CN106180759B - 一种非金属材料仿形车削专用车刀 - Google Patents

一种非金属材料仿形车削专用车刀 Download PDF

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Abstract

一种非金属材料仿形车削专用车刀,包括刀座，刀座上安装活动导杆和弹簧，活动导杆为管状结构，活动导杆的内部安装传动杆，传动杆能在活动导杆内滑动，传动杆的一侧安装车刀，所述车刀包括刀体,刀体的头部安装硬质合金刀片,本发明车削时硬质合金刀片采用γ=24°的大工作前角同时采用工作后角α，α角度的取值范围为7º～9°，结合弹簧和仿形滚轮产生的仿形效果，这样可以明显降低切削热，车刀的经济使用寿命可延长10%‑12%,同时可减少车削加工中产生的振动，避免加工表面易出现刀痕和波纹。

Description

一种非金属材料仿形车削专用车刀
技术领域
本发明涉及一种切削非金属材料的专用切削技术，特别是涉及一种非金属材料仿形车削专用车刀。
背景技术
现在国内非金属玻璃钢制造领域，针对细长薄壁非金属玻璃钢管体，由于其截面不规则，硬度较高，所用刀具的磨损状况较为严重，而金属加工领域的车刀的切削角度又不适用于切削非金属材料。本发明涉及的一种非金属材料仿形车削专用车刀，利用辩证法的观点发明的一种切实可行的仿形专用切削刀具。
发明内容
本发明的目的是提供一种非金属材料仿形车削专用车刀，能够解决上述问题。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种非金属材料仿形车削专用车刀，包括刀座，刀座上安装活动导杆和弹簧，活动导杆为管状结构，活动导杆的内部安装传动杆，传动杆能在活动导杆内滑动，传动杆的一端安装车刀，所述车刀包括刀体,刀体的头部安装硬质合金刀片,硬质合金刀片钎焊在刀体的头部，传动杆的另一端与弹簧配合，所述硬质合金刀片工作前角为γ，γ=24°，所述传动杆的一侧安装仿形滚轮，仿形滚轮位于车刀的侧部，所述传动杆的侧部安装滑动键，活动导杆侧壁上开设的滑动槽,滑动键与活动导杆侧壁上开设的滑动槽配合，所述硬质合金刀片工作后角α，α角度的取值范围为7º～9°。
为了进一步实现本发明的目的，还可以采用以下技术方案:所述车刀主偏角κr,κr=75°。所述刀座上安装螺栓，螺栓与刀座螺纹配合，螺栓的丝杆端部与弹簧连接。
本发明的优点在于：本发明的刀座固定在车床溜板箱上，车刀利用螺栓压紧在活动导杆上，活动导杆上安有与工件表面相接触的仿形滚轮，安装在刀架尾部的弹簧随即发生伸缩，滑动键随之作相应滑动，车刀做仿形车削运动，从而完成整个管体车削，仿形滚轮可实现仿形切削，加工异型工件。由于细长薄壁玻璃钢管（带芯模）整体工艺系统刚性差，散热条件差，在仿形切削时，加工表面易出现刀痕和波纹，本发明车削时硬质合金刀片采用γ=24°的大工作前角同时采用工作后角α，α角度的取值范围为7º～9°，结合弹簧和仿形滚轮产生的仿形效果，这样可以明显降低切削热，车刀的经济使用寿命可延长10%-12%,同时可减少车削加工中产生的振动，避免加工表面易出现刀痕和波纹，由于细长薄壁玻璃钢管（带芯模）整体工艺系统刚性差，散热条件差，对于如非金属玻璃钢材料脆性材料而言，工作前角γ直接影响车刀主切削刃的锋利度和刃口强度。工作前角γ增大，剪切角随着增大，沿前刀面的摩擦力减小，因此切削力减小，切削热也减小。实践证明选用常用γ=0°～20°的工作前角，发现管体表面除颜色变黄色外，还有局部起层及断裂现象。而将工作前角γ增至24°时，管体表面不再发黄，也未出现断裂现象。按工作量相等的加工任务，车刀的经济使用寿命可延长10%-12%。当工作前角由24°继续增大至大于24°时，实验依次读取25°到29°的工作前角，管体表面均出现较为明显的划痕。本发明还具有结构简洁紧凑、制造成本低廉和使用简便的优点。
附图说明
图1为本发明的主视结构示意图；图2为本发明的仰视结构示意图；图3为本发明的立体结构示意图；图4为车刀1切削玻璃钢管体12的结构示意图；图5为图4沿A-A线的剖视结构示意图。
具体实施方式
一种非金属材料仿形车削专用车刀，如图1、图2、图3、图4和图5所示，包括刀座7，刀座7上安装活动导杆6和弹簧8，活动导杆6为管状结构，活动导杆6的内部安装传动杆4，传动杆4能在活动导杆6内滑动，传动杆4的一端安装车刀1，所述车刀1包括刀体10,刀体10的头部安装硬质合金刀片11,硬质合金刀片11钎焊在刀体10的头部，传动杆4的另一端与弹簧8配合，所述硬质合金刀片11工作前角为γ，γ=24°，所述传动杆4的一侧安装仿形滚轮2，仿形滚轮2位于车刀1的侧部，所述传动杆4的侧部安装滑动键5，活动导杆6侧壁上开设的滑动槽13,滑动键5与活动导杆6侧壁上开设的滑动槽13配合，所述硬质合金刀片11工作后角α，α角度的取值范围为7º～9°。
