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具体实施方式

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下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

参照图1和图2，一种球头铣刀，包括刀杆1和连接在刀杆1一端的球形刀头2，球形刀头2上设有切削结构21，球形刀头2的远离刀杆1侧具有和刀杆1中心线相交的中心端22，切削结构21包括设置于球形刀头2的第一切削刃组211和第二切削刃组212，第一切削刃组211和第二切削刃组212均包括环绕中心端22间隔排布的至少两切削齿214，切削齿214沿着球形刀头2的表面朝远离中心端22的方向延伸，第一切削刃组211的切削齿214的向心端比第二切削刃组212的切削齿214的向心端更为靠近中心端22，第二切削刃组212的切削齿214数量多于第一切削刃组211的切削齿214数量。

在球形刀头2设置第一切削刃组211和第二切削刃组212，且第一切削刃组211和第二切削刃组212均包括环绕中心端22间隔排布的至少两切削齿214，使得在球形刀头2上设置有大量的切削齿214，而且由于利用大量的切削齿214加工工件，可在加工过程中提高工件的进给速度，从而提高加工效率。同时，第一切削刃组211的切削齿214的向心端比第二切削刃组212的切削齿214的向心端更为靠近中心端22，第二切削刃组212的切削齿214数量多于第一切削刃组211的切削齿214数量，使得球形刀头2上更靠近中心端22的切削齿214数量小于球形刀头2上更远离中心端22的切削齿214数量，实现切削齿214数量随球形刀头2的径向呈梯度分布，从而使得球形刀头2上更靠近中心端22的相邻切削齿214之间的间隔大于球形刀头2上更远离中心端22的相邻切削齿214之间的间隔，有利于工件废料从球形刀头2上的切削齿214之间的间隔排出，从而避免工件表面被工件废料划伤，提高加工质量。通过在球形刀头2上设置大量的切削齿214，能满足高精度难加工模具的加工要求，还提高了加工效率；同时，越靠近中心端22的切削齿214的数量越少，有利于工件废料从球形刀头2上的切削齿214之间的间隔排出，从而避免工件表面被工件废料划伤，提高加工质量。

参照图1、图2和图3，第二切削刃组212的切削齿214的数量为第一切削刃组211的切削齿214数量的整数倍。在本实施例的一些实施方式中，球形刀头2表面的切削齿214数量随球形刀头2的径向呈梯度分布，球形刀头2的表面可以自中心端朝外依次设有2-4个梯度，每一个梯度均设置有切削齿214，且同一个梯度的切削齿214可以作为一个切削刃组，球形刀头2上更靠近中心端22的梯度的切削齿214数量小于球形刀头2上更远离中心端22的梯度的切削齿214数量，沿着球形刀头2的表面朝远离中心端22的方向上各梯度的切削齿214的数量呈整数倍递增，有利于工件废料从球形刀头2上的切削齿214之间的间隔排出，从而避免工件表面被工件废料划伤，提高加工质量。优选地，在一实施方式中，球形刀头2的表面的切削齿214呈三个梯度排布，使得球形刀头2表面具有和中心端同心的三个切割区域，通过在球形刀头2的表面设置三个切割区域，且三个切割区域均设有绕中心端等角度间隔排布的切削齿214，有利于保证球头铣刀的加工精度，同时，在工件的加工过程中可以实现工件的高进给速率，从而极大地提升了工件的加工效率；其中，第一切割区域100设于最为靠近中心端22的球形刀头2处，第一切割区域100、第二切割区域200以及第三切割区域300沿着球形刀头2的表面朝远离中心端22的方向依次排列。第一切割区域100可以设有8个切削齿214，第二切割区域200可以设有16个切削齿214，第三切割区域300可以设有32个切削齿214，第二切割区域200的切削齿214数量相比于第一切割区域100的切削齿214数量呈两倍递增，第三切割区域300的切削齿214数量相比于第二切割区域200的切削齿214数量呈两倍递增。可以理解的，第一切削刃组211和第二切削刃组212并不特指某一梯度的切削齿214，只要满足第一切削刃组211的切削齿214的向心端比第二切削刃组212的切削齿214的向心端更为靠近中心端22，第二切削刃组212的切削齿214数量多于第一切削刃组211的切削齿214数量即可，例如，以本实施例为参考，当第一切削刃组211仅为第一切割区域100的切削齿214的组合时，第二切削刃组212可以为第二切割区域200和第三切割区域300的切削齿214的组合；当第一切削刃组211为第一切割区域100和第二切割区域200的切削齿214的组合时，第二切削刃组212可以为第三切割区域300的切削齿214的组合。在本实施例的其它实施方式中，第一切割区域100的切削齿214数量可以根据实际需要在2-30个范围内选择，第二切割区域200和第三切割区域300的切削齿214数量可以呈两倍、三倍、四倍以及其它整数倍递增，如：第一切割区域100可以设有4个切削齿214，第二切割区域200可以设有12个切削齿214，第三切割区域300设有36个切削齿214。

