CN103192099B - 极端重型轴类锻件高效拉荒专用车铣两用刀片 - Google Patents
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Abstract
极端重型轴类锻件高效拉荒专用车铣两用刀片，属于车铣加工用刀具技术领域，以解决目前在极端重型轴类锻件加氢筒节荒加工过程中，大型切屑断屑难，刀-屑摩擦大，导致刀具磨损严重，切削过程中散热条件差，高温使刀体软化导致刀-屑粘结及车削与铣削加工所用刀片无法互相通用问题。每相邻两条直线形切削刃之间的刀尖处设有圆弧形过渡刃，凸起平台的四个角部设有四组V形凸台，四个侧面的中部设有四组中部凸台，由凸起平台的斜面与凸楞的斜面之间形成断屑糟，凸起平台上加工有紧固螺钉沉孔，凸起平台上加工有与紧固螺钉沉孔相通的前刀面散热糟，刀片底刀面上加工有与紧固螺钉沉孔相通的刀底散热糟。本发明用于大型加氢筒节毛坯大切深车铣削加工。
Description
技术领域
本发明属于车铣加工用刀具技术领域，尤其涉及一种极端重型轴类锻件高效拉荒专用车铣两用刀片。
背景技术
大型加氢筒节毛坯是直接锻造而成，重量可达400多吨，待加工表面有很多普通锻件所没有的锻造缺陷，比如：锻造铲沟、氧化皮、锻造裂纹和金属覆盖物等；加氢筒节所用的材料比较特殊，具有很强的高温韧性。目前，加氢筒节荒加工需要进行车削和铣削加工，如车削加工所用刀具是单刃的焊接式车刀，加工过程中锻造缺陷引起的切削用量变化非常大，刀具承受的机械冲击时刻处于动态变化中，切削力最大可达10吨左右，刀具很容易受冲击而断裂，加上目前的刀具没有断屑槽，使加工过程中的切屑难于折断，缠绕在刀具上，使刀具的散热条件变差，从而导致切削区域温度不断升高(可达1000℃)。大量切削热堆积在切削区域上，加速了刀具的软化，从而很容易引起刀具的切削刃与切屑产生刀-屑粘结现象，刀具使用寿命低，严重制约生产效率的提高。此外，极端重型轴类锻件的车削与铣削加工所用刀片在结构和功能等方面各不相同，无法互相通用，从而存在功能单一、应用范围窄、通用性差的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种极端重型轴类锻件高效拉荒专用车铣两用刀片，以解决目前在极端重型轴类锻件加氢筒节荒加工过程中，大型切屑断屑难，刀-屑摩擦大，导致刀具磨损严重，切削过程中散热条件差，高温使刀体软化导致刀-屑粘结，以及车削与铣削加工所用刀片无法互相通用的问题。
为了达到上述目的，本发明所采取的技术方案是：
极端重型轴类锻件高效拉荒专用车铣两用刀片，所述刀片的外形为四棱台形状，且刀片底刀面的面积小于刀片前刀面的面积，刀片前刀面的四条外边缘处分别加工有四条直线形切削刃，每相邻两条直线形切削刃之间的刀尖处设有圆弧形过渡刃，每相邻两条直线形切削刃之间通过圆弧形过渡刃相连，刀片前刀面的中部设有四棱台形状的凸起平台，凸起平台的四个角部设有四组V形凸台，每组V形凸台由一个大V形凸台和两个小V形凸台组成，大V形凸台设置在凸起平台的对角线上，两个小V形凸台相对于大V形凸台的中心线对称设置在大V形凸台的两侧，大V形凸台与两个小V形凸台的尖部均朝向圆弧形过渡刃方向设置，大V形凸台的两端各与一个所述小V形凸台的一端相连，凸起平台的四个侧面的中部设有四组中部凸台，每组中部凸台靠近所对应的直线形切削刃设置，每组中部凸台由一个中部V形凸台和两个圆弧形凸台组成，两个圆弧形凸台相对于中部V形凸台的中心线对称设置在中部V形凸台的两侧，两个圆弧形凸台和中部V形凸台的顶部均朝外设置，中部V形凸台的两端各与一个所述圆弧形凸台的一端相连，刀片前刀面的四周边缘均设有凸楞，凸楞与凸起平台相邻侧面均为向刀片底刀面方向倾斜的斜面，由凸起平台的斜面与凸楞的斜面之间形成断屑槽，凸起平台上位于刀片的几何中心处沿刀片厚度方向加工有紧固螺钉沉孔，凸起平台的四条对角线上分别加工有一端与紧固螺钉沉孔相通的前刀面散热槽，刀片底刀面上位于四条对角线上分别贯通加工有四个与紧固螺钉沉孔相通的刀底散热槽。
本发明的有益效果：
1、刀片的外形为四棱台形状，并设有四条切削刃，比现有的荒加工重型刀片多了三条切削刃。切削刃的数量为目前的四倍，使用寿命会成倍提高，理论上可以是现在的四倍。
