CN103464796A

CN103464796A - 复杂成型梳齿刀具

Info

Publication number: CN103464796A
Application number: CN2013104033531A
Authority: CN
Inventors: 杨军; 陈云; 谢华锟; 田良; 杜齐明; 李发强
Original assignee: CHENGDU TOOL RESEARCH INSTITUTE Co Ltd
Current assignee: CHENGDU TOOL RESEARCH INSTITUTE Co Ltd
Priority date: 2013-09-06
Filing date: 2013-09-06
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2033-09-06
Also published as: CN103464796B

Abstract

本发明为复杂成形梳齿刀具。解决已有刀具粗切齿刃口崩损概率较高，加工工件的表面光洁度较差，刀具寿命较低的问题。依据一把刀具不同区段的切削刃在其法剖面内切削层厚度的变化趋势，提出复杂成形梳齿刀具新型刃口强化带结构--变尺度刃口强化带结构，即复杂成形梳齿刀具不同区段切削刃刃口强化带弧形刃圆角半径具有不同的设计值。

Description

复杂成型梳齿刀具

技术领域：

本发明与复杂成形梳齿刀具刃口强化带结构有关。

背景技术：

刃口强化即对具有尖锐刃口的刀具切削刃进行钝化处理，使切削刃刃口具有弧形刃形或其它形式的结构。实践证明，刀具刃口经过强化处理，切削刃崩刃现象减小，刀具性能大幅提高。经过多年的研究，已经开发出应用于不同场合下的刃口强化带结构，极大的提高了刀具的切削性能。同时也开发出砂钝、毛刷、抛光等多种切削刃强化处理工艺方法。

但是，科研技术人员并没有对复杂成型梳齿刀具及其它曲线刃复杂刃形刀具的刃口强化进行深入的研究。具体到复杂成型梳齿刀具，其刃口强化带被简单设计成固定尺寸的弧形刃形结构型式---即精切齿与粗切齿各区段刃口强化带圆角半径R=0.05±0.01mm，具有相同的R值，粗切齿刃口崩损概率较高，加工工件的表面光洁度较差，刀具寿命较低。

发明内容：

本发明的目的是提供一种粗切齿刃口崩损概率低，加工工件的表面光洁度高，刀具寿命长的复杂成形梳齿刀具。

本发明是这样实现的：

复杂成形梳齿刀具，有至少一个粗切齿和一个精切齿，粗切齿用于切除大部分的加工余量，精切齿最终形成工件表面形状，粗切齿和精切齿为梯形，梯形有两内角和两外角，粗切齿和精切齿刃的两内角和两外角均为弧形刃，所有弧形刃和直刃刃口结构均为圆角，精切齿第一内角4的圆心角变量α₁，0≦α₁≦89°，对应的第一弧形刃圆角半径为F₁（α₁），F₁（α₁）=0.02+0.03÷89×α₁，第二内角6的圆心角变量为α₂，0≦α₂≦78°，对应的第二弧形刃圆角半径为F₂（α₂），F₂（α₂）=0.05-0.01÷78×α₂，第一外角8的圆心角变量为α₃，0≦α₃≦78°，对应的第三弧形刃圆角半径为F₃（α₃），F₃（α₃）=0.04+0.02÷78×α₃，第二外角2对应的第四弧形刃圆角半径为0.02±0.01mm,精切齿刃的第一直刃（1）的圆角半径为0.02±0.01mm,第二直刃3的圆角半径为0.02±0.01mm,第三直刃（5）的圆角半径为0.05±0.01mm,第四直刃7的圆角半径为0.04±0.01mm,第五直刃（9）的圆角半径为

粗切齿的所有弧形刃和直刃的圆角半径均为0.06±0.015mm。

本发明针对复杂成形梳齿刀具在成形加工中的不同作用，将其分为粗切齿与精切齿。对于粗切齿而言，其90%以上的切削刃法向切削层厚度大于0.1mm或不参与切削，粗切齿刃口圆角半径设计为0.06±0.015mm。对于精切齿而言，其决定了工件的最终尺寸参数及表面质量,因此梳齿刀具精切齿刃口完整性保持能力必须很强。基于此，必须对精切齿刃口强化带尺寸（刃口强化带尺寸定义为刃口的圆角半径）进行精心设计，使得刃口强度较好且保证各区段切削刃皆具有较好的剪切性能。本发明针对复杂成形梳齿刀具，分析了精切齿各区段切削刃法向切削层厚度随刃形变化的趋势，设计了“变尺度的刃口强化带新型结构”。

本发明具有如下优点：

1、相对于传统刃口强化带结构的复杂成形梳齿刀具，本发明的粗切齿强度明显提高，抗崩损能力提高，相同条件下刃口崩损概率降低10%左右。

2、相对于传统刃口强化带结构的复杂成形梳齿刀具，本发明的精切齿各区段切削刃具有变尺度的刃口强化带设计，直刃3，直刃7刃口强化带尺寸明显减小，直刃3切削刃切深抗力减小30～40%；切削力合力减小6～10%左右，提高了表面光洁度。

3、对于复杂成形梳齿刀具，直刃3磨损导致刀具整体失效,直刃3失效占整体失效比例的70%以上，相对传统强化带结构的复杂成形梳齿刀具，本发明的直刃3寿命明显提高，刀具整体性能提高20%左右。

