球头铣刀的制作方法

1.本申请涉及机加工用铣刀技术领域，尤其是涉及球头铣刀。


背景技术：

2.汽轮机叶片是汽轮机的关键零件，又是最精细、最重要的零件之一。它在极苛刻的条件下承受高温、高压、巨大的离心力、蒸汽力、蒸汽激振力、腐蚀和振动以及湿蒸汽区水滴冲蚀的共同作用。因此对汽轮机叶片的几何形状以及表面粗糙度要求非常严格。
3.汽轮机叶片的机加工一般采用球头铣刀，汽轮机叶片的材质一般采用镍基合金、钛合金，材质硬度较高，在进行大量切削时，刀具和工件之间会产生共振、切削能力降低，共振会影响工件表面的加工质量，产生共振后导致无法提高加工速度，并且产生共振后会降低刀具的使用寿命。
4.针对上述中的相关技术，发明人认为普通的球头铣刀加工汽轮机叶片时易产生共振、切削能力差，影响工件的表面质量，降低加工速度，使刀具的使用寿命缩短 。


技术实现要素：

5.为了改善球头铣刀加工汽轮机叶片过程中易产生共振、影响工件加工质量以及切削能力低的问题，本申请提供一种球头铣刀。
6.本申请提供一种球头铣刀，采用如下的技术方案：
7.球头铣刀，包括刀柄部和铣削部，所述铣削部包括若干条螺旋状设置的周刃，所述周刃延伸至所述铣削部端部的球头部位，相邻所述周刃之间设置有刀槽，所述刀槽沿所述周刃呈螺旋状，所述刀槽沿螺旋方向设有锥度，所述铣削部的芯径从球头部位向刀柄部依次增加，若干所述周刃之间沿所述铣削部的周向非等夹角布置。
8.通过采用上述技术方案，4条周刃的布置采用了非对称式的周向布置，4条周刃将铣削部的周向360
°
不等分割，相邻周刃之间的形成的夹角不相等，使得周刃两两互补，提高了周刃的错位切割性，有利于在切削过程中平衡受力，使铣削部与工件表面的受力更均匀、平稳，减小刀与工件之间的共振，提升刀的切削性能；另外，刀槽从球头部位向下延伸至侧周部位过程中，刀槽设有锥度，即铣削部的芯径逐渐增加，铣削部的外部整体呈锥状，上述设计提高了刀具的刚性，并且能够改善排屑性能；周刃的非对称式设计与周刃芯径的锥度设计结合，使得刀具与工件之间受力更平稳，有利于减少共振，提升刀具的切削性能，进而提高工件表面加工质量。
9.优选的，所述铣削部还包括位于球头部位的端刃；所述端刃数量与所述周刃数量一致，所述端刃位于相邻所述周刃之间。
10.通过采用上述技术方案，在铣削部的球头部位增加设置端刃，相邻两个周刃之间设置一个端刃，端刃位于球头部位的最前端，在进行切削加工时，保证铣削部前端具有足够的锋利度，与周刃配合使用，能够提升刀具的切削性能，进而提高工件表面加工质量。
11.优选的，所述端刃的前刀面角度为3
°
﹣4
°
，所述端刃的切削角度为2
°
﹣3
°
。
12.通过采用上述技术方案，上述端刃的前刀面角度和切削角度的参数设计，能够保证端刃的锋利度，并同时保证端刃具有一定的刚度和强度，使切削加工过程受力均衡，加工过程更加平稳，保证工件表面的加工质量。
13.优选的，所述锥度为3
°
﹣5
°
。
14.通过采用上述技术方案，锥度的设计有利于增强刀具的刚度和强度，有利于改善铣削部铣削过程的共振，加工过程更加平稳，保证工件表面的加工质量。
15.优选的，所述周刃的数量为4，相邻所述周刃之间的夹角的差值为
‑5°
﹣+5
°
。
16.通过采用上述技术方案，周刃之间的夹角的设计，使得周刃在切削的过程中，两两互补，平衡受力，减小共振，夹角之间的差值在
±5°
之间，周刃之间互补、平衡受力效果最佳。
17.优选的，所述周刃的螺旋角角度为30
°
﹣40
°
。
18.通过采用上述技术方案，周刃的螺旋角角度参数的设计，有利于保证周刃的锋利度和切削性能，且有利于排屑，保证工件表面的加工质量。
19.优选的，所述周刃的周刃第一后角为9
°
﹣12
°
；所述周刃的周刃第二后角为24
°
﹣30
°
。
