CN109954894B - 一种用于筒形件切断刀具及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种用于筒形件切断刀具及其使用方法。刀具包括刀柄和刀头。刀头按功能分为倒角刀和切断刀。在刀头的两端分别有倒角刀和切断刀，并使该刀头的两端镜像对称。倒角刀凸出该切断刀的一个表面上，切断刀的几何中心与倒角刀的几何中心重合。在副偏刃的端头有退刀刃。使用时，仅一次进刀、退刀动作即可完成切断和倒角的加工，并同时清除筒形件的毛刺，根除了金属粘连现象，有效降低操作者劳动强度，提高了工作效率。

Description

一种用于筒形件切断刀具及其使用方法

技术领域

本发明涉及机械加工行业，具体是一种用于筒形件切断的坡口成型刀。所述筒形件的壁厚为0.2mm～10.0mm。

背景技术

随着我国经济及国防能力的增强，金属筒形件在航空、航天、石油领域的应用范围越发广泛，金属筒形件的产能需要进一步提升。而金属筒形件需要两端加工焊接坡口，并与封头、接头、法兰等零部件进行焊接成为容器壳体或连接管道，因此大批量金属筒形件的切断、坡口加工需要更低的成本、更高的效率。

目前在金属筒形件切断与倒角工序中，大多企业一般使用2-3把刀具，如切断刀、平端面刀和倒角刀，并采用了如下的操作步骤：

圆筒找正─切断刀切断─松小刀架—换平端面刀—紧小刀架—平端面─(量尺寸─平端面)─退刀─松小刀架─换坡口刀─紧小刀架─对刀─坡口刀倒角─钳修毛刺。

该方法使用了不少于2把的传统刀具，无论是在平端面还是倒角的车削过程中对金属薄壁圆筒均为单向施力，作为柔性件的金属薄壁圆筒易发生震颤，坡口与端面质量差、周向尺寸精度不一致，坡口处应力存在导致直径出现变化，无法彻底清除毛刺，存在尖锐棱角和切削粘连需要后续工序人工钳修，在大批量连续作业过程中，需要操作者频繁对机床刀架调整和换刀动作，且车削声音刺耳，操作者工作环境差，圆筒切断、倒角效率低。在专利CN202199786U公开了一种主要用于棒料产品切断的切断刀，该刀头的切削刃为人字形，延长了切削刃的使用寿命。专利CN104384540A公开了一种切断刀通过设置带角度的切削刃，提高切断刀的强度和切削力，通过设置尖形或圆弧状刀尖，能提高刀尖强度。该两种切断刀对于筒形件的切断无法解决切口的收缩变形、多余毛刺的快速去除等问题，大批量圆筒连续切断作业时仍然需要较高的人员参与度，需要频繁换刀或调整刀架角度，其切削效率很低，产品质量也会因为操作者的精神、体力、技能状况出现频繁波动。

发明内容

为解决现有金属筒形件切断及倒角过程中的使用刀具多、操作繁琐、效率低、批生产劳动强度大的不足，切口易变形、切断处毛刺难以根除的现象，本发明提出了一种用于筒形件切断刀具及其使用方法。

本发明提出的用于筒形件切断刀具包括刀柄和刀头。所述刀头按功能分为倒角刀和切断刀。所述倒角刀凸出该切断刀的一个表面上，切断刀的几何中心与所述倒角刀的几何中心重合。在所述切断刀的几何中心与所述倒角刀的几何中心处有阶梯通孔。在该切断刀一侧的副偏角底部加工出所述倒角刀。

所述刀头呈矩形块状，在该刀头的两端分别加工出倒角刀和切断刀，并使该刀头的两端镜像对称。

所述切断刀位于该刀头两端端头处，并使该两端间距为24～40mm。所述切断刃的宽度为4～10mm。所述切断刀的后角为5～10°，副偏角为1～1.5°，前角为15～25°。由所述切断刀该端上表面的边形成了切断刃，该切断刃平行于工件的母线。在所述切断刃的两端分别有副切削刃；该副切削刃的角度为1～1.5°。