本发明的刀座7固定在车床溜板箱上，车刀1利用螺栓压紧在活动导杆6上，活动导杆6上安有与工件表面相接触的仿形滚轮2，安装在刀架尾部的弹簧8随即发生伸缩，滑动键5随之作相应滑动，车刀1做仿形车削运动，从而完成整个管体车削，仿形滚轮2可实现仿形切削，加工异型工件。由于细长薄壁玻璃钢管（带芯模）整体工艺系统刚性差，散热条件差，在仿形切削时，加工表面易出现刀痕和波纹，本发明车削时硬质合金刀片11采用γ=24°的大工作前角同时采用工作后角α，α角度的取值范围为7º～9°，结合弹簧8和仿形滚轮2产生的仿形效果，这样可以明显降低切削热，车刀1的经济使用寿命可延长10%-12%,同时可减少车削加工中产生的振动，避免加工表面易出现刀痕和波纹，由于细长薄壁玻璃钢管（带芯模）整体工艺系统刚性差，散热条件差，对于如非金属玻璃钢材料脆性材料而言，工作前角γ直接影响车刀主切削刃的锋利度和刃口强度。工作前角γ增大，剪切角随着增大，沿前刀面的摩擦力减小，因此切削力减小，切削热也减小。实践证明选用常用γ=0°～20°的工作前角，发现管体表面除颜色变黄色外，还有局部起层及断裂现象。而将工作前角γ增至24°时，管体表面不再发黄，也未出现断裂现象。按工作量相等的加工任务，车刀1的经济使用寿命可延长10%-12%。当工作前角由24°继续增大至大于24°时，实验依次读取25°到29°的工作前角，管体表面均出现较为明显的划痕。硬质合金刀片11钎焊在刀体10可以提高硬质合金刀片11和刀体10连接的牢固程度。
所述刀座7上安装螺栓9，螺栓9与刀座7螺纹配合，螺栓9的丝杆端部与弹簧8连接。本发明的螺栓9可以通过旋转调节弹簧8的压缩程度从而调节仿形效果。
所述传动杆4的侧部安装滑动键5，滑动键5与活动导杆6侧壁上开设的滑动槽配合，发明的滑动键5与活动导杆6侧壁上开设的滑动槽配合可以避免传动杆4旋转。
所述车刀1主偏角κr,κr=75°。由于加工过程需从管体中间切入进行车削，主偏角κr采用75°角，减小单位刃长上的载荷，提高刀具的耐用度。主偏角κr设置为75°时，与工件和仿形件发生干涉的可能性最小，因此优选的将主偏角κr设置为75°。
所述车刀1工作后角α，α角度的取值范围为7º～9°。细长薄壁玻璃钢管主要是由玻璃纤维缠绕固化成型的，质地较硬，脆。车削时小的工作后角α，α角度的取值范围为7º～9°时可以增大后刀面与玻璃钢管体的接触面积，可减少车削加工中产生的振动，避免加工表面易出现刀痕和波纹。
切削过程中工作后角变化时的现象
后角α 7°～8° 8°～9° 10°～14°
厚壁管体 切削连续无振动感 切削连续无振动感 切削连续，无振动感、无波纹
薄壁管体 加工过程中管体无明显震动感，无波纹 加工过程中管体无明显震动感，无波纹 加工过程中管体有轻微震动感、无明显波纹
从上表中的观察情况看，工作后角α都达到10°及以上角度时，对厚壁管体，未发现振动现象，但对薄壁管体，由于工艺系统刚性差，则产生了振动，加工表面产生了振动波痕，严重影响零件的表面质量和性能。因此要消除车削加工中产生的振动现象，就需减小工作后角，增大后刀面与玻璃钢管体的接触面积，避免加工表面易出现振动波纹，工作后角取7º～9°较为适宜。经质量检测发现，加工出的管体各项检测指标均为良好。
工作主偏角κr主要是改变车刀1散热情况，并适应机床一刀具一夹具系统的刚度需要。它主要影响刀具强度、耐用度和工艺系统加工的稳定性。由玻璃钢纤维缠绕成型的管体，弹性大，刚性差，考虑玻璃钢缠绕层的方向性以及芯模作用，根据切削力分解公式：Fy＝Fxycosκr；Fx＝Fxysinκr可知，工作主偏角κr增大，使Fy减小，Fx增大，这有利于减轻工件的变形和系统的振动。切削细长薄壁管体玻璃钢类工件，由于加工过程需从管体中间切入进行车削，采用κr为75°主偏角，减小径向分力Fy，减小单位刃长上的载荷，是降低切削温度、提高刀具的耐用度的一个重要措施。事实证明在生产过程中同等加工条件只能切1根管体的刀具可以继续使用1.5h。
本发明的技术方案并不限制于本发明所述的实施例的范围内。本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。