20.通过采用上述技术方案，周刃分为位于前部的第一周刃和位于第一周刃后部的第二周刃，周刃第一后角为9
°
﹣12
°
，周刃第二后角为24
°
﹣30
°
，上述角度参数设计，能够保证周刃具有足够的锋利度，保证工件表面加工质量，另外第一周刃过渡至第二周刃，角度设计合理，使第一周刃与第二周刃相辅相成，保证足够的切削性能。
21.优选的，所述刀槽的刀槽前刀面角度为6
°
﹣9
°
，所述刀槽的刀槽后刀面角度为8
°
﹣12
°
。
22.通过采用上述技术方案，刀槽的前刀面角度和后刀面角度的参数设计，能够保证刀槽对周刃具有足够的支撑力，增强结构刚性，保证周刃的锋利度和切削性能，并且使刀槽3具有更好的排屑性能，保证工件表面的加工质量。
23.优选的，所述周刃第一后角的刃宽为所述周刃的刃宽的30%
‑
45%。
24.通过采用上述技术方案，周刃第一后角的刃宽的参数设计，有利于提高周刃的锋利度，并且保证第二周刃对第一周刃的足够的支撑力，调高周刃的刚性，保证刀具的具有更高的切削性能。
25.优选的，所述刀槽设有槽背，位于所述球头部位端部的所述槽背表面设有刀尖间隙面，所述刀尖间隙面的高度低于原所述槽背表面的高度。
26.通过采用上述技术方案，刀尖间隙面的形成是在刀槽整体成型后，位于球头部位端部的槽背表面通过单独工序打磨制备而成，刀尖间隙面的高度小于该位置原槽背表面的高度；上述刀尖间隙面的设计一方面有利于提高排屑性能，另一方面使球头部位的周刃具有更好的支撑力，有利于提高切削性能。
附图说明
27.图1是本申请实施例提供的球头铣刀的结构示意图；
28.图2是本申请实施例提供的球头铣刀的球头部位的结构示意图。
29.图中：1、端刃，2、刀尖间隙面，3、刀槽，4、周刃，5、刀柄部。
具体实施方式
30.以下结合附图1
‑
2对本申请作进一步详细说明。
31.本申请实施例公开的球头铣刀，请一并参照图1
‑
2所示，球头铣刀包括刀柄部5和与刀柄部5一端连接的铣削部，铣削部设有位于端部的球头部位和侧周部位，铣削部包括4条螺旋状设置的周刃4，周刃4从铣削部的侧周部位延伸至铣削部端部的球头部位，相邻周刃4之间设置有刀槽3，刀槽3沿周刃4呈螺旋状，刀槽3亦称作螺旋槽，刀槽3沿螺旋方向设有锥度，即铣削部的芯径从球头部位向刀柄部5依次增加，4条周刃4之间沿铣削部的周向非等夹角布置，即相邻周刃4之间形成的夹角不相等，参照图2所示，相邻周刃4之间形成的夹角分别为a和β，a和β的数值大小不相等。
32.本实施例中4条周刃4的布置采用了非对称式的周向布置，4条周刃4将铣削部的周向360
°
不等分割，相邻周刃4之间的形成的夹角不相等，使得周刃4两两互补，提高了周刃4的错位切割性，有利于在切削过程中平衡受力，使铣削部与工件表面的受力更均匀、平稳，减小刀与工件之间的共振，提升刀的切削性能；另外，刀槽3从球头部位向下延伸至侧周部位过程中，刀槽3设有锥度，即铣削部的芯径逐渐增加，铣削部的外部整体呈锥状，上述设计提高了刀具的刚性，并且能够改善排屑性能；周刃4的非对称式设计与周刃4芯径的锥度设计结合，使得刀具与工件之间受力更平稳，有利于减少共振，提升刀具的切削性能，进而提高工件表面加工质量。
33.请参照图2所示，作为本申请提供的球头铣刀的一种具体实施方式，铣削部还包括位于球头部位的端刃1；端刃1数量与周刃4数量一致，为4个，端刃1位于相邻周刃4之间，端刃1的后部连接至周刃4上。
34.本实施例中，在铣削部的球头部位增加设置端刃1，相邻两个周刃4之间设置一个端刃1，端刃1位于球头部位的最前端，在进行切削加工时，保证铣削部前端具有足够的锋利度，与周刃4配合使用，能够提升刀具的切削性能，进而提高工件表面加工质量。
35.请一并参照图1
‑
2所示，作为本申请提供的球头铣刀的一种具体实施方式，端刃1的前刀面角度为3
°
﹣4
°
，端刃1的切削角度为2
°
﹣3
