CN104607673A - 一种提高法兰端面密封槽表面质量的车削刀具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种提高法兰端面密封槽表面质量的车削刀具，其中，切槽刀具设有主切削刃、刀尖修光刃和副切削刃；主切削刃、刀尖修光刃、副切削刃整体磨制成型。所述切槽刀具主切削刃是将原普通端面切槽车刀主切削刃由直线状改进为凹形圆弧状主切削刃。所述切槽刀具两处刀尖修光刃是将原普通端面切槽车刀刀尖圆弧半径改进成带有修光刃的刀尖，可在保证相同的进给时，表面质量提高一倍。所述切槽刀具两侧副切削刃是将原普通端面切槽车刀宽度改进为小于密封槽宽度的一半，易于排屑，减小接刀痕的产生。本发明具有一定的通用性，适合法兰类零件的加工，加工变形小，表面质量高，大幅缩短了生产周期，降低生产成本，因此可进行推广和使用。

Description

一种提高法兰端面密封槽表面质量的车削刀具

技术领域

本发明涉及零部件车削加工技术领域，尤其涉及一种提高法兰类零件端面槽表面质量的车削刀具。

背景技术

在航天领域，法兰类零件作为运载火箭各贮箱和各管路的接口零件，起到连接与密封的作用。而法兰密封槽的表面加工质量将直接影响法兰的密封效果，进而影响产品的质量可靠性。随着新一代运载型号对法兰密封槽表面质量要求越来越高，进而对密封槽的高质量加工需求也越来越迫切。由于法兰零件多属弱刚性零件，相对刚度较低、加工工艺性差。尤其在法兰端面槽车削时，由于车槽刀为线接触切削，径向切削力较大，排屑困难，刀具易产生振动、磨损和崩刃现象，造成密封槽表面粗糙度不高，加工表面存在振纹、接刀痕等问题，严重影响加工表面质量。

常见的割槽刀具有如下几种形式：

1、整体式端面切槽车刀。整体式高速钢切槽刀具是由线切割后刃磨刀具几何角度而成。切槽刀的刀头部分长度＝槽深+(2～3)mm，刀宽根据需求刃磨。切槽刀主刀刃与两侧副刀刃之间应对称平直。其中，刀尖处的副后刀面的圆弧半径R必须小于端面直槽的大圆弧半径，以防左副后刀面与工件端面槽孔壁相碰。这种刀具不仅要求操作者具有较高的操作技能，还要选取合适的切削参数，避免刀具崩刃等问题，而且要求操作者具有较高的刃磨刀具的技巧，避免刀具偏心、过早的磨损，加工表面粗糙度值为Ra3.2-1.6um。

2、普通数控车槽刀片。数控车槽刀片在刀具结构、几何参数、强度刚性等方面做出了很大的改进。现阶段，各刀具厂家针对不同的加工材料提供不同的车槽刀片，但仍然存在局限性。针对端面密封槽车削，多推荐线接触刀片进行切削，在径向切削时，背向力增大而引起振动出现波纹，增大了密封槽底面表面粗糙度和圆柱度。在用小于槽宽的切槽刀具切削时，每次径向进给至尺寸和刀具退出后，工件表面会残留接刀痕迹，加工表面粗糙度值为Ra2.4-1.2um。

通过上述分析，现行端面槽车刀切削时均为线切削，切削力较大，刀具振动严重，容易在加工表面形成振纹、接刀痕。影响端面槽的表面光洁度，难以控制加工表面质量。因此，提高密封槽表面质量是航天制造业面临的一个重要难题和关键技术。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的是提供一种提高法兰类零件端面槽表面质量的车削刀具，以有效减少车削时表面振纹的产生，降低表面粗糙度，提高表面加工质量。为实现上述发明目的，本发明提出的提高法兰端面密封槽表面质量的车削刀具，通过设计改变切槽刀切削刃的形状而达到目的。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种提高法兰端面密封槽表面质量的车削刀具，包括切槽刀具，所述切槽刀具的顶端设有主切削刃，所述主切削刃的两端分别设有刀尖修光刃，所述切槽刀具的两侧设有副切削刃；所述主切削刃、刀尖修光刃以及刀具两侧的副切削刃整体磨制成型；其中，所述主切削刃为凹形圆弧状结构。