2、每相邻两条直线形切削刃之间通过圆弧形过渡刃相连，不仅可提高刀尖强度，提高刀具的抗冲击性能，同时使切削平稳，振动降低。
3、四组V形凸台设置在圆弧形过渡刃附近，起到加强筋的作用，提高了刀尖抗冲击能力，并减小了大型切屑对刀具切削刃前角部位的摩擦，减小了刀-屑接触面积，同时增加了刀具的有效散热面积，对刀具的冷却有利。此外，还能减小切屑的卷曲半径，起到断屑的作用。
4、凸起平台的四个侧面的中部设有四组中部凸台，且四组中部凸台靠近切削刃设置，起到加强筋的作用，同时起到了减小摩擦，减小刀-屑接触面积，增加有效散热面积的作用，此外，对切屑进行阻隔，防止大型切屑卷曲流出时对相邻刀尖的破坏。
5、凸起平台的侧面作为导屑墙，可使切屑在进入卷曲弯曲时变得更加平滑顺畅，同时也起到了减小摩擦，减小刀-屑接触面积，增加有效散热面积的作用。
6、设置前刀面散热槽，减小刀-屑接触面积，增大了前刀面散热面积，便于空气的流通，利于刀片的快速冷却。当有切削液时，能够对切削液进行容积引流，使切削液及时带走前刀面和紧固螺钉上的热量，起到很大的冷却润滑作用。
7、设置前刀面断屑槽，使切削过程中产生的切削热只有少量的聚集在槽两边的凸起部位，而未被接触的部位将会把热量传递给空气，同时大部分切削热将被切屑带走，从而起到很大的冷却润滑作用。倘若有用冷却液，前刀面断屑槽还将起到容积冷却液的作用，使刀片快速冷却。且由于前刀面断屑槽为三维结构，对刀屑起到很好的导屑与卷曲作用，使韧性很大的切屑在卷曲力的作用下，发生很大的卷曲变形，并最终折断。
8、底刀面作为刀具的支撑凸面，能有效的防振，并提高刀片安装过程中的重复定位精度，也提高了切削平稳性。
9、底刀面上设计有散热槽，主要是为了保护刀杆(车削)和刀盘(铣削)，散热槽的存在，使刀片与刀杆(或刀盘)接触区域中间有空气流通，起到冷却作用，同时也减少了刀片与刀杆(或刀盘)的接触面积。当用切削液时，能够对切削液进行容积引流，使切削液及时带走刀片底部、刀杆(或刀盘)和紧固螺钉上的热量，使其得到充分保护。
10、本发明的刀片可车铣两用，具有实用性强的特点。
附图说明
图1是本发明的极端重型轴类锻件高效拉荒专用车铣两用刀片的主视图，图2是图1的俯视图，图3是图2的A-A剖视图，图4是图1的仰视图，图5是图4的B-B剖视图。
具体实施方式
具体实施方式一：如图1-图5所示，本实施方式的极端重型轴类锻件高效拉荒专用车铣两用刀片，所述刀片的外形为四棱台形状，且刀片底刀面的面积小于刀片前刀面的面积，其特征在于：刀片前刀面的四条外边缘处分别加工有四条直线形切削刃1，每相邻两条直线形切削刃1之间的刀尖处设有圆弧形过渡刃6，每相邻两条直线形切削刃1之间通过圆弧形过渡刃6相连，刀片前刀面的中部设有四棱台形状的凸起平台7，凸起平台7的四个角部设有四组V形凸台，每组V形凸台由一个大V形凸台7-1和两个小V形凸台7-2组成，大V形凸台7-1设置在凸起平台7的对角线上，两个小V形凸台7-2相对于大V形凸台7-1的中心线对称设置在大V形凸台7-1的两侧，大V形凸台7-1与两个小V形凸台7-2的尖部均朝向圆弧形过渡刃6方向设置，大V形凸台7-1的两端各与一个所述小V形凸台7-2的一端相连，凸起平台7的四个侧面的中部设有四组中部凸台，每组中部凸台靠近所对应的直线形切削刃1设置，每组中部凸台由一个中部V形凸台7-3和两个圆弧形凸台7-4组成，两个圆弧形凸台7-4相对于中部V形凸台7-3的中心线对称设置在中部V形凸台7-3的两侧，两个圆弧形凸台7-4和中部V形凸台7-3的顶部均朝外设置，中部V形凸台7-3的两端各与一个所述圆弧形凸台7-4的一端相连，刀片前刀面的四周边缘均设有凸楞，凸楞与凸起平台7相邻侧面均为向刀片底刀面方向倾斜的斜面(凸起平台7的侧面为导屑墙)，由凸起平台7的斜面与凸楞的斜面之间形成断屑槽9，凸起平台7上位于刀片的几何中心处沿刀片厚度方向加工有紧固螺钉沉孔4，凸起平台7的四条对角线上分别加工有一端与紧固螺钉沉孔4相通的前刀面散热槽8，刀片底刀面上位于四条对角线上分别贯通加工有四个与紧固螺钉沉孔4相通的刀底散热槽11。
