銑刀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種適用于工業(yè)切削的加工刀具，尤其涉及一種銑刀，可適用于 加工金屬、工程塑料及纖維復(fù)合材料的切削，以提高提高加工效率。
【背景技術(shù)】
[0002] 刀具是機(jī)械制造中用于切削加工的工具，又稱切削工具。由于絕大多數(shù)的刀具是 機(jī)用的，基本上都用于切削金屬材料，所以"刀具"一詞一般就理解為金屬切削刀具。但材料 科學(xué)發(fā)展，各種材料也已經(jīng)在產(chǎn)品的生產(chǎn)和加工中得以廣泛應(yīng)用，如：工程塑料和碳纖維復(fù) 合材料等（CN203401118U)。刀具按工件加工表面的形式可分為：加工各種外表面的刀具、 孔加工刀具、螺紋加工刀具、齒輪加工刀具和切斷刀具等若干種。
[0003] 銑加工在機(jī)械加工領(lǐng)域內(nèi)的分量正在變得越來越重要，已經(jīng)在一定程度上逐步取 代了車、鉆等其他加工方式。由于銑加工的廣泛多樣性，除了傳統(tǒng)的鋼和鑄鐵等金屬材料 外，越來越多的新型金屬/非金屬材料也被逐步歸入銑加工的被加工材料之列，這其中不 僅包括含鋁合金在內(nèi)的各種金屬合金，還包括高檔工程塑料在內(nèi)的各種樹脂材料，以及各 種碳纖維復(fù)合材料在內(nèi)的碳纖維金屬復(fù)合板。
[0004] 新型材料的材料性能在諸如硬度、拉伸強(qiáng)度、質(zhì)強(qiáng)比、屈服強(qiáng)度、比熱容和脆性等 各個(gè)方面均遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)材料，一方面能使產(chǎn)品的各項(xiàng)性能顯著提高，另一方面也由于對這 些新型材料普遍存在的斷肩難、散熱難、黏性大和脆性大等特點(diǎn)為切削加工帶來了極大的 難度。在實(shí)際加工中，用于加工新型材料的銑刀的消耗量往往遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)材料，甚至出現(xiàn) 過一把刀具僅能加工十幾件工件的極端案例。在這樣的案例中，生產(chǎn)者大約有近30 %的生 產(chǎn)成本都用于刀具的消耗上。由此可見，銑刀優(yōu)劣的重要性從該種加工方式中凸顯出來，成 為能否快速和高效完成銑加工，降低成本和提高效益的關(guān)鍵因素。銑刀是一類用于銑削加 工的、具有一個(gè)或多個(gè)刀齒的旋轉(zhuǎn)刀具，主要用于在加工平面、臺階、溝槽、成形表面和切斷 工件等。工作時(shí)各刀齒依次間歇地切去工件的余量。
[0005] 為此，人們不得不對切削刀具進(jìn)行相應(yīng)的重新設(shè)計(jì)，以使切削刀具適應(yīng)于新型材 料加工的需要。一方面，使得刀具壽命得以延長，避免崩刃和折斷等有可能損壞工件的意外 發(fā)生，以降低加工成本；另一方面，使得切削加工的生產(chǎn)節(jié)奏、效率和產(chǎn)品穩(wěn)定性得以提高。
[0006] 從切削刀具的結(jié)構(gòu)和形貌入手，有人提出了一種前刀面波形刃銑刀，其如圖1所 示。通過波浪形的刃口形狀來增加刀具切削刃部的總長，從而減低切削部分刃口單位面積 上的工作壓力，進(jìn)而延長刀具使用壽命并可以提高刀具加工效率。由于前刀面波形刃加工 十分困難，只有少數(shù)幾種數(shù)控加工設(shè)備才能生產(chǎn)，不但其價(jià)格居高不下，而且限制了大批 量生產(chǎn)。同時(shí)，由于一般的設(shè)備無法修磨損壞后的前刀面波形刃，這類刀具的維修往往要送 往我國境外，不但周期更長，而且價(jià)格不菲。
