一種偏心形后刀面帶不等距圓弧頭銑刀及磨削方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種偏心形后刀面帶不等距圓弧頭銑刀及磨削方法。
【背景技術】
[0002]針對具有小曲率自由曲面的模具，例如汽車覆蓋件，其結構形狀復雜。汽車覆蓋件加工主要使用球頭銑刀和環形銑刀。在三軸加工小曲率自由曲面時，球頭銑刀加工帶寬窄，步距小，效率低，精度低。特別對于具有不同硬度的淬硬鋼拼接模具加工引起的振動帶來的刀具的磨損和破損和工件表面精度低等問題制約著汽車覆蓋件的發展。近年來，為了提高加工效率出現了用非球頭銑刀(橢球頭銑刀和雙曲線球頭銑刀)加工小曲率自由曲面模具，雖然提高了加工效率但是由于是刀頭部分是規律曲線(橢圓、雙曲線)，造成機床加工曲面加工編程點難以確定，增加了編程的難度。在磨削刀具方面，傳統的刀具磨削常采用機床自帶的軟件和經驗式加工方法，降低了銑刀磨削精度，最終降低模具的加工精確度，縮短刀具壽命，降低數控加工設備性能的充分發揮。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種偏心形后刀面帶不等距圓弧頭銑刀及磨削方法，能夠實現小曲率自由曲面銑削，減小加工不同硬度的淬硬鋼拼接模具切削過程中引起的刀具振動，提高刀具壽命和工件表面加工質量。解決了銑刀在切入工件時，切削刃易發生破損的問題。解決了球頭銑刀加工帶寬窄，步距小，效率低的問題。解決了非球頭銑刀(橢球頭銑刀和雙曲線球頭銑刀)在加工小曲率自由曲面時，編程加工點難以確定的問題。在磨削方面，利用設計的刀具刃線和螺旋線方程，通過坐標轉換確定磨削砂輪中心的矢量方向和砂輪中心點坐標得出砂輪的磨削點軌跡，解決了砂輪的磨削過程中的損耗，同時提高的銑刀的制造精度。
[0004]上述的目的通過以下的技術方案實現:
一種偏心形后刀面帶不等距圓弧頭銑刀及磨削方法，所述銑削刀具為整體式硬質合金銑削刀具，它包括刀柄，圓弧頭其特征在于有兩段圓弧組成分別是小圓弧，直徑為2mm大圓弧，直徑為10mm，兩端圓弧光滑連接組成圓弧頭。實現了在相同的步距下，提高加工帶寬，同時減小了加工表面的殘留高度。
[0005]一種偏心形后刀面帶不等距圓弧頭銑刀及磨削方法，其特征:所述的圓弧頭銑刀的不等齒距，螺旋角分別為38°，40°，齒間角分別為87°，93°，87°，93°，齒間對等角相等。減小了在銑削過程中因為銑削不同硬度的淬硬鋼模具引起的刀具振動，這樣的結構減振性能較好，同時提高了刀具壽命和加工工件表面加工質量。
[0006]一種偏心形后刀面帶不等距圓弧頭銑刀及磨削方法，對于加工不同硬度的拼接硬鋼拼接模具其特征:所述的刀具端刃前角為0° -3°，周刃前角為0° ~10°，第一后角范圍:8。~10。，第二后角范圍:15° ~20。。
[0007]一種偏心形后刀面帶不等距圓弧頭銑刀及磨削方法，其特征:刀具中心位置有冷卻通道，所述的冷卻通道出口位于刀頭部分，4條冷卻通道分別位于4條切削刃端齒容肩槽。利于將產生熱量的切肩帶走，降低了過程產生的熱量，保護了刀具切削的切削刃，延長了刀具壽命。
