CN104841964A - 一种高硬度、高韧性难切削材料机加工刀片 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高硬度、高韧性难切削材料机加工刀片，属于金属切削刀具技术领域。本发明包括0～－5°的前角γo、5～8°的后角αo、84～87°的主偏角Kr，所述刀片的前刀面设置有平行式主断屑槽，主断屑槽之主切削刃与副切削刃形成的刀尖处沿主断屑槽轴向设置1～2mm长和－3～－7°的辅助前角γo’构成的副断屑槽。本发明根据高硬度、高韧性难切削材料的机加工性能特点，通过合理设置刀片的前角γo、后角αo及主偏角Kr达到保证切削刃连续切削时的强度、耐磨性和锋利，创造性的设置两段式断屑槽，既达到提高刀尖强度高，又能保证断屑及时、有效和可靠，具有结构简单、强度高、耐磨性好、断屑及时和可靠的特点。

Description

一种高硬度、高韧性难切削材料机加工刀片
技术领域
本发明属于金属切削刀具技术领域，涉及一种结构简单、强度高、耐磨性好、断屑及时和可靠的高硬度、高韧性难切削材料机加工刀片。
背景技术
高硬度、高耐磨、高韧性难切削材料虽然机加工难度较大，但由于其一般具有普通金属材料难以比拟的性能优势，随着装备制造业的转型升级，越来越多的得以广泛应用。如9Cr3Mo淬火后硬度达到HRC60～68，虽然淬火后提高了钢材的力学性能，如强度、硬度、耐热性和耐磨性等，但其可切削加工性能比较差，切屑为柔性，不易断屑。因此，对诸如9Cr3Mo淬火钢等高硬度、高韧性难切削材料的机加工不仅切削力大，加工硬化倾向大，现有技术的刀具易产生严重的边界磨损，切削刃强度难以满足必要的使用寿命，影响了加工的稳定性；由于切屑柔韧不易折断，缠绕在刀具上使刀具的散热条件变差，大量切削热堆积在切削区域上，加速了刀具的软化，不仅高温使刀片丧失切削所需硬度而被工件反切，而且也很容易引起刀具的切削刃与切削产生刀-屑粘结现象，从而缩短刀具使用寿命，严重制约生产效率的提高。虽然现有技术中也采用不同形式的断屑槽来达到提高断屑的目的，但单一形式的断屑槽对于普通金属以及高硬度金属尚可，对于诸如9Cr3Mo淬火钢等高硬度、高韧性难切削材料，不仅难于兼顾加工效率、连续切削的可靠性和及时有效的排屑，而排屑不畅还容易划伤工件表面能，影向工件的表面加工质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、强度高、耐磨性好、断屑及时和可靠的高硬度、高韧性难切削材料机加工刀片。
    本发明的目的是这样实现的，包括0～－5°的前角γo、5～8°的后角αo、84～87°的主偏角Kr，所述刀片的前刀面设置有平行式主断屑槽，所述主断屑槽之主切削刃与副切削刃形成的刀尖处沿主断屑槽轴向设置1～2mm长和－3～－7°的辅助前角γo’构成的副断屑槽。
    本发明根据诸如9Cr3Mo淬火钢等高硬度、高韧性难切削材料的机加工性能特点，合理设置前角γo为零前角或负前角，既能保证刀片在连续切削时切削刃的强度和具有一定的散热体积，又能保证保持切削刃的锐利；合理设置刀片呈较小的后角αo，不仅能减小后刀面与加工表面之间的摩擦，保证刀片必要的散热体积，以保证切削刃强度及耐磨性，又能保证切削刃的锋利，从而保证刀片使用寿命和加工效率的最优结果。