CN110695386A - 一种可转位车刀片 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可转位车刀片,包括刀片本体;刀片本体具有上端面、下端面、侧面以及圆弧面;刀片本体设有贯穿上下端面的中心孔,上、下端面分别与所述侧面、圆弧面相交形成切削刃,切削刃向内设有前刀面和断屑槽,所述切削刃包括对应于刀尖处的圆弧状角刃和配置于圆弧状角刃两边的侧切削刃;在刀尖部向内的前刀面上,与所述切削刃相对间隔地形成有悬伸的凸台,从该凸台的壁面到刀尖之间布置着一个楔形断屑部,在所述楔形断屑部侧面与凸台壁面内各分布一个突起部。本发明具有锋利的刀尖结构、良好的切削刃强度以及优异的断屑、排屑性能,同时能满足高温合金车削精加工和半精加工的需求。

Description

一种可转位车刀片
技术领域
本发明涉及金属切削刀具技术领域,特别是涉及一种加工以高温合金为代表的难加工材料的可转位车削刀片。
背景技术
随着科技的发展,以高温合金为代表的难加工材料的应用越来越广泛,目前已广泛应用于航空、航天、船舶以及能源等行业。
由于高温合金具有导热系数低、高温化学活性高和弹性模量小等特点,在切削过程表现为切削力大、切削温度高、加工硬化倾向大、易形成积屑瘤、刀具磨损严重以及断屑效果差等问题,是典型的难加工材料之一。
近几年,随着陶瓷刀片等在难加工材料车削加工上的应用,由于陶瓷刀片的优异的耐热性、耐磨性以及高去除率等优点,硬质合金刀片在高温合金粗加工上被陶瓷刀片所代替,更多的应用于高温合金车削精加工工序及半精加工工序。为了节约成本和时间,通常加工工件的精加工工序和半精加工工序都集中在同一机床上用同一刀片加工完成。为了提高车削刀片的通用性,需要一种刀片既能满足精加工工况下良好的断、排屑性能,又能满足半精加工时具有良好的切削刃强度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足,提供一种可转位车刀片,通过结构改进,使该刀片具有锋利的刀尖结构、良好的切削刃强度以及优异的断屑、排屑性能,同时能满足高温合金车削精加工和半精加工的需求。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种可转位车刀片,包括周边轮廓大致成多边形形状的刀片本体;刀片本体具有上端面、下端面和连接在上、下端面之间的对应于多边形的边的多个侧面以及连接于两相邻侧面之间的对应于多边形的角的圆弧面;所述刀片本体设有贯穿上下端面的中心孔,所述刀片本体关于中心孔的中心轴旋转对称;所述上、下端面具有完全相同的结构,并为对称结构;所述上、下端面分别与所述侧面、圆弧面相交形成切削刃,切削刃向内设有前刀面和断屑槽,所述切削刃包括对应于刀尖处的圆弧状角刃和配置于圆弧状角刃两边的侧切削刃;在刀尖部向内的前刀面上,与所述切削刃相对间隔地形成有悬伸的凸台,从该凸台的壁面到刀尖之间布置着一个楔形断屑部,在所述楔形断屑部侧面与凸台壁面内各分布一个突起部。
所述切削刃和断屑槽关于多边形形状的刀片本体的顶角的角平分面对称,所述两个突起部和楔形断屑部关于所述顶角的角平分面对称。
所述断屑槽包括沿刀尖圆弧状角刃向中心孔方向依次设置的第一前刀面、第一过渡圆弧、第二前刀面、第二过渡圆弧、楔形断屑部的顶面、第三过渡圆弧;所述第一前刀面包括与圆弧状角刃、两边侧切削刃一一对应的圆弧状角刃第一前刀面和两个侧切削刃第一前刀面;两个侧切削刃第一前刀面向圆弧状角刃第一前刀面过渡时,所述侧切削刃第一前刀面与上端面的夹角α1不变,且侧切削刃的宽度L1逐渐减小;所述第二前刀面包括与圆弧状角刃、两边侧切削刃一一对应的圆弧状角刃第二前刀面和两个侧切削刃第二前刀面,两个侧切削刃第二前刀面向圆弧状角刃第二前刀面过渡时,所述侧切削刃第二前刀面与上端面的夹角α2逐渐增大,且侧切削刃的宽度L2逐渐减小。
