CN102335760B

CN102335760B - 用于端面圆弧形深槽加工的切断刀及加工方法

Info

Publication number: CN102335760B
Application number: CN201010237925XA
Authority: CN
Inventors: 张卫群; 都闵生; 夹良军; 姚渊
Original assignee: Shanghai Boiler Works Co Ltd
Current assignee: Shanghai Boiler Works Co Ltd
Priority date: 2010-07-27
Filing date: 2010-07-27
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2030-07-27
Also published as: CN102335760A

Abstract

一种用于端面圆弧形深槽加工的切断刀及加工方法，该切断刀包含刀柄和刀刃，刀刃具有前角、后角和断屑槽，刀刃的两侧面呈圆弧形，刀刃外侧圆弧的半径小于端面圆弧形深槽的外径，刀刃内侧圆弧的半径大于端面圆弧形深槽的内径。加工端面圆弧形深槽的时候，先采用平面环形槽专用的套筒钻头对未开槽的工件进行切削粗加工，再利用本发明的切断刀对工件进行切削，直到获得满意尺寸的圆弧形深槽。本发明可有效避免工件的损毁，增强了刀具的强度，简洁实用，生产效率高，质量容易保证，经济性好。

Description

用于端面圆弧形深槽加工的切断刀及加工方法

技术领域

本发明涉及一种用于端面圆弧形深槽加工的切断刀及利用该切断刀来加工端面圆弧形深槽的方法。

背景技术

如图1所示，为IGCC气化炉组件中的连接段接管的剖面图，作为天津绿色煤电IGCC煤气发电机组外壳气化炉中的重要零件，材料为SA182F11Cl2III合金钢，连接段接管起到连接另外两根接管的作用，而端面槽的加工好坏将会对整体的质量起到很大的影响，由于需要在连接段接管的端面上需要加工出一圈宽度为6mm，深度为65mm的槽，槽的外径为23mm，内径为17mm，由于宽度窄、深度深，给加工带来了一定的困难，用以往的切断刀难以解决。

初看此零件槽的加工使用一般切断刀即可完成，但实际情况并非这样，端面槽的宽度只有6mm宽，而深度则达到35mm，这样的话对刀具整体的刚性要求高。

首先我们先对传统的硬质合金钢切断刀进行分析：

图2和图3分别为传统切断刀的主视图和俯视图，刀杆部分起到加工时固定和夹持刀具的作用，刀片是焊接到刀槽上的，刀片起到切削作用。

切断刀在切槽的过程中需要很大的切削力，如果刀具宽度过宽的话引起的切削力很大容易引起工件的振动，所以割刀的宽度不能过宽，一般控制在3～5mm，而刀具的宽度在这个范围内的话就需要刀具具有足够的厚度来保持其刚性，否则刀具在加工过程中容易振动，甚至导致刀具断裂，所以传统切断刀在刀具底部需要刃磨出圆弧形凸起的特征。

加工工件的设备是普通车床CA6140，使用的是普通的高速钢车刀(材料W18Cr4V)，我们再根据需要加工的端面槽的尺寸特点进行分析，图4为切断刀加工槽的极限位置，该图相当于演示切断刀进行环槽外侧切削时的一个剖面图，它反映的是传统刀具加工深槽时由于受到特殊形状限制而造成的困难，体现在因为要避免刀具侧面接触环槽表面，所以刀具的副后角必须修磨得很大，使得刀具的高度和厚度不能同时兼顾，如果想要让刀具的高度足够，则偏角的角度就会很大，使得刀具的厚度更薄，同样，如果想要让刀具的厚度足够，则会进一步压缩刀具的高度，综上所述，传统刀具的刚性难以保证。

从图4中可以看出，依据传统的切断刀要达到满足此工件的要求的话，刀尖宽度不得超过槽的宽度6mm，槽的外径为23mm，内径为17mm，加工此深槽的时候，刀尖的宽度只能控制在3-4mm，特别是在进刀过程中，刀具的侧面要避免接触槽的圆弧面，所以刀具一侧面的角度须修磨得比较大，需要在10°以上(就是图4中左侧面那个10°的副偏角)，而传统切断刀的角度一般保持在2°。另外一方面刀具的厚度也必须严格控制，为了加工此深槽，刀具的厚度只能控制在7-8mm左右，而一般的切断刀总体厚度都在20mm左右，所以如果参照以往传统切断刀进行修磨的话，过薄过长的刀刃会使得刀具的整体刚性不够，上车床进行加工的过程中只能选用很小的背吃刀量，转速也只能控制在60r/min左右，切削的效率低下，尤其在刀具进给一定到一定深度时，由于刀具本身强度问题引起刀具一旦受力便容易振动，甚至导致刀具本身断裂，所以采用传统的修磨手段无法正常进行加工。

