一种多刃后波刃铣刀的制作方法

本实用新型涉及航空发动机加工用刀具技术领域，具体涉及一种多刃后波刃铣刀。

背景技术：

随着国内航空企业的高速发展，越来越多的先进设备走进航空大中型企业。与此同时，航空材料也不断发展，具有高强度、高韧性、耐腐蚀性的钛合金及高温镍基合金不断使用在航空发动机上，大大加强了航空发动机的性能。但是，随之带来的制造困难也是异常明显，这些新材料的切削加工性能较差，仅为45#钢的0.28，加工过程中刀具磨损情况极为严重。目前常用的含钛涂层刀具，在加工钛合金过程中由于二者均含有钛元素，故加工中会产生亲和性，导致刀具磨损严重。在现有情况下，一个国产刀具往往只能加工一个航空发动机叶片，中途换刀又造成时间的浪费，给加工制造带来了诸多困难。因此，在国内的航空发动机关键部件加工领域，高速切削技术和先进的制造工艺得不到充分应用，使航空企业的先进加工设备得不到应有的发挥，航空发动机的加工还处在低迷的状态，尤其体现在发动机叶片的加工上。

航空发动机叶片除了材料的加工性能差外，还具有一个共同缺点：叶片单薄，在加工时容易产生振动、变形，导致刀刃崩缺。所以，航空发动机叶片的加工状况相对普通钢材而言较恶劣，对加工刀具的要求极为严格，既要考虑其加工强度，还要顾及刀具的耐冲击性和耐磨性，所以，刀具的设计、选材和涂层等方面都有讲究。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的是提供一种多刃后波刃铣刀，以解决现有技术中加工航空发动机叶片时，刀具容易磨损的问题。

本实用新型还有一个目的是提供一种多刃后波刃铣刀，以解决现有技术中加工航空发动机叶片时，刀具容易崩缺的问题。

本实用新型实施例提供一种多刃后波刃铣刀，包括刀柄，位于刀柄下方的螺旋容屑槽以及后刀面具有波形凹凸结构的后波刃螺旋切削刃，其特征在于：包括5～7条所述后波刃螺旋切削刃，每条所述后波刃螺旋切削刃表面附着有氮铬化铝涂层，所述后波刃螺旋切削刃经过倒圆角钝化处理；所述后波刃螺旋切削刃的波形凹凸结构的波峰半径值为波谷半径值的2～3倍。

作为本实用新型的优选方式，所述后波刃螺旋切削刃的倒圆角半径值为R0.03～0.05mm。

作为本实用新型的优选方式，所述后波刃螺旋切削刃的波形凹凸结构呈周期性重复。

作为本实用新型的优选方式，所述后波刃螺旋切削刃的波形凹凸结构的重复周期为1.0mm。

作为本实用新型的优选方式，所述后波刃螺旋切削刃的波形凹凸结构的波峰和波谷的高度差为0.4mm。

作为本实用新型的优选方式，所述后波刃螺旋切削刃的波形凹凸结构的波峰半径为R0.8mm。

作为本实用新型的优选方式，所述后波刃螺旋切削刃的波形凹凸结构的波谷半径为R0.4mm。

作为本实用新型的优选方式，各条所述后波刃螺旋切削刃的波形凹凸结构在一个波形周期内相互错开相等的距离。

作为本实用新型的优选方式，所述后波刃螺旋切削刃的制作材料为含钴量为12％的超细晶粒硬质合金。

作为本实用新型的优选方式，所述氮铬化铝涂层的厚度为0.002～0.003mm。

本实用新型提供的多刃后波刃铣刀，采用含钴量为12％的超细晶粒硬质合金制作而成，其合金的组织致密性和均匀性优于含钴量为10％的常规性材料，在硬度不变的前提下大大增强了硬质合金材料的抗弯强度，提高了刀具的耐冲击性能。每条切削刃的表面还附着有氮铬化铝涂层，该涂层成份中无钛元素，避免钛合金叶片加工中出现亲和性造成的刀具磨损。此涂层在不降低硬度的条件下，红硬性和耐磨性比较好，切削刃部最高温度可达1100℃，表面磨擦系数也低于目前常见的氮铝化钛和氮钛化铝涂层。后波刃螺旋切削刃经过倒圆角钝化处理，使切削刃口由之前的尖角变圆角，在保证切削锋利的情况下，不致于在加工薄壁件时引起振动而导致切削刃崩缺，进一步延长了刀具寿命。此外，本实用新型设置了5～7条切削刃，相比现有技术中常见的2条或4条切削刃的铣刀，其每分钟进给量可以相应提高，从而加快加工速率，节省宝贵时间。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的截面结构示意图；