优选地，所述刀尖修光刃为设有修光刃的刀尖结构。

优选地，所述副切削刃设有刃倾角λs。

优选地，所述刃倾角λs为7～10°。

优选地，所述切槽刀具的宽度小于法兰端面密封槽宽度的一半。

优选地，所述切槽刀具的副偏角K’r为30～40°。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、通过设计改变切槽刀具主切削刃的形状，将原普通端面切槽车刀具主切削刃由直线状改进为凹形圆弧状，一方面增大刀具副偏角，减小切削力，另一方面凹形圆弧状结构改变了原有的线接触切削方式，减小切削振动。

2、刀尖修光刃将原普通端面切槽车刀刀尖圆弧半径改进成带有修光刃的刀尖，可在保证相同的进给时，表面质量提高一倍。

3、副切削刃将原普通端面切槽刀具宽度H改进为小于密封槽宽度的一半，同时带有刃倾角，易于排屑，减小接刀痕的产生。

4、将原普通切槽刀具副偏角K’r＝0改进为K’r＝30～40°，随着副偏角的增大，切槽刀具车削时主切削刃由线接触改为点接触，这样大大减小车削时切深抗力Fp(径向切削力)，减小切削时工艺系统的弹性变形和振动，减少切削振纹产生，降低加工表面的表面粗糙度，提高表面加工质量。

5、为避免接刀痕的产生，将原普通切槽刀具改进为刃倾角λs＝7～10°，切槽车刀的宽度H小于密封槽宽度的一半，原普通切槽刀具的刀具一端尖点切削到位后，另一端尖点并没有过密封槽的一半，容易留下接刀痕，本发明大幅度提高表面加工质量。

6、经过改变主切削刃形状，在保证切削刀具刚性的前提下，有效减小了切削力，控制了加工变形，减小了刀具振动，提高了表面加工质量。

7、增加了刀尖修光刃，在点接触切削的基础上，通过修光刃减小加工残余高度，提高表面光洁度。

8、本发明具有一定的通用性，尤其适合法兰类零件的加工，加工变形小，表面质量高，大幅缩短了生产周期，降低生产成本，可进行推广和使用。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明切槽刀具结构示意图；

图2是本发明切槽刀具结构参数示意图，其中，(a)为整体结构示意图，(b)为刃倾角λs和副偏角K’r示意图，(c)为刀具的前角γ和刀具的后角α示意图；

图中，1为主切削刃，2为刀尖修光刃，3为副切削刃。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

本实施例提供了一种提高法兰端面密封槽表面质量的车削刀具，包括切槽刀具，所述切槽刀具的顶端设有主切削刃，所述主切削刃的两端分别设有刀尖修光刃，所述切槽刀具的两侧设有副切削刃；所述主切削刃、刀尖修光刃以及刀具两侧的副切削刃整体磨制成型；其中，所述主切削刃为凹形圆弧状结构。

进一步地，所述刀尖修光刃为设有修光刃的刀尖结构。

进一步地，所述副切削刃设有刃倾角λs。

进一步地，所述刃倾角λs为7～10°。

进一步地，所述切槽刀具的宽度小于法兰端面密封槽宽度的一半。

进一步地，所述切槽刀具的副偏角K’r为30～40°。

本实施例提供的提高法兰端面密封槽表面质量的车削刀具，通过设计改变切槽刀切削刃的形状而达到目的。切槽刀具设有主切削刃、两处刀尖修光刃以及刀具两侧的副切削刃。所述主切削刃与所述刀尖修光刃、所述刀具两侧副切削刃整体磨制成型。所述切槽刀具主切削刃是将原普通端面切槽车刀主切削刃由直线状改进为凹形圆弧状主切削刃，一方面增大刀具副偏角，减小切削力，另一方面凹形圆弧状结构改变了原有的线接触切削方式，减小切削振动。所述切槽刀具两处刀尖修光刃是将原普通端面切槽车刀刀尖圆弧半径改进成带有修光刃的刀尖，可在保证相同的进给时，表面质量提高一倍。所述切槽刀具两侧副切削刃是将原普通端面切槽车刀宽度H改进为小于密封槽宽度的一半，同时带有刃倾角，易于排屑，减小接刀痕的产生。