[0008]一種偏心形后刀面帶不等距圓弧頭銑刀及磨削方法，其特征:刀具端刃和周刃部分后刀面為偏心形。這樣刀尖強度，延長刀具壽命，解決了刀具在切入工件已發生破損的問題。
[0009]結合圖7 —種偏心形后刀面帶不等距圓弧頭銑刀及磨削方法，其前刀面的磨削方法:不等距圓弧頭銑刀前刀面磨削方法，確定平砂輪磨削銑刀圓弧頭切削刃與槽螺旋切削刃的前刀面時，根據不同切削刃螺旋角的大小確定砂輪的安裝角后，刀具坐標系、砂輪坐標系和磨削點坐標系。砂輪從切削刃上端點開始，建立磨削起始點的砂輪中心點在磨削點坐標系的坐標，砂輪的軸線矢量平行于磨削點所在的頂刃前刀面的法矢量，磨削方向為切削刃的切線方向。磨削下一點的砂輪中心點坐標通過上一點的砂輪中心點坐標、砂輪旋轉角度和刀具旋轉角度和磨削點坐標系的坐標轉換建立，砂輪的軸線矢量平行于磨削點所在的前刀面的法矢量，磨削方向為該段刃線的切線方向。這樣的方法運動到切削刃的端點時，進行另一條切削刃磨削，砂輪的軸線矢量始終平行于磨削點所在的前刀面的法矢量運動，磨削方向為該切削刃的切線方向。當運動到該切削刃的端點時，進行周刃磨削，砂輪軸線矢量平行于周刃的前刀面法矢量，磨削方向為周刃的切線方向，由各點的磨削砂輪中心點的坐標和砂輪軸線矢量確定砂輪的磨削軌跡。三段切削刃的光滑連接確保砂輪磨削形成光順螺旋面以及準確前刀面。
[0010]一種偏心形后刀面帶不等距圓弧頭銑刀及磨削方法，其后刀面的磨削方法:確定平型砂輪磨削銑刀圓弧頭切削刃與槽螺旋切削刃的后刀面時，確定砂輪的傾角μ后，傾斜角度為刀具的第一后角砂輪的安裝角，根據切削刃方程砂輪從切削刃端點開始，建立磨削起始點的砂輪在磨削點坐標系的中心點的坐標，砂輪的軸線矢量平行于頂刃后刀面的法矢量，砂輪磨削方向為切削刃的切線方向。磨削下一點的砂輪中心點坐標通過上一點砂輪的中心點的坐標、砂輪旋轉角度和刀具旋轉角度和磨削點坐標系的坐標轉換建立，方向是刀刃曲線的切矢量方向。這樣運動到切削刃的端點時，砂輪會沿著另一個切削刃的切矢量方向運動，當運動到其的端點時，砂輪將沿著周刃的切線矢量方向磨削，砂輪的軸線矢量平行于周刃后刀面的法線矢量，由各點的磨削砂輪中心點的坐標和砂輪軸線矢量確定砂輪的磨削軌跡。三段切削刃的光滑連接確保砂輪磨削形成光順第一后刀面，同樣的方法進行第二后刀面的磨削。
[0011]一種偏心形后刀面帶不等距圓弧頭銑刀及磨削方法，其圓弧頭銑刀的不等距磨削方法:砂輪磨削銑刀不等距時，根據當磨削完一條切削刃時，根據齒間角的大小，刀具繞著坐標系Z軸對應旋轉相應的齒間角角度進行第二條切削刃的磨削，同樣的方法進行第三條、第四條切削刃的磨削。
[0012]一種偏心形后刀面帶不等距圓弧頭銑刀及磨削方法，所述的銑刀磨削完成后通過G3刀檢儀進行刃線的檢測和萬能工具顯微鏡進行前角、后角、螺旋角精度檢測，證實所采用加工方法精準可靠。
[0013]本發明相對于現代技術的有益效果:
1、本發明一種偏心形后刀面帶不等距圓弧頭銑刀及磨削方法，該刀具采用不等距刀具設計，解決了刀具在加工不同硬度淬硬鋼拼接模具的引起的刀具振動，加工質量不高，同時提尚了刀具壽命。
[0014]2、本發明一種偏心形后刀面帶不等距圓弧頭銑刀及磨削方法，所述的圓弧頭銑削刀頭包括刀具端刃的小曲率球頭，半徑為5mm，所述的小曲率球頭和刀具周刃之間是大曲率球頭，大曲率半徑為1mm，兩端圓弧光滑連接。解決了球頭銑刀在加工小曲率平面，加工帶寬窄，加工行距小，加工精度低的問題。
