[发明专利]一种提高螺旋铣削加工精度的铣刀及设计方法

权利要求书

1.一种提高螺旋铣削加工精度的铣刀，其特征在于，包括：刀柄和加工部分组成，所述加工部包括精加工段、扩孔加工段以及粗加工段；

刀柄与精加工段相连接，精加工段与扩孔加工段相连接，扩孔加工段与粗加工段相连接；

刀柄直径与精加工段直径相等，精加工段为圆柱体，扩孔加工段为圆锥台，圆锥台大径端与精加工段连接处直径相等，圆锥台小径端与粗加工段连接处直径相等，粗加工段为圆柱体。

2.根据权利要求1所述一种提高螺旋铣削加工精度的铣刀，其特征在于：精加工段直径为粗加工段直径与2倍的刀具变形量之和，长度为加工深度的1.2～1.6倍。

3.根据权利要求1所述一种提高螺旋铣削加工精度的铣刀，其特征在于：粗加工段直径为初步选定加工铣刀刀具的直径，长度为加工深度的1.2～1.6倍。

4.一种提高螺旋铣削加工精度的铣刀的设计方法，采用权利要求1所述的一种提高螺旋铣削加工精度的铣刀，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：选定被加工材料，确定加工孔径大小和加工深度，按照常规方法初步选定加工铣刀刀具，设定加工参数；

步骤2：建立初步选定铣刀刀具的三维模型；

步骤3：在设定的加工参数下进行螺旋铣削试验，使用测力仪测试出铣刀刀具铣削时受到的径向力大小，记录每次平稳切削时径向力大小；

步骤4：计算平稳切削时径向力的平均值；

步骤5：将建立的铣刀刀具三维模型导入有限元仿真软件中，在该仿真软件中设定刀具材料属性，将计算得到的径向力平均值施加在铣刀刀具上，进行静力分析，得到铣刀刀具变形量；

步骤6：根据铣刀刀具变形量设计铣刀刀具，铣刀刀具由加工部分和刀柄组成，所述加工部分为粗加工段、扩孔加工段以及精加工段；从刀尖开始至刀柄依次为粗加工段、扩孔加工段、精加工段，其中粗加工段为圆柱体，直径为初步选定加工铣刀刀具的直径，长度为加工深度的1.2～1.6倍；精加工段为圆柱体，精加工段直径为粗加工段直径与2倍的刀具变形量之和，长度为加工深度的1.2～1.6倍；扩孔加工段为圆锥台，其中，圆锥台小径端与粗加工段连接处直径相等，圆锥台大径端与精加工段连接处直径相等，长度为加工深度的1～1.4倍；刀柄直径与精加工段直径相等；

步骤7：使用设计铣刀刀具进行螺旋铣削试验，检查试验所得孔径是否满足精度要求；若不能满足精度要求，则以设计铣刀刀具作为被测试对象，进行螺旋铣削试验，回到步骤3重新试验，直到螺旋铣削试验所得的孔径满足精度要求，铣刀设计完毕。

5.根据权利要求4所述一种提高螺旋铣削加工精度的铣刀的设计方法，其特征在于，步骤1中所述设定加工参数包括刀具自转转速、刀具公转转速、刀具轴线与孔轴线偏心距和螺距。

6.根据权利要求4所述一种提高螺旋铣削加工精度的铣刀的设计方法，其特征在于，在设定的加工参数下进行螺旋铣削试验，测试次数大于等于5次。

7.根据权利要求4所述一种提高螺旋铣削加工精度的铣刀的设计方法，其特征在于，步骤2中所述建立初步选定铣刀的三维模型使用软件UG或者SolidWorks。

8.根据权利要求4所述一种提高螺旋铣削加工精度的铣刀的设计方法，其特征在于，步骤5中所述有限元仿真软件为Abaqus。