参照图3，第一切削刃组211的各切削齿214环绕中心端22等角度间隔排列，第一切削刃组211的各切削齿214与中心端22连接；第二切削刃组212的各切削齿214环绕中心端22等角度间隔排列。第二切削刃组212的切削齿214环绕于第一切削刃组211的外侧，每一第一切削刃组211的切削齿214均一体连接有一第二切削刃组212的切削齿214，第一切削刃组211中两相邻的切削齿214之间设有至少一第二切削刃组212的切削齿214。在本实施例的一些实施方式中，同一切削刃组的相邻切削齿214之间的间隔形成排屑槽23，第一切削刃组211的各切削齿214和第二切削齿214的各切削齿214均环绕中心端22排列，且刀杆1的中心线位于切削齿214的延伸方向所在的平面内，使得切削齿214在附图3的视角时不存在弯曲处，有利于工件废料在排屑槽23内流动顺畅。第一切削刃组211的切削齿214的一端连接于中心端22，第一切削刃组211的切削齿214的另一端沿着球形刀头2的表面朝远离中心端22的方向延伸，当第一切削刃组211仅为第一切割区域100的切削齿214的组合时，第二切削刃组212为第二切割区域200和第三切割区域300的切削齿214的组合时，第一切削刃组211的各切削齿214之间的间隔角度为45°，第二切削刃组212的各切削齿214之间的间隔角度为11.25°，且第二切削刃组212的各切削齿214的长度不相等，第二切削刃组212的切削齿214包括短切削齿214和长切削齿214，优选地，第二切削刃组212中短切削齿214的长度与第一切削刃组211的切削齿214的长度相等，第二切削刃组212中长切削齿214的长度是第二切削刃组212中短切削齿214的长度，第二切削刃组212中每两个短切削齿214之间设有一长切削齿214，第一切削刃组211和第二切削刃组212的切削齿214设置方式有利于在球形刀头2的表面加工形成切削齿214。同时，第一切削刃组211的各切削齿214之间的间隔角度大于第二切削刃组212的各切削齿214之间的间隔角度，而在球头铣刀的加工过程中产生工件废料最多处为球形刀头2靠近中心端22处，使得更加靠近中心端22处的排屑槽23的宽度大于更加远离中心端22处的排屑槽23的宽度，实现排屑槽23的宽度合理分布，有利于工件废料从第一切削刃组211流向第二切削刃组212，避免出现近中心端22处的工件废料排出不畅的情况，从而避免工件表面被工件废料划伤。而且，第二切削刃组212中的长切削齿214与第一切削刃组211中的切削齿214远离中心端22的一端相连，二切削刃组中每两个短切削齿214之间设有一长切削齿214，使得球形刀头2表面形成多个排屑槽23，实现工件废料在球形刀头2的表面的分流。在本实施例的其它实施方式中，根据实际需要，在保证球形刀头2的表面上的切削齿214之间能够形成排屑槽23的前提下，刀杆1的中心线与切削齿214的延伸方向所在的平面可以不重合，此时切削齿214在附图3的视角时为弯曲状。也可根据实际需要设置第一切削刃组211的切削齿214的长度、第二切削刃组212中短切削齿214的长度以及第二切削刃组212中长切削齿214的长度，如：第二切削刃组212中短切削齿214的长度是第一切削刃组211的切削齿214的长度两倍，第二切削刃组212中长切削齿214的长度是第二切削刃组212中短切削齿214的长度两倍。第一切削刃组211的各切削齿214之间的间隔角度和第二切削刃组212的各切削齿214之间的间隔角度可以根据实际需要设置，如：当第一切削刃组211的各切削齿214之间的间隔角度为90°时，第二切削刃组212的各切削齿214之间的间隔角度为10°；当第一切削刃组211的各切削齿214之间的间隔角度为60°时，第二切削刃组212的各切削齿214之间的间隔角度为15°。