[0015]3、本發明一種偏心形后刀面帶不等距圓弧頭銑刀及磨削方法，所述的刀具為硬質合金材料，所述的圓弧頭銑削刀頭包括刀具端刃的小曲率球頭，半徑為5mm，所述的小曲率球頭和刀具周刃之間是大曲率球頭(2-1)，半徑為1mm。解決了非球頭銑刀(橢球頭銑刀、雙曲線球頭銑刀)在加工中編程中心點難以確定的問題。
[0016]4、本發明一種偏心形后刀面帶不等距圓弧頭銑刀及磨削方法，其特征:刀具端刃和周刃后刀面為偏心形。這樣可以保護切削刃，減少刀具磨損，延長刀具壽命。
[0017]5、本發明一種偏心形后刀面帶不等距圓弧頭銑刀及磨削方法，其特征:刀具中心位置有冷卻通道，4條冷卻通道，所述的冷卻通道出口在刀頭部分，分別位于4條切削刃端齒容肩槽，利于將產生的切肩帶走，同時減少了刀具切削刃的熱量，保護了刀具切削的切削刃，延長了刀具壽命。
[0018]綜上所述，本發明的刀具結構對加工小曲率自由曲面不同硬度淬硬鋼拼接模具能夠減小切削振動，改善加工工件表面質量，同時提高了刀具壽命和加工效率。
[0019]本發明一種偏心形后刀面帶不等距圓弧頭銑刀及磨削方法通過坐標轉換，建立砂輪的磨削軌跡等能精準定位砂輪的方向和位置，在保證刀具幾何角度及切削刃強度情況下，縮短了磨削時間，提高了磨削精度。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發明的一種偏心形后刀面帶不等距圓弧頭銑刀及磨削方法整體結構示意圖。
[0021 ] 圖2是端部切削刃的放大圖。
[0022]圖3是圖1的左視圖。
[0023]圖4是圖1的右視圖。
[0024]圖5是加工小曲率自由曲面的刀具對比，虛線輪廓為球頭銑刀，實線輪廓為圓弧頭銑刀。Ah2S圓弧頭銑刀切削表面殘留高度圖，Ah1為球頭銑刀切削表面殘留高度圖，d I為球銑刀切削帶寬，d2為圓弧頭銑刀切削帶寬。
[0025]圖6是圖1的F-F截面放大圖。
[0026]圖7是圖1的K-K截面放大圖。
[0027]圖8是砂輪磨削圓弧頭銑刀磨削前刀面和螺旋槽路徑圖，刀具坐標系0-ΧΥΖ，砂輪坐標系O1-X1Y1Z1，磨肖Ij點坐標系O2-X2Y2Z2O
[0028]圖9是砂輪磨削圓弧頭銑刀磨削后刀面路徑圖，刀具坐標系0-ΧΥΖ，砂輪坐標系O3-X3Y3Z3,磨削點坐標系 O4-X4Y4Z4O
【具體實施方式】
[0029]【具體實施方式】一:結合圖1、2、4 一種偏心形后刀面帶不等距圓弧頭銑刀及磨削方法，所述刀具為整體式結構，刀具材料為硬質合金。該銑刀包括刀柄(I)和圓弧頭(2)，刀柄直徑為8_，圓弧頭包括小曲率圓弧(2-2)，圓弧半徑為5_，大曲率圓弧(2-1)，圓弧半徑為Imm0兩端圓弧光滑連接構成該銑刀的圓弧頭。效果:在相同步距下，提高切削帶寬(Cl2M1)，提高了加工效率，改善加工質量(AhyAh1X
[0030]【具體實施方式】二:結合圖1、3 —種偏心形后刀面帶不等距圓弧頭銑刀及磨削方法，(A-A)之間的夾角為87°，(B-B)之間的夾角為93°，螺旋角(r)為38°，螺旋角(V)為40°。效果:避免了不同硬度的淬硬鋼拼接模具在