【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于機械加工中銑削工具，涉及一種具有強化剪切切削功能的主從多刃交錯齒銑削刀具結(jié)構(gòu)。
技術(shù)介紹
1、碳纖維增強熱塑性復合材料(以下簡稱“熱塑性復材”)以其輕質(zhì)高強和更好的抗沖擊性等優(yōu)勢在航空航天領(lǐng)域受到越來越多的關(guān)注。為滿足熱塑性復材構(gòu)件的裝配連接需求，往往需要對其進行大量的邊緣銑削加工。然而，熱塑性復材在細觀上由高強碳纖維及粘韌熱敏感樹脂組成，加工熱塑性復材的本質(zhì)是纖維與樹脂的共切削去除過程，由于熱塑性樹脂塑性強，斷裂伸長率大，這導致在切削時工件變形程度更大，纖維更難切斷，未切斷的熱塑性樹脂和纖維相結(jié)合，表層易產(chǎn)生片狀的飛邊損傷。這些不可逆的損傷導致加工質(zhì)量較差，嚴重影響加工的裝配精度和效率，從而降低構(gòu)件的服役性能，制約了熱塑性復材的應(yīng)用。
2、由于航空航天領(lǐng)域?qū)τ诟咝阅軓秃喜牧系木o迫需求，國內(nèi)外許多學者都在熱塑性復材的加工方面進行了大量卓有成效的研究，但大多數(shù)集中在工藝優(yōu)化方面，目前仍然沒有一種專門適用于熱塑性復材銑削的刀具結(jié)構(gòu)。而熱塑性復材本身由纖維增強相和樹脂基體相組成，使其呈現(xiàn)出各向異性和非均質(zhì)性，且熱塑性樹脂的強韌性和熱敏感性導致其加工時易形成獨特的長條狀切屑并黏附刀具，刀具切削能力更差，這使得其加工過程和損傷形式與金屬和傳統(tǒng)的碳纖維增強熱固性復合材料(以下簡稱“熱固性復材”)相比完全不同，且用于二者的銑削刀具也無法適用。比如wang等人在journal?of?manufacturingprocesses.期刊第46卷中發(fā)表的題為《structural?optimization?method?of
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)針對熱塑性復材銑削加工中表層材料在弱約束的狀態(tài)下難以被有效切斷從而導致毛刺、飛邊等損傷的問題，專利技術(shù)了一種具有強化剪切切削功能的主從多刃交錯齒銑削刀具結(jié)構(gòu)。即分別使用左旋切削刃和右旋切削刃交錯布置可以分別實現(xiàn)對復材上表層和下表層同時向內(nèi)剪切切削，從而使上下表層材料都在強約束狀態(tài)下被去除。同時，在左右旋切削刃即主刃上分別開出相同旋向但具有不同螺旋角的微齒從刃。當?shù)毒咝D(zhuǎn)時，主切削刃先對表層材料向強約束方向進行剪切切削，具有強韌性的熱塑性復材在切削作用下發(fā)生擠壓變形，此時表層纖維背部支撐因為擠壓變形而得到強化，而后更大螺旋角的微齒從刃再對表層材料向強約束方向進行第二次強化剪切切削，從而實現(xiàn)對表層材料多次向強約束方向剪切切削，進而實現(xiàn)對表層銑削損傷的有效抑制。
2、本專利技術(shù)的技術(shù)方案：
3、一種具有強化剪切切削功能的主從多刃交錯齒刀具結(jié)構(gòu)，包括主體部分和改進部分；主體部分為交錯齒刀具結(jié)構(gòu)，包括左旋主切削刃1、右旋主切削刃2、左旋主排屑槽3和右旋主排屑槽4；改進部分為左旋微齒5、左旋微齒從刃8、右旋微齒6、右旋微齒從刃7；左旋微齒5在左旋主切削刃1的刃帶中開出，微齒的上邊緣修改為左旋微齒從刃8；右旋微齒6在右旋主切削刃2的刃帶中中開出，微齒的下邊緣修改為右旋微齒從刃7，左旋主切削刃1與銑刀軸線所成角度為p1，右旋主切削刃2與銑刀軸線所成角度為p2，左旋微齒從刃8與銑刀軸線所成角度為p3，右旋微齒從刃7與銑刀軸線所成角度為p4，如圖1所示。刀具旋轉(zhuǎn)時，左旋微齒從刃8與左旋主切削刃1交替切削，右旋微齒從刃7與右旋主切削刃2交替切削，產(chǎn)生強化剪切切削效果。
4、左旋微齒從刃與右旋微齒從刃分別是從銑刀的兩條主切削刃上修磨出來的，因此，對于被加工的工件，主切削刃和微齒從刃無法同時發(fā)揮作用，而是先后對其進行切削。為保證刀具能順利發(fā)揮強化剪切切削作用，需要對微齒從刃的形狀以及排布進行設(shè)計。
5、為保證銑削時，工件上不會存在某處材料無法切削到的情況，需要對微齒的形狀進行設(shè)計，防止出現(xiàn)如圖2中所示的無刃區(qū)。其左旋微齒從刃和右旋微齒從刃的形狀應(yīng)滿足以下公式：
6、
7、其中，s1代表左旋微齒從刃的長度、s2代表右旋微齒從刃的長度、j表示左旋微齒的寬度、l表示右旋微齒的寬度、e1代表左旋微齒從刃8與左旋主切削刃1組合排列時可能存在的無刃區(qū)寬度，e2代表右旋微齒從刃7與右旋主切削刃2組合排列時可能存在的無刃區(qū)寬度。
8、進一步推導可得：
9、jcosp3＝s1?cosp1?(3)
10、lcosp2＝s2?cosp4?(4)
11、為保證銑削時，工件上的每一個點都可以被主切削刃、微齒從刃切削，需要對微齒的排布進行設(shè)計，如圖3所示。其中，微齒與主切削刃的位置應(yīng)滿足以下公式：
12、ji＝m1＝s?(5)
13、
14、li＝n1＝q?(8)