具体实施方式二：结合图1、图3及图5说明，本实施方式所述刀片的厚度S＝10mm。满足强度要求。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1说明，本实施方式所述刀片的后角α0＝7°。满足设计要求。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：本实施方式所述刀片的前角＝10°。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：本实施方式所述刀片的刃倾角为0°。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式四相同。
具体实施方式六：结合图1说明，本实施方式所述圆弧形过渡刃6的半径为5mm。选用大圆弧设计，提高了刀尖强度及刀具的抗冲击性能，同时使切削平稳，振动降低。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式四相同。
本发明的极端重型轴类锻件高效拉荒专用车铣两用刀片使用时，整个刀片通过紧固螺钉固定在车刀刀杆(或铣刀刀盘)上。
极端重型轴类锻件中的极端重型一般是指在高温高压环境下工作的大直径圆柱形工件或厚壁筒形工件，其表面加工状态恶劣，存在铲沟、氧化皮、夹砂、锻造褶皱等缺陷，加工难度大，主要表现在切削力极大(最大能达到10t左右)，切削温度高(实际加工中最高可达1000℃)，材料韧性大，断屑困难，刀具寿命短，生产效率低。
Claims (6)
1.一种极端重型轴类锻件高效拉荒专用车铣两用刀片，所述刀片的外形为四棱台形状，且刀片底刀面的面积小于刀片前刀面的面积，其特征在于：刀片前刀面的四条外边缘处分别加工有四条直线形切削刃(1)，每相邻两条直线形切削刃(1)之间的刀尖处设有圆弧形过渡刃(6)，每相邻两条直线形切削刃(1)之间通过圆弧形过渡刃(6)相连，刀片前刀面的中部设有四棱台形状的凸起平台(7)，凸起平台(7)的四个角部设有四组V形凸台，每组V形凸台由一个大V形凸台(7-1)和两个小V形凸台(7-2)组成，大V形凸台(7-1)设置在凸起平台(7)的对角线上，两个小V形凸台(7-2)相对于大V形凸台(7-1)的中心线对称设置在大V形凸台(7-1)的两侧，大V形凸台(7-1)与两个小V形凸台(7-2)的尖部均朝向圆弧形过渡刃(6)方向设置，大V形凸台(7-1)的两端各与一个所述小V形凸台(7-2)的一端相连，凸起平台(7)的四个侧面的中部设有四组中部凸台，每组中部凸台靠近所对应的直线形切削刃(1)设置，每组中部凸台由一个中部V形凸台(7-3)和两个圆弧形凸台(7-4)组成，两个圆弧形凸台(7-4)相对于中部V形凸台(7-3)的中心线对称设置在中部V形凸台(7-3)的两侧，两个圆弧形凸台(7-4)和中部V形凸台(7-3)的顶部均朝外设置，中部V形凸台(7-3)的两端各与一个所述圆弧形凸台(7-4)的一端相连，刀片前刀面的四周边缘均设有凸楞，凸楞与凸起平台(7)相邻侧面均为向刀片底刀面方向倾斜的斜面，由凸起平台(7)的斜面与凸楞的斜面之间形成断屑槽(9)，凸起平台(7)上位于刀片的几何中心处沿刀片厚度方向加工有紧固螺钉沉孔(4)，凸起平台(7)的四条对角线上分别加工有一端与紧固螺钉沉孔(4)相通的前刀面散热槽(8)，刀片底刀面上位于四条对角线上分别贯通加工有四个与紧固螺钉沉孔(4)相通的刀底散热槽(11)。
2.根据权利要求1所述极端重型轴类锻件高效拉荒专用车铣两用刀片，其特征在于：所述刀片的厚度S＝10mm。
3.根据权利要求2所述极端重型轴类锻件高效拉荒专用车铣两用刀片，其特征在于：所述刀片的后角α0＝7°。
4.根据权利要求3所述极端重型轴类锻件高效拉荒专用车铣两用刀片，其特征在于：所述刀片的前角＝10°。
5.根据权利要求4所述极端重型轴类锻件高效拉荒专用车铣两用刀片，其特征在于：所述刀片的刃倾角为0°。
6.根据权利要求4所述极端重型轴类锻件高效拉荒专用车铣两用刀片，其特征在于：圆弧形过渡刃(6)的半径为5mm。
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