CN1033899C - 可调式条状刀片机夹刀具 - Google Patents

Abstract

可调式条状刀片机夹刀具，根据刀具角度、刀杆之刀槽几何参数和刀片刃磨角度间关系，提出了刀杆刀槽的新设计和有关角度的计算。按不同形式的刀槽，夹固相对应的刀片、垫片、挡屑板可构成不同功能的外圆车刀、外圆偏刀、外螺纹车刀和各种左刀。调节或改磨挡屑板可与刀片组成多种槽形槽宽，断屑排屑效果良好，刀尖复位靠调整螺杆，改磨刀片的主偏角可得到合理的车刀前角和刃倾角。该机夹刀具调整方便、一杆多用、刀片利用率可达70%。

Description

本发明可调式条状刀片机夹刀具涉及金属切削工具。

现有采用条状刀片设计的定前角机夹车刀是根据具体加工条件事先确定刀片水平安装角，并按选定的车刀前角、主、副偏角、主、副后角，计算出车刀刃倾角、刀槽及刀片刃磨派生角。这种刀槽，当刀片夹固在刀杆上后，才能获得一种选定的车刀角度。而现有条状刀片因受水平安装角的影响，不但刀头宽大，车刀合理的前角无法得到满足，刀片夹固不牢靠，在实际生产中既不宜加工小直径工件，更不能加工大直径工件或进行大的切削用量加工，还要操作者将刀片开出断屑槽，既影响刀片的使用寿命和切削性能，又增加了工人的劳动强度，而且刀具断屑效果不佳，刀片的利用率只为30％左右，因此，很难推广应用。

又如曾经被作为我国新技术重点推广的不重磨(可转位)刀具，也因受其刀片、刀体自身结构的限制而导致刀片利用率过低，断屑范围较窄，以及复磨刀片条件苛求等因素的影响，使它的推广应用也很困难，所以直到现在，几乎绝大多数车床所采用的硬质合金车刀，还停留在焊接式车刀的水平上。

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足之处而向社会提供一种刀片利用率高、切削轻快、排屑流畅，断屑(卷屑)可靠，操作简易、通用性好，刀具结构紧凑，消耗费用可成倍降低的可调式条状刀片机夹刀具。

本发明的技术方案是这样实现的：可调式条状刀片机夹刀具的设计原理是根据机夹车刀、刀槽几何参数和刀片刃磨角这三套角度之间的关系，将可调式条状刀片机夹车刀的刀杆刀槽角度γ_pg和γ_pg选为定值，另外，车刀主偏角K_r、副偏角K_r′、主后角α_o、副后角α_e′是根据加工要求预先确定下来的，而且γ_pg＝γ_p、γ_fg＝γf，因此该车刀的已知角度是：γ_p、γ_f、k_r、k_r′、α_o、α_o′。根据已知车刀角度中的γ_p、γ_f、 K_r即可求得车刀的前角γ_o和刃倾角λ_s。由于车刀角度是刀片刃磨角度与刀槽角度结合后的派生角，所以，为了使刀片安装到刀槽后，能满足车刀角度中的已知条件k_r、k_r′、α_o、α_o′的要求，还要计算出刀片刃磨角主偏角k_rt、副偏角k_rt′、主后角α_ot、副后角α_ot′。即求介角度有：车刀前角γ_o、刃倾角λ_a、刀片刃磨角k_rt、k_rt′、α_ot、α_ol′。可通过有关公式和公式转换求得。

可调式条状刀片机夹刀具由刀杆、刀片、垫片、挡屑板、压紧螺钉、定位块、调整螺杆构成。在刀杆一侧开有纵向贯穿的U形刀槽，刀槽的上、下两面平行，用以夹固重叠安装的挡屑板、刀片、垫片。针对刀槽前半部的另一侧开有与刀槽平行且开通并将其分成上、下两部分的弹性槽，车刀对刀片的夹紧力就是通过刀杆的弹性变形获得的。

