一種平頭立銑刀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及復(fù)合材料切削加工領(lǐng)域，尤其涉及一種平頭立銑刀。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展，復(fù)合材料在現(xiàn)代工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，CFRP和GFRP是復(fù)合材料中應(yīng)用最為廣泛的兩種纖維復(fù)合材料，由于制作工藝的特殊性，這類材料的力學(xué)性能呈各向異性，層間強度較低，在對此類材料進行切削的過程中，受切削力作用易產(chǎn)生分層、撕裂等缺陷，降低了構(gòu)件的強度和其他性能。另一方面，碳、玻璃纖維等復(fù)合材料在加工過程中是以脆性斷裂的方式形成切肩，刀具前刀面與被加工表面接觸的時間非常短，再加上材料本身導(dǎo)熱系數(shù)小，大量的切削熱難以散出，導(dǎo)致材料被加工表面產(chǎn)生碳化現(xiàn)象，影響加工表面質(zhì)量和強度，而且切削區(qū)域過高的溫度導(dǎo)致刀具刃口磨損大大加快，降低了刀具使用壽命。
[0003]為解決碳纖維、玻璃纖維等復(fù)合材料加工中在切口邊緣易產(chǎn)生分層、撕裂、毛刺、拔絲，而在材料內(nèi)部易產(chǎn)生層間分層等問題，需要在加工刀具結(jié)構(gòu)方面進行改進和創(chuàng)新?，F(xiàn)有技術(shù)中，一種方式是，通過在銑刀上設(shè)計數(shù)量眾多的左旋和右旋排肩槽，使銑刀切削刃上形成大量細(xì)密的類似魚鱗狀的“切削顆粒”，這些“切削顆?！痹阢娤骷庸ぶ芯哂信c砂輪磨粒類似的切削作用，實現(xiàn)以銑代磨的效果。如公告號為CN 101623778 A的中國專利文獻公開了一種整體硬質(zhì)合金魚鱗銑刀，其刃部切削刃是由左、右旋對稱交錯的螺旋槽構(gòu)成的切削單元，每個切削單元的長度為0.05mm~0.1_。這種切削刃由許多切削單元組成的魚鱗銑刀，可以極大地降低切削阻力，達到以銑代磨的效果，提高復(fù)合材料的切削效率和加工質(zhì)量，延長刀具壽命。然而，這種銑刀需要磨削數(shù)量眾多的左右螺旋槽，加工工時長，時間成本高；而且由于刀具切削刃由許多細(xì)小的切削單元組成，就單個切削單元而言，其強度很差，加工中更易磨損或破損；另外，不完整的切削刃口導(dǎo)致被加工表面粗糙度較大。
[0004]此外，通過在銑刀切削部前端設(shè)計出左旋切削刃，在切削部后端設(shè)計出右旋切削刃的“人字刃”結(jié)構(gòu)，也能較好地解決復(fù)合材料銑削加工中底面和上表面易出現(xiàn)毛刺和分層缺陷的問題，如公告號為CN 104191020 A的中國專利文獻公開的一種“雙刃壓迫式立銑刀”便是這種銑刀的典型代表。然而，這種銑刀存在兩方面不足:一是這種刀具必須用于軸向切削深度大于右旋刃軸向長度的切削工況，否則不能發(fā)揮出其左旋刃抑制毛刺和分層的作用；二是這種刀具的右旋刃通常非常短，而左旋刃長度很大，加工中切肩基本向下排出，故對工裝夾具有一定要求，而且刀具不宜用于加工溝槽。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能有效改善復(fù)合材料表面加工質(zhì)量、抑制加工時復(fù)合材料產(chǎn)生分層和毛刺等缺陷的平頭立銑刀。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種平頭立銑刀，包括同軸且前、后布置的切削部和旋轉(zhuǎn)刀柄，所述切削部包括端部和外周部，所述外周部上設(shè)有N組均勻分布的螺旋排肩槽，N ^ 2，所述螺旋排肩槽包括自端部向旋轉(zhuǎn)刀柄螺旋延伸的第一螺旋排肩槽、與第一螺旋排肩槽相交且旋向相反的第二螺旋排肩槽以及獨立的第三螺旋排肩槽，所述第三螺旋排肩槽始于所述端部結(jié)束于第一螺旋排肩槽和第二螺旋排肩槽相交處之后或者始于第一螺旋排肩槽和第二螺旋排肩槽相交處之前結(jié)束于旋轉(zhuǎn)刀柄，所述外周部上還設(shè)有與第一螺旋排肩槽、第二螺旋排肩槽和第三螺旋排肩槽分別對應(yīng)的后刀面，所述第一螺旋排肩槽與后刀面相交形成第一切削刃，第二螺旋排肩槽與后刀面相交形成第二切削刃，第三螺旋排肩槽與后刀面相交形成第三切削刃，所述第三切削刃與第一切削刃的旋向相反，所述第三切削刃與第二切削刃的旋向相同。
[0007]作為上述技術(shù)方案的進一步改進:
所述第一螺旋排肩槽和第二螺旋排肩槽相交處對應(yīng)的切削刃僅為第一切削刃。
[0008]所述第一切削刃、第二切削刃和第三切削刃在平頭立銑刀軸向的長度分別為L1、L2、L3，L1> L2，L1> L3 且 L2+L3 > L1。
