CN106424788A - 一种具有变倒棱宽度的车削刀片 - Google Patents

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Abstract

一种具有变倒棱宽度的车削刀片，属于车削刀具技术领域。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，刀尖嵌片紧密嵌入刀体的嵌入槽内，刀尖嵌片的刀尖切削段加工有变倒棱面，刀尖嵌片的刀尖切削段的变倒棱面为连续变化的曲面，连续变化的曲面的角度为恒定值，连续变化的曲面的上段圆弧线由圆弧线段一和圆弧线段二组成，连续变化的曲面的下段圆弧线由圆弧线段三和圆弧线段四组成，圆弧线段三的曲率半径小于圆弧线段四的曲率半径，圆弧线段三与圆弧线段四组成圆弧切削刃。本发明适用于精车加工。

Description

一种具有变倒棱宽度的车削刀片
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
硬态车削中，常用的刀具材料为立方氮化硼，其具有硬度高、耐磨性好、摩擦系数低、导热性好和化学稳定性好等优点，正逐步取代磨削成为一种新的精加工方式。但立方氮化硼刀具的脆性较大，在加工中易出现破损现象，大大降低了加工的可靠性。并且立方氮化硼刀具成本较高，破损后会造成较大的经济损失。为解决此问题，通常在加工前要对立方氮化硼刀具刃口进行处理以提高其抗破损能力。现在常见的对立方氮化硼刀具刃口的处理比较简单，比较常见的是对刃口进行恒定宽度和角度的负倒棱处理，这样可大大提高立方氮化硼材料刀具在加工中的效率和可靠性。
倒棱宽度和角度对切削力、切削温度、残余应力等有较大影响，不同的倒棱宽度和角度所产生的切削力、切削温度等也不相同。故需要设计出变化的负倒棱以提高刀具的切削加工性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有变倒棱宽度的车削刀片，它能减少前刀面的月牙洼磨损，使月牙洼磨损位置偏移，降低磨损对切削加工的影响，提高刀具的使用寿命。
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，刀尖嵌片的刀尖切削段加工有变倒棱面，刀尖嵌片的刀尖切削段的变倒棱面为连续变化的曲面，所述的连续变化的曲面的角度为恒定值，连续变化的曲面的上段圆弧线由圆弧线段一和圆弧线段二组成，所述的圆弧线段一位于刀尖嵌片的刀尖处，连续变化的曲面的下段圆弧线由圆弧线段三和圆弧线段四组成，所述的圆弧线段三与圆弧线段一相对应，所述的圆弧线段二与圆弧线段四相对应，圆弧线段三的曲率半径小于圆弧线段四的曲率半径，所述的圆弧线段三与圆弧线段四组成圆弧切削刃。
本发明相对于现有技术的有益效果是：本发明适用于精加工，其中圆弧线段四（去屑刃）单独参与切削，圆弧线段三（为过渡刃）起强化刃口结构，增强刀尖强度作用。本发明的切削加工宽度是传统车削刀片的2-3倍左右，加工效率较高。同时，变倒棱宽度结构可减少月牙洼磨损，使月牙洼磨损偏移，降低磨损对加工的影响，提高刀具的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的具有变倒棱宽度的车削刀片立体图；
图2为刀尖刃口刃型决定参数的俯视图；
图3为刀尖嵌片的立体图；
图4为图3中线段一所对应的倒棱宽度和角度的截面图；
图5为图3中线段二所对应的倒棱宽度和角度的截面图；
图6为图3中线段三所对应的倒棱宽度和角度的截面图；
图7为图3中线段四所对应的倒棱宽度和角度的截面图；
图8为加工轴类零件时，本发明的具有变倒棱宽度的车削刀片与工件的相对位置示意图。
其中，刀体I、刀尖嵌片II、刀体上表面1、刀体下表面2、刀体侧面一3A、刀体侧面二3B、刀体曲面一4、刀体曲面二5、刀体倒棱曲面6、圆弧线段三7、圆弧线段四8、圆弧线段二9、圆弧线段一10、工件11、刀杆安装孔12。
具体实施方式
具体实施方式一：如图1~图7所示，一种具有变倒棱宽度的车削刀片，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12，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，刀尖嵌片II的刀尖切削段加工有变倒棱面，刀尖嵌片II的刀尖切削段的变倒棱面为连续变化的曲面，所述的连续变化的曲面的角度θ为恒定值，连续变化的曲面的上段圆弧线由圆弧线段一10和圆弧线段二9组成（该两条圆弧线段圆滑过渡），所述的圆弧线段一10位于刀尖嵌片II的刀尖处，连续变化的曲面的下段圆弧线由圆弧线段三7和圆弧线段四8组成（该两条圆弧线段圆滑过渡），所述的圆弧线段三7与圆弧线段一10相对应，所述的圆弧线段二9与圆弧线段四8相对应，圆弧线段三7的曲率半径小于圆弧线段四8的曲率半径，所述的圆弧线段三7与圆弧线段四8组成圆弧切削刃。
