具有pcd镶片及微刃的组合铣刀
阅读说明：本技术 具有pcd镶片及微刃的组合铣刀 (Combination milling cutter with PCD insert and micro blade ) 是由 王福吉 张博宇 李跃 姜向何 于 2020-12-08 设计创作，主要内容包括：本申请公开一种具有PCD镶片及微刃的组合铣刀,包括：刀体和设置于刀体的PCD镶片；所述刀体设有若干主切削刃,所述主切削刃之间形成主排屑槽,所述主排屑槽在其延伸方向上的垂直截面呈圆弧型或V型；部分主切削刃前端嵌设有PCD镶片；其中未设有所述PCD镶片的主切削刃的后刀面设有微刃。本申请提供的技术方案,能够保证加工质量的前提下大幅度提高铣刀的寿命。(The application discloses gang cutter with PCD splice piece and little sword includes: the PCD insert is arranged on the cutter body; the cutter body is provided with a plurality of main cutting edges, main chip grooves are formed among the main cutting edges, and the vertical sections of the main chip grooves in the extending direction of the main chip grooves are arc-shaped or V-shaped; a PCD inlaid piece is embedded at the front end of part of the main cutting edge; wherein the flank face not provided with the main cutting edge of the PCD insert is provided with a micro-blade. The application provides a technical scheme can guarantee to increase substantially the life-span of milling cutter under processingquality's the prerequisite.)
技术领域
本申请涉及一种具有PCD镶片及微刃的组合铣刀。
背景技术
相关技术中，碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)等新兴材料相比于金属材料而言，具有比强度高、耐疲劳性、耐腐蚀性和承载能力强等性能优势，因此，CFRP已成为航空航天交通等领域运载装备及减重增效的优选材料。对于航空航天装备中使用的碳纤维复合材料构件，在其铺放固化成型后，为满足装配尺寸要求，需进行二次加工，铣削是其中主要加工方式之一。然而，碳纤维复合材料属于典型的难加工材料，使用金属加工广泛采用的主切削刃铣刀或者螺旋刃铣刀容易在刀具磨钝后，引起CFRP表层损伤，如撕裂、毛刺等。目前广泛使用微刃铣刀对CFRP进行铣削加工。但是微刃铣刀的结构特点使得排屑槽较小，CFRP加工的工况属于大切削用量连续加工，导致散热能力差，直接导致刀具的保质寿命大幅度下降，虽然可以通过涂层工艺一定程度上提高微刃铣刀的寿命，但是散热仍然限制铣刀的寿命。同时，由于微刃铣刀将切削刃微元化，虽然一定程度上降低了切削力，但是也容易引起微刃的破损，提前使刀具报废。因此，为了结合主切削刃铣刀刀体强度大、排屑好，以及微刃铣刀对CFRP表层损伤的有效抑制的优点，设计一种结构上微刃与主切削刃并存的铣刀对于提高CFRP专用加工刀具的寿命具有重要意义。
