CN106270588A - 一种用于重型切削波形导屑车铣复合刀片 - Google Patents

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Abstract

一种用于重型切削波形导屑车铣复合刀片，属于重型切削加工用刀具技术领域。为了解决重型车铣加工过程中，刀具断屑困难、散热差、强度低从而造成的刀具失效严重、寿命低、工作效率低问题。刀片的外形为正四棱台形，刀片的前刀面的四条直线外边缘均加工有负倒棱切削刃，刀片的前刀面上位于四个刀尖附近分别设置有一个侧面带有坡度的三角形强化凸起，刀片的前刀面上靠近四个负倒棱切削刃附近分别设置有多个条形凸起和多个球形凸起，刀片的前刀面的中部区域设有正方形凸台，正方形凸台上位于几何中心处设有紧固螺钉孔，正方形凸台的四个侧面与前刀面之间形成容屑槽，正方形凸台的四个侧面均为带有坡度的波形导屑面。本发明特别适用于水室封头的加工。

Description

一种用于重型切削波形导屑车铣复合刀片
技术领域
本发明涉及一种重型车铣复合刀片，属于重型切削加工用刀具技术领域。
背景技术
核电核岛AP1000蒸发器水室封头（以下称水室封头）是当今世界上最先进、设备制造难度最大的第三代核电站设备的零件，是压水堆核电站中的关键设备，其毛坯尺寸大，重量大，材质的纯洁度、致密度和各项理化、机械性能指标要求都非常高，是综合材料、冶炼、锻造、热处理、探伤和测量为一体的高技术产品。
水室封头的材料为高强度低合金508III钢，该材料塑性高、高温力学性能好，其主要加工方式是重型车削和铣削，加工中切削速度一般为200~250m/min，背吃刀量可达30~50mm，进给速度为1~1.2m/min以上，切削温度可以达到1000℃以上，切削力可达10KN以上。在荒加工过程中，由于毛坯件的锻造缺陷（夹砂、表面硬质氧化皮、锻造折叠、锻造铲沟等），造成切削深度随机变化，其切削过程可看作是断续切削过程。刀具在切削过程中，材料去除量大（可达70%以上），制造周期长，刀具因长期受到变频率的机械载荷和热冲击，易发生破损；同时断屑较困难，切屑易缠绕刀具，使大量切削热堆积，从而使切削区域温度不断升高，进而发生刀-屑粘结现象，使刀具失效严重，降低刀具使用寿命，且频繁的换刀次数也会严重影响加工效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于重型切削波形导屑车铣复合刀片，为了解决重型车铣加工过程中，刀具断屑困难、散热差、强度低从而造成的刀具失效严重、寿命低、工作效率低的问题。本发明设计有多部位断屑及强化结构，在切削过程中更容易断屑，并能有效的提高刀片的强度和使用寿命，减少频繁换刀时间，从而能有效提高生产效率。
实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种用于重型切削波形导屑车铣复合刀片，所述的刀片的外形为正四棱台形，刀片的前刀面的四条直线外边缘均加工有负倒棱切削刃，刀片的前刀面上位于四个刀尖附近分别设置有一个侧面带有坡度的三角形强化凸起，刀片的前刀面上靠近四个负倒棱切削刃附近分别设置有多个条形凸起和多个球形凸起，刀片的前刀面的中部区域设有正方形凸台，所述的正方形凸台上位于几何中心处设有紧固螺钉孔，正方形凸台的四个侧面均为带有坡度的波形导屑面，正方形凸台的四个侧面与前刀面之间形成容屑槽。
本发明相对于现有技术的有益效果是：
1.本发明的用于重型切削波形导屑车铣复合刀片，所述的刀片的前角为9~11°，刀片的后角为6~8°，刀片的刃倾角为0°，刀片通过螺钉紧固孔固定在刀杆（或刀盘）上。刀片在前刀面上设计了球形凸起，在小切深情况下，切屑流到球形凸起上会受到球形凸起的强制约束，使切屑易折断。
2.本发明的用于重型切削波形导屑车铣复合刀片，所述的刀片设计有三角形强化凸起，并位于刀尖附近，不仅能增加刀片强度，还能提高刀片的抗冲击性能，同时该三角形强化凸起侧面带有坡度，能起到一定的断屑作用。
3. 本发明的用于重型切削波形导屑车铣复合刀片，所述的刀片设计了带有坡度的波形导屑面结构，对切屑起到附加变形作用，使切屑容易发生卷曲及折断，并使切屑排出顺畅；同时增加刀片强度，使定位面与前刀面光滑过渡，能有效避免应力集中。
4. 本发明的用于重型切削波形导屑车铣复合刀片，所述的刀片在前刀面上设计了对称的条形凸起，不仅增加了刀片强度，能够减小刀-屑接触面积，增加有效散热面积，同时有助于降低切削温度，在大切深情况下，起到二次断屑作用。
