關(guān)重要的影響。在航空、航天部件的加工中，這一問(wèn)題顯得尤為突出。例如，鎳基合金和鈦合金等難加工材料的加工效率本就較低，加之零部件因輕量化設(shè)計(jì)而變得更薄，加工過(guò)程中更易引發(fā)工件變形等問(wèn)題。為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，市場(chǎng)對(duì)刀具性能提出了更高的要求。尤其是薄壁件加工面臨著多重挑戰(zhàn)：易因受力不均而變形，進(jìn)而影響尺寸和形狀精度；剛性較低，易產(chǎn)生振動(dòng)，影響加工表面的質(zhì)量和精度；夾持與固定難度大，易因夾緊力不當(dāng)而導(dǎo)致變形；散熱能力差，易引發(fā)局部熱變形；加工過(guò)程中可能引入機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力，使工件表面產(chǎn)生殘余應(yīng)力，進(jìn)而影響其性能和使用壽命；加工表面的光潔度和精度難以保證，容易出現(xiàn)表面粗糙度不均和劃痕等問(wèn)題；同時(shí)，薄壁件對(duì)切削力非常敏感，切削力過(guò)大會(huì)導(dǎo)致工件變形，進(jìn)一步增加了加工難度。因此，國(guó)產(chǎn)刀具的性能提升變得尤為迫切，急需能夠解決這些加工難點(diǎn)的高性能刀具。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種具有鋸齒狀刃口的旋轉(zhuǎn)切削工具，該切削工具通過(guò)其獨(dú)特的刃口設(shè)計(jì)，旨在減少及分散切削力，優(yōu)化排屑性能，提升切削效率，并延長(zhǎng)刀具使用壽命，具體包括如下實(shí)施方式：

2、實(shí)施方式1、一種具有鋸齒狀刃口的旋轉(zhuǎn)切削工具，包括刀體，和任選的用于直接或間接與機(jī)床連接的刀柄，其特征在于，所述刀體設(shè)有多個(gè)刀體容屑槽，以及與所述刀體容屑槽對(duì)應(yīng)的切削齒，所述刀體容屑槽朝向切削旋轉(zhuǎn)方向的面為刀體前刀面，

3、所述刀體容屑槽為直槽，并且所述刀體前刀面包括平面，

4、或者，

5、所述刀體容屑槽為螺旋槽，并且所述刀體前刀面包括螺旋面，

6、在所述刀體前刀面上設(shè)置斷屑槽，從而使得在所述切削齒上形成包含多個(gè)切削牙的鋸齒狀刃口，至少兩個(gè)或者所有所述切削齒在同一旋轉(zhuǎn)中心上的所述鋸齒狀刃口位于同一切削外圓上，

7、所述斷屑槽的槽面在刀體前刀面寬度方向上延伸至不超過(guò)刀體前刀面寬度的三分之二或者二分之一或者四分之一的區(qū)域，

8、或者，

9、所述斷屑槽的槽面在刀體前刀面寬度方向上延伸至刀體前刀面寬度的三分之二或者二分之一或者四分之一以上的區(qū)域，并且所述斷屑槽的槽面具有切屑引導(dǎo)面，從而能將切屑引導(dǎo)進(jìn)入刀體容屑槽或者將切屑沿著刀體容屑槽的排屑方向引導(dǎo)。

10、實(shí)施方式2、根據(jù)實(shí)施方式1所述的具有鋸齒狀刃口的旋轉(zhuǎn)切削工具，其特征在于，所述切屑引導(dǎo)面通過(guò)朝向刃口法向方向延伸或者朝向刀體容屑槽的排屑方向延伸的凹陷形成，即所述斷屑槽的凹陷在其對(duì)應(yīng)的刃口的法向上進(jìn)行延伸，或者朝向刀體容屑槽的排屑方向進(jìn)行延伸，

11、任選的，所述切屑引導(dǎo)面還包括所述斷屑槽的底面與刀體前刀面之間的圓弧過(guò)渡面。

12、實(shí)施方式3、根據(jù)實(shí)施方式1所述的具有鋸齒狀刃口的旋轉(zhuǎn)切削工具，其特征在于，所述斷屑槽的槽面具有與所述刀體的外周面相交的第一前角面，所述第一前角面在所述鋸齒狀刃口上形成第一前角。