通过设置较大的主偏角Kr，以保证切削深度和进给量一定的情况下，切削宽度减小，参加切削的刃长减小，使吃刀抗力Fy减小，有利于改善工艺系统的刚性，降低工件加工变形和振动，有利于提高工件精度，而且大主偏角Kr便于控制铁屑流向；特别是开创性的在主断屑槽靠近刀尖处磨出一条负辅助前角γo’且较短的副断屑槽，从而形成两段式断屑槽，以较短的辅助前角γo’之副断屑槽使主切削刃前端便于逐渐切入工件，即能保护刀尖和增强刀尖强度，又能减弱负辅助前角带来的切削抗力增大和易引起工件振动、切削易划伤工件的弊端；而且两段式断屑槽能够及时有效的增大切屑变形，从而有利于及时、可靠的断屑。因此，本发明具有结构简单、强度高、耐磨性好、断屑及时和可靠的特点。
附图说明
图1为本发明主视图；
图2为图1之A-A向剖视图；
图3为图1之B向视图；
图4为图1之Ⅰ局部放大图；
图5为图2之Ⅱ局部放大图；
图6为图3之Ⅲ局部放大图；
图中：1-前刀面，2-主断屑槽，3-主切削刃，4-副切削刃，5-副断屑槽，6-过渡刃，7-修光刃，8-负倒棱，9-刀柄。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不得以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。
如图1至6所示，本发明包括0～－5°的前角γo、5～8°的后角αo、84～87°的主偏角Kr，所述刀片的前刀面1设置有平行式主断屑槽2，所述主断屑槽2之主切削刃3与副切削刃4形成的刀尖处沿主断屑槽2轴向设置1～2mm长和－3～－7°的辅助前角γo’构成的副断屑槽5。     所述刀尖处的主切削刃3设置有与其逆时针夹角θ呈160～170°且0.5～1.5mm长的过渡刃6。
所述过渡刃6与副切削刃4间设置有R0.2～R0.5mm的修光刃7。
所述主断屑槽2之主切削刃3设置有－15～－25°的副前角γo”与宽度为0.1～0.2mm的负倒棱8。
    所述主断屑槽2和副断屑槽5为直线圆弧型、折线型或全圆弧型结构。
所述主断屑槽2为0°前角和宽度为2～3mm、深度为1.2～1.8mm的直线圆弧型断屑槽。
所述刀片为焊接刀片或机夹菱形可转位刀片。
本发明工作原理：
本发明根据诸如9Cr3Mo淬火钢等高硬度、高韧性难切削材料的机加工性能特点，合理设置前角γo为零前角或负前角，既能保证刀片在连续切削时切削刃的强度和具有一定的散热体积，又能保证保持切削刃的锐利；合理设置刀片呈较小的后角αo，不仅能减小后刀面与加工表面之间的摩擦，保证刀片必要的散热体积，以保证切削刃强度及耐磨性，又能保证切削刃的锋利，从而保证刀片使用寿命和加工效率的最优结果。通过设置较大的主偏角Kr，以保证切削深度和进给量一定的情况下，切削宽度减小，参加切削的刃长减小，使吃刀抗力Fy减小，有利于改善工艺系统的刚性，降低工件加工变形和振动，有利于提高工件精度，而且大主偏角Kr便于控制铁屑流向；特别是开创性的在主断屑槽靠近刀尖处磨出一条负辅助前角且较短的副断屑槽，从而形成两段式断屑槽，以较短的负辅助前角之副断屑槽使主切削刃前端便于逐渐切入工件，即能保护刀尖和增强刀尖强度，又能减弱负辅助前角带来的切削抗力增大和易引起工件振动、切削易划伤工件的弊端，还能进一步控制切屑长度；两段式断屑槽能够及时有效的增大切屑变形，从而有利于及时、可靠的断屑。进一步使副断屑槽之主切削刃与副切削刃间的刀尖磨出R0.2～0.5mm的修光刃，不仅能够增强刀尖的强度和耐磨性，而且还能提高工件切削面表面质量；更进一步在主切削刃磨出与其逆时针夹角呈160～170°的短过渡刃，从而使主切削刃形成两段式结构，主切削刃大部分保持不变，而在刀尖部位形成较短且主偏角较小的切削刃，有效减小刀尖部位切削刃上的负荷和副断屑槽的磨损，从而增大刀尖的强度和副断屑槽的使用寿命，又能通过大主偏角的主切削刃来抑制刀尖部位较小主偏角的过渡刃带来的振动对切削工件表面质量的不利影响。