一种复合成型机夹可转位铣刀的制作方法

1.本实用新型属于机械制造铣削加工技术领域，涉及一种复合成型机夹可转位铣刀。


背景技术：

2.在加工一种汽车涡轮增压壳体零件的过程中，遇到了如图1所示的结构轮廓特征，该轮廓特征由多段加工平面组成，工件加工时局部避让空间狭小，难度大。此外，由于该零件的材料为铸铁，在零件毛坯制造过程中，存在铸造余量不规则，大小不统一，局部位置铸造不均匀等情况，这就要求设计刀具时要充分考虑刀具的结构特征，刀具强度、刚性等都要适宜。
3.目前加工图1所示零件的结构轮廓时是采用多把刀具分工序加工，所需刀具和相应的工装夹具数量多，生产效率低、加工周期长。


技术实现要素：

4.为了解决背景技术中提到的加工如图1所示零件的结构轮廓特征时，所需刀具和相应的工装夹具数量多、生产效率低、加工周期长的技术问题，本实用新型提供了一种复合成型机夹可转位铣刀。
5.本实用新型的技术方案是：
6.一种复合成型机夹可转位铣刀，包括刀体和刀柄；所述刀体整体为回转台阶圆柱，其上设置有排屑槽，排屑槽内设置有刀片槽，所述刀片槽的槽底设有锁紧螺钉孔，刀片槽内通过锁紧螺钉安装有刀片；
7.其特殊之处在于：
8.所述刀片包括三个成型铣刀片、三个四方形刀片和两个去毛刺刀片；
9.成型铣刀片和去毛刺刀片均为截面为正三角形的刀片；四方形刀片为截面为正方形的刀片；成型铣刀片、去毛刺刀片和四方形刀片上均设有螺钉过孔；
10.所述排屑槽有六个，沿同一圆周间隔设置在所述刀体的外壁上；
11.所述三个成型铣刀片和三个四方形刀片分别设置在六个排屑槽内，且满足：
12.所述三个成型铣刀片与三个四方形刀片交替布设，且三个成型铣刀片沿圆周均布，三个四方形刀片沿圆周均布，任意相邻两个成型铣刀片与四方形刀片之间的圆心角间隔为55-65度；
13.所述两个去毛刺刀片分别设置在其中任意两个所述排屑槽内，位于同一个排屑槽中的去毛刺刀片与成型铣刀片的具体位置以能够覆盖被加工零件要求轮廓为准，位于同一个排屑槽内的去毛刺刀片与四方形刀片的具体位置以能够覆盖被加工零件要求轮廓为准。
14.进一步地，所述两个去毛刺刀片参与切削的刃口区域错开设置，使得两个去毛刺刀片使用后可互换，且互换位置后能正常使用。
15.进一步地，所述排屑槽内设置的各刀片槽的上方周边，均设置有刀片刃口保护槽，
用于在安装刀片以及刀具使用期间对刀片刃口进行保护。
16.进一步地，所述排屑槽内设置的各刀片槽的槽底的锁紧螺钉孔与相应的刀片上的螺钉过孔位置相比，朝内角方向均具有一定的偏移量，以使刀片贴合更紧凑。
17.进一步地，用于安装所述四方形刀片的刀片槽的根部加工有第一清根槽和第二清根槽，第一清根槽的延伸方向垂直于刀体轴线，第二清根槽的延伸方向平行于刀体轴线；第一清根槽和第二清根槽用于使刀具满足使用r1毫米球头铣刀加工。
18.进一步地，所述成型铣刀片的内切圆直径为9.525毫米，刃口厚度为3.75毫米，前角为0度，后角为11度，由tp16标准刀片改制制成。
19.进一步地，所述去毛刺刀片的内切圆直径为6.35毫米，刃口厚度为2.38毫米，前角为0度，后角为7度，由标准tc11刀片去掉三处刀尖位置改制而成。
20.进一步地，所述四方形刀片采用标准的sp12刀片。
21.进一步地，任意相邻两个成型铣刀片与四方形刀片之间的圆心角间隔为64度。
22.本实用新型的有益效果是：