[0009]所述端部設(shè)有端部長容肩槽和端部短容肩槽，所述端部長容肩槽與所述螺旋排肩槽連接并形成底刃長齒，所述端部短容肩槽與螺旋排肩槽連接并形成底刃短齒。
[0010]所述底刃長齒與相鄰兩個底刃短齒之間的齒間角分別為Θ#Ρ Θ 2，兩者滿足關(guān)系:Θ i 乒 Θ 2，Θ i + Θ 2 = 360。/No
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
本發(fā)明的平頭立銑刀，具有第一切削刃，第二切削刃和第三切削刃，切削刃兼具左旋和右旋兩種旋向，銑削過程中在左、右旋交叉狀切削刃的交替切削作用下，產(chǎn)生方向呈向下、向上周期性變化的軸向切削分力，形成類似剪刀的剪切效應(yīng)，能有效抑制甚至消除分層和毛刺的缺陷的產(chǎn)生，特別適用于銑削CFRP/GFRP等易產(chǎn)生分層和毛刺缺陷的復(fù)合材料，能顯著提高對復(fù)合材料的表面加工質(zhì)量。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明平頭立銑刀第一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是圖1的A向視圖。
[0014]圖3是本發(fā)明平頭立銑刀第二種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖4是圖3的B向視圖。
[0016]圖5是本發(fā)明平頭立銑刀第三種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖6是圖5的C向視圖。
[0018]圖中各標(biāo)號表不:
1、切削部；2、旋轉(zhuǎn)刀柄；3、端部；4、外周部；5、螺旋排肩槽；51、第一螺旋排肩槽；52、第二螺旋排肩槽；53、第三螺旋排肩槽；6、后刀面；71、第一切削刃；72、第二切削刃；73、第三切削刃；8、端部長容肩槽；9、端部短容肩槽；10、底刃長齒；11、底刃短齒。
【具體實施方式】
[0019]以下將結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細(xì)說明。
[0020]圖1和圖2示出了本發(fā)明平頭立銑刀的第一種實施例，該平頭立銑刀包括同軸的切削部1和旋轉(zhuǎn)刀柄2，切削部1包括端部3和外周部4，外周部4上設(shè)有N組均勻分布的螺旋排肩槽5，N多2，本實施例中，N等于2，螺旋排肩槽5包括自端部3向旋轉(zhuǎn)刀柄2螺旋延伸的第一螺旋排肩槽51、與第一螺旋排肩槽51相交且旋向相反的第二螺旋排肩槽52以及獨立的第三螺旋排肩槽53，第三螺旋排肩槽53始于第一螺旋排肩槽51和第二螺旋排肩槽52相交處之前結(jié)束于旋轉(zhuǎn)刀柄2，外周部4上還設(shè)有與第一螺旋排肩槽51、第二螺旋排肩槽52和第三螺旋排肩槽53分別對應(yīng)的后刀面6，后刀面6的存在能夠減小刀具在加工過程中與被加工表面之間的摩擦力，起到降低切削溫度，延緩刃口磨損的作用，第一螺旋排肩槽51與后刀面6相交形成第一切削刃71，第二螺旋排肩槽52與后刀面6相交形成第二切削刃72，第三螺旋排肩槽53與后刀面6相交形成第三切削刃73，第三切削刃73與第一切削刃71的旋向相反，第三切削刃73與第二切削刃72的旋向相同，就本實施例而言，第一螺旋排肩槽51旋向為左旋，第二螺旋排肩槽52和第三螺旋排肩槽53為右旋，相應(yīng)的第一切削刃71為左旋刃，第二切削刃72和第三切削刃73為右旋刃，因而，在平頭立銑刀軸向的任何位置，其切削刃均兼具左旋和右旋兩種旋向，銑削過程中在左、右旋交叉狀切削刃的交替切削作用下，產(chǎn)生方向呈向下、向上周期性變化的軸向切削分力，形成類似剪刀的剪切效應(yīng)，能有效抑制甚至消除分層和毛刺的缺陷的產(chǎn)生，特別適用于銑削CFRP/GFRP等易產(chǎn)生分層和毛刺缺陷的復(fù)合材料，能顯著提高對復(fù)合材料的表面加工質(zhì)量。
[0021]本實施例中，第一螺旋排肩槽51和第二螺旋排肩槽52相交處對應(yīng)的切削刃僅為第一切削刃71，即保證第一切削刃71為一條完整的切削刃。
[0022]為了使左旋、右旋切削刃更好地交替進行切削，同時保證工件被加工表面任意位置都有右旋刃參與切削加工，第二切削刃72、第三切削刃73在軸向上有交疊，第一切削刃71，第二切削刃72和第三切削刃73的刃長分別為Ll、L2、L3，Ll> L2，Ll> L3且L2+L3 >L1，本實施例中Ll=26mm，L2=21mm，L3=19mm，即左旋切削刃為完整切削刃，右旋切削刃由第二切削刃72和第三切削刃73組成，但是L2+L3 > L1，工件被加工表面任意位置都會受到左、右旋切削刃的交替切削作用，所以刀具抑制分層和毛刺的作用不會像人字刃銑刀一樣受到軸向切深的限制，而且刀具切削刃更完整，加工出的表面粗糙度小，光潔度更高。