CN106312113A - 一种具有变倒棱宽度和角度的车削刀片 - Google Patents

Abstract

一种具有变倒棱宽度和角度的车削刀片，属于车削刀具技术领域。刀尖切削段加工有变倒棱面，变倒棱面的下边缘线为切削刃，侧面一与修光面一之间以及侧面二与修光面二之间均设有夹角，修光面一与刀尖曲面及侧面一之间以及修光面二与刀尖曲面及侧面二之间均采用圆弧过渡面连接；切削刃由线段一、线段二及圆弧线一组成，变倒棱面的上边缘线由线段三、线段四及圆弧线二组成，圆弧线一的中心线与圆弧线一及圆弧线二分别相交于点一和点二，刀尖曲面的上边缘与圆弧线一相重合，修光面一的上边缘与线段二相重合，修光面二的上边缘与线段一相重合。本发明通过倒棱宽度的变化可以使月牙洼磨损偏移，降低磨损对切削加工的影响。本发明适用于精车加工。

Description

一种具有变倒棱宽度和角度的车削刀片

技术领域

本发明涉及一种车削刀片，属于车削刀具技术领域。

背景技术

倒棱又称负倒棱，是刀具上沿主切削刃做出的其前角比主切削前角窄的棱面。其作用是增强切削刃，提高刀尖强度。常规硬质合金或加工硬材料的刀片，大部分都做倒棱处理。倒棱有倒棱宽度和倒棱角度两个参数。

精加工时，倒棱宽度增大将导致切削力增大，过宽度的倒棱可能引起机床刚性不足，倒棱宽度对前刀面温度影响不大。倒棱宽度与进给量的比例是影响刀具断屑能力的一个指标。如果进给量为倒棱宽度的1/2，那么将会形成细长缠绕形切屑，而这种切屑极易缠绕在刀具、工件或机床上，必须停机清理，这种加工效率、安全性、工件表面质量都不好。进给量为倒棱宽度的80%时，会形成细长的螺旋状切屑，当进给量达到或超过倒棱宽度时，才是我们希望的C形切屑。倒棱角度的变化对切削力和切削温度的影响不大，但可以降低刀具应力和控制切屑流动。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有变倒棱宽度和角度的车削刀片，该车削刀片能够使月牙洼磨损偏移，降低磨损对加工的影响，从而提高刀具使用寿命。

实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种具有变倒棱宽度和角度的车削刀片，所述的车削刀片由刀体和刀尖嵌片组成，所述的刀体的中部设有刀杆安装孔，刀体的水平截面为多边形，刀体的上表面的任意一个顶角处设置有与刀尖嵌片相匹配的嵌入槽，所述的刀尖嵌片紧密嵌入刀体的嵌入槽内，车削刀片的侧面包括侧面一、侧面二、 修光面一、修光面二和刀尖曲面，所述的刀尖嵌片的刀尖处设有刀尖切削段，所述的刀尖切削段加工有变倒棱面，所述的变倒棱面的下边缘线为切削刃，所述的切削刃与修光面一、修光面二及刀尖曲面的俯视投影相对应，所述的侧面一、修光面一、侧面二及修光面二均为平面，侧面一与修光面一之间以及侧面二与修光面二之间均设有夹角，修光面一与刀尖曲面及侧面一之间以及修光面二与刀尖曲面及侧面二之间均采用圆弧过渡面连接；

切削刃由线段一、线段二及圆弧线一组成，所述的线段一和线段二关于圆弧线一的中心线对称设置，变倒棱面的上边缘线由线段三、线段四及圆弧线二组成，所述的圆弧线二与圆弧线一相对应，所述的线段三与线段一相对应，所述的线段四与线段二相对应，圆弧线一的中心线与圆弧线一及圆弧线二分别相交于点一和点二，线段一远离圆弧线一的端点与线段三远离圆弧线二的端点的连线为线段五，线段一的另一个端点与线段三的另一个端点的连线为线段六， 线段二远离圆弧线一的端点与线段四远离圆弧线二的端点的连线为线段七，线段二的另一端点与线段四的另一端点的连线为线段八，所述的点一和点二的连线为线段九；所述的线段九所对应的倒棱宽度最大，线段九所对应的倒棱角度最小，所述的线段五和线段七所对应的倒棱关于圆弧线一的中心线对称设置，线段五和线段七所对应的倒棱宽度最小，线段五和线段七所对应的倒棱角度最大，所述的线段六和线段八所对应的倒棱关于圆弧线一的中心线对称设置；