23.1.本实用新型根据图1所示待加工零件的轮廓结构特点，采用三种不同类型刀片搭接的结构设计，不但刀具本身便于生产制造，而且通过一把刀具便能实现图1所示待加工零件的加工，由于无需分工序换刀加工，因而降低了加工所需的刀具及工装数量，同时也提高了生产效率；本实用新型中各个刀片的空间分布合理，不会太大面积损伤刀体，保证了刀体及刀片槽强度；由于三种刀片的结构均较为简单，加工制造容易，加工精度相对容易保证，使得最终装配的刀具所形成的轮廓精度也容易保证，故可以稳定、高质量的满足工件加工需求。
24.2.本实用新型采用两边一起加工的成型刀片设计，增加了有效切削刃数，减少了一种刀片的使用，使刀片在刀体上的分布更加合理可靠；两个去毛刺刀片采用同一种刀片，切削部分错开放置在两处需去毛刺的地方，各设置一个，既减少了去毛刺刀片数量，又可使去毛刺刀片的重复利用率增加。
25.3.本实用新型中所采用的三种刀片均为可转位刀片，每种刀片都有多个切削刃，增加了刀片的使用率，降低了生产成本。
26.4.本实用新型采用带有螺钉过孔的刀片，使用锁紧螺钉将刀片锁紧在刀片槽中，一方面有利于刀片在刀片槽中固定，降低刀具的设计与制造难度，可以较为快速的进行刀片更换，方便拆卸刀片，提升使用效率，另一方面由于锁紧螺钉头可以沉入刀片上的螺钉过孔中，相对于压板式压紧，所占用空间小，使刀具排屑槽空间增加，有利用容屑和排屑。
27.5.本实用新型在各刀片槽的上方周边设有刀片刃口保护槽，能够在刀片安装及使用期间对刀片刃口起有效保护作用，提高了刀具的使用寿命。
28.6.本实用新型中各刀片槽底部的锁紧螺钉孔相比相应刀片上的螺钉过孔，向内角方向均有一定的偏移量，能够使得刀片安装后朝内角方向有一定的压力，使得刀片贴合的更加紧凑。
29.7.本实用新型中的成型铣刀片的内切圆直径为9.525毫米，刃口厚度为3.75毫米，前角为0度，后角为11度，此时，很容易找到合适的tp16标准刀片进行改制制成，仍可满足刀具设计及使用需求。
30.8.本实用新型中的去毛刺刀片的内切圆直径为6.35毫米，刃口厚度为2.38毫米，
前角为0度，后角为7度，此时，很容易找到合适的标准tc11刀片去掉三处刀尖位置改制而成，仍可满足刀具设计及使用需求。
附图说明
31.图1是一种汽车涡轮增压壳体零件的局部视图，其中a为零件局部视图，b为a图中i处放大图。
32.图2是本实用新型复合成型机夹可转位铣刀中刀体的立体图一。
33.图3是本实用新型复合成型机夹可转位铣刀中刀体的立体图二(另一视角)。
34.图4是刀体的沿轴线方向的剖视图。
35.图5是本实用新型复合成型机夹可转位铣刀中各刀片的外形轮廓视图，其中，a图为成型铣刀片的截面视图，b图为去毛刺刀片的截面视图，c为正方形刀片的截面视图。
36.图6是刀体上设置的排屑槽的示意图，其中a图为端面视图，b图为立体图一，c图为立体图二。
37.图7是刀体上第一排屑槽中设置的刀片槽的视图。
38.图8是刀体上第二排屑槽中设置的刀片槽的视图，其中，a图为立体图，b和c图为a图中相应指向位置的局部放大图。
39.图9是铣刀切削刃口成型轮廓图，其中，a图为整体轮廓图，b和c图为a图中相应指向位置的局部放大图。
40.图1中附图标记：
41.a、c-去毛刺；b、d、e-加工面；
42.图2-8中附图标记：