为了解决传统铣刀加工CFRP存在刀具磨损快，加工效率低下的问题，申请专利号201610271696.0，哈尔滨理工大学陈涛等人发明的《一种用于加工增强纤维复合材料的交错PCD铣刀及方法》，提出在硬质合金刀体外圆周面的前端设置有四个铣刀片槽和四个排屑槽的技术方案，通过镶嵌PCD刀片提高主切削刃铣刀的铣削寿命。申请专利号201810495696.8，大连理工大学贾振元等人发明的《抑制多刃微齿铣刀切削刃边缘破损的微齿排布设计方法》，通过使切削刃边缘部分重合，而微齿中间不重合，减小微齿边缘部分的切削厚度，从而有效保护了微齿边缘。上述发明提出的解决方案没有综合考虑刀具寿命与铣削质量，任然未解决在保证加工质量的前提下大幅度提高铣刀的寿命这一加工难题。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种具有PCD镶片及微刃的组合铣刀，该具有PCD镶片及微刃的组合铣刀，能够保证加工质量的前提下大幅度提高铣刀的寿命。
为解决上述技术问题，本申请所采用的技术方案如下：
一种具有PCD镶片及微刃的组合铣刀，包括：刀体和设置于刀体的PCD镶片；所述刀体设有若干主切削刃，所述主切削刃之间形成主排屑槽；部分主切削刃前端嵌设有PCD镶片；其中未设有所述PCD镶片的主切削刃的后刀面设有微刃。
优选地，所述微刃包括左旋微刃和右旋微刃，所述左旋微刃与所述右旋微刃交替螺旋设置于所述刀体的外周，交替设置的所述左旋微刃与所述右旋微刃组成微刃凸棱，所述微刃凸棱间隔设置于所述刀体的外周。
优选地，所述左旋微刃与所述右旋微刃的刃口长度比值为1.25:1至1.6:1之间。
优选地，所述左旋微刃与所述右旋微刃的刃口长度比值为1.5:1。
优选地，间隔设置的所述左旋微刃与所述右旋微刃的切削范围重合。
优选地，处于同一微刃凸棱上间隔设置的所述右旋微刃和所述左旋微刃组成的切削范围覆盖相邻微刃凸棱上的一所述右旋微刃的切削范围。
优选地，所述左旋微刃与所述右旋微刃的前角和后角范围在5°至15°之间。
优选地，所述左旋微刃/所述右旋微刃的前角小于所述左旋微刃/所述右旋微刃的后角。
优选地，所述主排屑槽在其延伸方向上的垂直截面呈圆弧型或V型。
优选地，所述PCD镶片的厚度不小于2mm。
本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果，提供一种具有PCD镶片及微刃的组合铣刀，包括：刀体和设置于刀体的PCD镶片；所述刀体设有若干主切削刃，所述主切削刃之间形成主排屑槽；部分主切削刃前端嵌设有PCD镶片；其中未设有所述PCD镶片的主切削刃的后刀面设有微刃。使用该组合铣刀能够保证加工质量的前提下大幅度提高铣刀的寿命。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
通过结合附图对本申请示例性实施方式进行更详细的描述，本申请的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本申请示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1是本申请实施例1示出的整体结构示意图1。
图2是本申请实施例1示出的整体结构示意图2。
图3是本申请实施例1示出的图2中标示为K处的细部放大示意图。
图4是本申请实施例1示出的左旋微刃的剖面示意图。
图5是本申请实施例1示出的右旋微刃的剖面示意图。
图6是本申请实施例1示出图2中标示为A-A处的刨切示意图。
图7是本申请实施例1示出的图6中标示为M处的细部放大示意图。
图8是本申请实施例1示出的整体结构示意图3。
图9是本申请实施例1示出的整体结构示意图4。
图10是本申请实施例1示出的整体结构示意图5。
附图标记说明
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。
实施例1
一种具有PCD镶片及微刃的组合铣刀包括：刀体和设置于刀体的PCD镶片；所述刀体设有若干主切削刃，所述主切削刃之间形成主排屑槽，所述主排屑槽在其延伸方向上的垂直截面呈圆弧型或V型；部分主切削刃前端嵌设有PCD镶片；其中未设有所述PCD镶片的主切削刃的后刀面设有微刃；上述结构的优点在于，多个主切削刃去除大部分加工余量，由于主切削刃上设置的PCD镶片的耐磨性，可以在断续切削受到较大冲击作用下，仍然能保持较锋利的状态。仅设置主切削刃对于CFRP工件的表层损伤抑制不明显，因此需要采用两个对称主切削刃的后刀面上设有的微刃对表层毛刺进行去除。本申请中设有微刃的主切削刃和未设微刃的主切削刃间隔设置，因此微刃只需要在主切削刃切过材料之后对少部分余量和毛刺进行去除，因此使得微刃的寿命明显提高。
