一种立铣刀容屑槽截面方向确定方法

本发明涉及铣刀生产制造，具体为一种立铣刀容屑槽截面方向确定方法。

背景技术：

1、积屑瘤是一种在金属切削过程中出现的现象，它是在刀具前刀面靠近切削刃的部位粘附着的一小块很硬的金属。由于在切削过程中，切削底面和前刀面产生的挤压和剧烈摩擦，使得切屑底部的金属流动速度低于上层流动速度，形成了所谓的“滞流层”，当这个“滞流层”金属与前刀面之间的摩擦力大于切屑内部的结合力时，就会有一部分金属粘附在刀刃附近，形成积屑瘤。虽然积屑瘤的存在具有?；さ毒吆驮龃蟮毒吖ぷ髑敖堑茸饔?，但其存在也会影响加工精度和加工表面完整性。如果刀具的排屑性能差，切削过程中可能会产生更多的热量和摩擦，这将进一步加剧积屑瘤的形成，影响切削效果。在铣刀侧铣过程中，容屑槽的形状对排屑性能具有重要影响。容屑槽的形状直接决定了铣刀排屑的能力。合适的容屑槽形状可以有效地将切屑排出切削区域，减少切削阻力，提高加工效率；合适的容屑槽形状还可以防止切屑在加工过程中堵塞刀具和切削区域，当切屑堆积过多时，容屑槽可以及时将其排出，保持切削过程的稳定性和连续性；合适的容屑槽形状可以减少切屑对刀具的磨损，延长刀具的使用寿命；

2、传统的立铣刀容屑槽设计主要依赖于经验规则和简化的理论分析，往往忽视了切削加工过程中的复杂动态特性；例如，容屑槽的截面方向设计很少考虑到切削参数、冷却液性质以及金属碎屑的实际排屑路径等多种因素的综合影响，这导致在高速切削或难加工材料加工时，容屑槽的设计不足以有效排出切屑，容易导致切屑堵塞和切削温度过高，影响加工效率和工件质量，此外，传统方法在设计过程中往往需要多次试验调整，增加了开发成本和时间；通过有效排屑，可以降低切削温度和切削力，减少切屑对刀具的摩擦和冲击，从而减缓刀具磨损的速度，合适的容屑槽的形状也会对加工表面质量产生影响，合理设计的容屑槽可以减少毛刺和刀痕，提高加工表面的光洁度和精度；

3、中国专利公开号：cn217666696u，公开了一种最速曲线螺旋刃圆柱立铣刀，所述的立铣刀包括刀体、最速曲线螺旋刃、容屑槽槽型和容屑槽，所述立铣刀的最速曲线螺旋刃沿立铣刀所述的刀体的展开线是最速曲线，所述立铣刀的容屑槽槽型沿所述的最速曲线螺旋刃在所述刀体上缠绕得到容屑槽。

4、但是在实际使用过程中依然存在以下弊端：

5、上述立铣刀可以使切屑快速排出，但在加速排屑方面仅对铣刀轴向起作用，对于流屑（径向）方向的作用不大，且当容屑槽按照最速曲线设置后，冷却液具有一定的压力时，它具有概率带动金属碎屑一起流经容屑槽，如果冷却液进入容屑槽，就会与金属碎屑混合，会导致冷却液与金属碎屑形成泥状物，使排屑效果不佳；这种混合物会堵塞排屑通道，影响金属碎屑的顺利排出；

6、当冷却液混合沿着容屑槽最速曲线轨迹排出时，冷却液自身的流速会改变金属碎屑原本的最速曲线排屑路径，会导致金属碎屑在切削区域停留更长的时间，增加了刀具磨损的风险；

7、综上所述，现有立铣刀容屑槽截面方向确定方法中，改进的方向为，如何评估切削条件和冷却液排出系统对排屑效率的影响，以及如何减少冷却液流速对金属碎屑排屑路径的不利影响是当下需要改进的方向。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种立铣刀容屑槽截面方向确定方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种立铣刀容屑槽截面方向确定方法，该方法用于立铣刀上刀体的容屑槽设计，所述容屑槽槽形曲线由最速曲线构成，且所述刀体上包括预设冷却液孔，所述最速曲线第一端与刀体上前刀面相切，最速曲线第二端与刀体上第一后刀面相切，第一后刀面端部设置有第二后刀面，具体为以下步骤：

