大余量不等径双层铣刀及大余量平面铣削方法.pdf

大余量不等径双层铣刀，其刀体上设有上层铣削刃和下层铣削刃，上层铣削刃由多条上层轴向刃组成，多条上层轴向刃沿周向均匀布置，下层铣削刃为三面铣削刃，三面铣削刃由多条上端面刃、下端面刃和下层轴向刃组成，上层轴向刃与下层轴向刃沿轴向延续，下层铣削刃的切削直径D大于上层铣削刃的切削直径d。该刀具可降低刀片和机床功率损耗、提高加工效率、减少材料浪费。大余量平面铣削方法，它用上述的大余量不等径双层铣刀对工件进行平面铣削，通过三面铣削刃将工件的余量底层材料完全去除，通过上层铣削刃将工件的余量表层材料中部去除，在余量表层材料中部形成切削进给通道，余量表层材料两侧的余量非切除材料以非切削去除的形式整体脱落。

1.  一种大余量不等径双层铣刀，包括刀体，其特征在于：所述刀体上设有上层铣削刃(1)和下层铣削刃(2)，所述上层铣削刃(1)由多条上层轴向刃(11)组成，所述多条上层轴向刃(11)沿周向均匀布置，所述下层铣削刃(2)为三面铣削刃，所述三面铣削刃由多条上端面刃(21)、下端面刃(22)和下层轴向刃(23)组成，所述上层轴向刃(11)与下层轴向刃(23)沿轴向延续，所述下层铣削刃(2)的切削直径D大于上层铣削刃(1)的切削直径d。

2.  根据权利要求1的大余量不等径双层铣刀，其特征在于：所述下层铣削刃(2)的切削直径D为所述上层铣削刃(1)的切削直径d的1.5～4倍。

3.  根据权利要求2的大余量不等径双层铣刀，其特征在于：所述下层轴向刃(23)的轴向切削宽度L小于所述上层轴向刃(11)的轴向切削宽度W。

4.  根据权利要求1或2或3的大余量不等径双层铣刀，其特征在于：所述刀体包括方肩台阶铣刀体(3)和三面刃铣刀体(4)，所述上层铣削刃(1)设于方肩台阶铣刀体(3)上，所述下层铣削刃(2)设于三面刃铣刀体(4)上，所述方肩台阶铣刀体(3)的底面(31)与所述三面刃铣刀体(4)的上表面(41)贴合。

5.  根据权利要求4的大余量不等径双层铣刀，其特征在于：所述方肩台阶铣刀体(3)的底面(31)设有定位内孔(32)，所述三面刃铣刀体(4)的上表面(41)设有定位圆环柱(42)，所述定位内孔(32)与所述定位圆环柱(42)套接。

6.  根据权利要求5的大余量不等径双层铣刀，其特征在于：所述定位内孔(32)内与所述定位圆环柱(42)上设有相互配合的键槽(5)，所述方肩台阶铣刀体(3)与所述三面刃铣刀体(4)通过设于键槽(5)内的键(6)连接。

7.  一种大余量平面铣削方法，其特征在于：它是用如权利要求1至6中任一项的大余量不等径双层铣刀对工件进行平面铣削，通过所述下层铣削刃(2)将工件的余量底层材料(8)完全去除，通过所述上层铣削刃(1)将工件的余量表层材料(9)中部去除，在余量表层材料(9)中部形成切削进给通道(10)，余量表层材料(9)两侧的余量非切除材料(13)以非切削去除的形式整体脱落。

