CN102335778A - 一种用于金属加工的切削刀具 - Google Patents
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Abstract
一种金属加工的切削刀具，包含有圆柱形的刀架(1)和至少一个刀片(2)，刀架(1)上具有容纳至少一个刀片(2)的刀片座(11)，刀架(1)在每个刀片座(11)的后端设有利于切屑掉落的切屑通道(12)，该刀片座(11)为凹槽，刀片座(11)上设有三个抵靠刀片(2)的支撑面，分别为切削支撑面(15)、纵向支撑面(16)和径向支撑面(17)，在纵向支撑面(16)和径向支撑面(17)的至少一个上设有至少一个圆弧凹口(19)，其通过刀架结构上的设计，提高了材料的硬度，从而使刀具具有高疲劳强度，同时利用材料的表面抛光来降低裂纹的形成可能，而且结构简单，制造便利，成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及的金属加工领域，尤其涉及一种用于金属加工的切削刀具。
背景技术
用于在金属材料中进行去屑加工的切削刀具有各种不同的种类，用于钻、磨、车、刨、铣等各种不同的加工刀具，而其中用于钻、磨和车的刀具基本上均具有一个共同点，这些刀具通常包括一个或多个刀片以及容纳这些刀片的刀架，通过刀架轴的旋转带动刀架转动，使刀片的切削刃部分形成圆周运动，对工件进行切削作业。
而由于工件的材料越来越高级，工件的特性也不断提高，从而使得作用于这些工件上的刀具所承受的静态和动态载荷变得越来越高，由此必须有效提高切削刀具所能承受的载荷，一方面需要提高刀片的材质和切削刃的承受载荷，一方面也需要提高刀架的几何设计，这是由于在加工过程中，刀架同样需要承受刀片所承受的载荷，因此，在金属切削加工中，存在增大刀片、刀架承受载荷部位的疲劳强度的需要。
而为了增加刀架材料的疲劳强度，其中可选的一种方法是在材料表面设计应力，也就是通过材料的表面硬化，在刀架的材料表面引入应力，其中表面硬化的一种方法是喷丸硬化，是在精确控制的条件下，利用小颗粒来轰击需要硬化的材料表面，以引入应力，另一种可能的方法为氮化，既在较高温度下，将氮以气态的方式供给到需要硬化的材料表面，还可以优选的是，可对材料表面进行离子化。
然而，上述的这些方法虽然能部分的改善材料的疲劳强度，但在需要特别高的情况下，还是无法满足需求，也就是说，无法提供足够满意的疲劳强度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于金属加工的切削刀具，其具有在高载荷下的高疲劳强度，降低了裂纹的形成可能，同时结构简单，降低成本。
为实现上述目的，本发明公开了一种金属加工的切削刀具，包含有圆柱形的刀架和至少一个刀片，刀架上具有容纳至少一个刀片的刀片座，刀架在每个刀片座的后端设有利于切屑掉落的切屑通道，该切屑通道为与刀架旋转方向一致的螺旋状，在刀架的中间位置上设有直径大于刀架的直径的圆环部，在刀架的后部设有连接于传动轴的连接部，其特征在于：
该刀片座为凹槽，刀片座上设有三个抵靠刀片的支撑面，分别为切削支撑面、纵向支撑面和径向支撑面，在纵向支撑面和径向支撑面的至少一个上设有至少一个圆弧凹口。
其中，连接部为圆柱形状，在圆柱的两侧具有切部。
其中，在切削支撑面和纵向支撑面之间以及切削支撑面和径向支撑面之间设有圆弧状的过渡表面。
其中，刀片座上具有螺栓孔。
其中，刀架截面上的硬度达到50HRC。
其中，对刀架表面进行喷丸硬化。
通过上述结构，本发明的用于金属加工的切削刀具，其通过刀架结构上的设计和材料的硬化，提高了材料的硬度，从而使刀具具有高疲劳强度，同时利用材料的表面抛光来降低裂纹的形成可能，而且，本发明的切削刀具结构简单，制造便利，成本较低。
附图说明
图1显示了本发明的切削刀具的示意图；
图2显示了本发明切削刀具的刀片座的具体结构示意图；
图3显示了本发明切削刀具的刀片座的另一角度的具体结构示意图。
本发明将通过下面的具体实施例进行进一步的详细描述，且进一步结合对附图的说明将得到更加清楚和明显的了解。
具体实施方式
参见图1，本发明的用于金属加工的切削刀具包含有圆柱形的刀架1和至少一个刀片2，刀片2可优选为硬质合金或者其他的高硬度材料，刀架1上具有容纳至少一个刀片2的至少一个刀片座11，刀架1在每个刀片座11的后端设有利于切屑掉落的切屑通道12，该切屑通道12优选的为与刀架旋转方向一致的螺旋状，在刀架1的大致中间位置上设有直径大于刀架1的直径的圆环部13，在刀架1的后部设有连接于传动轴的连接部14，图1中显示了连接部14的一种实施例，该连接部14可为圆柱形状，在圆柱的两侧具有切部，通过传动轴对该切部的固定来传递旋转运动，除了图1中所示的实施例之外，该连接部14还可以为任何可以进行连接的形状或部件，例如连接轴、六角头等等。