所述楔形断屑部形状由所述顶面与两个侧面通过两个圆弧面连接而成,并与所述第二前刀面和凸台壁面圆弧光滑连接,所述楔形断屑部最高点相对于所述刀片本体的厚度的外部方向低于对应的上端面或下端面。
所述圆弧面与圆弧状角刃第一前刀面的交线平行于对应的上端面或下端面,所述侧切削刃在邻近所述圆弧状角刃一定距离W且背离圆弧状角刃方向的最高点朝着在两个角部之间最低点倾斜,使所述侧面与侧切削刃第一前刀面交线的形状为圆弧状;所述圆弧状角刃和两个侧切削刃相对于所述刀片本体的厚度的外部方向低于对应的上端面或下端面。
所述第一前刀面与对应的上端面或下端面的夹角α1不变,且0°≤α1≤10°,12°≤α2≤25°,0.02mm≤L1≤0.15mm,0.25mm≤L2≤0.5mm。
所述楔形断屑部顶面与对应的上端面或下端面形成的夹角为β,170°≤β≤178°。
所述楔形断屑部顶面宽度为a,且0.02mm≤a≤0.1mm,楔形断屑部圆弧面半径为r1,0.1mm≤r1≤0.5mm,楔形断屑部两个斜面夹角为γ,75°≤γ≤125°。
所述楔形断屑部与第二前刀面连接的过渡圆弧为r2,0.3mm≤r2≤0.5mm,楔形断屑部与凸台壁面连接的过渡圆弧为r3,0.3mm≤r3≤0.8mm,楔形断屑部与凸起部的过渡圆弧为r4,0.3mm≤r4≤0.8mm。
所述圆弧状角刃侧面与圆弧状角刃第一前刀面的交线到上端面的距离为h,0.05mm≤h≤0.25mm,侧切削刃底部最低点到最高点距离为H,0.2mm≤H≤0.5mm。
所述侧切削刃与侧切削刃第一前刀面交线的圆弧状的圆弧半径为R,且25mm≤R≤125mm。
所述侧切削刃在邻近所述圆弧状角刃一定距离W,且0.05mm≤W≤0.3mm。
与现有技术相比较,本发明的有益效果是:
1、本发明在刀尖以及切削刃附近设计楔形断屑部、突起部以及圆弧状切削刃,具有锋利的刀尖结构、良好的切削刃强度以及优异的断屑、排屑性能,同时满足高温合金车削精加工和半精加工需求。
2、本发明的可转位刀片,变前角、变刃宽结构设计保持较高锋利度,降低刀刃处的切削阻力,降低切削温度,同时使刀片刃口强度得到提高,提高耐沟槽磨损性能,满足半精加工需求;
3、本发明的楔形断屑部结构设计使得刀片在小切削参数下能够使切削顺利地被引导流动、卷曲并折断从而达到良好的断屑效果,同时降低刀片的接触应力,保持楔形断屑部结构完整,提高长时间加工断屑效果,从而提高刀片寿命;
4、本发明的断屑凸点结构设计提高车削半精加工工况下的卷屑、排屑效果,同时减小切屑与刀片表面的接触面积,减小切屑与刀片表面摩擦,降低切削温度;
5、本发明的侧刃的圆弧刃型设计,控制切削流向,同时增大容屑空间,利于切削的排出及切削热量的排放,降低切削温度;同时参与切削的圆弧形切削刃呈空间分布,增大切削刃与工件接触长度,降低单位切削力,提高刀片寿命。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明;但本发明的一种可转位车刀片不局限于实施例。
附图说明
图1是本发明的实施例的立体构造示意图;
图2是本发明的实施例的主视结构示意图;
图3是图2中的D部放大示意图;
图4是图2中的P向示意图;