大余量不等径双层铣刀及大余量平面铣削方法
技术领域
本发明涉及机械加工领域，尤其涉及平面铣削加工刀具及加工方法。
背景技术
目前，国内机械制造企业在进行大型零件如发动机箱体的加工时，普遍都存在加工效率低、加工成本高的问题，这些被加工工件往往具有加工面积大、切削余量大的特点。对于这种大余量平面加工的情形，通常使用普通面铣刀，采用分层铣削的加工方式进行加工，有时也会采用大切深铣刀一次铣削的加工方式进行加工。但上述两种加工工艺均存在一定的缺陷：1、如果采用分层铣削加工，由于需要去除的余量大，尤其对于面积较大的大批量平面加工，分层铣削加工将极大的影响加工速度，造成加工效率低下；2、如果采用大切深铣刀一次铣削到位，则对机床功率要求非常高，而且在切削过程中将产生的很大的切削力，这不仅会导致机床振动，还会影响刀具的寿命，因此实际加工中一般不采用这种加工工艺；3、由于是大余量的去除，长时间切削和大切削力切削都将会对刀片造成很大损耗，这在一定程度上增加了加工成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种降低刀片的损耗、减小机床功率损耗、提高加工效率、减少材料浪费的大余量不等径双层铣刀以及大余量平面铣削方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种大余量不等径双层铣刀，包括刀体，所述刀体上设有上层铣削刃和下层铣削刃，所述上层铣削刃由多条上层轴向刃组成，所述多条上层轴向刃沿周向均匀布置，所述下层铣削刃为三面铣削刃，所述三面铣削刃由多条上端面刃、下端面刃和下层轴向刃组成，所述上层轴向刃与下层轴向刃沿轴向延续，所述下层铣削刃的切削直径D大于上层铣削刃的切削直径d。
所述下层铣削刃的切削直径D为所述上层铣削刃的切削直径d的1.5～4倍。
所述下层轴向刃的轴向切削宽度L小于所述上层轴向刃的轴向切削宽度W。
所述刀体包括方肩台阶铣刀体和三面刃铣刀体，所述上层铣削刃设于方肩台阶铣刀体上，所述下层铣削刃设于三面刃铣刀体上，所述方肩台阶铣刀体的底面与所述三面刃铣刀体的上表面贴合。
所述方肩台阶铣刀体的底面设有定位内孔，所述三面刃铣刀体的上表面设有定位圆环柱，所述定位内孔与所述定位圆环柱套接。
所述定位内孔内与所述定位圆环柱上设有相互配合的键槽，所述方肩台阶铣刀体与所述三面刃铣刀体通过设于键槽内的键连接。
一种大余量平面铣削方法，它是用上述的大余量不等径双层铣刀对工件进行平面铣削，通过下层铣削刃将工件的余量底层材料完全去除，通过上层铣削刃将工件的余量表层材料中部去除，在余量表层材料中部形成切削进给通道，余量表层材料两侧的余量非切除材料以非切削去除的形式整体脱落。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的大余量不等径双层铣刀在切除工件余量时通过上层铣削刃和下层铣削刃的配合，可以使余量表层材料两侧的剩余材料以非切削去除的形式整体脱落，使需要直接通过切削去除的余量变少，从而降低了刀片的损耗，减小了机床功率的损耗；一次走刀可去除两层余量，能将大余量的材料一次去除到位，大大提高了加工效率；整体脱落的余量材料可以被二次利用，减少材料的浪费。刀体采用方肩台阶铣刀体和三面刃铣刀体组合而成，二者连接时通过方肩台阶铣刀体的底面与三面刃铣刀体的上表面贴合，对二者作轴向定位，可保证上层铣削刃与三面铣削刃中的轴向刃沿轴向延续，贯穿整个去除余量部分；方肩台阶铣刀体与三面刃铣刀体通过定位内孔与定位圆环柱套接对二者作径向定位，保证刀具组合的径向装配精度，使切削更平稳，减少切削振动；方肩台阶铣刀体与三面刃铣刀体通过键槽和键的配合连接，对二者作周向定位，用于传递切削力。本发明的大余量平面铣削方法，采用上述的大余量不等径双层铣刀对工件进行平面铣削，可降低刀片和机床功率损耗、提高加工效率、减少材料浪费。
附图说明
图1是本发明的组合式大余量不等径双层铣刀实施例的结构示意图；
图2是本发明的组合式大余量不等径双层铣刀实施例的分解结构示意图；
图3是本发明的组合式大余量不等径双层铣刀实施例的侧视图；
图4是本发明的组合式大余量不等径双层铣刀实施例的方肩台阶铣刀体结构示意图；
图5是本发明的整体式大余量不等径双层铣刀实施例结构示意图；
图6是采用本发明的大余量平面铣削方法进行大切深铣削加工的示意图；
图7是采用本发明的大余量平面铣削方法进行大切深铣削加工时工件材料被去除部分的示意图；
图8是采用本发明的大余量平面铣削方法对大面积工件进行大切深铣削加工的示意图。