13、實(shí)施方式4、根據(jù)實(shí)施方式3所述的具有鋸齒狀刃口的旋轉(zhuǎn)切削工具，其特征在于，所述斷屑槽僅設(shè)置在所述鋸齒狀刃口的凹陷處，所述斷屑槽的槽面與所述刀體的外周面相交并在所述鋸齒狀刃口的凹陷處形成第一前角。

14、實(shí)施方式5、根據(jù)實(shí)施方式3所述的具有鋸齒狀刃口的旋轉(zhuǎn)切削工具，其特征在于，所述斷屑槽的槽面具有與所述第一前角面連接的第二前角面，形成第二前角，所述第二前角大于相應(yīng)的第一前角。

15、實(shí)施方式6、根據(jù)實(shí)施方式1所述的具有鋸齒狀刃口的旋轉(zhuǎn)切削工具，其特征在于，同一個(gè)切削齒上的切削牙之間的牙距和/或牙深是變化的。

16、實(shí)施方式7、根據(jù)實(shí)施方式1所述的具有鋸齒狀刃口的旋轉(zhuǎn)切削工具，其特征在于，相鄰切削齒之間的切削牙的牙距和/或牙深具有不同的變化規(guī)律，從而使得相鄰的鋸齒狀刃口相互交錯(cuò)設(shè)置。

17、實(shí)施方式8、根據(jù)實(shí)施方式1所述的具有鋸齒狀刃口的旋轉(zhuǎn)切削工具，其特征在于，相鄰切削齒之間的切削牙在切削旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)互不重合，從而使得相鄰的鋸齒狀刃口相互交錯(cuò)設(shè)置。

18、實(shí)施方式9、根據(jù)實(shí)施方式1所述的具有鋸齒狀刃口的旋轉(zhuǎn)切削工具，其特征在于，所述切削牙的牙距為刀體直徑的5％至25％。

19、實(shí)施方式10、根據(jù)實(shí)施方式1所述的具有鋸齒狀刃口的旋轉(zhuǎn)切削工具，其特征在于，位于同一徑向上的不同切削牙的刃口與所述刀體軸線之間的夾角不相同。

20、實(shí)施方式11、根據(jù)實(shí)施方式1所述的具有鋸齒狀刃口的旋轉(zhuǎn)切削工具，其特征在于，所述刀體容屑槽為螺旋槽，所述鋸齒狀刃口的至少部分多個(gè)切削牙具有正向刃口段，該正向刃口段的走向與螺旋槽的螺旋方向相同，

21、并且，所述鋸齒狀刃口的至少部分多個(gè)切削牙具有反向刃口段，該反向刃口段的走向與螺旋槽的螺旋方向相反，且該反向刃口段與刀體軸線的夾角為大于等于0度小于等于75度，例如大于等于8度小于等于60度，例如大于等于10度小于等于50度，例如大于等于20度小于等于40度，例如大于等于30度小于等于45度。

22、實(shí)施方式12、根據(jù)實(shí)施方式1所述的具有鋸齒狀刃口的旋轉(zhuǎn)切削工具，其特征在于，所述刀體容屑槽為螺旋槽，所述鋸齒狀刃口的至少部分多個(gè)切削牙具有垂直刃口段，所述垂直刃口段與刀體軸線的夾角小于8度，例如小于5度，例如小于3度，例如小于2度，例如為0度。

23、實(shí)施方式13、根據(jù)實(shí)施方式1所述的具有鋸齒狀刃口的旋轉(zhuǎn)切削工具，其特征在于，所述具有鋸齒狀刃口的旋轉(zhuǎn)切削工具具有2至8個(gè)切削齒，例如4至6個(gè)切削齒，例如6至8個(gè)切削齒。