图5是沿图2中的C-C线的剖视图;
图6是沿图2中的E-E线的剖视图;
图7是沿图2中的F-F线的剖视图;
图8是图7中的H部放大示意图。
图中,1、刀片本体;11、第一前刀面;11A、圆弧状角刃第一前刀面;11B、侧切削刃第一前刀面;12、第一过渡圆弧;13、第二前刀面;13A、圆弧状角刃第二前刀面;13B、侧切削刃第二前刀面;14、第二过渡圆弧;15、凸台;151、凸台壁面;16、第三过渡圆弧;2、中心孔;3、上端面;4、下端面;5、侧面;6、圆弧面;7、切削刃;7A、圆弧状角刃;7B、侧切削刃;8、断屑槽;81、楔形断屑部;811、楔形断屑部顶面;812、楔形断屑部侧面;813、楔形断屑部圆弧面;82、突起部。
具体实施方式
实施例
参见图1至图8所示,本发明的一种可转位车刀片,包括周边轮廓大致成菱形形状的刀片本体1,刀片本体1具体的为80°刀尖角的菱形刀片,当然,也可以是其他具有具有多边形的几何形状刀片。刀片本体1具有上端面3、下端面4和连接在上、下端面之间的对应于菱形的边的四个侧面5以及连接于两相邻侧面之间的对应于菱形的角的圆弧面6;所述刀片本体1设有贯穿上下端面的中心孔2,所述上端面3、下端面4具有完全相同的结构,并为对称结构;所述上端面3、下端面4分别与所述侧面5、圆弧面6相交形成切削刃7,切削刃7分别处在上端面3、下端面4的周缘;切削刃7向内设有前刀面和断屑槽8,切削刃7和断屑槽8关于刀片顶角的角平分面对称,切削刃7在刀尖处具有圆弧状角刃7A以及配置于圆弧状角刃两侧的侧切削刃7B;在刀尖部向内的前刀面上,与所述切削刃7相对间隔地形成有悬伸的凸台15,从该凸台的壁面151到刀尖之间布置着一个楔形断屑部81,在所述楔形断屑部侧面812与凸台壁面151内各分布一个突起部82。
本实施例中,所述切削刃7和断屑槽8关于多边形形状的刀片本体的顶角的角平分面对称,所述两个突起部82和楔形断屑部81关于所述顶角的角平分面对称。
本实施例中,断屑槽8包括沿刀尖圆弧状角刃7A向中心孔2方向依次设置的第一前刀面11、第一过渡圆弧12、第二前刀面13、第二过渡圆弧14、楔形断屑部顶面811、第三过渡圆弧16;第一前刀面11包括与圆弧状角刃7A、两个侧切削刃7B一一对应的圆弧状角刃第一前刀面11A和两个侧切削刃第一前刀面11B,两个侧切削刃第一前刀面11B向圆弧状角刃第一前刀面11A过渡时,侧切削刃第一前刀面11B与上端面3(或下端面4)的夹角α1不变,且侧切削刃第一前刀面11B的宽度L1逐渐减小;第一前刀面11和第二前刀面13通过第一过渡圆弧12相切连接;第二前刀面13包括与圆弧状角刃7A、两个侧切削刃7B一一对应的圆弧状角刃第二前刀面13A和两个侧切削刃第二前刀面13B,两个侧切削刃第二前刀面13B向圆弧状角刃第二前刀面过渡时13A,侧切削刃第二前刀面13B与上端面3(或下端面4)的夹角α2逐渐增大,且两个侧切削刃第二前刀面13B的宽度L2逐渐减小。
本实施例中,断屑槽8内的楔形断屑部81形状由楔形断屑部顶面811与两个楔形断屑部侧面812通过两个圆弧面813连接而成,并与第二前刀面13和凸台壁面151通过第三过渡圆弧16圆弧光滑连接,楔形断屑部81最高点相对于所述刀片本体的厚度的外部方向低于端面(即上端面3或下端面4)最高点;在P向视图中观察,所述圆弧面6与圆弧状角刃第一前刀面11A的交线平行于上端面3(或下端面4),所述侧切削刃7B在邻近所述圆弧状角刃7A一定距离W且背离圆弧状角刃7A方向的最高点M朝着在两个角部之间最低点倾斜,所述侧面5与侧切削刃第一前刀面11B交线的形状为圆弧状;所述圆弧状角刃7A和两个侧切削刃7B低于端面(即上端面3或下端面4)。
