CN112893900B - 一种取断屑状金属试样车刀及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种取断屑状金属试样车刀，包括固定在刀架上的刀柄，刀柄上设有安装槽，安装槽内有刀头，刀头上开有底部为圆弧形导向面的取样槽，取样槽与后刀面的交线处设有切削刃和刀尖，刀柄上装有由挡板主体和挡块组成的挡板，挡块上设有导向斜面，刀柄上安装有L形折断板，另外本发明还提供了一种利用车刀进行金属材料取断屑方法，该方法将金属材料样品用车刀进行取样，得到大小均匀，长度相等的断屑。本发明通过刀头对金属材料样品进行车削，通过刀头和挡板将切屑引导至后刀面和L形折断板进行弯折，得到大小均匀，长度相等的断屑，省略了将连续的切屑剪短的步骤，进而提升了检测效率，方便检测人员进行称重以及提升金属材料切屑的溶解速度。

Description

一种取断屑状金属试样车刀及其使用方法

技术领域

本发明属于材料检测设备技术领域，具体涉及一种取断屑状金属试样车刀及其使用方法。

背景技术

金属材料是目前广泛应用与各种材料加工及设备制造领域，金属材料的理化性能与金属材料的化学成分密切相关。因此，研究金属材料的化学成分对于提升金属材料的理化性能至关重要。日常在检测金属材料化学成分时，需要对金属材料进行取样。进行金属材料化学成分分析时，需要对金属材料切屑进行溶解，因此需要长度均匀的金属材料断屑。

金属材料一般需要在车床上利用车刀进行取样，传统的车刀大都应用于零件冷加工，对于切屑没有特殊要求，在切削钛合金和锆合金等延展性较好的金属材料时获取的切屑都是连续的，不能满足化学分析对金属材料切屑的要求。

人们迫切希望获得一种实现金属材料进行取断屑的车刀及方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种取断屑状金属试样车刀。该车刀通过刀头对金属材料样品进行车削，通过刀头和挡板将产生的切屑引导至后刀面进行一次弯折，然后通过L形折断板进行二次弯折，得到了大小均匀，长度相等的断屑，省略了检测人员将连续的金属材料切屑剪短的步骤，进而提升检测效率，方便检测人员进行称重以及提升金属材料切屑的溶解速度。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种取断屑状金属试样车刀，其特征在于，包括固定连接在刀架上的刀柄，所述刀柄端部的上侧开设有安装槽，所述安装槽内固定安装有与所述安装槽配合的刀头，所述刀头具有与所述安装槽两槽壁分别平行的前刀面和后刀面，所述刀头上所述前刀面和所述后刀面的相交处开设有取样槽，所述取样槽的底部为用于引导金属材料切屑流向的圆弧形导向面，所述取样槽与所述后刀面的交线处设有切削刃和刀尖，所述刀柄上安装有扣放在所述刀头上部的挡板，所述挡板由挡板主体和与所述挡板主体端部垂直连接的挡块组成，所述挡块与所述取样槽紧密配合，所述挡块上靠近所述刀尖处设有用于引导金属材料切屑流向的导向斜面，所述刀柄上安装槽的下方安装有L形折断板，所述L形折断板包括与所述刀柄连接的连接面和与所述连接面垂直固定连接的工作面。

上述的一种取断屑状金属试样车刀，其特征在于，所述刀头上设有两组前刀面、后刀面和取样槽，所述刀头的前刀面上开设有定位通孔，所述刀头通过定位通孔和螺栓与所述刀柄连接。

上述的一种取断屑状金属试样车刀，其特征在于，所述L形折断板的连接面面上开设有安装通孔，所述L形折断板通过安装通孔和螺栓与所述刀柄连接。

上述的一种取断屑状金属试样车刀，其特征在于，所述挡板上开设有与所述挡块平行的条形定位通孔，所述挡板通过条形定位通孔和螺栓与刀柄连接。

上述的一种取断屑状金属试样车刀，其特征在于，所述安装槽两槽壁的夹角α1为75°～85°，所述刀头的前刀面和后刀面的夹角α2与所述夹角α1的角度相同，所述L形折断板的工作面与所述刀头的前刀面的夹角α3为90°～120°，所述导向斜面与所述挡板主体前面的夹角α4为95°～150°。

上述的一种取断屑状金属试样车刀，其特征在于，所述圆弧形导向面的圆弧半径R为0.3mm～0.7mm。

另外，本发明还提供了一种利用取断屑状金属试样车刀的使用方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将金属材料样品装夹在机床上，并将金属材料样品的中心位置与机床的卡盘回转中心对齐，得到装夹样品机床；

