CN111604510A - 一种不锈钢深槽加工的组合刀具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不锈钢深槽加工的组合刀具，其主要由刀柄和刀头两部分组成。刀头装有4个刀片，其中用于车深槽的两个HFPR3003刀片装在刀头前端，另外两个用于加工倒角的VCMT110304刀片装在刀头中部，刀头为圆柱形，刀片16外侧刀尖用于加工槽大径尺寸，刀片17内侧刀尖用于加工槽小径尺寸。刀头上有缓冲槽，排屑槽为“Y”形，排屑槽前段模拟排屑形状，呈R曲线，排屑槽后半部分为直段，刀头顶端呈螺旋下降形状，为保证刀片使用寿命，在4个刀片上方，都设计了出水孔，使冷却液能准确的喷到刀尖，达到及时冷却效果。刀杆由弹簧钢棒料整体加工成型，中间无焊接，其整体刚性好，解决了端面深槽加工的问题。

Description

一种不锈钢深槽加工的组合刀具

技术领域

本发明涉及一种端面槽加工的刀具，特别是一种适合不锈钢工件端面深槽批量加工的组合刀具。

背景技术

众所周知，不锈钢材料加工的难点是：1、 切削力大，切削温度高；2、 加工硬化严重；3、 容易粘刀；4、 刀具磨损快。针对上述难点，加工过程中换刀频繁，从而影响了生产效率，同时也增加了刀具使用成本。尤其是不锈钢深槽的加工，成了业界的难题。在槽加工领域，公认为“伊斯卡”刀具最为好用，尤其是加工不锈钢材料的槽刀，该公司的IC354材质加工不锈钢涂层刀片，不容易崩刀，使用寿命长，所以下述文件用“伊斯卡”刀具做对比说明。一批316不锈钢工件订单，为硅溶胶精密铸造后加工，见图1和图2。分析图纸，此产品难点是加工图2中端面深槽部位。槽大径为φ42.6mm，小径为φ35.4mm，经计算，槽宽为：（42.6-35.4）/2=3.6 mm，槽的深度要求为22mm，从工件右端面到槽的底部槽深度为44mm。槽大径为42.6mm，按图中要求槽直径和槽宽度查阅“伊斯卡”说明书，只有HFHR/L 25-38-3T12刀具接近所需的槽直径，但槽深T只能加工12mm；而能加工22mm槽深的刀片，刀片的宽度和加工直径范围又不能满足图纸要求。在槽的外部，还有加工6*20.14°倒角要求。如果此工件为单件或小批量生产，可以考虑磨刀或用焊接刀片的方法解决，但此产品是批量订单，如果自己磨刀具或用焊接刀具，刀具的尺寸精度、刀具寿命都不能满足要求，加工精度也不能保证，加工的效率也会相应降低，所以磨刀或用焊接刀具都不能满足批量生产要求。针对上述分析，加工不锈钢深槽，最好的办法是利用现有刀具厂家已研制成功的可转位成型刀片，设计一种不锈钢深槽加工的组合刀具，刀片磨损后直接更换刀片的方法，来满足工件深槽的加工需求。

发明内容

本发明目的是利用现有可转位成型刀片，设计一种不锈钢深槽加工的组合刀具，刀片磨损后直接更换刀片，满足不锈钢深槽产品批量生产的需求。

本发明的构思是，工件主要加工M52外螺纹、端面槽、倒角和内孔，属于回转体加工，适合在数控车床上加工此产品，所以刀具设计也应以数控车床为基础进行，设计一把适合数控车床用的端面槽刀具，来满足此工件深槽加工的要求。此工件的典型特点是槽窄且深，在设计刀具时，重点要解决刀具的刚性问题。

