[发明专利]一种平头立铣刀

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料切削加工领域，尤其涉及一种平头立铣刀。

背景技术

随着现代制造业的发展，复合材料在现代工业中的应用越来越广泛，CFRP和GFRP是复合材料中应用最为广泛的两种纤维复合材料，由于制作工艺的特殊性，这类材料的力学性能呈各向异性，层间强度较低，在对此类材料进行切削的过程中，受切削力作用易产生分层、撕裂等缺陷，降低了构件的强度和其他性能。另一方面，碳、玻璃纤维等复合材料在加工过程中是以脆性断裂的方式形成切屑，刀具前刀面与被加工表面接触的时间非常短，再加上材料本身导热系数小，大量的切削热难以散出，导致材料被加工表面产生碳化现象，影响加工表面质量和强度，而且切削区域过高的温度导致刀具刃口磨损大大加快，降低了刀具使用寿命。

为解决碳纤维、玻璃纤维等复合材料加工中在切口边缘易产生分层、撕裂、毛刺、拔丝，而在材料内部易产生层间分层等问题，需要在加工刀具结构方面进行改进和创新。现有技术中，一种方式是，通过在铣刀上设计数量众多的左旋和右旋排屑槽，使铣刀切削刃上形成大量细密的类似鱼鳞状的“切削颗粒”，这些“切削颗粒”在铣削加工中具有与砂轮磨粒类似的切削作用，实现以铣代磨的效果。如公告号为CN101623778A的中国专利文献公开了一种整体硬质合金鱼鳞铣刀，其刃部切削刃是由左、右旋对称交错的螺旋槽构成的切削单元，每个切削单元的长度为0.05mm~0.1mm。这种切削刃由许多切削单元组成的鱼鳞铣刀，可以极大地降低切削阻力，达到以铣代磨的效果，提高复合材料的切削效率和加工质量，延长刀具寿命。然而，这种铣刀需要磨削数量众多的左右螺旋槽，加工工时长，时间成本高；而且由于刀具切削刃由许多细小的切削单元组成，就单个切削单元而言，其强度很差，加工中更易磨损或破损；另外，不完整的切削刃口导致被加工表面粗糙度较大。

此外，通过在铣刀切削部前端设计出左旋切削刃，在切削部后端设计出右旋切削刃的“人字刃”结构，也能较好地解决复合材料铣削加工中底面和上表面易出现毛刺和分层缺陷的问题，如公告号为CN104191020A的中国专利文献公开的一种“双刃压迫式立铣刀”便是这种铣刀的典型代表。然而，这种铣刀存在两方面不足：一是这种刀具必须用于轴向切削深度大于右旋刃轴向长度的切削工况，否则不能发挥出其左旋刃抑制毛刺和分层的作用；二是这种刀具的右旋刃通常非常短，而左旋刃长度很大，加工中切屑基本向下排出，故对工装夹具有一定要求，而且刀具不宜用于加工沟槽。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能有效改善复合材料表面加工质量、抑制加工时复合材料产生分层和毛刺等缺陷的平头立铣刀。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种平头立铣刀，包括同轴且前、后布置的切削部和旋转刀柄，所述切削部包括端部和外周部，所述外周部上设有N组均匀分布的螺旋排屑槽，N≥2，所述螺旋排屑槽包括自端部向旋转刀柄螺旋延伸的第一螺旋排屑槽、与第一螺旋排屑槽相交且旋向相反的第二螺旋排屑槽以及独立的第三螺旋排屑槽，所述第三螺旋排屑槽始于所述端部结束于第一螺旋排屑槽和第二螺旋排屑槽相交处之后或者始于第一螺旋排屑槽和第二螺旋排屑槽相交处之前结束于旋转刀柄，所述外周部上还设有与第一螺旋排屑槽、第二螺旋排屑槽和第三螺旋排屑槽分别对应的后刀面，所述第一螺旋排屑槽与后刀面相交形成第一切削刃，第二螺旋排屑槽与后刀面相交形成第二切削刃，第三螺旋排屑槽与后刀面相交形成第三切削刃，所述第三切削刃与第一切削刃的旋向相反，所述第三切削刃与第二切削刃的旋向相同。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述第一螺旋排屑槽和第二螺旋排屑槽相交处对应的切削刃仅为第一切削刃。

所述第一切削刃、第二切削刃和第三切削刃在平头立铣刀轴向的长度分别为L1、L2、L3，L1>L2，L1>L3且L2+L3>L1。

所述端部设有端部长容屑槽和端部短容屑槽，所述端部长容屑槽与所述螺旋排屑槽连接并形成底刃长齿，所述端部短容屑槽与螺旋排屑槽连接并形成底刃短齿。

所述底刃长齿与相邻两个底刃短齿之间的齿间角分别为θ₁和θ₂，两者满足关系：θ₁≠θ₂，θ₁+θ₂=360°/N。

与现有技术相比，本发明的优点在于：