参见图2、图3，显示了本发明的切削刀具的刀架1的刀片座11的具体结构示意图，该刀片座11为大致凹槽，其后端与切屑通道12连通以在切削加工中利于切屑的快速排出，从而避免切屑对加工过程中的影响。每个刀片座11上设有螺栓孔，以通过螺栓将刀片2固定于刀片座11上，刀片座11上还设有三个抵靠刀片2的支撑面，分别为切削支撑面15、纵向支撑面16和径向支撑面17，其中切削支撑面15为沿着切削方向的支撑表面，纵向支撑面16为沿着轴向的支撑表面，径向支撑面17为径向的支撑表面，刀片2分别对应这三个支撑面设有切削接触面、纵向接触面和径向接触面，通过该三个支撑面的设计，刀片2最大限度的支撑在刀片座11上，由此提供了更广泛的接触面积和更好的支撑，优选的是，在切削支撑面15和纵向支撑面16之间以及切削支撑面15和径向支撑面17之间设有圆弧状的过渡表面18，该过渡表面18将三个支撑面相互连接起来，且其选用的圆弧形状能减少支撑表面之间的应力变化，从而减少裂纹出现的可能和裂纹扩展的风险，进一步提高刀架1的支撑能力和疲劳强度。为了更好的提供支撑，在纵向支撑面16和径向支撑面17的至少一个上设有至少一个圆弧凹口19，该圆弧凹口19用以容纳和支撑刀片2的边角部，从而避免这些边角部的损坏，同时通过圆弧凹口19的设置，在刀片2进行切削时，能提供刀片2一定的塑形变形容纳空间，由此可提高刀片2的切削强度和疲劳强度，提高刀架1的支撑能力，优选的是，在纵向支撑面16和径向支撑面17上均设有至少一个圆弧凹口19，通过刀架1的这样设计，不仅能提高刀架1的疲劳强度和支撑能力，还能减少裂纹出现的可能形，由此，能有效增加刀具的切削能力和抗疲劳能力。
而为了进一步提高刀架1的抗疲劳能力，本发明将刀架1进行过度硬化，使得整个刀架1截面上的硬度达到50HRC，同时刀架1的材料为马氏体钢，为实现刀架1的硬度，可通过最常用的淬火来实现其过度硬化，由于通过过度硬化，增加了整个刀架1的密度，从而产生了更高的残余应力，引入了更多的应力，提高了刀架1的疲劳强度。
在过度硬化后，通过对刀架1的表面进行表面处理，造成表面硬化，优选的可通过冷加工，例如前面所述的喷丸硬化来实现，通过喷丸硬化，在过度硬化而形成内部压力以提高疲劳强度后，通过良好的喷丸硬化，从而使表面得到两种附加的应力影响，表面结构更加优化，疲劳强度得到有效提高，同时裂纹难以扩散，表面也得到了良好的抛光。
可选的是，表面处理还可以通过其他的已知的冷加工进行操作实现，例如压痕或者压辊抛光，从而对刀架1表面实现塑性变形，造成表面区域的压缩应力。
根据本发明得到的刀具，与已有的刀具相比，可得到显著提高的疲劳强度的效果，同时能有效减少高载荷下的裂纹出现几率。
下面具体通过示例说明本发明的优势：
分别选用三组2234工具钢进行实验：
第一组制造成不具有本发明的结构中的过渡表面以及凹口的形状；
第二组制造成不具有本发明的结构中凹口的形状；
第三组：制造为本发明的结构；
将三组刀具在钻孔中进行实验，在工具钢2254中钻孔，切削数据为200m/min的速度和0.20mm/rev的进刀量，刀具寿命以刀架体的破损为标准，其中结果如下：
第一组：平均458m；
第二组：平均923m；
第三组：平均1324m；
由上述结果可知，通过本发明的结构设计，能有效提高刀具寿命。
显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本发明的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本发明不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本发明的教导的特定例子，本发明的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。
Claims (6)
1.一种金属加工的切削刀具，包含有圆柱形的刀架(1)和至少一个刀片(2)，刀架(1)上具有容纳至少一个刀片(2)的刀片座(11)，刀架(1)在每个刀片座(11)的后端设有利于切屑掉落的切屑通道(12)，该切屑通道(12)为与刀架旋转方向一致的螺旋状，在刀架的中间位置上设有直径大于刀架(1)的直径的圆环部(13)，在刀架(1)的后部设有连接于传动轴的连接部(14)，其特征在于：
该刀片座(11)为凹槽，刀片座(11)上设有三个抵靠刀片(2)的支撑面，分别为切削支撑面(15)、纵向支撑面(16)和径向支撑面(17)，在纵向支撑面(16)和径向支撑面(17)的至少一个上设有至少一个圆弧凹口(19)。
2.如权利要求1所述的金属加工的切削刀具，其特征在于，连接部(14)为圆柱形状，在圆柱的两侧具有切部。
3.如权利要求2所述的金属加工的切削刀具，其特征在于，在切削支撑面(15)和纵向支撑面(16)之间以及切削支撑面(15)和径向支撑面(17)之间设有圆弧状的过渡表面(18)。
4.如权利要求3所述的金属加工的切削刀具，其特征在于，刀片座(11)上具有螺栓孔。
5.如权利要求1至4中任一所述的金属加工的切削刀具，其特征在于，刀架(1)截面上的硬度达到50HRC。
6.如权利要求1至4中任一所述的金属加工的切削刀具，其特征在于，对刀架(1)表面进行喷丸硬化。
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