具体的，一种不锈钢深槽加工的组合刀具，主要由刀柄和刀头两部分组成，为提高刀具的刚性，本发明的刀具由弹簧钢棒料整体制造，中间没有焊接。槽尺寸要求为：大径φ42.6mm，小径φ35.4mm，为了提高刀具的强度，刀头部分应尽量厚实，所以最理想的方式是做成圆柱形，利用整个圆柱支撑刀片，大径φ42.6mm，小径φ35.4 mm，这样设计会使强度最高。具体的，考虑到车削时排屑和实际使用情况，刀头顶端直径尺寸应稍小于槽刀片直径，需留有一定间隙，所以新刀具刀头顶端大径尺寸设计为φ42.2 mm，小径φ35.8 mm。从图8中可以看出，刀具厂家设计的刀具只装一个刀片，但为了提高加工效率，按180°对称原则，本发明设计的刀具上装有2个槽刀刀片。其中零件16， HFPR 3003外侧刀尖加工直径按大径φ42.6mm设计；零件17， HFPR 3003内侧刀尖按槽小径φ35.4 mm设计，这样就能保证槽直径一次加工合格。提前测绘HFPR刀片尺寸，HFPR刀托和HFPR压板按刀片定位槽形状尺寸铣出，以保证准确定位，同时HFPR刀托直接做出5～7°前角。这样在设计的时候， 2个刀片的刀尖过刀柄中心并且最高点在同一平面，来满足两个刀片同时参与车削，槽宽一次成型，比一个刀片车削效率提高50%。为了将刀片夹持牢固，刀头上用线切割割出缓冲槽，以保证螺丝能完全彻底的压紧HFPR 3003刀片。此工件为深槽加工，加工过程中容易积屑，为了保证加工过程中顺利排屑，本发明设计了“Y”形排屑槽，“Y”形排屑槽前段模拟排屑形状，做成R曲线，帮助排屑；后半部分为直段，帮助断屑，促使切屑及时排除，避免积屑造成刀具折断。为帮助排屑，刀头顶端设计呈螺旋下降的状态。在槽的外侧，还要加工6*20.14°倒角。为了提高加工效率，本发明设计成组合刀具，将这个倒角与槽一起加工，这样会提高加工效率。本发明在上述刀头上，根据倒角角度要求，选用VCMT110304刀片，根据倒角尺寸要求，在与HFPR 3003刀片垂直的截面，做出两个安放VCMT刀位，VCMT刀位尺寸对称坐中。这样，加工端面槽与倒角，做成一支刀具，一次加工成形，大大提高了加工效率。为提高刀片使用寿命，在4个刀片上方，都设计了出水孔，使冷却液能准确的喷到刀尖，达到及时冷却效果。

为了提高刀具的强度，刀柄部分依数控车床刀座最大内孔尺寸设计，直接装到数控车床刀座内孔中。为保证压紧牢靠，刀柄上铣有定位面。

本发明的设计过程是这样的：

一种不锈钢深槽加工的组合刀具，主要由刀柄和刀头两部分组成。为提高刀具的刚性，本发明的刀具由弹簧钢棒料整体制造，中间没有焊接。图中槽尺寸要求为：大径φ42.6mm，小径φ35.4mm，为了提高刀具的强度，刀头部分应尽量厚实，所以最理想的方式是做成圆柱形，利用整个圆柱支撑刀片，大径φ42.6mm，小径φ35.4 mm，这样设计会使强度最高。具体的，考虑到车削时排屑和实际使用情况，刀头顶端直径尺寸应稍小于槽刀片直径，需留有一定间隙，所以新刀具刀头顶端大径尺寸设计为φ42.2 mm，小径φ35.8 mm。从图8中可以看出，刀具厂家设计的刀具只装一个刀片，但为了提高加工效率，按180°对称原则，本发明设计的刀具上装有2个槽刀刀片。其中零件16， HFPR 3003外侧刀尖加工直径按大径φ42.6mm设计；零件17， HFPR 3003内侧刀尖按槽小径φ35.4 mm设计，这样就能保证槽直径一次加工合格。提前测绘HFPR刀片尺寸，HFPR刀托和HFPR压板按刀片定位槽形状尺寸铣出，以保证准确定位，同时HFPR刀托直接做出5～7°前角。这样在设计的时候， 2个刀片的刀尖过刀柄中心并且最高点在同一平面，来满足两个刀片同时参与车削，槽宽一次成型，比一个刀片车削效率提高50%。为了将刀片夹持牢固，刀头上用线切割割出缓冲槽，以保证螺丝能完全彻底的压紧HFPR 3003刀片。此工件为深槽加工，加工过程中容易积屑，为了保证加工过程中顺利排屑，本发明设计了“Y”形排屑槽，“Y”形排屑槽前段模拟排屑形状，做成R曲线，帮助排屑；后半部分为直段，帮助断屑，促使切屑及时排除，避免积屑造成刀具折断。为帮助排屑，刀头顶端设计成螺旋下降的状态。

同理，分析工件加工图，在槽的外侧，图中还要加工6*20.14°倒角。为了提高加工效率，本发明设计成组合刀具，将这个倒角与槽一起加工，这样会提高加工效率。本发明在上述刀头上，根据倒角角度要求，选用VCMT110304刀片，根据倒角尺寸要求，在与HFPR 3003刀片垂直的截面，做出两个安放VCMT刀位，VCMT刀位尺寸对称坐中。这样，加工端面槽与倒角，做成一支刀具，一次加工成形，大大提高了加工效率。

为提高刀片使用寿命，在4个刀片上方，都设计了出水孔，使冷却液能准确的喷到刀尖，达到及时冷却效果。

为了提高刀具的强度，刀柄部分依数控车床刀座最大内孔尺寸设计，直接装到数控车床刀座内孔中。为保证压紧牢靠，刀柄上铣有定位面。

本发明取得的有益效果如下：

1、圆柱形刀具，刚性好，解决了端面深槽加工的问题。2、本发明利用现有成形机夹刀片，设计成多刀片组合刀具，刀尖磨损后直接更换刀片，提高了工作效率。3、“Y”形排屑槽前段模拟排屑形状，做成R曲线，帮助排屑；后半部分为直段，帮助断屑，促使切屑及时排除，避免积屑造成刀具折断。