所述副偏角上的刃即为副偏刃；该副偏刃与切断刃相交的点即为副偏刃顶点；在所述副偏刃与切断刃衔接过渡的顶端有凸出该副偏刃所在表面的弧面；该弧面的顶端形成了刀头的退刀刃；所述退刀刃的起点g位于该副偏刃上，并距离该副偏刃顶点0.5～2mm处，该弧面的另一端与所述切断刃衔接；所述弧面的圆弧半径为0.3～1.5°；弧面与切断刀副偏刃之间的夹角α为10～20°。

所述倒角刀的倒角刃与切断刃之间的夹角为35°或40°，倒角刃与切断刃位于同一水平高度上。所述倒角刀的后角为5～10°，副偏角为1～1.5°，前角为15～25°。所述倒角刃两端间距为6～18mm，倒角刃的长度为3～10mm。

所述刀柄上加工有用于安装刀头的凹槽；在该凹槽的槽底表面有用于安装压紧螺钉的螺纹通孔；该螺纹通孔的位置须满足切断刀切断工件和倒角刀对工件进行倒角；该凹槽侧面与切断刀和倒角刀的副偏角、后角所围成的4个平面吻合。

使用时，在车床上安装筒形件后，安装倒角刀，并使该倒角刀的倒角刃的角度与产品要求的倒角角度一致。调整刀头高度，确保切断刃与筒形件轴心高度一致。刀具做进给运动，筒形件切断后继续进刀，当倒角刃与筒形件接触时，使刀具进给，完成对筒形件的加工；使刀具沿进给反方向退刀；退刀中，通过退刀刃去除筒形件端面内壁的金属毛刺和铁屑粘连，同时对圆筒端面内壁施加了一个与进刀施力方向相反的作用力，有效消除了圆筒切断面的直径收缩现象，完成筒形件切断及倒角加工。

本发明中，所述刀头按功能分为倒角刀和切断刀。所述倒角刀凸出该切断刀的一个表面上，切断刀的几何中心与所述倒角刀的几何中心重合。在所述切断刀的几何中心与所述倒角刀的几何中心处有用于安装压紧螺钉的阶梯通孔，该阶梯通孔尺寸能够满足压紧螺钉拧紧和受力。

本发明具有以下良好的使用效果：加工效率高，坡口质量稳定，仅一次进刀、退刀动作即可完成切断和倒角的加工，筒形件的毛刺和金属粘连现象能够彻底根除，能有效降低操作者劳动强度，对操作者技能要求低，加工效率高，进刀过程切断刃发挥作用，退刀过程退刀刃发挥作用，进刀及退刀过程对圆筒口部施加了方向相反的作用力，因此显著减小了圆筒切断面切削应力导致的张口、收缩变形；同时若一边的切断刃和倒角刃磨损后，可调转刀头方向继续使用另一边的切断刃和倒角刃，单片刀具的使用寿命更高，降低成本。该成形刀具及加工方法通过了大批量产品的生产实际检验，如表所示对传统切断刀的使用情况与本发明进行了对比。

附图说明

图1是刀头和刀柄的装配示意图；其中，图1中a是主视图，图1中b是图1中a的剖视图。

图2是刀具切断和倒角的示意图。

图3是刀头的结构示意图。

图4是刀头的二维视图；其中图4中a是主视图，图4中b是图4中a的C-C向剖视图。

图5是图4中a的E部位的局部放大图。

图6是图4中a的A-A向视图。

图7是图4中a的B-B向视图。

图中：1.刀头；2.压紧螺钉；3.刀柄；4.筒形件；5.倒角刀；6.切断刀；7.倒角刃；8.切断刃；9.前角；10.退刀面；11.退刀刃；12.退刀刃的起点g。

具体实施方式

本实施例是一种用于筒形件切断刀具。包括刀柄3和刀头1。所述刀头通过压紧螺钉2固定在该刀柄上。

所述刀头按功能分为倒角刀5和切断刀6。所述倒角刀5凸出该切断刀的一个表面上，切断刀的几何中心与所述倒角刀的几何中心重合。在所述切断刀的几何中心与所述倒角刀的几何中心处有用于安装压紧螺钉2的阶梯通孔，该阶梯通孔尺寸能够满足压紧螺钉拧紧和受力。

