阅读说明：本技术 一种用于蜂窝及复合材料高效加工的内吸式铣削刀具 (Internal suction type milling cutter for efficiently processing honeycombs and composite materials ) 是由 王兵 刘战强 蔡玉奎 宋清华 万熠 任小平 陈龙 于 2019-10-08 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于蜂窝及复合材料高质高效加工的内吸式铣削刀具,包括：刀齿本体,用于切除工件材料,在所述的刀齿本体的外圈设有刀齿,所述刀齿的前刀面为镂空式结构,使碎屑及切削形成的固体颗粒吸附进入刀体内部,且刀齿本体底部修磨有对称分布的底刃；连接螺杆,将刀齿本体与中心刀柄固定连接；中心刀柄,其用于安装于机床主轴上；内吸衬套,内吸衬套中部的通孔与中心刀柄通过轴承进行配合密封并实现相对转动,内吸衬套与刀齿本体的端面为间隙配合,碎屑经由衬套中空部位被吸附排出；内吸导管,将内吸衬套与外部吸气装置连接,是碎屑排出的通道；密封端盖,与内吸衬套分别布置于刀齿本体两端使刀齿本体形成一相对密闭空间。(The invention discloses an internal suction type milling cutter for high-quality and high-efficiency processing of honeycomb and composite materials, which comprises: the cutter tooth body is used for cutting off workpiece materials, cutter teeth are arranged on the outer ring of the cutter tooth body, the front cutter face of each cutter tooth is of a hollow structure, so that chips and solid particles formed by cutting are adsorbed into the cutter body, and bottom blades which are symmetrically distributed are polished at the bottom of the cutter tooth body; the connecting screw is used for fixedly connecting the cutter tooth body with the central cutter handle; the central cutter handle is used for being arranged on a main shaft of the machine tool; the through hole in the middle of the internal suction lining is matched and sealed with the central cutter handle through a bearing and realizes relative rotation, the internal suction lining is in clearance fit with the end face of the cutter tooth body, and debris is adsorbed and discharged from the hollow part of the lining; the inner suction guide pipe connects the inner suction lining with an external suction device and is a channel for discharging debris; and the sealing end covers and the inner suction lining are respectively arranged at two ends of the cutter tooth body so that the cutter tooth body forms a relatively closed space.)

一种用于蜂窝及复合材料高效加工的内吸式铣削刀具

技术领域

本发明涉及切削加工和刀具技术领域，特别是涉及一种用于蜂窝及复合材料高质高效加工的内吸式铣削刀具。

背景技术

蜂窝夹层结构复合材料是航空、航天领域重要的减重材料，蜂窝材料具有轻质、高强、耐高温、低介电等优良性能，已成为航空复合材料结构件的首选芯材。蜂窝材料加工时易形成碎断切屑及大量固体颗粒，碎断切屑难以回收处理，而固体颗粒容易造成粉尘污染，危害操作人员健康。此外，碎屑与固体颗粒极易附着于刀具表面或进入刀具与工件的接触区域，造成刀具急剧磨损，并容易划伤已加工表面，且固体颗粒进入机床内部会影响机床工作精度和使用寿命。

类似地，由基材和增强体构成的复合材料，如芳纶纤维和碳纤维增强复合材料等，在切削时也容易形成碎断切屑或固体颗粒，造成与蜂窝材料切削时的相似问题。

现有的蜂窝材料加工，一般采用锯齿状刀齿的螺旋铣刀、碟形刀片或碟形刀片与碎屑刀齿集成的组合刀具等。发明人发现随着刀具技术的进步，虽然蜂窝材料的切除效率逐步得到提升，但碎屑与固体颗粒形成所带来的危害尚未得到有效解决，长期以来蜂窝材料结构件的成品率较低，加工质量难以达到装配和连接要求，蜂窝复合结构材料的高效率和高质量加工为制造领域提出了严峻挑战。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明公开了一种用于蜂窝及复合材料高质高效加工的内吸式铣削刀具，它解决了现有技术中蜂窝及复合材料切削时碎屑回收困难、粉尘污染以及碎屑进入刀工接触区划伤破坏加工表面质量的难题，实现了蜂窝及复合材料高质高效加工及碎屑实时回收的有益效果。所发明刀具的整体结构简单，制作成本低廉，易于推广。

