[发明专利]一种少干涉螺纹铣削加工铣刀

说明书

发明名称一种少干涉螺纹铣削加工铣刀摘要一种少干涉螺纹铣削加工铣刀，包括可绕旋转轴线旋转的刀具本体，以及周向均匀分布的切削刀片，其特征在于：所述切削刀片的切削齿齿形是一种能够减少加工干涉的特殊齿形，其齿形轮廓模型建立主要包括以下步骤：1）建立螺纹理论牙形轮廓；2）计算螺纹铣削加工过程中的最大过切量E_max；3）改变螺纹铣刀齿形轮廓的齿根长度、齿顶长度；4）获得可减少螺纹铣削加工干涉的特殊齿形轮廓。此外，所述刀具本体包括切削部和柄部，切削部上的切削刀片一半设有倒锥。该螺纹加工铣刀可减少螺纹铣削加工过程中产生的干涉，且铣削初始过程平稳、切削力相对较小，可有效地提高螺纹加工精度和铣刀使用寿命。

技术领域

本发明涉及金属切削加工，尤其涉及一种针对大螺距、大直径螺纹少干涉数控铣削加工的铣刀。

背景技术

螺纹数控铣削加工与螺纹车削和丝锥、板牙加工等传统螺纹加工方式相比，在加工精度和加工效率方面有很大的优势。在数控铣削螺纹过程中，螺纹铣刀发生断裂时可方便将其移除，通用性较好，在国外已广泛地采用了数控铣削对螺纹进行加工。

螺纹铣刀一般采用螺旋插补方式加工螺纹，刀具一边随机床主轴回转，一边沿工件回转中心开展切削运动，同时进行轴向运动。在螺纹铣削加工过程中，因螺纹铣刀齿形不符合加工曲面，导致加工干涉的产生，从而极大地影响螺纹加工精度。此外，当被刀具刚性不足时，会导致所加工的螺纹存在锥度，甚至出现螺纹不合格的现象，并且螺纹铣刀的各切削齿磨损不均匀会降低刀具寿命。

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，提供一种产生的干涉少、螺纹加工精度高、铣削初始过程平稳、切削力相对较小、使用寿命长的螺纹铣刀。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种少干涉螺纹铣削加工铣刀，包括可绕旋转轴线旋转的刀具本体，以及周向均匀分布的切削刀片，其特征在于：所述切削刀片的切削齿齿形是一种能够减少加工干涉的特殊齿形，其齿形轮廓模型建立主要包括以下步骤：

1)建立螺纹理论牙形轮廓；

2)计算螺纹铣削加工过程中的最大过切量E_max；

3)改变螺纹铣刀齿形轮廓的齿根长度、齿顶长度；

4)获得可减少螺纹铣削加工干涉的特殊齿形轮廓；

所述建立螺纹理论牙形轮廓，是根据国家对标准螺纹的定义，建立螺纹理论牙形轮廓的数学模型；

所述计算螺纹铣削加工过程中的最大过切量E_max，是根据螺纹铣刀齿形的生成原理，生成螺纹实际牙型轮廓，然后将螺纹实际牙型与理论牙形轮廓采用有限单元法进行离散化处理，通过比较径向坐标相同的离散点的轴向坐标差值，得到的最大差值即为E_max；

所述螺纹铣刀齿形的生成原理，是被加工螺纹孔的轴向截面绕自身轴线作螺旋运动而形成的成形面相对于刀具轴线旋转时在铣刀上所形成的包络面；

所述采用有限单元法进行离散化处理，是将螺纹轮廓和铣刀轮廓进行等距取点，从而将连续的轮廓离散成有限点；

所述改变螺纹铣刀齿形轮廓齿根、齿顶长度，是保持螺纹铣刀螺距不变，根据计算出来的E_max，得到新的螺纹铣刀齿形轮廓的齿根长度L_r1、齿顶长度L_c1，其表达式为：

L_r1＝(D-D₁)/2tan(α₁)+(D-D₁)/2tan(α₂)+P/2-2E_max (1)