所述刀头呈矩形块状，在该刀头的两端分别加工出倒角刀5和切断刀6，并使该刀头的两端镜像对称。本实施例以其中的一端为例加以描述。

所述切断刀6位于该刀头两端端头处，并使该两端间距为24mm。所述切断刃的宽度为5.4mm。

将切断刀该端的端面自上而下加工成为5～10°的斜面，形成了该切断刀的后角；该切断刀的副偏角为1～1.5°，前角为15～25°。由所述切断刀该端上表面的边形成了切断刃8，该切断刃平行于工件的母线。在所述切断刃的两端分别有副切削刃；该副切削刃的角度为1～1.5°。

所述副偏角上的刃即为副偏刃；该副偏刃与切断刃相交的点即为副偏刃顶点。在所述副偏刃与切断刃8衔接过渡的顶端有凸出该副偏刃所在表面的弧面10；该弧面10的的顶端形成了刀头的退刀刃11。所述退刀刃的起点g位于该副偏刃上，并距离该副偏刃顶点0.5～2mm处，该弧面的另一端与所述切断刃8衔接。形成该退刀刃11的弧面的圆弧半径为0.3～1.5°；弧面与切断刀副偏刃之间的夹角α为10～20°。

在该切断刀一侧的副偏角底部加工出所述倒角刀5。

所述倒角刀5的倒角刃7与所述切断刃8之间的夹角根据设计要求的倒角角度确定，一般为35°或40°，倒角刃7与切断刃8位于同一水平高度上。所述倒角刀的后角为5～10°，其副偏角为1～1.5°，其前角为15～25°。所述倒角刃两端间距为10mm，倒角刃的长度为3.1mm。

所述刀柄3为条形，在该刀柄的一个长边上加工有用于安装刀头的凹槽；在该凹槽的槽底表面有用于安装压紧螺钉的螺纹通孔。该螺纹通孔的位置须满足切断刀6切断工件和倒角刀5对工件进行倒角。该凹槽侧面与与切断刀和倒角刀的副偏角、后角所围成的4个平面吻合。

本发明中，刀柄厚度25mm，宽度25mm，装卡刀头部位加工有固定与装卡刀头的开槽和M3mm的螺纹通孔，槽深8.4mm；刀柄上的M3mm螺纹孔位置与刀头阶梯通孔位置重合。

安装时，将刀头插入刀柄的开槽中，刀柄M3mm螺纹孔与刀头阶梯孔对齐，使用M3压紧螺钉将刀头装配、锁紧于刀柄开槽中。

使用时，在车床上安装筒形件后，安装倒角刀，并使该倒角刀的倒角刃的角度与产品要求的倒角角度一致，调整刀头高度，确保切断刃与筒形件轴心高度一致。刀具做进给运动，筒形件切断后继续进刀，当倒角刃与筒形件接触时，使刀具进给，完成对筒形件的加工；使刀具沿进给反方向退刀；退刀中，通过退刀刃去除筒形件端面内壁的金属毛刺和铁屑粘连，同时对圆筒端面内壁施加了一个与进刀施力方向相反的作用力，有效消除了圆筒切断面的直径收缩现象，完成筒形件切断及倒角加工。