43.1-刀体，2-成型铣刀片，3-m3.5锁紧螺钉，4-去毛刺刀片，5-m2.5锁紧螺钉，6-四方形刀片，7-m5锁紧螺钉，8-第一排屑槽，9-第二排屑槽，10-铣刀刀片槽，11、14、17、22-锁紧螺钉孔，12-铣刀片刃口保护槽，13-第一去毛刺刀刀片槽，15-毛刺刀片刃口保护槽，16-四方形刀刀片槽，18-第一清根槽，19-第二清根槽，20-四方形刀片刃口保护槽,21-第二去毛刺刀刀片槽，23-刀体上表面，24、25、26-内切圆。
具体实施方式
44.以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
45.如图2、3、4所示，本实施例所提供的复合成型机夹可转位铣刀，包括刀体1、刀柄(常规结构，图中未示出)，以及安装在刀体1上的三个成型铣刀片2、三个四方形刀片6和两个去毛刺刀片4。
46.如图5中a图所示，成型铣刀片2采用正三角形设计，可以实现其具有三个有效切削刃，提升刀片利用率，保证两个加工表面一次加工成型的同时，使用于安装成型铣刀片的刀片槽的设计制造更容易，且能够降低成型铣刀片自身的制造难度，刀片品质更容易保证。成型铣刀片2的规格参考标准刀片规格设计，优选的，其内切圆24直径为9.525毫米，刃口厚度为3.75毫米，前角为0度，后角为11度，此时即可以很容易找到合适的tp16标准刀片进行改制制成，仍可满足刀具设计及使用需求。
47.如图5中b图所示，去毛刺刀片4采用正三角形设计，与成型铣刀片2的外形相同。优
选的，为了减少刀片种类，满足刀体设计制造容易，刀片稳定可靠，且切削量很小，刀片易实现等，本实施例中去毛刺刀片4采用标准tc11刀片去掉三处刀尖位置改制而成，即去毛刺刀片4的内切圆25直径为6.35毫米，刃口厚度为2.38毫米，前角为0度，后角为7度。
48.如图5中c图所示，四方形刀片6采用正四方形设计，可以实现其具有4个有效切削刃。为了使四方形刀片6容易获取，刃口利用率高，不需要进行定制或改制，且能使四方形刀片6的刃口长度满足要求，定位稳定可靠，让刀具设计和使用更加合理，本实施例中四方形刀片6采用标准的sp12刀片进行设计，即四方形刀片6的内切圆26直径为12.7毫米，刃口厚度为4.76毫米，前角为0度，后角为11度。
49.如图2-4、6所示，刀体1整体为回转台阶圆柱，刀体1的后端中部设有标准的a型面铣刀接口a27，用于与刀柄装配，进而通过刀柄将整个刀具固定在机床上；刀体1的回转外轮廓的同一圆周上设置有三个第一排屑槽8和三个第二排屑槽9，第一排屑槽8和第二排屑槽9交错设置，且相邻的第一排屑槽8和第二排屑槽9之间的圆心角间隔为55-65度，该圆心角间隔角度是通过模拟加工以及综合考虑刀具强度确定的，优选为64度；第一排屑槽9的底面91上方靠近刀体端部接口处比第二排屑槽8多了排屑缺口92；第二排屑槽8的一边去掉外径部分，以更方便用于安装成型铣刀片的刀片槽的加工。
50.如图6、7所示，每个第一排屑槽8中均设置有结构及尺寸均与成型铣刀片2相匹配的三角形铣刀刀片槽10，定义第一排屑槽8轴向开口处为前端，铣刀刀片槽10设置在第一排屑槽8前端上表面处；铣刀刀片槽10的相邻两侧面均为定位面，两定位面之间呈60度夹角，铣刀刀片槽10的槽底中间设置有m3.5毫米的锁紧螺钉孔11，该锁紧螺钉孔11与相应的成型铣刀片12上的螺钉过孔位置相比，向内角方向(即朝向相邻两定位面的之间夹角的角平分线方向)有0.2毫米的偏移量，使得锁紧螺钉给刀片朝内角方向有一定的压力，可使刀片贴合更紧凑；铣刀刀片槽10的上方四周还设置铣刀片刃口保护槽12，该铣刀片刃口保护槽12能够在安装成型铣刀片2以及刀具使用过程中对刀片刃口起有效的保护作用，避免碰伤以及挤碎刃口的现象出现。