24、實(shí)施方式14、根據(jù)實(shí)施方式1所述的具有鋸齒狀刃口的旋轉(zhuǎn)切削工具，其特征在于，所述刀體容屑槽為直槽，所述切削牙上的刃口段與刀體軸線的夾角為大于等于0度小于等于75度，例如大于等于8度小于等于60度，例如大于等于10度小于等于50度，例如大于等于20度小于等于40度，例如大于等于30度小于等于45度，任選的，所述刀體具有錐度。

25、實(shí)施方式15、制備實(shí)施方式1至14中任一項(xiàng)所述的具有鋸齒狀刃口的旋轉(zhuǎn)切削工具的方法，其特征在于，所述斷屑槽采用不產(chǎn)生熱損傷的加工方法制備。

26、實(shí)施方式16、根據(jù)實(shí)施方式15所述的方法，其特征在于，所述斷屑槽采用飛秒脈沖激光加工方法制備。

27、實(shí)施方式17、制備實(shí)施方式1至14中任一項(xiàng)所述的具有鋸齒狀刃口的旋轉(zhuǎn)切削工具的方法，其特征在于，其包括如下步驟：

28、在旋轉(zhuǎn)切削工具坯料上磨削加工出刀體容屑槽，形成刀體前刀面，

29、在所述刀體前刀面上采用飛秒脈沖激光加工出斷屑槽，并形成包含若干切削牙的鋸齒狀刃口。

30、本發(fā)明提出了一種創(chuàng)新的刀具設(shè)計(jì)與切削策略，該策略融合了右螺旋、左螺旋及直槽銑刀的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)切削過(guò)程中切削力的精準(zhǔn)組合與智能調(diào)控，其有益技術(shù)效果包括：

31、1、本技術(shù)所設(shè)置的鋸齒狀刃口設(shè)計(jì)，不僅能夠有效地分散切削力，顯著減少刀具的震動(dòng)，而且還能夠平衡和控制刀具在切削過(guò)程中的軸向切削拉力、軸向切削壓力以及徑向切削力。這一創(chuàng)新設(shè)計(jì)極大地提高了加工效率和加工精度，同時(shí)顯著延長(zhǎng)了刀具的使用壽命。尤為重要的是，它還能夠顯著減小薄壁件工件在加工過(guò)程中的變形及震動(dòng)，提高薄壁件的加工精度。

32、2、本技術(shù)通過(guò)在前刀面設(shè)置斷屑槽，創(chuàng)新地形成了鋸齒狀刃口，這一設(shè)計(jì)在不破壞刃口和后刀面的前提下，能夠直接加工出光滑的表面。同時(shí)，斷屑槽的巧妙設(shè)計(jì)并未破壞前刀面原有的排屑通道，甚至可以根據(jù)需要定向設(shè)置切屑引導(dǎo)面，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)中波紋銑刀因制備波紋刃口時(shí)砂輪搖擺破壞螺旋面向下排屑的不利因素，顯著改善了排屑效果，避免了熱量的累積，減少積屑瘤的產(chǎn)生，提高工件表面光潔度。此外，斷屑槽的設(shè)計(jì)還進(jìn)一步增大了切削液的容載空間，有利于熱量的及時(shí)排出，為高效、穩(wěn)定的切削過(guò)程提供有力保障。

33、3、本技術(shù)通過(guò)斷屑槽的槽面形成第一前角，從而沿著鋸齒狀刃口的延伸方向提高刃口的鋒利度，降低切削阻力，使切削更加輕快。第二前角的設(shè)置可減少切屑摩擦，減少熱量累積，使切屑順暢排出。

34、4、本技術(shù)通過(guò)調(diào)整切削牙之間的牙距和/或牙深，以及交錯(cuò)設(shè)置不同切削齒的刃口，實(shí)現(xiàn)不等距不等分的獨(dú)特效果。這一設(shè)計(jì)使得切削力得以進(jìn)一步分散，有效避免了刀具在切削過(guò)程中的晃動(dòng)和顫振現(xiàn)象，從而顯著提高了刀具的使用壽命。同時(shí)，這一創(chuàng)新設(shè)計(jì)也極大地提升了產(chǎn)品表面的光潔度，為高精度加工提供了有力保障。