刀片是不开断屑槽、已具有主、副偏角和主、副后角的条状刀片，刀片前角γ_ot＝0°，刃倾角λ_st＝0°，且上、下两面平行，当刀槽角度γ_pg和γ_fg及车刀角度k_r、k_r′、α_o、α_o′确定后，即可计算出车刀前角γ_o和刃倾角λ_s以及刀片刃磨角度k_rt、k_rt′、α_ot、α_ot′。刀具的刀尖复位通过调整螺杆来达到，连接调整螺杆的定位块被固定在刀槽中。根据不同的金加工条件，通过改变刀片的主偏角和主后角，可以得到较合理的车刀前角和刃倾角。

刀片上、下的挡屑板和垫片，用来保护刀槽和调整刀片在刀槽内的间隙。根据不同的加工条件，将挡屑板前端磨成能和刀片前面主刃组成不同的槽宽和槽形的断屑槽，可获得良好的断屑(卷屑)效果。

本机夹车刀的前角和刃倾角是刀片刃磨角度夹固在刀槽内后的派生角，在刀槽角度决定后，刀片主偏角的大小是影响机夹车刀前角和刃倾角的唯一参数。如果以刀槽主偏角为60°的刀杆作为通用刀杆，可以根据具体加工情况改磨刀片主偏角的大小(45°～75°)，从而获得与主偏角相适应的车刀前角和刃倾角，以满足多种加工条件的需要。

根据此机夹刀具的刀片定位方法和重磨结构，通过改变刀片外形和刀杆槽形，也可以制造主偏角90°左右的机夹外圆偏刀和机夹外螺纹车刀以及各种左刀。

按照本发明设计的可调式条状刀片机夹刀具，可以调节刀片刀尖复位；可以根据不同的加工条件改变刀片的主偏角和主后角，以达到所须车刀的前角和刃倾角；还可以通过调节或修磨挡屑板，得到多种槽形和槽宽，以获得良好的断屑或卷屑效果，而且刀片不须刃磨断屑槽，避免了因磨断屑槽而带来的对使用寿命的影响，刀具切削性能好，操作者调整方便，使用灵活，既可加工小直径工件又可以加工大直径工件(如φ100毫米的粗加工)和大用量切削，刀片利用率可达70％左右。该机夹外圆车刀还具有通用程度高的特点，用一把主偏角为60°的刀杆作为通用刀杆，只要通过改磨刀片主后面和主偏角，便可使机夹外圆车刀获得较合理的前角和刃倾角，具有一杆多用的功能。

本发明有下列附图。

图1为本发明实施例之一——机夹外圆车刀结构图。

图2为图1的俯视图。

图3为图1的A-A剖视图。

图4为机夹外圆车刀中的刀杆结构图。

图5为图4的俯视图。

图6为图4的A-A剖视图。

图7为机夹外圆车刀中的刀片结构图。

图8为本发明实施例之二——机夹外圆偏刀结构图。

图9为图8的俯视图。

图10为图8的A-A剖视图。

图11为机夹外圆偏刀中的刀杆结构图。

图12为图11的俯视图。

图13为图12的A-A剖视图。

图14为机夹外圆偏刀中的刀片结构图。

图15为本发明实施例之三——机夹外螺纹车刀结构图。

图16为图15的俯视图。

图17为图15的A-A剖视图。

图18为机夹外螺纹车刀中的刀杆结构图。

图19为图18的俯视图。

图20为图18的A-A剖视图。

图21为机夹外螺纹车刀中的刀片结构图。

(表见文后)

以下结合附图实施例作进一步详细描述。

参照图1-图21：可调式条状刀片机夹刀具的刀杆材料由45号钢或40cr钢制造，刀杆一侧开有纵向贯穿、上、下两面平行的U形刀槽，针对刀槽前半部的另一侧开有与其平行且开通并分成上、下两部分的弹性槽，弹性槽的宽度约为2毫米。挡屑板、刀片、垫片重叠安装在刀槽中，其三者厚度之和应略小于刀槽上、下面间的距离，使刀片处在不受夹紧力时能在刀槽内灵活调节，又确保刀片不致因前、后两端同时受压而被折断。挡屑板、刀片、垫片在刀槽中的紧固是通过压紧螺钉促使刀杆弹性变形而获得，当刀具被夹在车床刀架后，刀架上的螺钉将是夹固刀片的力的来源。