图中各标号表示：
1、上层铣削刃                    2、下层铣削刃
3、方肩台阶铣刀体                4、三面刃铣刀体
5、键槽                          6、键
7、通用接口                      8、余量底层材料
9、余量表层材料                  10、切削进给通道
11、上层轴向刃                   12、工件
13、余量非切除材料               21、上端面刃
22、下端面刃                     23、下层轴向刃
31、底面                         32、定位内孔
41、上表面                       42、定位圆环柱
具体实施方式
图1至图4示出了本发明的大余量不等径双层铣刀实施例，该铣刀的刀体为组合式，它由方肩台阶铣刀体3和三面刃铣刀体4组装而成，方肩台阶铣刀体3上设有上层铣削刃1，三面刃铣刀体4上设有下层铣削刃2，上层铣削刃1由多条上层轴向刃11组成，多条上层轴向刃11沿周向均匀布置，下层铣削刃2为三面铣削刃，三面铣削刃由多条上端面刃21、下端面刃22和下层轴向刃23组成，上层轴向刃11与下层轴向刃23沿轴向延续，下层铣削刃2的切削直径D大于上层铣削刃1的切削直径d。如图6所示，本发明的大余量不等径双层铣刀在切除工件12的余量时通过下层铣削刃2和上层铣削刃1的配合，可以使余量表层材料9两侧的余量非切除材料13以非切削去除的形式整体脱落，使需要直接通过切削去除的余量变少，从而降低了刀片的损耗，减小了机床功率的损耗；一次走刀可去除两层余量，能将大余量的材料一次性加工到位，大大提高了加工效率；整体脱落的余量非切除材料13可以被二次利用，减少材料的浪费。下层铣削刃2上下层轴向刃23的轴向切削宽度L小于上层轴向刃11的轴向切削宽度W，下层铣削刃2的切削直径D为上层铣削刃1的切削直径d的2.5倍，通常将下层铣削刃2的切削直径D设定为上层铣削刃1的切削直径d的1.5～4倍可以保证切削稳定、并具有较高的切削效率。组装方肩台阶铣刀体3和三面刃铣刀体4时，方肩台阶铣刀体3的底面31与三面刃铣刀体4的上表面41贴合，对二者作轴向定位，可保证上层铣削刃1与下层轴向刃23沿轴向延续，使整个刀体上沿轴向布置的切削刃可以贯穿整个去除余量部分，从而保证走刀流畅；方肩台阶铣刀体3的底面31设有定位内孔32，三面刃铣刀体4的上表面41设有定位圆环柱42，通过定位内孔32与定位圆环柱42套接对二者作径向定位，保证刀具组合的径向装配精度，使切削更平稳，减少切削振动；定位内孔32内与定位圆环柱42上设有相互配合的键槽5，方肩台阶铣刀体3与三面刃铣刀体4通过设于键槽5内的键6配合连接，对二者作周向定位，用于传递切削力；定位内孔32与定位圆环柱42的内孔组合形成通用接口7，用于与机床的驱动轴连接。
图5示出了本发明的大余量不等径双层铣刀的另一实施例，刀体为整体式，整体式的大余量不等径双层铣刀与组合式的大余量不等径双层铣刀的结构基本相同，区别仅在于整体式的大余量不等径双层铣刀的刀体为一体成形的整体结构，不需要将两个刀体对接，省去了组合刀体的对接结构。
下面结合附图对本发明的大余量平面铣削方法实施例作进一步详细说明，如图6和图7所示，它是用上述实施例的组合式大余量不等径双层铣刀对工件12进行平面铣削，刀具切入工件12时沿图中箭头所示方向走刀，通过下层铣削刃2将工件12的余量底层材料8完全去除，通过上层铣削刃1将工件12的余量表层材料9中部去除，在余量表层材料9中部形成切削进给通道10，余量表层材料9两侧的余量非切除材料13以非切削去除的形式整体脱落，由此实现一次走刀完成对工件12整个余量的完全去除。
如图8所示，对大面积工件进行大切深铣削加工时，刀具可按平行路线进行梯次加工，工件12的余量底层材料8通过下层铣削刃2完全去除，工件12的余量表层材料9中部通过上层铣削刃1去除，在余量表层材料9中部形成切削进给通道10，余量表层材料9两侧的余量非切除材料13以非切削去除的形式整体脱落。
本发明的大余量平面铣削方法，采用上述的大余量不等径双层铣刀对工件进行平面铣削，具有可降低刀片和机床功率损耗、提高加工效率、减少材料浪费等优点。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰也应视为本发明的保护范围。