本实施例中,第一前刀面11与上端面3(或下端面4)的夹角不变,且0°≤α1≤10°,12°≤α2≤25°,0.02mm≤L1≤0.15mm,0.25mm≤L2≤0.5mm。
本实施例中,楔形断屑部顶面811与上端面3(或下端面4)形成的夹角为β,3°≤β≤10°。
本实施例中,楔形断屑部顶面811宽度为a,且0.02mm≤a≤0.1mm,楔形断屑部圆弧面813半径为r1,0.1mm≤r1≤0.5mm,楔形断屑部两个侧面812夹角为γ,75°≤γ≤125°。
本实施例中,楔形断屑部81与第二前刀面13连接的过渡圆弧为r2,0.3mm≤r2≤0.5mm,楔形断屑部81与凸台壁面151连接的过渡圆弧与r3,0.3mm≤r3≤0.8mm,楔形断屑部81与凸起部82的过渡圆弧与r4,0.3mm≤r4≤0.8mm。
本实施例中,圆弧状角刃侧面5A与圆弧状角刃第一前刀面11A的交线到上端面的距离为h,0.05mm≤h≤0.25mm,侧切削刃7B底部最低点到最高点距离为H,0.2mm≤H≤0.5mm。
本实施例中,所述侧切削刃侧面5B与侧切削刃第一前刀面11B交线的形状为圆弧状,圆弧半径为R,25mm≤R≤125mm,
本实施例中,0.05mm≤W≤0.3mm
本发明的一种可转位刀片,由于在刀尖以及切削刃附近设计楔形断屑部、突起部以及圆弧状切削刃,具有锋利的刀尖结构、良好的切削刃强度以及优异的断屑、排屑性能,同时满足高温合金车削精加工和半精加工需求。本发明采用变前角、变刃宽结构设计保持较高锋利度,降低刀刃处的切削阻力,降低切削温度,同时使刀片刃口强度得到提高,提高耐沟槽磨损性能,满足半精加工需求;本发明的楔形断屑部结构设计使得刀片在小切削参数下能够使切削顺利地被引导流动、卷曲并折断从而达到良好的断屑效果,同时降低刀片的接触应力,保持楔形断屑部结构完整,提高长时间加工断屑效果,从而提高刀片寿命;本发明的断屑凸点结构设计提高车削半精加工工况下的卷屑、排屑效果,同时减小切屑与刀片表面的接触面积,减小切屑与刀片表面摩擦,降低切削温度;本发明的侧刃的圆弧刃型设计,控制切削流向,同时增大容屑空间,利于切削的排出及切削热量的排放,降低切削温度;同时参与切削的圆弧形切削刃呈空间分布,增大切削刃与工件接触长度,降低单位切削力,提高刀片寿命。
上述只是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围的情况下,都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰,或修改为等同化的等效实施例。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (12)

1.一种可转位车刀片,包括周边轮廓大致成多边形形状的刀片本体;刀片本体具有上端面、下端面和连接在上、下端面之间的对应于多边形的边的多个侧面以及连接于两相邻侧面之间的对应于多边形的角的圆弧面;所述刀片本体设有贯穿上下端面的中心孔,所述刀片本体关于中心孔的中心轴旋转对称;其特征在于:所述上、下端面具有完全相同的结构,并为对称结构;所述上、下端面分别与所述侧面、圆弧面相交形成切削刃,切削刃向内设有前刀面和断屑槽,所述切削刃包括对应于刀尖处的圆弧状角刃和配置于圆弧状角刃两边的侧切削刃;在刀尖部向内的前刀面上,与所述切削刃相对间隔地形成有悬伸的凸台,从该凸台的壁面到刀尖之间布置着一个楔形断屑部,在所述楔形断屑部侧面与凸台壁面内各分布一个突起部。