4、s1：确定流屑角，流屑角为切削刃上任意一点在前刀面上的切屑流出方向与切削刃法向方向的夹角，表达式如下：

5、；

6、确定截面角，截面角为切削刃上任意一点处的流屑角和螺旋角确定，表达式如下所示：

7、；

8、式中：为切削刃与切削方向的夹角、为法向剪切角、为斜剪切角、为法向前角、为螺旋角、c为修正系数；

9、所述刀体刀尖向右水平放置，以切削刃上任意一点为圆心，该点在前刀面上的法向绕该点顺时针旋转截面角后的方向即为容屑槽截面的法向，截面角由流屑角和螺旋角共同得出；

10、步骤s2、采集立铣刀可量化的切削加工参数，以及通过容屑槽排出的冷却液参数，并采集金属碎屑排屑路径的相关参数a；

11、步骤s3、获取切削加工参数并进行分析处理，生成第一影响指数，第一影响指数用于评估切削条件对相关参数a的影响程度；

12、步骤s4、获取冷却液参数进行分析处理，生成第二影响指数，第二影响指数用于评估冷却液排出系统对相关参数a的影响程度；

13、步骤s5、接收第一影响指数和第二影响指数并进行分析处理，建立截面角微调模型，基于截面角微调模型，对确定的截面角结果进行微调，以减小冷却液自身流速对金属碎屑原本最速曲线排屑路径的影响。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

15、1、本发明的立铣刀相对于普通立铣刀，其容屑槽形状由最速曲线和直线构成并且刀前刀面与最速曲线槽相切，使得切屑流出速度更快，避免切屑堆积、加工效率高、工件表面质量好、高速铣削稳定性好，降低了加工成本；

16、2、本发明的高效立铣刀容屑槽截面方向确定方法不同于普通立铣刀，而是刀具刀尖向右水平放置，以切削刃上任意一点为圆心，该点在前刀面上的法向绕该点顺时针旋转截面角后的方向即为容屑槽截面的法向，其中截面角由流屑角和螺旋角共同得出，这样设置可使最速曲线的最速特性和等时特性最大化；

17、3、通过采集立铣刀的可量化切削加工参数、冷却液排出参数以及金属碎屑的排屑路径相关参数，利用这些参数分析生成的影响指数，能够更精确地评估切削条件和冷却液排出系统对排屑效率的影响；

18、进一步地，通过建立截面角微调模型，对截面角结果进行微调，可以显著减少冷却液流速对金属碎屑排屑路径的不利影响，这种方法能够在设计阶段就综合考虑多种影响因素，优化容屑槽的截面方向设计，预期能够显著提高立铣刀的排屑效率和加工性能，减少试验调整的次数和成本，从而在加工精度、效率和工具寿命方面实现明显的改进。

技术特征：

1.一种立铣刀容屑槽截面方向确定方法，该方法用于立铣刀上刀体（1）的容屑槽（2）设计，所述容屑槽（2）槽形曲线由最速曲线构成，且所述刀体（1）上包括预设冷却液孔，其特征在于：所述最速曲线第一端与刀体（1）上前刀面（3）相切，最速曲线第二端与刀体（1）上第一后刀面（4）相切，第一后刀面（4）端部设置有第二后刀面（5），具体为以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种立铣刀容屑槽截面方向确定方法，其特征在于：所述第二后刀面（5）与最速曲线槽末端切线之间的夹角为的锐角，并且取值区间为10°-20°;

3.根据权利要求2所述的一种立铣刀容屑槽截面方向确定方法，其特征在于：所述金属碎屑排屑路径的相关参数a包括流屑角、切削长度和切削声音参数，并依次进行标定，形成流屑角、切削长度cl和切削声音参数csp，相关参数a通过以下公式表示；

4.根据权利要求3所述的一种立铣刀容屑槽截面方向确定方法，其特征在于：所述获取切削加工参数并进行分析处理，生成第一影响指数，第一影响指数用于评估切削条件对相关参数a的影响程度，具体包括以下内容；

5.根据权利要求4所述的一种立铣刀容屑槽截面方向确定方法，其特征在于：所述获取冷却液参数进行分析处理，生成第二影响指数，第二影响指数用于评估冷却液排出系统对相关参数a的影响程度，具体包括以下内容；

6.根据权利要求5所述的一种立铣刀容屑槽截面方向确定方法，其特征在于：所述接收第一影响指数和第二影响指数并进行分析处理，建立截面角微调模型，基于截面角微调模型，对确定的截面角结果进行微调，以减小冷却液自身流速对金属碎屑原本最速曲线排屑路径的影响，具体包括以下内容；

7.根据权利要求6所述的一种立铣刀容屑槽截面方向确定方法，其特征在于：截面角微调模型判断标准和规则如下：

技术总结
本发明公开了一种立铣刀容屑槽截面方向确定方法，涉及铣刀生产制造技术领域，通过采集立铣刀的可量化切削加工参数、冷却液排出参数以及金属碎屑的排屑路径相关参数，利用这些参数分析生成的影响指数，能够更精确地评估切削条件和冷却液排出系统对排屑效率的影响；通过建立截面角微调模型，对截面角结果进行微调，可以显著减少冷却液流速对金属碎屑排屑路径的不利影响，这种方法能够在设计阶段就综合考虑多种影响因素，优化容屑槽的截面方向设计，预期能够显著提高立铣刀的排屑效率和加工性能，减少试验调整的次数和成本，从而在加工精度、效率和工具寿命方面实现明显的改进。

技术研发人员：姜志鹏,任祉亦,崔印舟,岳彩旭,贾禹鑫,史有恒,黄志鹏
受?；さ募际跏褂谜撸?/b>哈尔滨理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24