所述的刀尖曲面的上边缘与圆弧线一相重合，所述的修光面一的上边缘与线段二相重合，所述的修光面二的上边缘与线段一相重合。

本发明相对于现有技术的有益效果是：

本发明的车削刀片的刀尖切削段加工有变倒棱面，变倒棱面的倒棱宽度值和角度值均为连续变化的，倒棱角度可以控制切屑流动方向，降低径向力以及降低刀具应力集中，倒棱宽度的变化可以使月牙洼磨损偏移，降低磨损对切削加工的影响。本发明用于硬质材料的精车加工。

附图说明

图1为本发明的具有变倒棱宽度和角度的车削刀片的立体图；

图2为刀尖嵌片的俯视图；

图3 为图2中线段五所对应倒棱部分的截面图；

图4为图2中线段六所对应倒棱部分的截面图；

图5为图2中线段九所对应倒棱部分的截面图；

图6为图2中线段八所对应倒棱部分的截面图；

图7为图2中线段七所对应倒棱部分的截面图；

图8为图2的P向视图；

图9为图2中各线段所对应倒棱宽度值和角度值变化的曲线图；

图10为加工时，本发明的具有变倒棱宽度和角度的车削刀片与工件之间的相对位置的俯视图。

其中，刀体I、刀尖嵌片II、上表面1、下表面2、侧面一3、侧面二3’、 修光面一4、修光面二4’、刀尖曲面5、切削刃6、刀杆安装孔7。

具体实施方式

具体实施方式一：如图1~图6所示，一种具有变倒棱宽度和角度的车削刀片，所述的车削刀片由刀体I和刀尖嵌片II组成，所述的刀体I的中部设有刀杆安装孔7（刀杆安装孔7磨有倒棱，以便于安装），刀体I的水平截面为多边形，刀体I的上表面的任意一个顶角处设置有与刀尖嵌片II相匹配的嵌入槽，所述的刀尖嵌片II紧密嵌入刀体I的嵌入槽内，车削刀片的侧面包括侧面一3、侧面二3’、 修光面一4、修光面二4’和刀尖曲面5，所述的刀尖嵌片II的刀尖处设有刀尖切削段，所述的刀尖切削段加工有变倒棱面，所述的变倒棱面的下边缘线为切削刃6，所述的切削刃6与修光面一4、修光面二4’及刀尖曲面5的俯视投影相对应，所述的侧面一3、修光面一4、侧面二3’及修光面二4’均为平面，侧面一3与修光面一4之间以及侧面二3’ 与修光面二4’之间均设有夹角，修光面一4与刀尖曲面5及侧面一3之间以及修光面二4’与刀尖曲面5及侧面二3’之间均采用圆弧过渡面连接；

切削刃6由线段一AB、线段二DE及圆弧线一BD组成，所述的线段一AB和线段二DE关于圆弧线一BD的中心线L对称设置，变倒棱面的上边缘线由线段三A’ B’、线段四D’ E’及圆弧线二B’ D’组成，所述的圆弧线二B’ D’与圆弧线一BD相对应，所述的线段三A’ B’与线段一AB相对应，所述的线段四D’ E’与线段二DE相对应，圆弧线一BD的中心线L与圆弧线一BD及圆弧线二B’ D’分别相交于点一C和点二 C’，线段一AB远离圆弧线一BD的端点A与线段三A’B’远离圆弧线二B’ D’的端点A’的连线为线段五AA’，线段一AB的另一个端点B与线段三A’B’的另一个端点B’的连线为线段六BB’， 线段二DE远离圆弧线一BD的端点E与线段四D’ E’远离圆弧线二B’ D’的端点E’的连线为线段七EE’，线段二DE的另一端点D与线段四D’ E’的另一端点D’的连线为线段八DD’，所述的点一C和点二 C’的连线为线段九CC’；所述的线段九CC’所对应的倒棱宽度最大，线段九CC’所对应的倒棱角度最小，所述的线段五AA’和线段七EE’所对应的倒棱关于圆弧线一BD的中心线L对称设置，线段五AA’和线段七EE’所对应的倒棱宽度最小，线段五AA’和线段七EE’所对应的倒棱角度最大（变倒棱面具有逐渐变化的倒棱宽度和倒棱角度），所述的线段六BB’和线段八DD’所对应的倒棱关于圆弧线一BD的中心线L对称设置；