如图1所示，刀体I的水平截面形状可以为正方形、三角形、六角形或各种角度的菱形，本实施方式中选为80°菱形刀体I。
如图3所示，刀体I包括刀体上表面1（前刀面）、刀体下表面2、刀体侧面一3A、刀体侧面二3B、刀体曲面一4、刀体曲面二5和刀体倒棱曲面6；所述的刀体上表面1和刀体下表面2平行设置，所述的刀体侧面一3A与刀体曲面一4相切设置，所述的刀体曲面一4设置在刀尖嵌片II的圆弧线段四8正下方，所述的刀体侧面二3B与刀体曲面二5相切设置，所述的刀体曲面二5设置在圆弧线段三7的正下方，刀体曲面一4与刀体曲面二5相切设置。
如图2所示，刀体侧面一3A的俯视投影线与刀体侧面二3B的俯视投影线相交于点H，圆弧线段四8与圆弧线段三7相切，K为圆弧线段三7与圆弧线段四8的交点，线段HK与刀体侧面二3B的俯视投影线之间的夹角为α，线段HK为定值，圆弧线段三7与刀体侧面二3B的俯视投影线相切于点M，圆弧线段四8与刀体侧面一3A的俯视投影线相切于点N，圆弧线段四8的圆心为02，线段02N与水平线之间的夹角为λ。圆弧线段三7的曲率半径为R1，圆弧线段三7的圆心为O1，圆弧线段四8的曲率由半径为R2，圆弧线段四8的圆心为O2，圆弧线段三7的弧度由角度β1（为线段O1 M与线段O1 K之间的夹角）控制，圆弧线段四8的弧度由角度β2（为线段02K与线段02 N之间的夹角）控制，点K与圆心O1和圆心O2在同一直线上，点K的位置由线段点HK与刀体侧面二3B的俯视投影线之间的夹角α决定。故刀尖嵌片II的刀尖切削段形状由参数α、λ、R1、R2、β1、β2决定。
如图3~图7所示，本实施方式中，刀尖嵌片II中由圆弧线段三7、圆弧线段四8、圆弧线段二9及圆弧线段一10围合区域内的倒棱面为变倒棱面，其他倒棱面的倒棱宽度均相同。
具体实施方式二：如图3及图4~图7所示，具体实施方式一所述的一种具有变倒棱宽度的车削刀片，所述的圆弧线段四8远离圆弧线段三7的端点与圆弧线段二9远离圆弧线段一10的端点的连线为线段一A（线段一A附近的倒棱起擦拭作用），圆弧线段四8中点和圆弧线段二9中点的连线为线段二B，所述的圆弧线段三7与圆弧线段四8的交点和圆弧线段二9与圆弧线段一10交点的连线为线段三C，圆弧线段三7远离圆弧线段四8的端点与圆弧线段一10远离圆弧线段二9的端点的连线为线段四D；所述的线段一A所对应的倒棱宽度W1和线段四D所对应的倒棱宽度W4相同（都为变倒棱面倒棱宽度最小处），所述的线段三C所对应的倒棱宽度W3最大，线段一A所对应的倒棱宽度W1到线段三C所对应的倒棱宽度W3逐渐增大，线段三C所对应的倒棱宽度W3到线段四D所对应倒棱宽度W4逐渐变小。
线段一A附近的变倒棱区域在加工中起到擦拭已加工表面作用，线段二B附近的变倒棱区域的擦拭作用大于去屑作用，线段三C附近的变倒棱区域起到去屑作用。
图4~图7中，各线段所对应的倒棱宽度和角度如下表：
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具有变倒棱宽度的车削刀片，所述的刀尖嵌片II紧密嵌入刀体I的嵌入槽内二者采用楔形结构配合（可增加刀体I和刀尖嵌片II连接的强度）。
具体实施方式四：如图4~图7所示，具体实施方式一所述的一种具有变倒棱宽度的车削刀片，所述的变倒棱面宽度的取值范围为0.1mm～0.25mm，所述的连续变化的曲面（变倒棱面）的角度（θ）的取值范围为-5°～-25︒。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。
具体实施方式五：如图4~图7所示，具体实施方式四所述的一种具有变倒棱宽度的车削刀片，所述的变倒棱面宽度的变化范围小于等于0.15mm。
具体实施方式六：如图1所示，具体实施方式一、四或五所述的一种具有变倒棱宽度的车削刀片，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。
实施例：切削加工时，本发明的车削刀片与工件11的相对位置如图8所示，工件11绕中心线P旋转，车削刀片相对工件11沿进给方向移动。本实施例采用右手加工（也可设计成左手加工），所用刀杆为DCLNR 2525M12。本发明通常用于精加工较硬的材料，其切深较小，一般不超过0.3mm，故加工时，只有圆弧线段四8作为去屑刃参与切削，圆弧线段三7作为过渡刃起强化作用（如图1及图3所示）。切削时，相同加工条件时，与常规的圆弧车削刀片相比，本发明的车削刀片切削宽度较大，切削去除率高（不同的刀具参数所产生的加工效率、切削去除率不同，一般在2-3倍左右），加工残留高度也小于常规的圆弧切削刀片，故其加工表面粗糙度也较低，有利于提高加工表面质量。采用变倒棱宽度结构可以减少热产生。使前刀面产生的月牙洼磨损偏移，同时也减少月牙洼的形成，提高车削刀片的使用寿命。
本发明适用于精车加工，其加工范围为:切削速度为80-250m/min，切削深度为0.1-0.3mm，切削进给量为0.05-0.3mm/r。