附图说明：

图1为复杂成形梳齿刀具外形图；

图2为复杂成形梳齿刀具的K向视图；

图3为为图2复杂成形梳齿刀具各段切削刃刃口剖面图；

图4为复杂成形梳齿刀各区段切削刃刃口强化带变尺度设计示意图；

图5为精切齿弧形刃4切削刃刃口强化带尺寸变化示意图；

图6为精切齿弧形刃6切削刃刃口强化带尺寸变化示意图；

图7为精切齿弧形刃8切削刃刃口强化带尺寸变化示意图；

图8为复杂成形梳齿刀具各区段切削刃刃口强化带尺寸列表。

具体实施方式：

复杂成形梳齿刀具分为精切齿与粗切齿，刀齿数为2，有一个精切齿和一个粗切齿。图1、图2中的梳齿刀具，右侧的刀齿为精切齿，左侧的刀齿为粗切齿。图1、2所示的复杂成形梳齿刀具由直刃1、直刃3、直刃5、直刃7、直刃9、直刃11、直刃13、直刃15、直刃17、弧形刃2、弧形刃4、弧形刃6、弧形刃8、弧形刃10、弧形刃12、弧形刃14、弧形刃16组成。其中切削刃1～9为精切齿部分，切削刃10～17为粗切齿部分。以下所述的刃口强化带尺寸定义为刃口的圆角半径。

粗切齿区域的刃口强化带尺寸R₁₀～R₁₇设计为0.06±0.015mm。

精切齿区域采用变尺度的新型刃口强化带结构。直刃1法向切削层厚度为0，直刃2法向切削层厚度为0.015mm，基于此直刃1、直刃3及弧形刃2的刃口强化带设计为0.02±0.01mm，即R₁=R₃=0.02mm,弧形刃2的刃口强化带尺寸同为0.02mm；直刃5切削层厚度为0.12mm,该段切削刃刃口强化带尺寸R₂设计为R₅=0.05±0.01mm,弧形刃4切削刃刃口强化带为渐变型结构，尺寸服从函数F₁（α₁），(F₁（α₁）=0.02+0.03÷89×α₁(0≦α₁≦89°)，见图5，端点A刃口强化带尺寸对应于函数F₁（0），端点B刃口的强化带尺寸对应于函数F₁(89）。同理，弧形刃6之间的切削刃刃口强化带为渐变型结构，尺寸服从函数F₂（α₂），F₂（α₂）=0.05-0.01÷78×α₂(0≦α₂≦78°)，见图6，端点C刃口强化带尺寸对应于函数F₂（0），端点D刃口强化带尺寸对应于函数F₂(78）。直刃7的刃口强化带尺寸设计为R₇=0.04±0.01mm,弧形刃8的刃口强化带尺寸服从函数F₃（α₃），F₃（α₃）=0.04+0.02÷78×α₃(0≦α₃≦78°)，见图7,端点E刃口强化带尺寸对应于函数F₃（0），端点G刃口强化带尺寸对应于函数F₃(78）。直刃9的刃口强化带尺寸设计为R₉=0.且可以允许刃4～10之间的刃口强化带尺寸在0.04～0.06mm之间波动，使得本发明的复杂成形梳齿刀变尺度强化带具有较强的工程实践价值。对于齿数大于2的复杂成形梳齿刀具，精切齿刃口强化带同图1、2所述的结构与尺寸，所有的粗切齿刃口强化带同图1、图2所述的结构与尺寸。

在变尺度强化带实现方法上，采用“毛刷”强化方法。针对不同区段的强化带，采用分区段点控强化技术即针对不同区段的切削刃刃口结构与尺寸分段逐次控制，以实现差异化设计要求。毛刷采用400#，密度为14P的不织布砂轮，砂轮的线速度为10m/min。

Claims

1.复杂成形梳齿刀具，其特征在于有至少一个粗切齿和一个精切齿，粗切齿用于切除大部分的加工余量，精切齿最终形成工件表面形状，粗切齿和精切齿为梯形，梯形有两内角和两外角，粗切齿和精切齿刃的两内角和两外角均为弧形刃，刀具所有弧形刃和直刃刃口结构均为圆角，其特征在于精切齿第一内角（4）的圆心角变量为α₁，0≦α₁≦89°，对应的第一弧形刃圆角半径为F₁（α₁），F₁（α₁）=0.02+0.03÷89×α₁，第二内角（6）的圆心角变量为α₂，0≦α₂≦78°，对应的第二弧形刃圆角半径为F₂（α₂），F₂（α₂）=0.05-0.01÷78×α₂，第一外角（8）的圆心角变量为α₃，0≦α₃≦78°，对应的第三弧形刃圆角半径为F₃（α₃），F₃（α₃）=0.04+0.02÷78×α₃，第二外角（2）对应的第四弧形刃圆角半径为0.02±0.01mm,精切齿刃的第一直刃（1）的圆角半径为0.02±0.01mm,第二直刃（3）的圆角半径为0.02±0.01mm,第三直刃（5）的圆角半径为0.05±0.01mm,第四直刃（7）的圆角半径为0.04±0.01mm,第五直刃（9）的圆角半径为

粗切齿的所有弧形刃和直刃的圆角半径均为0.06±0.015mm。