附图说明

图1、是加工零件毛坯外形尺寸示意图。

图2、是加工零件槽部位尺寸图。

图3、是本发明组合刀具外形结构示意图。

图4、是本发明组合刀具A-A剖面结构示意图。

图5、是本发明组合刀具B-B剖面结构示意图。

图6、是本发明组合刀具俯视图。

图7、是本发明组合刀具刀托局部放大图。

图8、是伊斯卡端面槽刀形状示意图。

图9、是本发明组合刀具安装刀片后示意图。

图中标号代表的含义如下：

1、刀柄 2、定位面 3、刀头 4、螺丝孔 5、Y形排屑槽 6、刀头顶端 7、HFPR压板8、Y形排屑槽 9、出水孔 10、HFPR刀托 11、螺丝孔 12、VCMT刀位 13、出水孔 14、缓冲槽 15、工艺孔 16、 HFPR 3003刀片 17、 HFPR 3003刀片 18、VCMT110304刀片 19、VCMT110304刀片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

如图所示，一种不锈钢深槽加工的组合刀具，主要由刀柄1和刀头3两部分组成。为提高刀具的刚性，本发明的刀具由弹簧钢棒料整体制造，中间没有焊接。图中槽尺寸要求为：大径φ42.6mm，小径φ35.4mm，为了提高刀具的强度，刀头3部分应尽量厚实，所以最理想的方式是做成圆柱形，利用整个圆柱支撑刀片，大径φ42.6mm，小径φ35.4 mm，这样设计会使强度最高。具体的，考虑到车削时排屑和实际使用情况，刀头顶端6直径尺寸应稍小于槽刀片16、17直径，需留有一定间隙，所以新刀具刀头顶端6大径尺寸设计为φ42.2 mm，小径φ35.8 mm。从图8中可以看出，刀具厂家设计的刀具只装一个刀片，但为了提高加工效率，按180°对称原则，本发明设计的刀具上装有2个槽刀刀片。其中零件16， HFPR 3003外侧刀尖加工直径按大径φ42.6mm设计；零件17， HFPR 3003内侧刀尖按槽小径φ35.4 mm设计，这样就能保证槽直径一次加工合格。提前测绘HFPR刀片尺寸，HFPR刀托10和HFPR压板7按刀片定位槽形状尺寸铣出，以保证准确定位，同时HFPR刀托直接做出5～7°前角。这样在设计的时候， 2个刀片16、17的刀尖过刀柄中心并且最高点在同一平面，来满足两个刀片同时参与车削，槽宽一次成型，比一个刀片车削效率提高50%。为了将刀片夹持牢固，刀头3上用线切割割出缓冲槽14，以保证螺丝能完全彻底的压紧HFPR 3003刀片16和17。此工件为深槽加工，加工过程中容易积屑，为了保证加工过程中顺利排屑，本发明设计了“Y”形排屑槽5，“Y”形排屑槽5前段模拟排屑形状，做成R曲线，帮助排屑；后半部分为直段，帮助断屑，促使切屑及时排除，避免积屑造成刀具折断。为帮助排屑，刀头顶端设计成螺旋下降的状态。

同理，分析工件加工图2，在槽的外侧，图中还要加工6*20.14°倒角。为了提高加工效率，本发明设计成可转位组合刀具，将这个倒角与槽一起加工，这样会提高加工效率。本发明在上述刀头3上，根据倒角角度要求，选用VCMT110304刀片18和19，根据倒角尺寸要求，在与HFPR 3003刀片垂直的截面，做出两个安放VCMT刀位12，VCMT刀位12尺寸对称坐中。这样，端面槽与倒角，做成一支刀具，一次加工成形，大大提高了加工效率。

为提高刀片使用寿命，在4个刀片上方，都设计了出水孔，如零件9和13，使冷却液能准确的喷到刀尖，达到及时冷却效果。

为了提高刀具的强度，刀柄1部分依数控车床刀座最大内孔尺寸设计，直接装到数控车床刀座内孔中。为保证压紧牢靠，刀柄1上铣有定位面2。

Claims (1)

1.一种不锈钢深槽加工的组合刀具，包括刀柄（1）和刀头（3），其特征在于，刀头（3）装有4个刀片，其中用于车深槽的两个HFPR3003刀片（16）和刀片（17）装在刀头（3）前端，另外两个用于加工倒角的VCMT110304刀片（18）和刀片（19）装在刀头（3）中部，刀头（3）为圆柱形，刀片（16）外侧刀尖加工直径为φ42.6mm，刀片（17）内侧刀尖加工直径为φ35.4 mm，刀头（3）上有缓冲槽（14），排屑槽（5）为“Y”形，排屑槽（5）前段模拟排屑形状，呈R曲线，排屑槽（5）后半部分为直段，刀头顶端（6）呈螺旋下降形状，刀杆为中心出水结构，在4个刀片上方均设有出水孔。

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