下面结合附图对本实施例进一步描述。

请参考图1，图1是本发明提供的一种提高法兰端面密封槽表面质量的车削刀具的结构示意图，如图1所示，本发明提供的一种提高法兰端面密封槽表面质量的车削刀具，包括主切削刃1，两处刀尖修光刃2和两侧副切削刃3。所述主切削刃1在切削端面槽两侧壁时参与切削，可将轴向切削力分解为两个切线方向的两个分力，有效减小加工变形与振动。所述两处刀尖修光刃2在进行径向切削时参与切削，通过副偏角的减小与修光刃的作用，提高表面加工质量。所述两侧副切削刃3在轴向和径向切削时都参与切削，通过改变刃倾角和刀具宽度，易于排屑，提高表面质量。

本实施例提供的提高法兰端面密封槽表面质量的车削刀具，特别适用于法兰类零件的加工。其加工方法为：

1)如图2(c)所示，端面槽车削刀具经过慢走丝线切割加工主切削刃外形后，需刃磨刀具前后角，刀具的前角γ一般为10～15°，刀具的后角α一般为8～10°，形成具有凹形圆弧状主切削刃、两处刀尖修光刃和两侧副切削刃的切槽刀具；

2)对法兰端面密封槽车削前对刀时，应将切槽刀具主切削刃圆弧两端最高点找正，即两最高点找平，同时刀尖修光刃刃口处的轴线与刀柄要保持平行，平行度要求不小于0.05，刀尖修光刃刃口处两最高点连线与刀柄保证垂直，垂直度要求不小于0.05以方便对刀时找正；

3)在加工过程中，切槽刀具走刀方式采用端面密封槽侧面和底面分开车削的走刀路径，即在精车密封槽时，先加工密封槽的两侧面，槽底留0.015～0.02余量；再车削密封槽槽底平面，进刀时两侧面让开0.3间隙，一次走刀车削密封槽槽底，进给量选择最小，同时选择高转速，这样可以加工出较高的表面光洁度，大大提升表面加工质量。

综上所述，本实施例提供的提高法兰端面密封槽表面质量的车削刀具，其主切削刃与所述刀尖修光刃、所述刀具两侧副切削刃整体磨制成型。所述切槽刀具主切削刃是将原普通端面切槽车刀主切削刃由直线状改进为凹形圆弧状主切削刃。所述切槽刀具两处刀尖修光刃是将原普通端面切槽车刀刀尖圆弧半径改进成带有修光刃的刀尖，可在保证相同的进给时，表面质量提高一倍。所述切槽刀具两侧副切削刃是将原普通端面切槽车刀宽度改进为小于密封槽宽度的一半，易于排屑，减小接刀痕的产生。本实施例具有一定的通用性，适合法兰类零件的加工，加工变形小，表面质量高，大幅缩短了生产周期，降低生产成本，因此可进行推广和使用。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (6)

1.一种提高法兰端面密封槽表面质量的车削刀具，包括切槽刀具，其特征在于，所述切槽刀具的顶端设有主切削刃，所述主切削刃的两端分别设有刀尖修光刃，所述切槽刀具的两侧设有副切削刃；所述主切削刃、刀尖修光刃以及刀具两侧的副切削刃整体磨制成型；其中，所述主切削刃为凹形圆弧状结构。

2.根据权利要求1所述的提高法兰端面密封槽表面质量的车削刀具，其特征在于，所述刀尖修光刃为设有修光刃的刀尖结构。

3.根据权利要求1所述的提高法兰端面密封槽表面质量的车削刀具，其特征在于，所述副切削刃设有刃倾角λs。

4.根据权利要求3所述的提高法兰端面密封槽表面质量的车削刀具，其特征在于，所述刃倾角λs为7～10°。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的提高法兰端面密封槽表面质量的车削刀具，其特征在于，所述切槽刀具的宽度小于法兰端面密封槽宽度的一半。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的提高法兰端面密封槽表面质量的车削刀具，其特征在于，所述切槽刀具的副偏角K’r为30～40°。