参照图3和图4，切削齿214包括连接在球形刀头2表面的前刀面2141、与前刀面2141的远离球形刀头2侧连接的刃带2142、与刃带2142的远离前刀面2141侧相连的第一后刀面2143以及连接于第一后刀面2143和球形刀头2表面之间的第二后刀面2144。前刀面2141的板面与垂直于刃带2142的板面的方向之间具有刀具前角α，第一后刀面2143的板面与平行于刃带2142的板面的方向之间具有第一后角β，第二后刀面2144的板面与平行于刃带2142的板面的方向之间具有第二后角γ，第二后角γ的值大于刀具前角α的值和第一后角β的值。在本实施例的一些实施方式中，前刀面2141的板面的延伸方向与第二后刀面2144的板面的延伸方向在远离球形刀头2表面的一侧相交，前刀面2141远离球形刀头2表面的侧边相对球形刀头2表面的距离大于第二后刀面2144远离球形刀头2表面的侧边相对球形刀头2表面的距离，刃带2142可以为平面，刃带2142所在的平面与球形刀头的表面相切，刃带2142的长度方向与切削齿214的延伸方向相平行，前刀面2141与球形刀头2的表面之间的夹角为钝角，第二后刀面2144与球形刀头2的表面之间的夹角为钝角。优选地，在一实施方式中，前刀面2141与球形刀头2的表面之间的夹角与第二后刀面2144与球形刀头2的表面之间的夹角相等，使得在切削齿214与工件接触时产生的碰撞力在切削齿214中的传递更加均匀，避免切削齿214因碰撞损伤，从而提升切削齿214的使用寿命；刃带2142的表面与球形刀头2的表面相切，刃带2142的表面具有一定的宽度，在加工过程中增大刃带2142与工件的接触面积，提高刃带2142的耐磨性以及增大刀具的有效切割面积。第二后角γ＞第一后角β角，第二后角γ角＞刀具前角α角，可以理解的，在切削齿214加工工件时，切削齿214的前刀面2141侧首先与工件相接触，前刀面2141加工工件产生的工件废料在经过第一后刀面2143和第二后刀面2144之后流入排屑槽23，较大的γ角设置增加了容屑空间，提高排屑的顺畅性。在本实施例的其它实施方式中，前刀面2141与球形刀头2的表面之间的夹角可以小于第二后刀面2144与球形刀头2的表面之间的夹角；前刀面2141与球形刀头2的表面之间的夹角可以为直角或锐角，第二后刀面2144与球形刀头2的表面之间的夹角可以为直角或锐角。

参照图3和图4，刀具前角的取值范围为3－20°，第一后角的取值范围为5－25°，第二后角的取值范围为30－70°。刃带2142的宽度取值范围为0.003－0.05mm，刃带2142的表面与球形刀头2表面之间具有预定距离H，预定距离的取值范围为0.01－0.5mm。在本实施例的一些实施方式中，α角可以为3°、4°、10°和20°等，β角可以为5°、10°、15°和25°等，γ角可以为30°、35°、42°和70°等，较大的γ角设置增加了容屑空间，提高排屑的顺畅性；刃带2142的宽度值可以为0.003mm、0.005mm、0.02mm和0.05mm等，刃带2142的板面与球形刀头2表面之间的预定距离H可以为0.01、0.02、0.2和0.5等，刃带2142具有较小的宽度可以增大刃带2142与工件的接触面积，从而增强刃带2142的耐磨性。在本实施例的其它实施方式中，根据实际需要，α角可以为3－20°之间的任意值，β角可以为5－25°之间的任意值，γ角可以为30－70°之间的任意值，刃带2142的宽度值可以为0.003－0.05mm之间的任意值，预定距离H可以为0.01－0.5mm之间的任意值。

参照图3、图5和图6，切削结构21还包括设置于中心端22的球心微刃结构213，球心微刃结构213包括设于中心端22的端面的至少两间隔排布的切削微刃2131。在本实施例的一些实施方式中，中心端22呈球形，其直径可以为0.04－0.2mm之间的任意值，中心端22为实体，中心端22远离球形刀头2的一侧间隔排布有大量的切削微刃2131，中心端22上的切削微刃2131可以分为等距间隔排列的12组，且每组切削微刃的切削微刃2131呈波浪状。优选地，中心端22上的切削微刃2131通过激光加工皮纹的方式加工而成，通过激光加工出微米级切削微刃2131，具体的，将球形刀头2放入激光加工设备，发射激光照射在球形刀头2的中心端22待加工的一侧，激光加工完成后中心端22远离球形刀头2的一侧均匀分布有大量的切削微刃2131，其中，激光照射在中心端22待加工一侧的光斑直径Da为14.74um，激光蚀刻深度La为12.46um，通过激光加工的方式，在不破坏中心端22球形形貌的同时，增加了微米级的切削刃，保证了刀具球心处的切削能力，且结构更耐磨损。中心端22上的每一组切削微刃2131中相邻的切削微刃2131之间相连接，使得中心端22形成实体无断屑槽结构，增加了中心端22的结构强度，使得球头铣刀保型性更好，更耐磨，提高了球头铣刀的使用寿命。

参照图1和图2，刀杆1包括刀身11和连接在刀身11一端的锥部12，锥部12远离刀身11的一端连接在球形刀头2，锥部12朝靠近刀头的方向收缩。在本实施例的一些实施方式中，刀杆1为Φ4－8棒料，刀杆1由硬质合金材料制成，刀杆1用于外界与CNC加工机床上，驱动球头铣刀的移动和转动；球形刀头2通过钎焊的方法与刀杆1连接，球形刀头2的材质为聚晶金刚石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN)、金属陶瓷等超硬材料。优选地，在一实施方式中，球形刀头2为聚晶金刚石，刀杆1为Φ4的硬质合金棒料，通过慢丝电加工或数控磨床磨削的方法制备开槽球形刀头2以及刀杆1上的锥部12，再通过激光加工去除材料，形成切削齿214和排屑槽23，此时切削齿214与球形刀头2一体化设置，增强了切削齿214与球形刀头2之间连接的稳定性。

以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。