51.如图6、8所示，每个第二排屑槽9中均设置有结构及尺寸均与四方形刀片6相匹配的四方形刀刀片槽16，定义第二排屑槽9轴向开口处为前端，四方形刀刀片槽16设置在第二排屑槽9前端槽底处；四方形刀刀片槽16的任意两相邻定位面之间呈90度夹角，四方形刀刀片槽16的槽底中间设置有m5毫米的锁紧螺钉孔17，该锁紧螺钉孔17与相应的四方形刀片6上的螺钉过孔位置相比，向内角方向有0.25毫米偏移量，使得锁紧螺钉给刀片朝内角方向有一定的压力，可使刀片贴合更紧凑。由于四方形刀刀片槽16无法垂直于加工刀具轴线，不能垂直于刀片槽底面加工，故在四方形刀刀片槽16的根部加工半径为r1.5毫米的第一清根槽18及半径为r1毫米的第二清根槽19，其中，第一清根槽18的延伸方向垂直于刀体1轴线，第二清根槽19的延伸方向平行于刀体1轴线，第一清根槽18和第二清根槽19的设置能够使得刀具满足使用r1毫米球头铣刀加工；四方形刀刀片槽16的上方四周同样也设置有四方形刀片刃口保护槽20，该四方形刀片刃口保护槽20能够在安装四方形刀片6以及刀具使用过程中对刀片刃口起有效的保护作用。
52.如图6、7所示，在三个第一排屑槽8中，其中任意一个第一排屑槽8中设置有结构及尺寸均与去毛刺刀片4相匹配的第一去毛刺刀刀片槽13，定义第一排屑槽8轴向开口处为前端，第一去毛刺刀刀片槽13具体设置在第一排屑槽8的尾端上表面处；位于同一个第一排屑
槽8中的第一去毛刺刀刀片槽13与铣刀刀片槽10的具体位置以能够覆盖被加工零件要求轮廓为准；第一去毛刺刀刀片槽13的两定位面呈60度夹角，第一去毛刺刀刀片槽13的槽底中间设置有m2.5毫米的锁紧螺钉孔14，该锁紧螺钉孔14与相应的去毛刺刀片4上的螺钉过孔位置相比，向内角方向有0.15毫米的偏移量，使得锁紧螺钉给刀片朝内角方向有一定的压力，可使刀片贴合更紧凑。第一去毛刺刀刀片槽13的上方四周也同样设置有去毛刺刀片刃口保护槽15，该毛刺刀片刃口保护槽15能够在安装去毛刺刀片4以及刀具使用过程中对刀片刃口起有效的保护作用，避免碰伤以及挤碎刃口的现象出现。
53.如图6、8所示，在三个第二排屑槽9中，其中任意一个第二排屑槽9和离该第二排屑槽9最近的四方形刀刀片槽16的附近设置有结构及尺寸均与去毛刺刀片4相匹配的第二去毛刺刀刀片槽21，第二去毛刺刀刀片槽21具体位于刀体外圆锥面且在四方形刀刀片槽16的左下角处；位于同一个第二排屑槽9中的第二去毛刺刀刀片槽21与四方形刀刀片槽16的具体位置以能够覆盖被加工零件要求轮廓为准；第二去毛刺刀刀片槽21的两定位面呈60度夹角，第二去毛刺刀刀片槽21的槽底中间设置有m2.5毫米的锁紧螺钉孔22，该锁紧螺钉孔22与相应的去毛刺刀片4上的刀片过孔的位置相比，向内角方向有0.15毫米偏移量，使得锁紧螺钉给刀片朝内角方向有一定的压力，可使刀片贴合更紧凑。第二去毛刺刀刀片槽21处的刀体上表面23低于去毛刺刀片4刃口0.2-0.3毫米，起保护刃口作用。
