[发明专利]一种立铣刀及基于立铣刀的转轴梁翼面双曲面铣削方法

说明书

本发明公开了一种立铣刀及基于立铣刀的转轴梁翼面双曲面铣削方法，所述立铣刀适用于小曲率双曲面的高效加工成形，刀具底刃加工中刀具与材料接触点的弧度增加，从而可增大切削行距，有效解决大R牛鼻铣刀定轴加工曲面时的行距小问题，成倍的提高了零件加工效率，同时消除了钳工大量手工打磨。本发明在铣削转轴梁翼面曲面时，在切削线速度、每齿进给量、切削残余高度不变的条件下，比原工艺使用5齿整体硬质合金铣刀的切削效率提高约5倍，行切零件表面时间约40min，同时切削表面质量提高，表面纹理均匀、光滑无粘屑，加工后的曲面尺寸精度完全符合检验要求，消除了钳工大量手工打磨，具有较好的实用性。

技术领域

本发明属于航空精密制造加工的技术领域，具体涉及一种立铣刀及基于立铣刀的转轴梁翼面双曲面铣削方法。

背景技术

飞机上的复杂回转构件既具备回转结构的高精度特性，又具有非回转件结构复杂的特点，且尺寸较大。飞机转轴梁属于典型的复杂回转结构件，其零件由圆轴段和翼盒段构成，圆轴段主要采用车削工艺加工，翼盒段则主要采用铣削工艺加工。而其翼盒段的翼面属于典型的双曲面，形状成凸形弧面，如图1所示，翼面的曲面的曲率较小，但曲面表面积较大（500×400）。目前加工工艺：使用φ40机夹铣刀粗加工后留0.2mm余量，再使用φ20R8牛鼻铣刀在数控机床上采用定轴进行行切加工曲面，行切间距2mm（残脊高度0.05mm），刀路轨迹如图2所示，零件一个面行切加工需时间3h以上。同时，转轴梁零件广泛使用TC21钛合金难切削材料，此过程中，存在诸多制约转轴梁翼面高效加工的困难和问题：

（1）大R牛鼻铣刀加工，虽然避免了球头铣刀加工时的切削点切削速度趋于0、影响工件表面加工质量等问题；但是刀具底刃有效切削长度短，φ20R8底刃有效切削长度短约4.5mm，导致行切间距小，曲面表面积越大，加工时间越长；

（2）在数控机床上采用定轴行切加工曲面，刀具底切削刃不能很好的与曲面形成几何啮合，曲面表面存在局部过切或欠切现象，需要通过钳工进行手工打磨抛光曲面表面，产品的加工质量很大程度上依赖于工人的经验，对工人的技术水平要求极高，产品质量稳定性差。

航空精密制造对曲面的加工质量和加工效率提出了越来越高的要求，传统立铣刀行切与人工打磨的制造工工艺已远远不能满足飞机转轴梁翼面双曲面切削加工的需要，急需探索一种高效、优质的型面铣削加工方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种立铣刀及基于立铣刀的转轴梁翼面双曲面铣削方法，旨在解决上述问题。

本发明通过设计了一种呈凹面结构的超密齿端刃的立铣刀，在加工小曲率双曲面时，有效增加了刀具底刃与材料接触点的弧度，从而增大了切削行距，成倍的提高了零件加工效率，提高切削表面质量，消除了钳工大量手工打磨，具有较好的实用性。另一方面，本发明通过依次进行的大直径快进给可转位铣刀大余量粗铣、超密齿端刃成凹面结构立铣刀大行距五轴半精加工、大行距五轴精加工的工艺，实现了对TC21钛合金转轴梁翼面双曲面的高效铣削。

本发明主要通过以下技术方案实现：

一种立铣刀，包括刀杆和设置在刀杆一端的端刃，所述端刃为凹面结构，所述端刃设置有若干个切削刃，且沿周侧设置有若干个螺旋状侧刃，所述切削刃包括呈内凹弧形结构的底刃，所述底刃与底刃旋转平面之间间隙为H，所述底刃的两端分别通过圆弧段与螺旋状的侧刃连接。

本发明通过凹面结构的端刃有效增大了加工中刀具与材料接触点的弧度，即增大切削间距，同时，立铣刀底刃凹面与刀具底刃旋转平面形成间隙H，避免刀具在加工凸形曲面时过切曲面。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述端刃上设置有14个切削刃，所述切削刃的底刃刃宽B为0.6mm～0.8mm，H为0.5mm。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述端刃的前角β为10°～12°、底刃后角γ为5°～8°、底刃大后角κ为12°～15°。