发明内容

本发明提供的一种用于端面圆弧形深槽加工的切断刀及加工方法，改进了切断刀的结构，并将加工过程分为粗车和精车两道工序，简洁实用，生产效率高，质量容易保证，经济性好。

为了达到上述目的，本发明提供一种用于端面圆弧形深槽加工的切断刀，该切断刀包含刀柄和刀刃，刀刃具有前角、后角和断屑槽；

所述切断刀的刀刃的两侧面呈圆弧形，刀刃外侧圆弧的半径小于端面圆弧形深槽的外径，刀刃内侧圆弧的半径大于端面圆弧形深槽的内径，这样可从根本上避免刀刃的两侧面接触到工件的端面圆弧形深槽的内表面；所述外侧圆弧和内侧圆弧的圆心位置与切断刀刀刃的上表面处于同一平面上。

该切断刀的刀刃厚度根据实际加工的圆弧槽两侧圆弧直径进行确定，厚度控制在15-20mm；

而足够的刀刃厚度又可以保证刀刃长度，刀刃的长度根据实际加工的圆弧槽深度来确定，长度控制在45-60mm，从而保证了刀具的刚性，使得刀具具有足够的强度来应付切削，尤其是对进给到一定深度时的切削有着良好的效果；

由于使用改进过的切断刀，保证了刀具强度，刀具强度与车床转速的选择上存在关联，刀具的强度越高，转速可以相应的选得越高，所以车床转速可以调整到60-90r/min，提高了劳动效率，改善了切削条件；

该切断刀可使用平时常用的高速钢材料刃磨成形，避免了为加工一特定的工件而采购特殊规格外形或者材料的刀具，经济实用。

一种利用该切断刀来加工端面圆弧形深槽的方法，该方法包含如下步骤：

步骤1、粗加工；

采用平面环形槽专用的套筒钻头对未开槽的工件进行切削；

所述套筒钻头的内径尺寸大于圆弧槽内侧面圆弧直径尺寸1-2mm，套筒钻头外径尺寸小于圆弧槽外侧面圆弧直径尺寸1-2mm；

将此套筒钻头直接装夹在车床尾架上，加工时摇动手柄进行切削；

钻削时，车床转速调节至60-90r/min；

粗加工过后，槽宽两侧各留下余量1-2mm、槽底深度留下半径为2-3mm的圆弧等待下道精加工处理；

步骤2、精加工；

将本发明提供的用于端面圆弧形深槽加工的切断刀夹持在刀架上，对经过步骤1粗加工的工件进行切削，直到获得满意尺寸的圆弧形深槽。

本发明具有以下优点：

1、可以根本上避免刀具两侧面接触到工件表面。

2、大大增加了刀具的厚度，而刀具具有足够的厚度又可以保证刀刃部分具有足够的长度，从而保证了刀具的刚性，使得刀具具有足够的强度来应付切削，尤其是对进给到一定深度时的切削有着良好的效果。

3、改善了切削条件，由于使用改进过的刀具，保证了刀具强度，所以车床转速可以提高，提高了劳动效率。

4、改进的切断刀使用平时常用的高速钢材料刃磨成形，避免了为加工一特定的工件而采购特殊规格外形或者材料的刀具，经济实用。

5、利用改进后的切断刀进行的整个加工过程未采用繁琐复杂的加工手段，简洁实用，生产效率高，质量容易保证，经济性好。

6、采用新工艺后，一台车床每天可加工5只工件，保证了产品按期完工，适用于大批量加工任务。

7、改进后的刀具可以连续加工多个工件，不仅刀具耐用性大大提升，而且提高了精度。

8、大大减轻了劳动者的工作量，提高了效率。

附图说明

图1是背景技术中端面圆弧形深槽的结构和尺寸示意图；

图2是背景技术中传统切断刀的主视图；

图3是背景技术中传统切断刀的俯视图；

图4是背景技术中切断刀进行环槽外侧切削时的一个剖面图；

图5是本发明提供一种用于端面圆弧形深槽加工的切断刀的主视图；

图6是本发明提供一种用于端面圆弧形深槽加工的切断刀的俯视图；

图7是图5中A-A方向的剖视图；

图8是刃磨切断刀的示意图。

具体实施方式

以下根据图5～图8，具体说明本发明的较佳实施例：

如图5～图7所示，显示了一种用于加工宽度为6mm，深度为65mm的端面圆弧形深槽的切断刀，该切断刀包含刀柄1和刀刃2，刀刃2具有前角α、后角β和断屑槽201，前角α、后角β和断屑槽201的几何参数与普通切断刀无明显差异，前角α为15°，后角β为5°，断屑槽201的半径为6mm；