5. 本发明的用于重型切削波形导屑车铣复合刀片，所述的刀片设计有负倒棱切削刃，适用于大型零部件的粗加工中，能够强化切削刃，使切削更加平稳，同时降低切削振动，提高刀片的抗冲击性能。
6. 本发明的用于重型切削波形导屑车铣复合刀片，所述的刀片设计了容屑槽，能够增大散热面，提高容屑能力；有利于切削液流入，带走热量，降低温度。
7. 本发明的用于重型切削波形导屑车铣复合刀片，所述的刀片在底面设计了十字T形散热槽，能够增大刀片与刀杆（或刀盘）接触区域中间的空气流通，当有切削液流入时，起到容积引流作用，并使得螺钉孔附近形成一层切削液，促进刀片冷却。
综上，本发明解决了大型零部件在加工过程中刀具失效严重及加工效率低的问题，针对大型零部件复杂的工况，该刀片具有较大的加工范围，能够满足实际加工的需要，并且针对切削过程中断屑困难、强度差、散热差等问题，设计有球形凸起、三角形强化凸起和波形导屑面等结构，使切削过程断屑和散热容易，能有效提高刀片的强度和使用寿命，从而提高生产效率。本发明刀具主要应用在重型加工领域，特别适用于水室封头的加工。
附图说明
图1是本发明的整体结构主视图；
图2是图1的A-A剖视图；
图3是图1的俯视图；
图4是图1的后视图；
图5是图4的B-B剖视图。
图1~图5中标记如下：
1-三角形强化凸起、2-波形导屑面、3-球形凸起、4-条形凸起、5-负倒棱切削刃、6-刀尖圆弧过渡刃、7-容屑槽、8-紧固螺钉孔、9-刀体支撑面、10-十字T形散热槽、11-刀片、12-前刀面、13-正方形凸台。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
具体实施方式一：如图1和图2所示，一种用于重型切削波形导屑车铣复合刀片，所述的刀片11的外形为正四棱台形，刀片11的前刀面12的四条直线外边缘均加工有负倒棱切削刃5，刀片11的前刀面12上位于四个刀尖附近分别设置有一个侧面带有坡度的三角形强化凸起1，刀片11的前刀面12上靠近四个负倒棱切削刃5附近分别设置有多个条形凸起4和多个球形凸起3，刀片11的前刀面12的中部区域设有正方形凸台13，所述的正方形凸台13上位于几何中心处设有紧固螺钉孔8，正方形凸台13的四个侧面均为带有坡度的波形导屑面2，正方形凸台13的四个侧面与前刀面12之间形成容屑槽7。
本实施方式中，正方形凸台13的四个侧面均为带有坡度的波形导屑面2，不仅能增加刀片强度，保证定位面与刀片11的前刀面12光滑过渡，避免应力集中；同时也能起到导屑和断屑的作用。
此外，所述的波形导屑面2与三角形强化凸起1还构成了多结构强化。条形凸起4与球形凸起3构成二次断屑结构。
具体实施方式二：如图1所示，具体实施方式一所述的一种用于重型切削波形导屑车铣复合刀片，所述的刀片11的前刀面12上靠近四个负倒棱切削刃5附近设置的多个条形凸起4和多个球形凸起3分别相对于刀片11的十字中心线对称设置。
具体实施方式三：如图1所示，具体实施方式一或二所述的一种用于重型切削波形导屑车铣复合刀片，所述的刀片11的四个刀尖处分别设有刀尖圆弧过渡刃6。
具体实施方式四：如图3~图5所示，具体实施方式一所述的一种用于重型切削波形导屑车铣复合刀片，所述的刀片11的底面上位于几何中心处加工有十字T形散热槽10，且所述的十字T形散热槽10周围所形成四个区域构成刀体支撑面9。刀体支撑面9相对于刀片11的底面的十字中心线对称设置。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：如图1所示，具体实施方式一所述的一种用于重型切削波形导屑车铣复合刀片，所述的刀片11的前刀面12上靠近每个负倒棱切削刃5附近设置的多个条形凸起4均垂直于与该多个条形凸起4相邻的负倒棱切削刃5设置。
具体实施方式六：如图1所示，具体实施方式一或五所述的一种用于重型切削波形导屑车铣复合刀片，所述的刀片11的前刀面12上靠近每个负倒棱切削刃5附近设置的多个球形凸起3均分成两组，每组球形凸起3靠近与该组球形凸起3相邻的三角形强化凸起1设置。
具体实施方式七：如图2所示，具体实施方式一所述的一种用于重型切削波形导屑车铣复合刀片，所述的刀片11的厚度D为15mm。
具体实施方式八：如图2所示，具体实施方式一所述的一种用于重型切削波形导屑车铣复合刀片，所述的刀片11的后角α为6~9°，刀片11的前角β为9~11°，刀片11的刃倾角为0°。刀片11的后角α的作用是：避免刀片11的后刀面与工件的已加工表面产生摩擦，降低刀片11的后刀面磨损，提高刀片耐用度；刀片11前角β的作用是：有利于大型切屑的卷曲；刀片11的刃倾角为0°，主要考虑刀尖强度方面。

