CN106001724A - 一种刃口非均匀钝化硬旋铣加工刀具及其加工装置 - Google Patents

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Abstract

本发明一种刃口非均匀钝化硬旋铣加工刀具及其加工装置。刃口非均匀钝化硬旋铣加工刀具包括刀片及硬质合金基体，所述刀片呈双圆弧拼接形，钎焊于硬质合金基体的两端，所述刀片端部具有非均匀钝化刃口，所述非均匀钝化刃口位于硬质合金基体的端部，刃口半径在刃口中间位置达到最大，刃口两端的刃口半径逐渐减小并且相对于中间位置对称；刃口中间部位前刀面的钝化长度Sγ大于后刀面钝化长度Sα，刃口两端前刀面钝化长度S’γ小于后刀面钝化长度S’α。本发明的一种刃口非均匀钝化硬旋铣加工刀具，可根据硬旋铣加工刀具刃口非均匀受载的特点，选择具有全局适配性的钝化刃口，有效防止刃口局部的早期破损，延长刀具寿命，降低加工成本并提高加工质量。

Description

一种刃口非均匀钝化硬旋铣加工刀具及其加工装置
技术领域
本发明属于切削加工领域，特别涉及一种刃口非均匀钝化硬旋铣加工刀具。
背景技术
金属切削刀具经过刃磨后，不存在严格意义上的锋利刀刃，前、后刀面间会有一定的过渡区域，即所谓刀具刃口。由于砂轮磨粒和刀具材料本身的不均匀性，在刀具刃口不可避免地会在产生微观缺陷。这些微小缺陷用肉眼一般无法识别，但在切削过程中却极易扩展，加快刀具失效，影响刀具切削性能。刃口钝化可有效消除微观缺陷，强化刃口，延长刀具使用寿命。
在对刃口进行钝化时，钝化参数的选择对钝化效果影响明显。不同的刃型具有不同的特点，倒棱刀广泛用于陶瓷、PCBN等脆性材料刀具的粗加工和半精加工，对称型倒圆刃口适用于于精加工，而瀑布型刃口常用于有冲击载荷的加工场合。同时，过小的钝化半径使刃口承载面积小，会降低刀具强度，刀具易失效；过大的钝化半径会降低刃口的锋利度，加剧后刀面犁切作用和切削区塑形变形，使得切削力增大、切削温度升高，同样会缩短刀具寿命。在给定的加工条件下会存在一个优化的切削厚度与刃口半径的比值范围以及刃型。
现有刃口钝化主要以均匀性和一致性为评价标准，未考虑刃口载荷差异进行非均匀钝化。CN 105081427A公开了一种等梯度等单位切削能不等圆弧半径的切削刃口，在截面上采用等梯度等单位切削能不等圆弧半径的切削刃刃口作为刀刃钝圆形状。
硬旋铣加工通过多把刀具包络获得成形面，切削运动复杂，最大切削厚度具有时变特征，切屑呈“逗号”状。刀刃各部位瞬时切削厚度分布不均匀、实际参与切削时间不等，同时在刀刃中间位置还存在机械冲击和较大的热冲击载荷。由于刀刃上载荷分布的差异，采用均匀一致钝化的刃口使得有些部位相对于优化值过大或过小，影响刀具的整体切削性能，刃口易局部破损。
发明内容
本发明的目的是针对现有硬旋铣加工刀具均匀一致钝化刃口易局部破损的问题，提供一种刃口非均匀钝化硬旋铣加工刀具，以提升刀具切削性能，提高刀具的抗局部破损能力，延长刀具寿命。
为了实现上述技术目的，本发明采用如下的技术方案：
一种刃口非均匀钝化硬旋铣加工刀具，包括刀片及硬质合金基体，所述刀片呈双圆弧拼接形，钎焊于硬质合金基体的两端，所述刀片端部具有非均匀钝化刃口，所述非均匀钝化刃口位于硬质合金基体的端部，刃口半径在刃口中间位置达到最大，刃口两端的刃口半径逐渐减小并且相对于中间位置对称；刃口中间部位前刀面的钝化长度Sγ大于后刀面钝化长度Sα，刃口两端前刀面钝化长度S’γ小于后刀面钝化长度S’α。
所述刀片采用PCBN刀片。
所述硬质合金基体的中间位置开有安装孔。
一种用于所述刃口非均匀钝化硬旋铣加工刀具的加工装置，包括磁极、钝化容器、磁流变液出口、管道、泵及磁流变液入口；其中，磁极布置在钝化容器内壁上，待钝化刀具固定在钝化容器内，磁极和待钝化刀具刃口相对；钝化容器侧壁上开有至少一组磁流变液出口和磁流变液入口，每组磁流变液出口和磁流变液入口之间通过管道连接，管道中间装有泵；
所述磁极具有仿形特征面，仿形特征面和待钝化刀具刃口相匹配，磁极投影线和刀刃投影线之间的钝化间隙呈中间小，两端大；
磁极截线和刀刃截线之间的钝化间隙和刃型相匹配；
钝化容器内装有磁流变液，磁流变液没过待钝化刀具。
所述钝化容器为外部圆柱形，内部设有若干凸起底座，每个凸起底座上设有螺纹孔，螺钉穿过硬质合金基体上安装孔后与凸起底座上的螺纹孔螺纹连接。
所述磁流变液出口和磁流变液入口均为矩形截面，交错布置在钝化容器的侧壁上。
本发明刃口非均匀钝化硬旋铣加工刀具具有以下的技术效果：
本发明的一种刃口非均匀钝化硬旋铣加工刀具，可根据硬旋铣加工刀具刃口非均匀受载的特点，选择具有全局适配性的钝化刃口，有效防止刃口局部的早期破损，延长刀具寿命，降低加工成本并提高加工质量。
附图说明
图1是本发明的刀具结构示意图；
图2是本发明的刀具俯视图；
图3是图2的A-A视图；
图4是图2的B-B及C-C视图；
图5是本发明的刃口制备示意图；
图6是本发明的磁极结构示意图；
图7是图6的投影视图；
图8是图6的D-D视图；
其中，1为非均匀钝化刃口，2为PCBN刀体，3为硬质合金基体，4为刀具安装孔，5为前刀面，6为后刀面，7为磁极，8为钝化容器，9为螺钉，10为磁流变液出口，11为管道，12为泵，13为磁流变液入口，14为磁极投影线，15为刀刃投影线，16为磁极截线，17为刀刃截线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1-2所示。本发明的一种刃口非均匀钝化硬旋铣加工刀具，包括PCBN刀体2，硬质合金基体3，刀具安装孔4和非均匀钝化刃口1；
所述PCBN刀体2呈双圆弧拼接形，钎焊于硬质合金基体3一端；所述硬质合金基体3中间位置开有圆形刀具安装孔4；
所述非均匀钝化刃口2位于PCBN刀体2端部，刃口半径在中间位置最大，向两端逐渐减小，相对于中间位置对称；刃口中间部位采用瀑布型刃口(前刀面5钝化长度大于后刀面6钝化长度，即Sγ＞Sα)，两侧采用喇叭型刃口(前刀面5钝化长度小于后刀面6钝化长度，即S’γ＜S’α)；
本发明一种刃口非均匀钝化硬旋铣加工刀具采用仿形磁流变装置实现；
所述仿形磁流变装置包括磁极7，钝化容器8，螺钉9，磁流变液出口10，管道11，泵12，磁流变液入口13；磁极7布置在钝化容器8内壁上，待钝化刀具利用螺钉9安装在钝化容器8底座上，磁极7和待钝化刀具刃口相对；钝化容器8侧壁上开有两组磁流变液出口10和磁流变液入口13，磁流变液出口10和磁流变液入口13通过管道11连接，管道中间装有泵12。
所述磁极具有仿形特征面，仿形特征面和待钝化刀具刃口相匹配，磁极投影线14和刀刃投影线15之间的钝化间隙呈中间小，两端大，使得中间去除率高，两端去除率低，保证钝化刃口半径在中间位置最大，向两端逐渐减小，磁极截线16和刀刃截线17之间的钝化间隙和刃型相匹配。
所述钝化容器8为外部圆柱形，内部设有凸起底座，钝化容器内装有磁流变液，没过待钝化刀具。
所述磁流变液出口10和磁流变液入口13为矩形截面，交错布置在钝化容器侧壁，在泵12的作用下，磁流变液由磁流变液入口进入钝化容器8，由磁流变液出口流入管道11，保证钝化容器8内磁流变液规律流动。