[0007] 在上述刀具的基礎(chǔ)上，有人將圖1所示的前刀面波形刃改為如圖2所示的后刀面 波形刃，通過將波形刃轉(zhuǎn)移到后刀面，一定程度上簡化的生產(chǎn)工藝，使得近半數(shù)左右的設(shè)備 能夠完成此類刀具的加工。后刀面波形刃由原來的寬帶切肩分割成數(shù)條較窄的切肩，從而 減少了切削變形，使得銑削過程中切肩的形成卷曲和排肩情況得以改善。外周刃改為波浪 形，致使很細(xì)的切肩就會發(fā)生斷裂，切削抗力隨之降低。其缺陷在于加工面會呈凹凸不平 狀，并且由于切削振動很大，刀具和機(jī)器之接合部容易出現(xiàn)粗糙（摩擦腐蝕），因此難以適 用于高精度機(jī)器。特別是干切削的情形，由于刀具很容易具有高熱，需要將切削速度降低 10%至20%，造成加工效率的下降。
[0008] 中國實(shí)用新型專利ZL200420018032. 6公開一種雙身筷銑刀，其也具有類似的刃 部形貌。銑刀主體的外沿均勻開設(shè)有三個(gè)以上單向刀槽，刀槽中焊接有合金刀頭，合金刀頭 上開設(shè)有M形波浪刀口。該刀具也類似采用了波浪形的刃部設(shè)計(jì)，將兩件銑刀配合用于竹 材產(chǎn)品的加工。
[0009] 中國發(fā)明專利ZL200910013142.0公開了一種整體硬質(zhì)合金魚鱗銑刀，包括銑刀 刃部和銑刀柄部，在銑刀刃部上的切削刃是由左、右旋對稱交錯的螺旋槽構(gòu)成切削單元，左 螺旋槽比右螺旋槽多2條。每個(gè)切削單元主切削刃長制成0. 05~0. 1MM，切削刃后刀面沿 圓柱面寬度制成〇~〇. 01MM。切削刃前角制成10°~15°，前刀面在法剖面上為直線；切 削刃后角制成20°~25°。螺旋刀槽深制成刀具直徑的7~8%。其可用于碳纖維、玻璃 纖維等復(fù)合材料的銑削加工。
[0010]另有技術(shù)則從解決銑刀散熱和制造方法等方面入手。中國發(fā)明專利申請 201310472837. 1公開了一種基于熱管相變的提高端銑刀使用壽命的方法，還同時(shí)提出了一 種端銑刀。將填充有吸液芯熱管以平行于端銑刀體軸線的方向設(shè)置，且熱管冷凝段與端銑 刀柄共平面。通過吸液芯熱管對端銑刀主切削刃部位產(chǎn)生的切削熱量，不斷進(jìn)行冷熱交換， 從而連續(xù)不斷地將切削熱量從端銑刀主切削刃區(qū)域傳入熱管蒸發(fā)段，傳向冷凝段，實(shí)現(xiàn)了 降低端銑刀切削溫度，并減小切削刃部位溫度梯度。
[0011] 中國發(fā)明專利申請201310291138. 7提供了一種提高噴射成型高速鋼銑刀壽命的 深冷工藝，采用預(yù)熱、真空淬火、冷卻、第一次回火、深冷處理和第二次回火等加工方法，由 此顯著改善了銑刀的耐磨性能和硬度，提高了銑刀綜合力學(xué)性能和使用壽命。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0012] 本實(shí)用新型的一個(gè)目的在于提供一種銑刀，適用于對金屬（包括合金）、工程塑料 及纖維復(fù)合材料進(jìn)行銑加工，以獲得非標(biāo)準(zhǔn)形狀的輪廓，以使刀具的使用壽命得以延長。
[0013] 本實(shí)用新型的另一個(gè)目的在于提供一種銑刀，提高刀具的散熱性能和減少纏肩現(xiàn) 象的發(fā)生，以利于對金屬（包括合金）、工程塑料及纖維復(fù)合材料進(jìn)行銑加工。
[0014] 本實(shí)用新型的又一個(gè)目的在于提供一種銑刀，以實(shí)現(xiàn)對工件連續(xù)的點(diǎn)切肩，免去 對刀具的人工維護(hù)，以提高對金屬（包括合金）、工程塑料及纖維復(fù)合材料進(jìn)行銑加工的效 率。
[0015] 本實(shí)用新型的再一個(gè)目的在于提供一種銑刀，以連續(xù)曲線狀刃部實(shí)現(xiàn)對工件高速 銑加工，以提高對金屬（包括合金）、工程塑料及纖維復(fù)合材料進(jìn)行非標(biāo)準(zhǔn)形狀銑加工的效 率。
[0016] 本實(shí)用新型提及的金屬，是一種物質(zhì)，其含有自由電子并具有光澤（即對可見光 強(qiáng)烈反射）、富有延展性、容易導(dǎo)電、導(dǎo)熱等性質(zhì)。這些物質(zhì)或主要為單質(zhì)（既包括記載于元 素周期表，也包括由此獲得的），或主要由若干種形成的合金，常見的如：但不僅限于碳素 鋼、鋁合金、銅合金和鋅合金等。應(yīng)當(dāng)理解的，主要是指該種物質(zhì)占絕大部分，但并不排除其 具有諸如少量氧化物、硫化物和氯化物等化合物形態(tài)存在的情形。