所述的刀尖曲面5的上边缘与圆弧线一BD相重合，所述的修光面一4的上边缘与线段二DE相重合，所述的修光面二4’的上边缘与线段一AB相重合。

如图1、图10所示，本实施方式中的刀体I的水平截面为多边形，如正方形、六边形或菱形，也可以或其他类似形状。车削刀片的切削角为60°～100°。 车削刀片的上表面1与下表面2相平行设置，线段一AB和线段二DE均为直线修光刃，所述的直线修光刃的长度与进给量有关，约为进给量的1.2～1.5倍。精加工中，进给量在0.05～0.3mm/r之间，本实施方式中，线段一AB和线段二DE的长度均取0.4mm。直线修光刃的作用为擦拭已加工表面。本实施方式中参与切削的部分为线段二DE和圆弧线一BD，因此，加工中应保证线段二DE与进给方向保持平行，否则线段二DE（直线修光刃）不能发挥擦拭已加工表面的作用。

从图2中可以看出，线段五AA’、七线段EE’、线段一AB、线段二DE、圆弧线一BD、线段三A’B’、线段四D’E’和圆弧线二B’D’所围成的面为变倒棱面，圆弧线一BD和圆弧线二B’D’不同心， O为圆弧线一BD的圆心，O’为圆弧线二B’D’的圆心，线段一AB与线段三A’B’之间存在一定的夹角，线段二DE与线段四D’E’之间也存在一定的夹角。

线段一AB、线段三A’ B’、 线段二DE、线段四D’ E’为直线， 线段OB、OC、OD、均为圆弧线一BD的半径，线段OA垂直于侧面二3’， 线段OE垂直于侧面一3。线段六BB’为线段一AB（修光刃）与圆弧线一BD相交的点B和圆心O连线上的线段，线段CC’为圆弧线一BD的中心线L上的线段。

如图2~图7所示，变倒棱面的倒棱宽度值和角度值均为连续变化的。线段五AA’（或线段七EE’）所对应的倒棱宽度到线段九CC’所对应的倒棱宽度为逐渐增大，倒棱角度逐渐减小，从图8中可以看出，垂直于上表面1方向，变倒棱面所对应的高度相同。俯看车削刀片（上表面1水平设置），变倒棱所对应的宽度不同，则变倒棱所对应的倒棱角度不同。本实施方式中，各线段所对应的倒棱宽度和角度如下：

图9中，为本实施方式中各线段所对应截面的倒棱宽度和角度连续变化的图，图中实线为倒棱宽度的变化曲线，虚线为倒棱角度的变化曲线。

图10中，车削刀片采用直线修光刃（线段一AB和线段二DE）结构，可以降低加工表面粗糙度值，提高加工表面质量。

具体实施方式二：如图1和图2所示，具体实施方式一所述的一种具有变倒棱宽度和角度的车削刀片，所述的修光面一4或修光面二4’平行于车削刀片的进给方向。

具体实施方式三：如图1和图2所示，具体实施方式一所述的一种具有变倒棱宽度和角度的车削刀片，所述的变倒棱面的宽度取值范围为0.1～0.3mm，变倒棱面的倒棱角度取值范围为-5°～-25°。效果是：倒棱宽度和倒棱角度取值过大，会导致切削过程中产生的切削力过大，加工中产生的振动也会增大，影响加工表面质量，倒棱宽度和倒棱角度取值过小，则倒棱所起的作用不明显。

具体实施方式四：如图1所示，具体实施方式一、二或三所述的一种具有变倒棱宽度和角度的车削刀片，所述的车削刀片由立方氮化硼材料制成；或者所述的刀体I由硬质合金材料制成，所述的刀尖嵌片II由立方氮化硼或金刚石材料制成（因切削刃6参与切削）。

具体实施方式五：如图10所示，具体实施方式一所述的一种具有变倒棱宽度和角度的车削刀片，所述的侧面一3与修光面一4之间的夹角以及侧面二3’ 与修光面二4’之间的夹角均为175°。效果是：车削刀片与工件的相对位置，主偏角95°，副偏角5°，要想保证加工中线段一（直线修光刃）AB或线段二（直线修光刃）DE与进给方向保持平行，则夹角必须是175°。

具体实施方式六：如图1及图2所示，具体实施方式一或五所述的一种具有变倒棱宽度和角度的车削刀片，所述的圆弧过渡面的曲率半径范围为50～80um（以增强连接处的强度）。

本发明的车削刀片用于加工较硬的材料，如淬硬轴承钢、高温合金等。

车削刀片的刀尖关于圆弧线一BD的中心线L左右对称，这种设计优点是即可用于左手车削也可用于右手车削，车削刀片既可安装在左手刀杆上，也可安装在右手刀杆上。安装条件比较宽，安装范围较宽。采用本发明的车削刀片，其加工宽度是未修光刃的2倍左右，故在相同的表面粗糙度要求下，其加工效率是常规刀片的2倍。