实施例之一是机夹外圆车刀(参照图1-图7)，由刀杆(1)、刀片(2)、垫片(3)、挡屑板(4)、定位块(5)、调整螺杆(6)、压紧螺钉(8)构成。刀杆(1)之U型刀槽(9)的上、下两面和槽底面是直线平面型的，刀片(2)在刀槽(9)内的切深方向前角即平行刀槽中心线剖面中的刀槽底面前角(以下同)γ_p为大于0°～8°，刀杆(1)在刀槽(9)内的进给方向前角即垂直于刀槽中心线剖面中的刀槽底平面前角(以下同)γ_f为10°～25°，刀杆(1)的主偏角K_rg＝30°～80°、副偏角K_rg′＝8°～45°、主后角α_og＝3°～10°、副后角α_og′＝3°～10°根据加工条件的区别预先加工成型。

实施例之二是刀杆(10)的主偏角K_rg为85°～95°的机夹外圆偏刀(参照图8-图14)，由刀杆(10)、刀片(11)、垫片(12)、挡屑板(13)、定位块(14)、调整螺杆(15)、压紧螺钉(16)构成。刀杆(10)之U型刀槽(18)上、下两面是直线平面型的，槽底面是圆弧曲面和直线平面相切型的，刀片(11)在刀槽(18)内的切深方向前角γ_p为0°，刀片(11)在刀槽(18)内的进给方向前角γ_f为10°～25°，刀杆(10)的副偏角K_rg′＝8°～30°、主后角α_og＝3°～10°、副后角α_og′＝3°～10°，根据加工条件的区别预先加工成型。

实施例之三是机夹外螺纹车刀(参照图15-图21)，由刀杆(19)、刀片(20)、垫片(21)、挡屑板(22)、定位块(23)、调整螺杆(24)、压紧螺钉(25)构成。刀杆(19)之U型刀槽(27)上、下两面和槽底面是直线平面型的，刀片(20)在刀槽(27)内的切深方向前角γ_p为大于0°～8°，刀片(20)在刀槽(27)内的进给方向前角γ_f为0°左右，刀杆(19)的刀尖角ε_rg＝3°～65°，主后角α_og＝3°～10°、副后角α_og′＝3°～10°，同样根据加工条件的区别预先加工成型。

上列三实施例中，若将刀槽(9)、(18)、(27)和对应的弹性槽(7)、(17)、(26)的位置对调加工，刀杆(1)、(10)、(19)外形同样反向加工，即成左刀。

三实施例中的刀片(2)、(11)、(20)材料可以是硬质合金刀片或高速钢刀片，都是不开断屑槽、并已具有主、副偏角和主、副后角的成型条状刀片，其前角γ_ot＝0°，刃倾角λ_st＝0°，且上、下两面平行。按功能分外圆车刀刀片(2)(图7)、外圆偏刀刀片(11)(图14)、外螺纹车刀刀片(20)(图21)三种。刀片(2)、(11)、(20)的一侧面与相应刀槽(9)、(18)、(27)的底面必须吻合接触，因此必须按刀槽(9)、(18)、(27)底面形状加工，即外圆车刀、外螺纹车刀的刀片(2)、(20)的吻合面是直线平面，外圆偏刀的刀片(11)的吻合面是圆弧曲面。

刀片(2)、(11)、(20)上的k_rt、k_rt′、α_ot、α_ot′，尾部的斜面斜角为0°～35°以及外圆车刀、外圆偏刀主刃方向一侧的10°～25°的斜面都是预先压制成型的。尾部斜面的作用在于使刀片(2)、(11)、(20)在对应的调整螺杆(6)、(15)、(24)的作用力下防止刀具在切削过程中或刀片夹持在刀具内磨削时的振动而造成的刀片尾部外移。

刀片(2)、(11)、(20)在刀槽(9)、(18)、(27)中的刀尖复位借助于调整螺杆(6)、(15)、(24)，联接调整螺杆的定位块(5)、(14)、(23)以粘接或铆接固定在对应的刀槽(9)、(18)、(27)中部接近弹性槽(7)、(17)(26)末端位置上，以尽量缩短调整螺杆的长度。