2.根据权利要求1所述的可转位车刀片,其特征在于:所述切削刃和断屑槽关于多边形形状的刀片本体的顶角的角平分面对称,所述两个突起部和楔形断屑部关于所述顶角的角平分面对称。
3.根据权利要求1或2所述的可转位车刀片,其特征在于:所述断屑槽包括沿刀尖圆弧状角刃向中心孔方向依次设置的第一前刀面、第一过渡圆弧、第二前刀面、第二过渡圆弧、楔形断屑部的顶面、第三过渡圆弧;所述第一前刀面包括与圆弧状角刃、两边侧切削刃一一对应的圆弧状角刃第一前刀面和两个侧切削刃第一前刀面;两个侧切削刃第一前刀面向圆弧状角刃第一前刀面过渡时,所述侧切削刃第一前刀面与上端面的夹角α1不变,且侧切削刃的宽度L1逐渐减小;所述第二前刀面包括与圆弧状角刃、两边侧切削刃一一对应的圆弧状角刃第二前刀面和两个侧切削刃第二前刀面,两个侧切削刃第二前刀面向圆弧状角刃第二前刀面过渡时,所述侧切削刃第二前刀面与上端面的夹角α2逐渐增大,且侧切削刃的宽度L2逐渐减小。
4.根据权利要求3所述的可转位车刀片,其特征在于:所述楔形断屑部形状由所述顶面与两个侧面通过两个圆弧面连接而成,并与所述第二前刀面和凸台壁面圆弧光滑连接,所述楔形断屑部最高点相对于所述刀片本体的厚度的外部方向低于对应的上端面或下端面。
5.根据权利要求3所述的可转位车刀片,其特征在于:所述刀片本体的圆弧面与圆弧状角刃第一前刀面的交线平行于对应的上端面或下端面,所述侧切削刃在邻近所述圆弧状角刃一定距离W且背离圆弧状角刃方向的最高点朝着在两个角部之间最低点倾斜,使所述侧面与侧切削刃第一前刀面交线的形状为圆弧状;所述圆弧状角刃和两个侧切削刃相对于所述刀片本体的厚度的外部方向低于对应的上端面或下端面。
6.根据权利要求3所述的可转位车刀片,其特征在于:所述第一前刀面与对应的上端面或下端面的夹角α1不变,且0°≤α1≤10°,12°≤α2≤25°,0.02mm≤L1≤0.15mm,0.25mm≤L2≤0.5mm。
7.根据权利要求3所述的可转位车刀片,其特征在于:所述楔形断屑部顶面与对应的上端面或下端面形成的夹角为β,170°≤β≤178°。
8.根据权利要求7所述的可转位车刀片,其特征在于:所述楔形断屑部顶面宽度为a,且0.02mm≤a≤0.1mm,楔形断屑部圆弧面半径为r1,0.1mm≤r1≤0.5mm,楔形断屑部两个斜面夹角为γ,75°≤γ≤125°。
9.根据权利要求3所述的可转位车刀片,其特征在于:所述楔形断屑部与第二前刀面连接的过渡圆弧为r2,0.3mm≤r2≤0.5mm,楔形断屑部与凸台壁面连接的过渡圆弧为r3,0.3mm≤r3≤0.8mm,楔形断屑部与凸起部的过渡圆弧为r4,0.3mm≤r4≤0.8mm。
10.根据权利要求5所述的可转位车刀片,其特征在于:所述圆弧状角刃侧面与圆弧状角刃第一前刀面的交线到上端面的距离为h,0.05mm≤h≤0.25mm,侧切削刃底部最低点到最高点距离为H,0.2mm≤H≤0.5mm。
11.根据权利要求10所述的可转位车刀片,其特征在于:所述侧切削刃与侧切削刃第一前刀面交线的圆弧状的圆弧半径为R,且25mm≤R≤125mm。
12.根据权利要求5所述的可转位车刀片,其特征在于:所述侧切削刃在邻近所述圆弧状角刃一定距离W,且0.05mm≤W≤0.3mm。
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