嵌设有PCD镶片的两主切削刃设有PCD镶片安装槽，PCD镶片的刀尖处于刀体的径向中心线上，以确保刀体加工时保持平稳。
本实施例中，微刃设置于未设PCD镶片的主切削刃的后刀面，所述微刃包括左旋微刃和右旋微刃，所述左旋微刃与所述右旋微刃交替螺旋设置于所述刀体的外周，交替设置的所述左旋微刃与所述右旋微刃组成微刃凸棱，所述微刃凸棱间隔设置于所述刀体的外周，设PCD镶片的主切削刃的后刀面对称设有左旋刃和右旋刃。
本实施例中，间隔设置的所述左旋微刃与所述右旋微刃的切削范围重合，处于同一微刃凸棱上间隔设置的所述右旋微刃和所述左旋微刃组成的切削范围覆盖相邻微刃凸棱上的一所述右旋微刃的切削范围；现结合附图对上述结构进行说明，如图4所示，第一右旋微刃A包括第一右旋微刃上端A1和第一右旋微刃下端A2，第二右旋微刃B包括第二右旋微刃上端B1和第二右旋微刃下端B2，第一左旋微刃C包括第一右旋微刃上端C1和第一右旋微刃下端C2,上述结构的优点在于，对于微刃部分来说，第一右旋微刃A的切削刃范围是A1至A2段，第二右旋微刃B的切削刃范围是B1至B2段,第一左旋微刃C的切削刃范围是C1至C2段,
在第一右旋切削刃A设有的刃口A1-A2段切除材料之后，第二右旋切削刃B设有的刃口B1-B2段以及第一左旋切削刃C设有的刃口C1-C2段将继续对材料进一步去除。本申请中，B1-B2段和C1-C2段的切削范围应当覆盖A1-A2段，即只要保证C1在A1之上，且B2在线A2之下即可。同时，当切削转速为3000转时，第一左旋切削刃C将与第一右旋切削刃A以及第二右旋切削刃B切削刃形成剪切效应，从而更彻底清除材料。第一右旋微刃上端A1高于第二右旋微刃上端B1，上述结构使第二右旋微刃B切入工件时对易崩刃的刃尖起到保护作用，从而提高了刀具寿命,n5为右旋微刃的后角，n6为又旋微刃的前角，n7为左旋微刃的前角，其中右旋微刃的前角n6为5°，右旋微刃的后角为10°；左旋微刃的的前角为5°，微齿宽度w1为1.44mm，左旋排屑槽宽度w2为0.96mm，左旋微刃的宽度h1为1.04mm。
本申请中，左旋微刃与右旋微刃的后角略大于前角可以减小刀具磨损，并且，提升刀刃的强度。
本实施例中，所述左旋微刃与所述右旋微刃的刃口长度比值为1.5:1，采用上述比例的所述左旋微刃与所述右旋微刃能够在满足前述要求的前提下更为方便的布置。
本实施例中，所述左旋微刃与所述右旋微刃的前角和后角范围在5°至15°之间，上述角度的左旋微刃与所述右旋微刃具有更好的加工效果。
本实施例中，M区放大图如图8，刀体1和PCD镶片2，刀具参数，PCD镶片的前角γ1、PCD镶片的后角α1、主切削刃的前角γ2以及主切削刃的后角α2应当设计在5°至15°之间，PCD镶片的厚度根据加工负载而定，一般而言，PCD刀片的厚度不小于2mm。
本申请中提出的这种具有PCD镶片及微刃的组合铣刀的切削速度推荐为4000-6000rpm/min、进给速度300-800mm/min、切削深度为任意深度，切削条件优选采用MQL气雾润滑切削或者气冷切削。
采用本申请提出的这种具有PCD镶片及微刃的组合铣刀，其中刀体材质为硬质合金，无涂层，加工参数为：干切削、无冷却、主轴转速4000rpm、进给速度300mm/min以及切削厚度2mm。加工工件为T800级CFRP层合板，材料厚度为4mm。连续加工27米之后使用ALICONA三维形貌仪实际测量加工后表面粗糙度不高于0.7μm，相较于的普通铣刀加工后表面粗糙度3.3μm，本申请能够保证加工质量的前提下大幅度提高铣刀的寿命。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。
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