[实用新型]一种提高螺旋铣削加工精度的铣刀

说明书

本实用新型提出一种提高螺旋铣削加工精度的铣刀，属于机械加工领域，包括刀柄和加工部分，所述加工部分包括精加工段、扩孔加工段以及粗加工段；刀柄与精加工段相连接，精加工段与扩孔加工段相连接，扩孔加工段与粗加工段相连接；刀柄直径与精加工段直径相等，精加工段为圆柱体，扩孔加工段为圆锥台，圆锥台大径端与精加工段连接处直径相等，圆锥台小径端与粗加工段连接处直径相等，粗加工段为圆柱体；该铣刀消除了螺旋铣削过程中因刀具受径向力影响产生变形导致的孔径误差，最后测得的孔径满足精度要求，并使得铣刀能够通过一次铣削即可完成粗加工以及精加工两次铣削，提高了铣削精度和加工效率。

技术领域

本实用新型属于机械加工领域，具体涉及一种提高螺旋铣削加工精度的铣刀。

背景技术

随着航空航天技术的飞速发展，具有良好性能的新型材料被广泛应用于飞机的零部件中，这些新型材料满足了飞机所需求的高精度、高可靠性、轻质等性能要求。如广泛用于航空工业中的钛合金，其密度约为4500kg/m,其密度小，强度却大，且耐高温、耐腐蚀。然而钛合金硬度大，导致加工过程中刀具会受较大的切削力影响而产生变形，影响加工精度，属于典型的难加工材料。

传统的加工钛合金的加工方式为钻削，钻孔加工属于半封闭式加工，导致切削产生的热量不能及时排出，降低钻头的切削性能，加快刀具的磨损。且在钻孔时，切屑不能及时排出，会导致已加工表面划伤，影响加工精度。

螺旋铣制孔是一种利用铣削原理的新型加工方式，是用一把小于孔径的刀具通过自身的自传以及绕着孔的中心以一定的偏心距公转的制孔工艺。螺旋铣孔工艺使刀具通过单次进给即可完成钻—扩—铰的操作，提高了加工效率，且有利于切屑的排出，缓解了加工温度过高的问题，减少了切屑对已加工表面的划伤，提高了刀具的寿命和孔壁的质量。

因此对于螺旋铣削的深入研究十分必要，目前存在的问题是：螺旋铣削较小的孔径时，所使用的铣刀直径也很小，在铣削过程中会受到较大的径向力，使刀具产生偏向孔径中心的变形，使得加工出的孔径偏小且加工精度不能满足要求。因此，修复螺旋铣削过程中因刀具受径向力影响产生变形导致的孔径误差十分必要。

实用新型内容

为解决以上问题，本实用新型提出一种提高螺旋铣削加工精度的铣刀，包括：刀柄和加工部分，所述加工部分包括精加工段、扩孔加工段以及粗加工段；

刀柄与精加工段相连接，精加工段与扩孔加工段相连接，扩孔加工段与粗加工段相连接；

刀柄直径与精加工段直径相等，精加工段为圆柱体，扩孔加工段为圆锥台，圆锥台大径端与精加工段连接处直径相等，圆锥台小径端与粗加工段连接处直径相等，粗加工段为圆柱体；

其中，精加工段直径为粗加工段直径与2倍的刀具变形量之和，长度为加工深度的1.2～1.6 倍；

其中，粗加工段直径为初步选定加工铣刀刀具的直径，长度为加工深度的1.2～1.6倍；

一种提高螺旋铣削加工精度的铣刀的设计方法，采用所述的一种提高螺旋铣削加工精度的铣刀实现，包括如下步骤：

步骤1：选定被加工材料，确定加工孔径大小和加工深度，按照常规方法初步选定加工铣刀刀具，设定加工参数；

步骤2：建立初步选定铣刀刀具的三维模型；

步骤3：在设定的加工参数下进行螺旋铣削试验，使用测力仪测试出铣刀刀具铣削时受到的径向力大小，记录每次平稳切削时径向力大小；

步骤4：计算平稳切削时径向力的平均值；

步骤5：将建立的铣刀刀具三维模型导入有限元仿真软件中，在该仿真软件中设定刀具材料属性，将计算得到的径向力平均值施加在铣刀刀具上，进行静力分析，得到铣刀刀具变形量；