[0017] 本實(shí)用新型提及的工程塑料，是指一類可以作為結(jié)構(gòu)材料，在較寬的溫度范圍內(nèi) 承受機(jī)械應(yīng)力，在較為苛刻的化學(xué)物理環(huán)境中使用的高性能的高分子材料，有良好的機(jī)械 性能和尺寸穩(wěn)定性，在高、低溫下仍能保持其優(yōu)良性能，可以作為工程結(jié)構(gòu)件的塑料。常見 的如：但不僅限于聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亞胺、聚甲醛、變性聚苯醚、聚苯硫醚、聚芳基酯、 不飽和聚酯、酚塑料、環(huán)氧塑料和丙烯塑料等。
[0018] 本實(shí)用新型提及的纖維復(fù)合材料，是一種由連續(xù)相的基體和被基體包容的相增強(qiáng) 體組成，其中以玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲 和硬質(zhì)細(xì)粒等材料為增強(qiáng)體復(fù)合制成的材料。常有的基體材料如：但不僅限于合成樹脂、橡 膠、陶瓷、石墨、碳、鋁、鎂、銅、鈦及其合金等，但尤其是碳纖維復(fù)合材料。
[0019] 本實(shí)用新型提供的銑刀，包括一個(gè)柄部，其用于銑刀的裝夾，切削部和至少一條槽 體。切削部至少包括一枚刃部，該刃部包括一段連續(xù)的曲線刃，在接近切削部的端面處設(shè)置 曲線刃的起點(diǎn)。
[0020] 根據(jù)加工工件的需要，本實(shí)用新型提供的各種銑刀還包括一段連續(xù)的直線刃，其 一端與曲線刃的終點(diǎn)銜接，沿曲線刃的終點(diǎn)所引切線與直線刃形成-2°~5°的接角；或 者包括一段連續(xù)的弧線刃，其一端與曲線刃的終點(diǎn)銜接。
[0021] 根據(jù)加工工件的需要，本實(shí)用新型提供的各種銑刀還包括前導(dǎo)刃，設(shè)于曲線刃的 起點(diǎn)之前。該前導(dǎo)刃至少包括平刃部，其適合的長度如：4mm~32_。
[0022] 根據(jù)加工工件的需要，本實(shí)用新型提供的各種銑刀的前導(dǎo)刃至少包括至少一個(gè)凹 部，沿切削部的軸向或徑向，各個(gè)凹部底面與所述刃部外緣的落差為〇. Olmm~〇. 2_。凹部 還設(shè)有斜刃部，其傾斜角為45° ±15°。
[0023] 根據(jù)加工工件的需要，本實(shí)用新型提供的各種銑刀的前導(dǎo)刃還包括弧刃部，弧刃 部單獨(dú)與曲線刃的起點(diǎn)銜接，或其一端與平刃部銜接，如：201420205107. 5所示。
[0024] 在刃部表面可采用金剛石貼片，或采用含有涂層或非涂層的基體，如：但不僅限于 硬質(zhì)合金、金屬陶瓷、立方氮化硼及其它粉末冶金燒結(jié)材料等。
[0025] 適用于本實(shí)用新型的槽體，各處的深度相同或不同，其深度為該處切削主體直徑 的5%~65%，優(yōu)先選擇25% ±10%。在各種形狀的槽體中，本實(shí)用新型優(yōu)先選擇具有 0° ±45°螺旋角的螺旋槽，或具有0° ±45°軸向前角的直槽。槽體的數(shù)量應(yīng)當(dāng)與切削部 所含刃部的數(shù)量相適應(yīng)，滿足切削刃于銑加工的需要，如：但不僅限于1、2、3、4、5、6、7和8。 當(dāng)槽體的數(shù)量大于1時(shí)，各槽所具有的螺旋角角度或軸向前角的角度相同或不同。槽體的 開口角角度應(yīng)滿足公式20° -[槽體個(gè)數(shù)/360]°。
[0026] 用于本實(shí)用新型銑刀的曲線刃，其由若干曲線段組成，任意曲線段均具有2°~ 50°的后角，2°~50°徑向前角。各個(gè)曲線段所具有的后角角度或前角角度相同或不同。
[0027] 為滿足銑加工的需要，以曲線刃的起點(diǎn)設(shè)為坐標(biāo)系原點(diǎn)，以此坐