Claims (6)

1.一种刃口非均匀钝化硬旋铣加工刀具，包括刀片及硬质合金基体，所述刀片呈双圆弧拼接形，钎焊于硬质合金基体的两端，其特征在于，所述刀片端部具有非均匀钝化刃口，所述非均匀钝化刃口位于硬质合金基体的端部，刃口半径在刃口中间位置达到最大，刃口两端的刃口半径逐渐减小并且相对于中间位置对称；刃口中间部位前刀面的钝化长度Sγ大于后刀面钝化长度Sα，刃口两端前刀面钝化长度S’γ小于后刀面钝化长度S’α。
2.根据权利要求1所述的刃口非均匀钝化硬旋铣加工刀具，其特征在于，所述刀片采用PCBN刀片。
3.根据权利要求1所述的刃口非均匀钝化硬旋铣加工刀具，其特征在于，所述硬质合金基体的中间位置开有安装孔。
4.一种用于如权利要求1～3中任一所述刃口非均匀钝化硬旋铣加工刀具的加工装置，其特征在于，包括磁极、钝化容器、磁流变液出口、管道、泵及磁流变液入口；其中，磁极布置在钝化容器内壁上，待钝化刀具固定在钝化容器内，磁极和待钝化刀具刃口相对；钝化容器侧壁上开有至少一组磁流变液出口和磁流变液入口，每组磁流变液出口和磁流变液入口之间通过管道连接，管道中间装有泵；
所述磁极具有仿形特征面，仿形特征面和待钝化刀具刃口相匹配，磁极投影线和刀刃投影线之间的钝化间隙呈中间小，两端大；
磁极截线和刀刃截线之间的钝化间隙和刃型相匹配；
钝化容器内装有磁流变液，磁流变液没过待钝化刀具。
5.根据权利要求4所述刃口非均匀钝化硬旋铣加工刀具的加工装置，其特征在于，所述钝化容器为外部圆柱形，内部设有若干凸起底座，每个凸起底座上设有螺纹孔，所述钝化容器为外部圆柱形，内部设有若干凸起底座，每个凸起底座上设有螺纹孔，螺钉穿过硬质合金基体上安装孔后与凸起底座上的螺纹孔螺纹连接。
6.根据权利要求4所述刃口非均匀钝化硬旋铣加工刀具的加工装置，其特征在于，所述磁流变液出口和磁流变液入口均为矩形截面，交错布置在钝化容器的侧壁上。
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