54.通过上述各排屑槽和刀片槽的设置，能够使得最终装配后：
55.三个成型铣刀片2与三个四方形刀片6交替布设，分别位于六个排屑槽内，且三个成型铣刀片2沿圆周均布，三个四方形刀片6沿圆周均布，任意相邻的成型铣刀片2与四方形刀片6之间的圆心角间隔为60-68度；
56.两个去毛刺刀片4分别设置在其中任意两个排屑槽内，位于同一个排屑槽中的去毛刺刀片4与成型铣刀片2的具体位置以能够覆盖被加工零件要求轮廓为准，位于同一个排屑槽内的去毛刺刀片4与四方形刀片6的具体位置以能够覆盖被加工零件要求轮廓为准。
57.优选的，第一去毛刺刀刀片槽13和第二去毛刺刀刀片槽21在设计时，应使安装在其内两个去毛刺刀片4参与切削的刃口区域错开，从而可以使两个去毛刺刀片4使用后可以互换，互换位置后的去毛刺刀片4刀片可以正常使用，提高去毛刺刀片4的利用率，降低了成本，减少不必要的浪费。
58.本实施例中各刀片的装配方法：
59.装配时，先将刀片槽清理干净，而后将相应的刀片放置于该刀片槽中并推至刀片槽定位面处轻扶，最后在锁紧螺钉孔中旋入相应规格的锁紧螺钉并旋紧，即可将刀片固定安装在刀体1上。
60.本实施例的具体结构参数是针对被加工工件b段长度为10.5毫米以内，b段与e段落差为9毫米以内，去毛刺大小为1毫米以内的轮廓而确定的，本实施例中三种刀片分别与刀体1装配后，形成的刀具结构参数如下：
61.1.成型铣刀片2处：前角为0度，后角为11度，刃倾角为0度，边缘短边刃口与刀体1的回转中心平行，长边刃口与刀体1的回转中心呈60度夹角。
62.2.安装在第一去毛刺刀刀片槽13处的去毛刺刀片4：前角为0度，后角为7度，刃倾角为0度，刃口与刀体1的回转中心呈45度夹角，去毛刺大小约0.15-0.25毫米。
63.3.四方形刀片6处：前角为0度，后角为11度，刃倾角为0度，刃口与刀体1的回转中
心平行。
64.4.安装在第二去毛刺刀刀片槽21处的去毛刺刀片4：前角为负3度，后角为10度，刃倾角为0度，刃口与刀体1的回转中心呈30度夹角，去毛刺大小约0.15-0.25毫米。
65.5.成型铣刀片2的短边刃口回转直径为φ80毫米，四方形刀片6的刃口回转直径为φ62.6毫米，成型铣刀片2的长边刃口与四方形刀片6的刃口所形成的回转轮廓交点，到第一去毛刺刀刀片槽13处安装的去毛刺刀片4的长边刃口与四方形刀片6的刃口所形成的回转轮廓的交点之间的距离为5.8毫米。第一去毛刺刀刀片槽13处安装的去毛刺刀片4的轮廓最大回转直径为φ68毫米。
66.6.刀体1与刀柄的装配接口为标准a型面铣刀接口a27,刀体1的最大回转直径为φ78.8，刀体1的长度为53毫米，成型铣刀片2的φ80短边刃口与对应长边刃口的交点到刀体1键槽端(本领域中标准的a型面铣刀接口a27默认包含该键槽端)的定位面长度为40毫米。
67.如图9所示，为三种刀片装配至刀体1上后，切削刃口部分形成的回转轮廓图，图中a点至d点之间的轮廓为刀具刃口的理论回转轮廓，b点至c点之间的轮廓为工件的理论轮廓；由于刀具刃口的最终轮廓与被加工工件的待加工轮廓相同，工件每一段特征均由刀体上的每一种刀片保证，因而在加工时不需要多种刀具即可实现工件的加工。
68.以上仅以具体实施例对本实用新型作了说明，在其他实施例中，当被加工零件各个加工段的参数数值改变时，刀具的具体结构参数需要根据本领域公知常识作相应的适应性调整。