35、5、通過(guò)鋸齒狀刃口形狀的精心調(diào)整，本技術(shù)的刀具創(chuàng)新地在螺旋刃口上設(shè)置了垂直刃口段，這一巧妙設(shè)計(jì)使得刀具能夠兼具直槽刃口和螺旋槽刃口的雙重優(yōu)勢(shì)，使得刀具的垂直度更好，切削阻力減少，切削精度提高。此外，本技術(shù)的刀具還通過(guò)正向刃口段和反向刃口段的獨(dú)特設(shè)置，巧妙地將左螺旋和右螺旋刃口進(jìn)行結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了切削力的有效分散，避免了切削過(guò)程中切削應(yīng)力的集中現(xiàn)象，從而顯著提高了刀具的穩(wěn)定性。

36、通過(guò)本技術(shù)的改進(jìn)，刀具的使用壽命得到了極大的延長(zhǎng)，切削速度和加工效率顯著提高，從而確保了穩(wěn)定而高效的切削過(guò)程。前刀面設(shè)置的斷屑槽形成了鋸齒狀刃口，這一設(shè)計(jì)有效提高了刃口的穩(wěn)定性，不僅進(jìn)一步提升了切削效率，還顯著地改善了切削質(zhì)量，確保工件表面達(dá)到高光潔度和高精度。這一創(chuàng)新性的改進(jìn)為工件表面的精密加工和高質(zhì)量切削提供了更為可靠的工具，尤其成功解決了高溫合金材料等難加工材料的行業(yè)難題。在實(shí)際應(yīng)用中，加工效率提升了1.5倍以上，而刀具壽命則同時(shí)提高了1.5到3倍。此外，本技術(shù)還能有效減小薄壁件工件在加工過(guò)程中的變形及震動(dòng)，克服了現(xiàn)有技術(shù)中金屬薄壁難以加工的技術(shù)瓶頸。

37、附圖說(shuō)明

38、為了更清楚地說(shuō)明本公開(kāi)實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)的，下面描述中的附圖僅僅涉及本公開(kāi)的一些實(shí)施例，而非對(duì)本公開(kāi)的限制。

39、圖1為實(shí)施例1的銑刀的結(jié)構(gòu)示意圖；

40、圖2為實(shí)施例1的銑刀的刀體部分示意圖；

41、圖3為實(shí)施例1的銑刀的斷屑槽的局部示意圖；

42、圖4為實(shí)施例1的銑刀的切屑引導(dǎo)面的局部示意圖；

43、圖5為實(shí)施例1的銑刀的第一前角及第二前角的示意圖；

44、圖6為實(shí)施例1中的銑刀的軸線與刃口上的點(diǎn)的夾角的示意圖；

45、圖7為實(shí)施例1的銑刀豎直放置時(shí)一個(gè)切削牙的刃口局部放大圖；

46、圖8為實(shí)施例2的銑刀的結(jié)構(gòu)示意圖；

47、圖9為實(shí)施例2的銑刀的刀體部分結(jié)構(gòu)示意圖；

48、圖10為實(shí)施例2的銑刀的斷屑到及切屑引導(dǎo)面結(jié)構(gòu)示意圖；

49、圖11為實(shí)施例2的銑刀豎直放置時(shí)一個(gè)切削牙的刃口局部放大圖；

50、圖12為實(shí)施例3鋸齒狀刃口的展開(kāi)圖；

51、圖13為圖12中鋸齒狀刃口的局部放大圖；

52、圖14為實(shí)施例4中鋸齒狀刃口的展開(kāi)圖；

53、圖15為圖14中鋸齒狀刃口的局部放大圖；

54、圖16為實(shí)施例5中鋸齒狀刃口的展開(kāi)圖；

55、圖17為圖16中鋸齒狀刃口的局部放大圖；

56、圖18為現(xiàn)有技術(shù)中的波紋銑刀；

57、圖19為波紋銑刀的前刀面的示意圖；

58、圖20為鋸齒狀刃口設(shè)置不同長(zhǎng)度的正向刃口段與反向刃口段的示意圖。