Claims (8)

1.一种用于重型切削波形导屑车铣复合刀片，所述的刀片（11）的外形为正四棱台形，其特征在于：刀片（11）的前刀面（12）的四条直线外边缘均加工有负倒棱切削刃（5），刀片（11）的前刀面（12）上位于四个刀尖附近分别设置有一个侧面带有坡度的三角形强化凸起（1），刀片（11）的前刀面（12）上靠近四个负倒棱切削刃（5）附近分别设置有多个条形凸起（4）和多个球形凸起（3），刀片（11）的前刀面（12）的中部区域设有正方形凸台（13），所述的正方形凸台（13）上位于几何中心处设有紧固螺钉孔（8），正方形凸台（13）的四个侧面均为带有坡度的波形导屑面（2），正方形凸台（13）的四个侧面与前刀面（12）之间形成容屑槽（7）。
2.根据权利要求1所述的一种用于重型切削波形导屑车铣复合刀片，其特征在于：所述的刀片（11）的前刀面（12）上靠近四个负倒棱切削刃（5）附近设置的多个条形凸起（4）和多个球形凸起（3）分别相对于刀片（11）的十字中心线对称设置。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于重型切削波形导屑车铣复合刀片，其特征在于：所述的刀片（11）的四个刀尖处分别设有刀尖圆弧过渡刃（6）。
4.根据权利要求1所述的一种用于重型切削波形导屑车铣复合刀片，其特征在于：所述的刀片（11）的底面上位于几何中心处加工有十字T形散热槽（10），且所述的十字T形散热槽（10）周围所形成区域构成刀体支撑面（9）。
5.根据权利要求1所述的一种用于重型切削波形导屑车铣复合刀片，其特征在于：所述的刀片（11）的前刀面（12）上靠近每个负倒棱切削刃（5）附近设置的多个条形凸起（4）均垂直于与该多个条形凸起（4）相邻的负倒棱切削刃（5）设置。
6.根据权利要求1或5所述的一种用于重型切削波形导屑车铣复合刀片，其特征在于：所述的刀片（11）的前刀面（12）上靠近每个负倒棱切削刃（5）附近设置的多个球形凸起（3）均分成两组，每组球形凸起（3）靠近与该组球形凸起（3）相邻的三角形强化凸起（1）设置。
7.根据权利要求1所述的一种用于重型切削波形导屑车铣复合刀片，其特征在于：所述的刀片（11）的厚度（D）为15mm。
8.根据权利要求1所述的一种用于重型切削波形导屑车铣复合刀片，其特征在于：所述的刀片（11）的后角（α）为6~9°，刀片（11）的前角（β）为9~11°，刀片（11）的刃倾角为0°。
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