图3为本实用新型实施例的截面结构的局部放大图；

图4为本实用新型实施例的波形凹凸结构的示意图。

其中，1、刀柄，2、螺旋容屑槽，3、后波刃螺旋切削刃，4、圆角。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

参照图1所示，本实用新型实施例公开了一种多刃后波刃铣刀，包括刀柄1，和位于刀柄1下方的螺旋容屑槽2以及后刀面具有波形凹凸结构的后波刃螺旋切削刃3。该多刃后波刃铣刀具有5～7条后波刃螺旋切削刃3，较之于普通的两刃或四刃铣刀，设置多条切削刃可以使刀具整体结构更加紧凑、牢固，有助于提高刀具本身的强度和刚度。

此外，在单刃切削量不变的情况下，增加切削刃的数量能相应地提高每分钟进给量，从而提高加工效率，节省时间。因此，5条切削刃的铣刀工作效率明显优于普通两刃或四刃铣刀。

然而，随着切削刃数量的增加，刀具的制造难度也会随之加大，不利于控制成本。另一方面，随着切削刃数量的增加，容屑槽的空间反而会有所减小，不利于切屑的排出。因此，切削刃的数量不是越多越有利于实际应用。

综合考虑刀具的加工效率、制造成本、排屑等因素，切削刃的数量限制在5～7条的范围内既能提高加工效率，又能兼顾刀具制造成本和排屑。

在切削刃的后刀面设置波形凹凸结构，形成后波刃，后波刃铣刀的波形凹凸结构有利于分屑和排屑，能加快切屑的排出速度。切屑的快速排出能带走切削时产生的热量，降低刀具的热量堆积，减少刀具的热磨损。

每条后波刃螺旋切削刃3表面附着有氮铬化铝涂层。航空发动机的零部件为钛合金材料，而现有技术中，刀具涂层材料多为氮铝化钛或者氮钛化铝涂层，这些刀具在加工钛合金时，由于刀具和工件均含有钛元素，加工中会出现亲和性，刀具的磨损极为严重。

而氮铬化铝涂层成份中不含金属钛元素，避免了在加工钛合金叶片中出现亲和性造成的刀具磨损。氮铬化铝涂层在不降低硬度的条件下，红硬性和耐磨性均表现良好，切削刃部最高温度可达1100℃，表面磨擦系数也低于氮铝化钛和氮钛化铝涂层。

优选地，氮铬化铝涂层的厚度为0.002～0.003mm。

参照图1所示，后波刃螺旋切削刃3的波形凹凸结构呈周期性重复，布满整条后波刃螺旋切削刃3。

优选地，后波刃螺旋切削刃3的波形凹凸结构的重复周期T＝1.0mm。进一步地，各条后波刃螺旋切削刃3的波形凹凸结构在一个波形周期内相互错开相等的距离。这样能有效保证被加工面的连续性，同时也可以分解刀具受到的轴向力，减小刀具的轴向振动。

参照图2和图3所示，后波刃螺旋切削刃3经过钝化处理，在后波刃螺旋切削刃3的刃口处设有圆角4。由于多刃后波刃铣刀的切削刃呈波形凹凸结构，在切削刃上会形成有多个尖点，即波形凹凸结构的波峰处。这样的尖点在加工中所受到的切削力很大，并且加工过程中刀具会产生振动，容易造成切削刃崩缺。因此，本实用新型对多刃后波刃铣刀特别进行了钝化处理，使切削刃的刃口呈现出一个圆角4，在不影响切削性能的情况下，增强了切削刃的强度。

优选地，后波刃螺旋切削刃3的倒圆角半径值为R0.03～0.05mm，在此参数下，既能保证刀具的锋利度，又能保证刀具的强度。

后波刃铣刀是依靠波形凹凸结构的凸出部分即波峰工作，为了提高后波刃铣刀的整体切削效率，后波刃螺旋切削刃3的波形凹凸结构的波峰半径值要大于波谷半径值。

优选地，后波刃螺旋切削刃3的波形凹凸结构的波峰半径值为波谷半径值的2～3倍。进一步地，后波刃螺旋切削刃3的波形凹凸结构的波峰半径R1＝0.8mm，波谷半径R2＝0.4mm，波峰和波谷的高度差h＝0.4mm。

本实用新型提供的多刃后波刃铣刀的制作材料为含钴量为12％的超细晶粒硬质合金。相比于含钴量为10％通用性材料，含钴量为12％的超细晶硬质合金材料的组织致密性和均匀性优于含钴量为10％通用性材料，在硬度不变的前提下，充分提高了材料的抗弯强度，从而提高了刀具的耐冲击性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。