三实施例中的挡屑板(4)、(13)、(22)、垫片(3)、(12)、(21)的各种角度按其对应的刀片(2)、(11)、(20)和刀槽(9)、(18)、(27)加工，材料采用高速钢或其他工具钢制造。调节或改磨高硬度的挡屑板(4)、(13)、(22)，可与对应刀片(2)、(11)、(20)的前面主刃组成多种不同槽形和槽宽的断屑槽。

当刀杆(1)、(10)、(19)刀槽的角度γ_pg和γ_fg及车刀角度k_r、k_r′、α_o、α_o′确定后，即可计算出车刀角度中的前角γ_o和刃倾角λ_s以及刀片(2)、(11)、(20)的刃磨角度k_rt、k_rt′、α_ot、α_ot′。这些刃磨角度可以将刀片(2)、(11)、(20)卸下后在刃磨机、工磨机或手用砂轮机上磨出，也可以连同刀杆(1)、(10)、(19)一起在普通手用砂轮机上象磨焊接刀那样直接磨出主、副偏角和主、副后角。

根据被切削材料的软硬、工件直径粗细、长度大小及加工精度，按金切原理改磨刀片(2)、(11)、(20)的主、副偏角和主、副后角，可以得到有利金切中加工条件和要求的刀具前角和刃倾角。

当变换的刀片(2)、(11)、(20)刀尖角与刀杆(1)、(10)、(19)的刀尖角有较大差异时，可按刀片(2)、(11)、(20)的刀尖角改磨垫片(3)、(12)、(21)的尖角，可提高刀具的刀尖强度。

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Claims (5)

1、一种可调式条状刀片机夹刀具，包含刀杆、刀片、垫片、压紧螺钉、调整螺杆，其特征在于：

a、所述的刀杆一侧开有纵向贯穿、上、下两面平行的U形刀槽，针对刀槽前半部的另一侧开有与刀槽平行、并将其开通、分成上、下两部分的弹性槽。

b、所述刀杆刀槽底面前角，在切深方向前角γ_pg为(0°≤γ_pg≤8°)；在进给方向前角γ_pg为(0°≤γ_pg≤25°)。

c、所述的刀片是不开断屑槽的，已具有主、副偏角及主、副后角的上、下两面平行的成型条状刀片，刀片前角γ_ot＝0°、刃倾角λ_st＝0°，其一侧面与刀槽底面相吻合接触。

d、刀槽内的刀片上装有挡屑板，挡屑板在刀片前刀面上的外形与刀片相似，经调节或修磨后可与其前刀面主刃组成不同的断屑(卷屑)槽宽和槽形。

e、刀杆之刀槽内固定着装有调整螺杆的定位块。

2、如权利要求1所述的机夹刀具，其特征在于刀杆(1)上纵向贯穿的刀槽(9)的槽底面是直线平面型的，刀片(2)在刀槽(9)内的安装角中规定：平行刀槽中心线剖面中的刀槽底面前角称为切深方向前角(以下同)γ_p为大于0°～8°，垂直于刀槽(9)中心线剖面中的刀槽底平面前角称为进给方向前角(以下同)γf为10°～25°，构成机夹外圆车刀。

3、如权利要求1所述的机夹刀具，其特征在于刀杆(10)上纵向贯穿的刀槽(18)的槽底面是同弧曲面和直线平面相切型的，刀片(11)在刀槽(18)内的切深方向前角γ_p为0°，进给方向前角γf为10°～25°，构成主偏角为90°左右的机夹外圆偏刀。

4、如权利要求1所述的机夹刀具，其特征在于刀杆(19)上纵向贯穿的刀槽(27)的槽底面是直线平面型的，刀片(20)在刀槽(27)内的切深方向前角γ_p为大于0°～8°，进给方向前角γf为0°，构成机夹外螺纹车刀。

5、如权利要求1至4所述的机夹刀具，其特征在于刀杆(1)、(10)、(19)上的刀槽(9)、(18)、(27)与对应的弹性槽(7)、(17)、(26)的位置可以互换构成左刀。

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