表中所示为各实施例的参数：

产品规格	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					筒形件壁厚 mm	0.2	3.2	7.0	10
筒形件倒角钝边 mm	0.1	1.0	3.0	5.0
					筒形件倒角的角度 mm	35	40	35°	40
刀头切断刃间 mm	20	25	30	40
					切断刃宽度 mm	4	4	6	10
切断刀后角 °	10	8	5	5
					切断刀副偏角 °	1	1.2	1.4	1.5
切断刀前角 °	15	15	20	25
					副切削刃角度 °	1	1.2	1.4	1.5
退刀刃起点g与该副偏刃顶点的距离 mm	0.5	1.0	1.5	2
					弧面与切断刀副偏刃夹角 °	20	15	10	10
弧面的圆弧半径 mm	0.3	0.8	1.2	1.5
					倒角刀后角 °	10	8	5	5
倒角刀副偏角 °	1	1.2	1.4	1.5
					倒角刀前角 °	15	15	20	25
倒角刃间距 mm	6	10	15	18
					倒角刃长度 mm	3	3	7	10

Claims (5)

1.一种用于筒形件切断刀具，其特征在于，包括刀柄和刀头；所述刀头按功能分为倒角刀和切断刀；所述倒角刀凸出该切断刀的一个表面上，切断刀的几何中心与所述倒角刀的几何中心重合；在所述切断刀的几何中心与所述倒角刀的几何中心处有阶梯通孔；在该切断刀一侧的副偏角底部加工出所述倒角刀；

所述副偏角上的刃即为副偏刃；该副偏刃与切断刃相交的点即为副偏刃顶点；在所述副偏刃与切断刃衔接过渡的顶端有凸出该副偏刃所在表面的弧面；该弧面的顶端形成了刀头的退刀刃；所述退刀刃的起点g位于该副偏刃上，并距离该副偏刃顶点0.5～2mm处，该弧面的另一端与所述切断刃衔接；所述弧面的圆弧半径为0.3～1.5mm；弧面与切断刀副偏刃之间的夹角α为10～20°；

所述切断刀位于该刀头两端端头处，并使该两端间距为24～40mm；所述切断刃的宽度为4～10mm；所述切断刀的后角为5～10°，副偏角为1～1.5°，前角为15～25°；

由所述切断刀该端上表面的边形成了切断刃，该切断刃平行于工件的母线；在所述切断刃的两端分别有副切削刃；该副切削刃的角度为1～1.5°。

2.如权利要求1所述用于筒形件切断刀具，其特征在于，所述刀头呈矩形块状，在该刀头的两端分别加工出倒角刀和切断刀，并使该刀头的两端中心对称。

3.如权利要求1所述用于筒形件切断刀具，其特征在于，所述倒角刀的倒角刃与所述切断刃之间的夹角为35°或40°，倒角刃与切断刃位于同一水平高度上；所述倒角刀的后角为5～10°，副偏角为1～1.5°，前角为15～25°；所述倒角刃两端间距为6～18mm，倒角刃的长度为3～10mm。

4.如权利要求1所述用于筒形件切断刀具，其特征在于，所述刀柄上加工有用于安装刀头的凹槽；在该凹槽的槽底表面有用于安装压紧螺钉的螺纹通孔；该螺纹通孔的位置须满足切断刀切断工件和倒角刀对工件进行倒角；该凹槽侧面与切断刀和倒角刀的副偏角、后角所围成的4个平面吻合。

5.一种使用权利要求1所述用于筒形件切断刀具的方法，其特征在于，使用时，在车床上安装筒形件后，安装刀具，并使倒角刀的倒角刃的角度与产品要求的倒角角度一致；调整刀头高度，确保切断刃与筒形件轴心高度一致；刀具做进给运动，筒形件切断后继续进刀，当倒角刃与筒形件接触时，使刀具进给，完成对筒形件的加工；使刀具沿进给反方向退刀；退刀中，通过退刀刃去除筒形件端面内壁的金属毛刺和铁屑粘连，同时对圆筒端面内壁施加了一个与进刀施力方向相反的作用力，有效消除了圆筒切断面的直径收缩现象，完成筒形件切断及倒角加工。

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