Claims (6)

1.一种具有变倒棱宽度和角度的车削刀片，所述的车削刀片由刀体（I）和刀尖嵌片（II）组成，所述的刀体（I）的中部设有刀杆安装孔（7），刀体（I）的水平截面为多边形，刀体（I）的上表面的任意一个顶角处设置有与刀尖嵌片（II）相匹配的嵌入槽，所述的刀尖嵌片（II）紧密嵌入刀体（I）的嵌入槽内，车削刀片的侧面包括侧面一（3）、侧面二（3’）、 修光面一（4）、修光面二（4’）和刀尖曲面（5），所述的刀尖嵌片（II）的刀尖处设有刀尖切削段，其特征在于：所述的刀尖切削段加工有变倒棱面，所述的变倒棱面的下边缘线为切削刃（6），所述的切削刃（6）与修光面一（4）、修光面二（4’）及刀尖曲面（5）的俯视投影相对应，所述的侧面一（3）、修光面一（4）、侧面二（3’）及修光面二（4’）均为平面，侧面一（3）与修光面一（4）之间以及侧面二（3’ ）与修光面二（4’）之间均设有夹角，修光面一（4）与刀尖曲面（5）及侧面一（3）之间以及修光面二（4’）与刀尖曲面（5）及侧面二（3’）之间均采用圆弧过渡面连接；

切削刃（6）由线段一（AB）、线段二（DE）及圆弧线一（BD）组成，所述的线段一（AB）和线段二（DE）关于圆弧线一（BD）的中心线（L）对称设置，变倒棱面的上边缘线由线段三（A’ B’）、线段四（D’ E’）及圆弧线二（B’ D’）组成，所述的圆弧线二（B’ D’）与圆弧线一（BD）相对应，所述的线段三（A’ B’）与线段一（AB）相对应，所述的线段四（D’ E’）与线段二（DE）相对应，圆弧线一（BD）的中心线（L）与圆弧线一（BD）及圆弧线二（B’ D’）分别相交于点一（C）和点二（C’），线段一（AB）远离圆弧线一（BD）的端点（A）与线段三（A’ B’）远离圆弧线二（B’ D’）的端点（A’）的连线为线段五（AA’），线段一（AB）的另一个端点（B）与线段三（A’ B’）的另一个端点（B’）的连线为线段六（BB’）， 线段二（DE）远离圆弧线一（BD）的端点（E）与线段四（D’E’）远离圆弧线二（B’ D’）的端点（E’）的连线为线段七（EE’），线段二（DE）的另一端点（D）与线段四（D’ E’）的另一端点（D’）的连线为线段八（DD’），所述的点一（C）和点二（C’）的连线为线段九（CC’）；所述的线段九（CC’）所对应的倒棱宽度最大，线段九（CC’）所对应的倒棱角度最小，所述的线段五（AA’）和线段七（EE’）所对应的倒棱关于圆弧线一（BD）的中心线（L）对称设置，线段五（AA’）和线段七（EE’）所对应的倒棱宽度最小，线段五（AA’）和线段七（EE’）所对应的倒棱角度最大，所述的线段六（BB’）和线段八（DD’）所对应的倒棱关于圆弧线一（BD）的中心线（L）对称设置；

所述的刀尖曲面（5）的上边缘与圆弧线一（BD）相重合，所述的修光面一（4）的上边缘与线段二（DE）相重合，所述的修光面二（4’）的上边缘与线段一（AB）相重合。

2.根据权利要求1所述的一种具有变倒棱宽度和角度的车削刀片，其特征在于：所述的修光面一（4）或修光面二（4’）平行于车削刀片的进给方向。

3.根据权利要求1所述的一种具有变倒棱宽度和角度的车削刀片，其特征在于：所述的变倒棱面的宽度取值范围为0.1～0.3mm，变倒棱面的倒棱角度取值范围为-5°～-25°。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种具有变倒棱宽度和角度的车削刀片，其特征在于：所述的车削刀片由立方氮化硼材料、金刚石、陶瓷、硬质合金材料中的任意一种材料制成；或者所述的刀体I由硬质合金材料制成，所述的刀尖嵌片II由立方氮化硼材料制成。

5.根据权利要求1所述的一种具有变倒棱宽度和角度的车削刀片，其特征在于：所述的侧面一（3）与修光面一（4）之间的夹角以及侧面二（3’ ）与修光面二（4’）之间的夹角均为175°。

6.根据权利要求1或5所述的一种具有变倒棱宽度和角度的车削刀片，其特征在于：所述的圆弧过渡面的曲率半径范围为50～80um。