°
。
36.本实施例中，上述端刃1的前刀面角度和切削角度的参数设计，能够保证端刃1的锋利度，并同时保证端刃1具有一定的刚度和强度，使切削加工过程受力均衡，加工过程更加平稳，保证工件表面的加工质量。
37.作为本申请提供的球头铣刀的一种具体实施方式，所述锥度为3
°
﹣5
°
，即铣削部的芯径的锥度为3
°
﹣5
°
。
38.本实施例中，锥度的设计有利于增强刀具的刚度和强度，有利于改善铣削部铣削过程的共振，加工过程更加平稳，保证工件表面的加工质量。
39.请参照图2所示，作为本申请提供的球头铣刀的一种具体实施方式，相邻所述周刃4之间的夹角的差值为
‑5°
～+5
°
，即相邻所述周刃4之间的夹角a和β的差值范围为
‑5°
～+5
°
，优选的相邻周刃4之间的夹角依次为89
°
、91
°
、89
°
和91
°
。
40.本实施例中周刃4之间的夹角的设计，使得周刃4在切削的过程中，两两互补，平衡受力，减小共振，夹角之间的差值在
±5°
之间，周刃4之间互补、平衡受力效果最佳。
41.请参照图1所示，作为本申请提供的球头铣刀的一种具体实施方式，周刃4的螺旋角角度为30
°‑
40
°
，优选采用35
°
；所述刀槽3的螺旋角度为30
°
﹣40
°
。
42.本实施例中周刃4的螺旋角角度参数的设计，有利于保证周刃4的锋利度和切削性能，且有利于排屑，保证工件表面的加工质量。
43.请参照图1所示，作为本申请提供的球头铣刀的一种具体实施方式，所述周刃4的周刃第一后角为9
°
﹣12
°
；所述周刃4的周刃第二后角为24
°
﹣30
°
。
44.本实施例中周刃4分为位于前部的第一周刃和位于第一周刃后部的第二周刃，周刃第一后角为9
°
﹣12
°
，周刃第二后角为24
°
﹣30
°
，上述角度参数设计，能够保证周刃4具有足够的锋利度，保证工件表面加工质量，另外第一周刃过渡至第二周刃，角度设计合理，使第一周刃与第二周刃相辅相成，保证足够的切削性能。
45.请参照图1所示，作为本申请提供的球头铣刀的一种具体实施方式，刀槽3的刀槽前刀面角度为6
°
﹣9
°
，刀槽3的刀槽3后刀面角度为8
°
﹣12
°
。
46.本实施例中刀槽3的前刀面角度和后刀面角度的参数设计，能够保证刀槽3对周刃4具有足够的支撑力，增强结构刚性，保证周刃4的锋利度和切削性能，并且使刀槽3具有更好的排屑性能，保证工件表面的加工质量。
47.请参照图1所示，作为本申请提供的球头铣刀的一种具体实施方式，所述周刃第一后角的刃宽为所述周刃4的刃宽的30%
‑
45%，需要说明的是，周刃第一后角的刃宽指的就是上述中的第一周刃的刃宽。
48.本实施例中周刃第一后角的刃宽的参数设计，有利于提高周刃4的锋利度，并且保证第二周刃对第一周刃的足够的支撑力，调高周刃4的刚性，保证刀具的具有更高的切削性能。
49.请参照图1所示，作为本申请提供的球头铣刀的一种具体实施方式，刀槽3设有槽背，位于球头部位端部的槽背表面设有刀尖间隙面2，刀尖间隙面2的高度低于原槽背表面的高度。
50.本实施例中的刀尖间隙面2的形成是在刀槽3整体成型后，位于球头部位端部的槽背表面通过单独工序打磨制备而成，刀尖间隙面2的高度小于该位置原槽背表面的高度；上述刀尖间隙面2的设计一方面有利于提高排屑性能，另一方面使球头部位的周刃4具有更好的支撑力，有利于提高切削性能。
51.作为本申请提供的球头铣刀的一种具体实施方式，铣削部表面设有表面镀层；表面镀层材质采用超精细纳米硬质合金。
52.本实施例中通过在铣削部表面增设超精细纳米硬质合金表面镀层，增强了铣削部的耐磨性和耐用性，在加工硬度较高的工件时，能够提高刀刃的抗崩裂性能，提高刀具的使用寿命。
53.以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。