15、
16、式中，i表示第i條切削刃，n代表總?cè)袛?shù)，g、f為常數(shù)，m表示第一個左旋微齒從刃離左旋主切削刃尖端的距離，j表示左旋微齒的寬度、r表示左旋微齒的間距，n表示第一個右旋微齒從刃離右旋主切削刃尖端的距離，l表示右旋微齒的寬度、k表示右旋微齒的間距。
17、主切削刃與微齒從刃間隔分布，同時不同切削刃上的微齒從刃在水平方向上間隔分布，這樣使得刀具旋轉(zhuǎn)一周，材料都會被切削刃和微齒從刃先后切削，保證強化剪切切削功能的實現(xiàn)，但是當g＞n-1時，就可以發(fā)現(xiàn)會出現(xiàn)只有主切削刃覆蓋的區(qū)域，而當時就會出現(xiàn)只有被微齒從刃覆蓋的情況，這是微齒排布的兩種極限情況。因此只要微齒的間距不小于倍的微齒寬度，不超過n-1倍的微齒寬度就可以保證，工件上的每一處材料都會受到強化剪切切削的作用。
18、左旋主切削刃螺旋角p1和右旋主切削刃螺旋角p2的選擇關(guān)系到刀具的排屑效果，應(yīng)該在15～45°之間合理選擇；左旋微齒從刃螺旋角p3和右旋微齒從刃螺旋角p4的選擇關(guān)系到刀具的剪切切削效果，應(yīng)該在30～90°之間合理選擇。
19、左旋微齒寬度和右旋微齒寬度關(guān)系到微齒的排屑效果，如果微齒寬度過小，會使得微齒的排屑空間不足，從而導致微齒發(fā)生切屑黏附堵塞，刀具切削性能迅速下降。因此，左旋微齒的寬度j應(yīng)在0.2～4.2mm之間合理選擇，右旋微齒寬度l應(yīng)在0.2～4.2mm之間合理選擇。
20、當?shù)毒咝D(zhuǎn)時，與左旋主切削刃和右本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種具有強化剪切切削功能的主從多刃交錯齒銑削刀具結(jié)構(gòu)，其特征在于，該主從多刃交錯齒銑削刀具結(jié)構(gòu)包括主體部分和改進部分；主體部分為交錯齒刀具結(jié)構(gòu)，包括左旋主切削刃(1)、右旋主切削刃(2)、左旋主排屑槽(3)和右旋主排屑槽(4)；改進部分包括左旋微齒(5)、右旋微齒(6)、右旋微齒從刃(7)和左旋微齒從刃(8)；左旋微齒(5)在左旋主切削刃(1)的刃帶中開出，微齒的上邊緣修改為左旋微齒從刃(8)；右旋微齒(6)在右旋主切削刃(2)的刃帶中中開出，微齒的下邊緣修改為右旋微齒從刃(7)，左旋主切削刃(1)與銑刀軸線所成角度為P1，右旋主切削刃(2)與銑刀軸線所成角度為P2，左旋微齒從刃(8)與銑刀軸線所成角度為P3，右旋微齒從刃(7)與銑刀軸線所成角度為P4；刀具旋轉(zhuǎn)時，左旋微齒從刃(8)與左旋主切削刃(1)交替切削，右旋微齒從刃(7)與右旋主切削刃(2)交替切削，產(chǎn)生強化剪切切削效果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有強化剪切切削功能的主從多刃交錯齒銑削刀具結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的左旋微齒從刃(8)和右旋微齒從刃(7)的形狀應(yīng)滿足以下公式：
3.根據(jù)權(quán)利要求1
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有強化剪切切削功能的主從多刃交錯齒銑削刀具結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的左旋微齒(5)的寬度j在0.2～4.2mm之間選擇，右旋微齒(6)的寬度l在0.2～4.2mm之間選擇。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種具有強化剪切切削功能的主從多刃交錯齒銑削刀具結(jié)構(gòu)，其特征在于，該主從多刃交錯齒銑削刀具結(jié)構(gòu)包括主體部分和改進部分；主體部分為交錯齒刀具結(jié)構(gòu)，包括左旋主切削刃(1)、右旋主切削刃(2)、左旋主排屑槽(3)和右旋主排屑槽(4)；改進部分包括左旋微齒(5)、右旋微齒(6)、右旋微齒從刃(7)和左旋微齒從刃(8)；左旋微齒(5)在左旋主切削刃(1)的刃帶中開出，微齒的上邊緣修改為左旋微齒從刃(8)；右旋微齒(6)在右旋主切削刃(2)的刃帶中中開出，微齒的下邊緣修改為右旋微齒從刃(7)，左旋主切削刃(1)與銑刀軸線所成角度為p1，右旋主切削刃(2)與銑刀軸線所成角度為p2，左旋微齒從刃(8)與銑刀軸線所成角度為p3，右旋微齒從刃(7)與銑刀軸線所成角度為p4；刀具旋轉(zhuǎn)時，左旋微齒從刃(8)與左旋主切削刃(1)交替切削，...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：付饒，鞠鵬程，賈振元，魏鋼，王福吉，胡曉杭，孫運童，
申請(專利權(quán))人：大連理工大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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