Claims (6)

1.一种具有变倒棱宽度的车削刀片，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（12），其特征在于：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，刀尖嵌片（II）的刀尖切削段加工有变倒棱面，刀尖嵌片（II）的刀尖切削段的变倒棱面为连续变化的曲面，所述的连续变化的曲面的角度（θ）为恒定值，连续变化的曲面的上段圆弧线由圆弧线段一（10）和圆弧线段二（9）组成，所述的圆弧线段一（10）位于刀尖嵌片（II）的刀尖处，连续变化的曲面的下段圆弧线由圆弧线段三（7）和圆弧线段四（8）组成，所述的圆弧线段三（7）与圆弧线段一（10）相对应，所述的圆弧线段二（9）与圆弧线段四（8）相对应，圆弧线段三（7）的曲率半径小于圆弧线段四（8）的曲率半径，所述的圆弧线段三（7）与圆弧线段四（8）组成圆弧切削刃。
2.根据权利要求1所述的一种具有变倒棱宽度的车削刀片，其特征在于：所述的圆弧线段四（8）远离圆弧线段三（7）的端点与圆弧线段二（9）远离圆弧线段一（10）的端点的连线为线段一（A），圆弧线段四（8）中点和圆弧线段二（9）中点的连线为线段二（B），所述的圆弧线段三（7）与圆弧线段四（8）的交点和圆弧线段二（9）与圆弧线段一（10）交点的连线为线段三（C），圆弧线段三（7）远离圆弧线段四（8）的端点与圆弧线段一（10）远离圆弧线段二（9）的端点的连线为线段四（D）；所述的线段一（A）所对应的倒棱宽度（W1）和线段四（D）所对应的倒棱宽度（W4）相同，所述的线段三（C）所对应的倒棱宽度（W3）最大，线段一（A）所对应的倒棱宽度（W1）到线段三（C）所对应的倒棱宽度（W3）逐渐增大，线段三（C）所对应的倒棱宽度（W3）到线段四（D）所对应倒棱宽度（W4）逐渐变小。
3.根据权利要求1或2所述的一种具有变倒棱宽度的车削刀片，其特征在于：所述的刀尖嵌片（II）紧密嵌入刀体（I）的嵌入槽内二者采用楔形结构配合。
4.根据权利要求1所述的一种具有变倒棱宽度的车削刀片，其特征在于：所述的变倒棱面宽度的取值范围为0.1mm～0.25mm，所述的连续变化的曲面的角度（θ）的取值范围为-5°～-25︒。
5.根据权利要求4所述的一种具有变倒棱宽度的车削刀片，其特征在于：所述的变倒棱面宽度的变化范围小于等于0.15mm。
6.根据权利要求1、4或5所述的一种具有变倒棱宽度的车削刀片，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。
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