该切断刀的刀刃2两侧面呈圆弧形，外侧圆弧R_out的半径小于端面圆弧形深槽的外径(23mm)，为21mm，内侧圆弧R_in的半径大于端面圆弧形深槽的内径(17mm)，为19mm，这样可从根本上避免刀具两侧面接触到工件表面；如图7所示，所述外侧圆弧R_out和内侧圆弧R_in的圆心位置与切断刀刀刃的上表面处于同一平面上，两个圆心之间的距离1为2mm，实际操作当中，两圆心的相对位置可在保证刀具的厚度、高度的前提下，由操作者自己把握，并不固定；

该切断刀的刀刃2厚度D可以达到17mm左右，而足够的厚度又可以保证刀刃部分长度L可以达到50mm，从而保证了刀具的刚性，使得刀具具有足够的强度来应付切削，尤其是对进给到一定深度时的切削有着良好的效果；

由于使用改进过的切断刀，保证了刀具强度，刀具强度与车床转速的选择上存在关联，刀具的强度越高，转速可以相应的选得越高，所以车床转速可以调整到80r/min左右，提高了劳动效率，改善了切削条件；

该切断刀可使用平时常用的高速钢材料刃磨成形，避免了为加工一特定的工件而采购特殊规格外形或者材料的刀具，经济实用；

为了能够最大限度的保证成形切断刀的刀刃两侧的圆弧准确，将高速钢材料刃磨成切断刀的过程中采用了以下的手段：

第一步，如图8所示，使用工具磨床刃磨切断刀的刀刃的内侧面圆弧；

将刀具夹持在工具磨床上，保持好刀具相对于砂轮的位置，然后不断地进行进给运动，在进给过程中间歇性地使用半径为19mm的样板进行外形检验，待刀具的刀刃被刃磨至需要的厚度时即可停止；

第二步，在砂轮机上手工控制外侧圆弧的刃磨；

由于没有特定的砂轮可以修磨刀具的外侧面，所以这个过程只能依靠手工在砂轮机上完成，在修磨外形的过程中要不断使用半径为21mm的样板对外形进行检验校正；

步骤1、粗加工；

采用平面环形槽专用的套筒钻头对未开槽的工件进行切削；

采用了一款专门应对平面环形槽的特殊套筒钻头，型号为DNT4X，该类型的钻头自身耐磨性能好，结构简单，定心精度高，切削效率高，使用方法简捷；

与普通麻花钻一样，将此钻头直接装夹在车床尾架上，加工时摇动手柄进行切削；

针对宽度为6mm，深度为65mm的槽，选用的套筒钻头的规格为外径44mm，内径34mm，所以切断刀的刀刃宽度d为4mm，钻削时车床转速可以调节至70r/min左右，深度直接钻削到35mm深，粗加工过后，留下槽宽两侧余量1mm、槽底深度留下半径为3mm的圆弧等待下道精加工处理；

步骤2、精加工；

将本发明提供的用于端面圆弧形深槽加工的切断刀夹持在刀架上，对经过步骤1粗加工的工件进行切削，直到获得宽度为6mm，深度为65mm的圆弧形深槽。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims

1.一种用于端面圆弧形深槽加工的切断刀，该切断刀包含刀柄（1）和刀刃（2），刀刃（2）具有前角α、后角β和断屑槽（201），其特征在于，所述切断刀的刀刃（2）的两侧面呈圆弧形，刀刃外侧圆弧R_out的半径小于端面圆弧形深槽的外径，刀刃内侧圆弧R_in的半径大于端面圆弧形深槽的内径，所述外侧圆弧R_out和内侧圆弧R_in的圆心位置与切断刀刀刃的上表面处于同一平面上。

2.如权利要求1所述的用于端面圆弧形深槽加工的切断刀，其特征在于，所述的切断刀的刀刃厚度D的数值范围为15-20mm。

3.如权利要求1所述的用于端面圆弧形深槽加工的切断刀，其特征在于，所述的切断刀的刀刃长度L的数值范围为45-60mm。

4.如权利要求1所述的用于端面圆弧形深槽加工的切断刀，其特征在于，所述的切断刀使用高速钢材料刃磨成形。

5.一种利用权利要求1所述的切断刀来加工端面圆弧形深槽的方法，其特征在于，该方法包含如下步骤：

步骤1、粗加工：

采用平面环形槽专用的套筒钻头对未开槽的工件进行切削；

步骤2、精加工：

将用于端面圆弧形深槽加工的切断刀夹持在刀架上，对经过步骤1粗加工的工件进行切削，直到获得满意尺寸的圆弧形深槽。

6.如权利要求5所述的利用切断刀来加工端面圆弧形深槽的方法，其特征在于，所述的步骤1中，所述套筒钻头的内径尺寸大于圆弧槽内侧面圆弧直径尺寸1-2mm，套筒钻头外径尺寸小于圆弧槽外侧面圆弧直径尺寸1-2mm。

7.如权利要求5所述的利用切断刀来加工端面圆弧形深槽的方法，其特征在于，所述的步骤1中，钻削时，车床转速调节至60-90r/min。