CN1018806B - 一种采用断屑台断屑的刀具 - Google Patents

Abstract

本发明属于金属切削加工中的切屑控制领域，是一种能够减小切削变形，保证加工质量的断屑新方法。这种方法增加了断屑台(或槽)距刀刃的宽度，增加了断屑台(或槽)的高度，选用了合理的断屑台(或槽)楔角，通过组成最佳的断屑台(或槽)参数，可以既保证断屑，又能减小切削过程中第一变形区的变形，使切削过程的总能耗达到最低值，可以保证加工质量，提高刀具耐用度，适用于用梳刀精加工螺纹，也能应用于其他刀具的半精加工和精加工。

Description

本发明属于金属切削加工的切屑控制领域。

在现有的断屑技术中，通常采用断屑台（或槽）迫使切屑经受附加变形实现断屑。切屑经受附加卷曲变形以后，进一步硬化和脆化，当它碰撞到工件或刀具后刀面上时，就很容易被折断。以往，采用附加变形方法断屑，通常取断屑台（或槽）距主切削刃的宽度W_n＝（7～10）f（f为进给量），其数值比较小，切屑在流动过程中受阻。使切削过程中基本变形区的各种变形增加，其中第一变形区的剪切变形明显增加，切削力也增加，在精加工时会因刀具颤振影响加工表面质量，特别是在用梳刀精加工螺纹时，虽然能够断屑，但螺纹表面会被严重损伤，所以用上述公式计算的W_n值实现断屑，一般仅适用于粗加工或半精加工，不能适用于精加工。

本发明的目的是要解决半精加工、精加工工件过程中的断屑问题，特别是螺纹车削情况，保证加工质量的稳定性。

本发明是一种能降低切削区切削变形的新断屑方法，其设计思想是采用一组最佳断屑台（或槽）参数，使切削过程中第一变形区的剪切变形达到最小值，同时保证断屑。

本发明的内容是，一种采用断屑台断屑的刀具，其特征在于断屑台（或槽）距主切削刃的宽度W_n由公式W_n＝〔ρ_f+（a_o-a_oe）〕t_g(θ)/2 +L_f1计算，式中：

ρ_f为切屑在断屑台（或槽）的附加力矩作用下流出时的中性层半径;

a_o为有断屑台（或槽）时的切屑厚度;

a_oe为切屑中性面至切屑外表面（即切屑上方粗糙表面）的厚度;

θ为断屑台（或槽）的楔角，取值范围是60°～70°;

L_f1为刀具前刀面与切屑塑性接触长度;

断屑台（或槽）的高度h为2～6毫米;

断屑台（或槽）与主切削刃的倾斜角为-5°～5°，通常可取0°度。

一种采用断屑台断屑的刀具，其特征在于断屑台（或槽）距主切削刃的宽度W_n可由经验公式W_n＝（10～16）f求得，式中f为工件每转的进给量，断屑台（或槽）的高度h为2～6毫米，断屑台（或槽）与主切削刃的倾斜角为-5°～5°，通常可取0°度。

通过试验测定切屑正向弯曲应变达到保证切屑反向折断的临界值，对于37M_n5钢上述临界值为0.035～0.045。

切屑正向弯曲应变ε_w的计算公式如下：

对于矩形截面切屑：

${\epsilon }_W\mathrm{=\; \pm }\frac{a_O}{{\mathrm{2\; \rho }}_f}$

对于三角形截面的切屑：

${\epsilon }_W\mathrm{=\; \pm }\frac{{\mathrm{2a}}_O}{{\mathrm{3\; \rho }}_f}$

本发明的效果为：减小了刀屑界面的摩擦阻力及切屑在第一变形区的变形，降低了切削过程总能耗，可以保证断屑及加工表面质量的稳定性，并且改善了刀具切削刃附近的负荷和温度，使刀具耐用度得到提高。本发明成功地解决了半精加工、精加工工件过程中的断屑问题，特别是用梳刀精加工螺纹时的断屑问题。

图1是采用断屑槽断屑的示意图。图中1为具有断屑槽的刀具，2为切屑，3为工件。

图2是断屑槽过宽时，切屑自由流出示意图。图中1为具有过宽断屑槽的刀具，2为切屑，3为工件，L_f为刀屑接触长度。

图3是降低切屑变形的新断屑方法，图中1为具有断屑台的刀具，2为切屑，3为工件。

实施降低切削变形的断屑方法要根据被加工材料、切削用量、加工机 床的不同而具体分析、计算、调试应用。下面是降低切削变形断屑方法的几个应用实例。

1.被加工材料为37M_n5钢管，直径153.7毫米，管壁厚度7.72毫米，管螺纹每吋8牙，加工使用的设备为TCG16CNC管螺纹加工系列全自动数控车床，采用降低切削变形的断屑方法，设计出断屑台距主切削刃宽度W_n为4.3毫米，断屑台高度h为4.5毫米，断屑台楔角θ为65°，断屑台与主切削刃的倾斜角为-2°，解决了用螺纹梳刀半精切与精切锥度为1∶16油套管的外锥螺纹的断屑问题，切削速度为130～140米/分，螺纹梳刀半精加工的切削深度为0.5-0.7毫米，精加工切削深度为0.5毫米，形成短的C型切屑，长度为20毫米，半径为6毫米，排屑十分方便，梳刀耐用度提高19.2%。

2.用RMGD-16CNC数控车床加工管接头内螺纹，被加工材料为37M_n5钢，内径126毫米，壁厚14毫米，管螺纹锥度1∶16，1吋8牙，切削速度150-175米/分，用螺纹梳刀半精加工螺纹切削深度为0.5-0.6毫米，切屑外径50毫米，长度为0.5米的长螺卷屑缠在刀具上，采用降低切削变形的断屑方法，断屑台距主切削刃宽度W_n＝4.6毫米，断屑台高度为4毫米，楔角为65°，倾斜角为-3°。实施效果为：切屑均能折断，外径为16毫米，长度为25毫米，排屑十分方便，刀具耐用度提高16%。

Claims (3)

1、一种采用断屑台断屑的刀具，其特征在于断屑台(或槽)距主切削刃的宽度Wn由公式Wn=[ρf+(a_o-a_oe)]t_g(θ)/2 +L_f1计算，式中：

ρ_f为切屑在断屑台(或槽)的附加力矩作用下流出时的中性层半径；

a_o为有断屑台(或槽)时的切屑厚度；

a_oe为切屑中性面至切屑外表面(即切屑上方粗糙表面)的厚度；

θ为断屑台(或槽)的楔角，取值范围是60°～70°；

L_f1为刀具前刀面与切屑的塑性接触长度；

断屑台(或槽)的高度h为2～6毫米；

断屑台(或槽)与主切削刃的倾斜角为-5°～5°，通常可取0°度。

2、一种采用断屑台断屑的刀具，其特征在于断屑台（或槽）距主切削刃的宽度W_n可由经验公式W_n＝（10～16）f求得，式中f为工件每转的进给量，断屑台（或槽）的高度h为2～6毫米，断屑台（或槽）与主切削刃的倾斜角为-5°～5°，通常可取0°度。

3、根据权利要求1或2所述的一种采用断屑台断屑的刀具，其特征在于，通过试验测定切屑正向弯曲应变达到保证切屑反向折断的临界值，对于37M_n5钢上述临界值为0.035～0.045。

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