Claims (3)

1.一种非金属材料仿形车削专用车刀，其特征在于：包括刀座(7)，刀座(7)上安装活动导杆(6)和弹簧(8)，活动导杆(6)为管状结构，活动导杆(6)的内部安装传动杆(4)，传动杆(4)能在活动导杆(6)内滑动，传动杆(4)的一端安装车刀(1)，所述车刀(1)包括刀体(10),刀体(10)的头部安装硬质合金刀片(11),硬质合金刀片(11)钎焊在刀体(10)的头部，传动杆(4)的另一端与弹簧(8)配合，所述硬质合金刀片(11)工作前角为γ，γ=24°，所述传动杆(4)的一侧安装仿形滚轮(2)，仿形滚轮(2)位于车刀(1)的侧部，所述传动杆(4)的侧部安装滑动键(5)，活动导杆(6)侧壁上开设的滑动槽(13),滑动键（5）与活动导杆(6)侧壁上开设的滑动槽(13)配合，所述硬质合金刀片(11)工作后角α，α角度的取值范围为7º～9°。
2.根据权利要求1所述的一种非金属材料仿形车削专用车刀，其特征在于：所述车刀(1)主偏角κr,κr=75°。
3.根据权利要求1所述的一种非金属材料仿形车削专用车刀，其特征在于：所述刀座(7)上安装螺栓(9)，螺栓(9)与刀座(7)螺纹配合，螺栓(9)的丝杆端部与弹簧(8)连接。
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