另外，本发明在有断屑槽的情况下，在主切削刃设置－15～－25°的副前角与宽度为0.1～0.2mm的负倒棱，从而加大刀片的楔角，增强刀刃强度，扩大了散热面积，增加了切屑的变形量，从而降低切屑的塑性和韧性，便于达到断屑的目的，对刀片耐用度的提高和切屑的顺利断屑、卷出有着重要意义；而且切削时负倒棱的刀尖上会有积屑瘤产生，增大了刀片的实际前角使刀刃变得锋利，积屑瘤不断产生和被新的积屑瘤替代，带走了部分的切削热，保护了刀尖。因此，本发明具有结构简单、强度高、耐磨性好、断屑及时和可靠的特点。
   实施例：
9Cr3Mo淬火后硬度达到HRC60～68，刀片采用YT726硬质合金镶嵌于刀柄9，刀片前角为γo=0°并倒棱、后角为αo=5°、主偏角为Kr=85°，切削刃倾角为λs=0°；刀片的前刀面1设置0°前角和宽度为2.5mm、深度为1.5mm的平行式直线圆弧型主断屑槽2，主断屑槽2之主切削刃3与副切削刃4形成的刀尖处沿主断屑槽2轴向设置1.5mm长和－5°的辅助前角γo’构成的副断屑槽5；在主断屑槽2之主切削刃3设置有－20°的副前角γo”与宽度为0.15mm的负倒棱8；在刀尖处的主切削刃3设置与其逆时针夹角呈165°且1mm长的过渡刃6；在过渡刃6与副切削刃4间设置有R0.2～R0.5mm的修光刃7。
对以上 9Cr3Mo淬火工件，采用以上车刀在切削速度V=15～20m/min，进给量f=0.1～0.20mm/n，背吃刀量ap=1～4mm的状况下粗车工件外径，工件断屑及时并呈C形或短带状，排屑远离加工表面且不缠刀，加工表面粗糙度较低，刀具无崩刃和明显磨损。

Claims (6)

1.一种高硬度、高韧性难切削材料机加工刀片，其特征在于包括0～－5°的前角γo、5～8°的后角αo、84～87°的主偏角Kr，所述刀片的前刀面（1）设置有平行式主断屑槽（2），所述主断屑槽（2）之主切削刃（3）与副切削刃（4）形成的刀尖处沿主断屑槽（2）轴向设置1～2mm长和－3～－7°的辅助前角γo’构成的副断屑槽（5）。
2.根据权利要求1所述的高硬度、高韧性难切削材料机加工刀片，其特征在于所述刀尖处的主切削刃（3）设置有与其逆时针夹角θ呈160～170°且0.5～1.5mm长的过渡刃（6）。
3.根据权利要求2所述的高硬度、高韧性难切削材料机加工刀片，其特征在于所述过渡刃（6）与副切削刃（4）间设置有R0.2～R0.5mm的修光刃（7）。
4.根据权利要求1所述的高硬度、高韧性难切削材料机加工刀片，其特征在于所述主断屑槽（2）之主切削刃（3）设置有－15～－25°的副前角γo”与宽度为0.1～0.2mm的负倒棱（8）。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的高硬度、高韧性难切削材料机加工刀片，其特征在于所述主断屑槽（2）和副断屑槽（5）为直线圆弧型、折线型或全圆弧型结构。
6.根据权利要求5所述的高硬度、高韧性难切削材料机加工刀片，其特征在于所述主断屑槽（2）为0°前角和宽度为2～3mm、深度为1.2～1.8mm的直线圆弧型断屑槽。
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