本发明为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种用于蜂窝及复合材料高质高效加工的内吸式铣削刀具，包括：

刀齿本体，用于切除工件材料，刀齿前刀面为镂空式结构，将碎屑吸附进入刀体内部，且刀齿本体底部修磨有对称分布的底刃；

连接螺杆，将刀齿本体与中心刀柄固定连接；

中心刀柄，安装于机床主轴上；

内吸衬套，衬套中部通孔与中心刀柄通过轴承进行配合密封并实现相对转动，衬套下缘与刀齿本体为间隙配合，碎屑经由衬套中空部位被吸附排出；

内吸导管，将内吸衬套与外部吸气装置连接，是碎屑排出的通道；

密封端盖，与内吸衬套分别布置于刀齿本体两端使刀齿本体形成一相对密闭空间，密闭的刀体结构可以使外部吸气装置工作时形成负压状态，进而可以有效地将切屑吸附进入刀体内部；若为进一步提高刀齿本体内的负压程度，可在刀齿本体与内吸衬套下缘之间选择性设置一密封圈装置。

本发明的有益效果如下：

为降低切削时单个切削刃承受的载荷，采取超密齿结构设计。刀齿本体共有八列切削刀齿且均匀排布于刀体***，相邻两列刀齿在纵向交错排列，同时刀齿本体底部修磨有对称分布的底刃，保证工件材料沿刀体纵向以及底部的全区域切除。该结构设计可以有效减小单个刀齿的切削用量，保证加工效率的同时提高加工质量。类似地，刀体***的密布刀齿也可以沿着刀体外表面呈螺旋状排布。

区别于传统切削刀具，所设计刀齿的前刀面为镂空式结构，当工件去除层材料被切除并流动到前刀面镂空位置时，切屑经由前刀面中空部位被吸附进入刀体内部而被排出；因蜂窝材料强度较低，且密齿结构刀具中单个切削刃上的切削载荷较小，刀具前刀面的镂空结构设计不会因刀具整体刚度下降而影响其切削性能。刀齿前刀面的镂空结构可以有效地将碎屑及固体颗粒吸附入刀体内并及时排出，避免其进入刀工接触区域及机床内部造成危害。刀齿本体底部的密封端盖使刀体形成一密闭空间，当外部吸气装置工作时刀体内部形成负压状态，进而可以有效地将切屑吸附进入刀体内部。

将刀齿本体与中心刀柄进行固定的连接螺杆，沿圆周方向呈120度夹角均匀分布，其中沿着刀齿本体纵向分布有三排，共九个；连接螺杆数目或位置可根据刀齿本体尺寸灵活设置。类似地，中心刀柄与机床主轴连接端的形状与尺寸可以根据机床主轴类型或弹簧夹头尺寸进行变更。

为了保证刀具的整体结构刚度和切削性能，所发明的刀齿本体采用合金钢或硬质合金等材料制备，进而利用铣削、磨削或激光加工、电解加工等加工工艺制备出镂空刀齿结构。中心刀柄材质采用硬质合金以提高其结构刚度，保证刀具的加工精度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本发明用于蜂窝及复合材料高效加工的内吸式铣削刀具整体示意图；

图2是本发明的内吸式铣削刀具正视图；

图3是本发明的内吸式铣削刀具侧视图；

图4是本发明的内吸式铣削刀具仰视图；

图5是本发明中的刀齿前刀面镂空部分的示意图；

图6、图7、图8是本发明的刀齿本体1的结构图；

图中标识：1、刀齿本体；2、连接螺杆；3、内吸衬套；4、中心刀柄；5、内吸导管；6、密封端盖；7、底刃；8、轴承组件；9、前刀面镂空部位；10、后刀面。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

应当理解的，假定刀具本体的主体结构为圆环，那么向心侧即为内侧，离心侧即为外侧，基于该基础方位，本发明中的内、外被准确限定。

为了方便叙述，本发明中如果出现“前”、“后”、字样，仅表示与附图本身的前、后向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种用于蜂窝及复合材料高效加工的内吸式铣削刀具；。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，一种用于蜂窝及复合材料高效加工的内吸式铣削刀具，包括：刀齿本体1，整体上为一个中空的环形结构，在刀齿本体的外侧面设有刀齿，其用于切除工件材料；如图6、图7、图8所示。

连接螺杆2，将刀齿本体与中心刀柄固定连接，其沿着刀齿本体1的径向方向设置，连接螺杆2的一端与中心刀柄螺纹连接，另一端与刀齿本体侧面螺纹连接。

内吸衬套3，整体为一个环状结构，碎屑经由衬套中空部位被吸附排出；

中心刀柄4，将刀具与主轴刀柄连接；

内吸导管5，与内吸衬套3相连，作为碎屑和固体颗粒排出的通道。

密封端盖6，与内吸衬套分别布置于刀齿本体两端使刀齿本体形成一相对密闭空间，(为了显示刀体内部结构，图1中的密封端盖进行了断面剖切显示)；密闭的刀体结构可以使外部吸气装置工作时形成负压状态，进而可以有效地将切屑吸附进入刀体内部；若为进一步提高刀齿本体内的负压程度，可在刀齿本体与内吸衬套下缘之间选择性设置一密封圈装置。

轴承组件7，实现内吸衬套3与中心刀柄4的配合及相对转动。

本发明利用连接螺杆2将刀齿本体1与中心刀柄4固定连接，内吸衬套3的衬套下缘与刀齿本体1为间隙配合，内吸导管5与内吸衬套3为螺纹连接或者一体成型，密封端盖6与刀齿本体1为螺纹连接。刀具整体结构通过内吸导管5与外部的吸气装置进行连接，实现切屑和固体颗粒的实时回收。

在本实施例中，刀齿本体1采取超密齿结构设计，刀齿本体共有八列切削刀齿且均匀排布于刀体***，相邻两列刀齿在刀齿本体的圆周方向交错排列，且刀齿本体底部修磨有对称分布的底刃(如图1中的7所示，从附图2和图3的所示的方位看，底刃设置在刀齿本体的底部，若从图1的方位看，则底刃设置在刀齿本体的顶部)，保证工件材料沿刀体纵向及底部的全区域切除。在本实施例中，每列刀齿沿纵向各有七个切削刃排布，且其中四列刀齿的切削刃与刀体底部平齐，与刀齿本体底部平齐的切削刃处被修磨出底刃结构，以避免面铣加工时刀齿本体与工件材料发生干涉。该结构设计既有效减小了单个刀齿的切削用量，同时保证了加工效率和加工质量。类似地，在其他实施例中，刀体***的密布刀齿也可以沿着刀体外表面呈螺旋状排布等，具体的根据实际加工需要进行设置。

如图1所示，刀齿本体1的各刀齿前刀面均为镂空式结构(如图5中9所示)，基于前面定义的，向心侧为前刀面，离心侧为后刀面；使切屑流动到前刀面镂空位置时，经由前刀面镂空部位被吸附进入刀体内部随即排出，避免了碎屑和固体颗粒进入刀工接触区域影响加工表面质量或进入机床内部影响机床寿命和工作精度。这里所述的镂空式结构没有具体的形状和结构的限制，甚至可以直接采用敞口式结构，只要能满足切屑能从该位置进入到刀体内部即可。

刀齿本体底部的密封端盖使刀体形成一密闭空间，当外部吸气装置工作时刀体内部形成负压状态，进而可以有效地将切屑吸附进入刀体内部。

在本实施例中，将刀齿本体1与中心刀柄4进行固定的连接螺杆2，沿刀齿本体的圆周方向呈120度夹角均匀分布，其中沿着刀齿本体纵向分布有三排，图1实施例中的连接螺杆数目总共有九个；但是不难理解的，在其他实施例中，连接螺杆数目或位置可根据刀齿本体尺寸灵活设置，不限于本实施例中公开的数量和位置。

如图1所示，中心刀柄4与机床主轴的连接端为直柄结构，其形状及尺寸可以根据机床主轴类型或弹簧夹头尺寸进行变更。

刀齿本体1采用合金钢或硬质合金等材料制备，中心刀柄4采用硬质合金制备，连接螺杆2为标准部件，内吸衬套3和内吸导管5采用轻质铝合金制备。

所发明的内吸式铣削刀具，适于加工蜂窝材料、芳纶纤维或碳纤维复合材料等在切削时容易形成碎断切屑及固体颗粒的工件材料，同时适合加工石墨、石材等易产生碎屑或粉尘的脆性材料加工。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。