步骤二、在步骤一中得到的装夹样品机床上安装车刀，并将车刀的刀尖与金属材料样品的回转中心对齐，得到取样装置；

步骤三、将步骤二中得到的取样装置进行试刀，并调整L形折断板的工作面与所述刀头的前刀面的夹角α3；

步骤四，将步骤三中调整夹角α3后的取样装置对金属材料样品进行车削并收集断屑，完成取样。

本发明将金属材料样品装夹在机床上，然后安装车刀，将车刀的刀尖与金属材料样品的回转中心对齐，使车刀的承载力均匀，减少车刀的磨损，起到节约材料的作用，因为不同材质的金属材料样品的物理特性不同，通过试刀观察刀头切割下的切屑的流向，调整进给量和机床主轴的转速，调整挡板和刀头的相对位置，调整L形折断板的工作面与刀头前刀面的夹角，然后通过调整夹角α3后的取样装置对金属材料样品进行车削，得到大小均匀，长度相等的断屑；本发明对金属材料样品进行车削时，刀头取样槽的切削刃和刀尖对金属材料样品进行切削，刚被切削刃切下的切屑由于切削热的作用变软并具有一定韧性，由于切屑内外两侧温度存在差别，切屑温度高的一侧受热膨胀的量比温度较低的一侧大，进而形成较厚的螺旋状切屑，切屑端头经由圆弧形导向面引导绕取样槽的轴向旋转，当切屑端头与挡板的导向斜面接触后，被导向斜面引导流至后刀面处，然后经由后刀面进行一次弯折，切屑端头改变流向，调整L形折断板的工作面与前刀面的夹角，确保切屑端头能与L形折断板工作面接触，当切屑端头流至L形折断板工作面时，切屑由于空气对流散热，造成温度降低、韧性降低，切屑变脆，经由L形折断板的工作面进行二次弯折，切屑被折断，得到大小均匀，长度相等的断屑。

上述的方法，其特征在于，步骤三中所述车削中机床的进给量为0.1mm/r～0.3mm/r，机床主轴的转速为40r/min～150r/min。本发明通过控制机床的进给量和机床主轴的转速，保证了车削的效率，使得到的切屑均匀，从而保证了得到断屑大小均匀，长度相等。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明通过刀头对金属材料样品进行车削，通过刀头和挡板将产生的切屑引导至后刀面进行一次弯折，然后通过L形折断板进行二次弯折，得到了大小均匀，长度相等的断屑，省略了检测人员将连续的金属材料切屑剪短的步骤，进而提升检测效率，方便检测人员进行称重以及提升金属材料切屑的溶解速度。

2、本发明不但能够获取长度均匀的金属材料断屑，还能控制整个断屑的长短，而且能在保证刀头结构强度的前提下，降低了刀头与金属材料表面的摩擦力从而提高了刀头的使用寿命，可扩大车刀不受样品直径规格大小的影响，使取得屑状试样均匀，大小可控。

下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的取断屑状金属试样车刀的结构示意图。

图2为本发明的取断屑状金属试样车刀刀柄端部的结构示意图。

图3为本发明的取断屑状金属试样车刀刀头的结构示意图。

图4为图3的A-A剖视图。

图5为本发明的取断屑状金属试样车刀L形折断板与刀柄的连接关系示意图。

图6为本发明的取断屑状金属试样车刀挡板的结构示意图。

图7为本发明实施例1得到的断屑的实物图。

图8为本发明实施例2得到的断屑的实物图。

图9为本发明实施例3得到的断屑的实物图。

附图标记说明：

1—刀柄；1-1—安装槽；2—刀头；

2-1—前刀面；2-2—后刀面；2-3—取样槽；

2-4—圆弧形导向面；2-5—切削刃；2-6—刀尖；

2-7—定位通孔；3—L形折断板；3-1—连接面；

3-2—工作面；4—挡板；4-1—挡板主体；

4-2—挡块；4-3—导向斜面；4-4—条形定位通孔。

具体实施方式

本发明的取断屑状金属试样车刀通过实施例1进行详细描述。

实施例1

如图1-6所示，本发明取断屑状金属试样车刀包括固定连接在刀架上的刀柄1，所述刀柄1端部的上侧开设有安装槽1-1，所述安装槽1-1内固定安装有与所述安装槽1-1配合的刀头2，所述刀头2具有与所述安装槽1-1两槽壁分别平行的前刀面2-1和后刀面2-2，所述刀头2上前刀面2-1和后刀面2-2的相交处开设有取样槽2-3，所述取样槽2-3的底部为用于引导金属材料切屑流向的圆弧形导向面2-4，所述取样槽2-3与所述后刀面2-2的交线处设有切削刃2-5和刀尖2-6，所述刀柄1上安装有扣放在所述刀头2上部的挡板4，所述挡板4由挡板主体4-1和与所述挡板主体4-1端部垂直连接的挡块4-2组成，所述挡块4-2与所述取样槽2-3紧密配合，所述挡块4-2上靠近所述刀尖2-6处设有用于引导金属材料切屑流向的导向斜面4-3，所述刀柄1上安装槽1-1的下方安装有L形折断板3，所述L形折断板3包括与所述刀柄1连接的连接面3-1和与所述连接面3-1垂直固定连接的工作面3-2。

本实施例中，车刀包括固定连接在刀架上的刀柄1，刀柄1端部的上侧开设有安装槽1-1，安装槽1-1内固定安装有与安装槽1-1配合的刀头2，实际使用时，通过将刀柄1固定连接在刀架上，通过刀架实现了刀柄1与机床进行连接，通过在刀柄1上开设安装槽1-1，将刀头2固定在安装槽1-1中，保证了刀头2和刀柄1的稳定连接，增大了刀头2的承载力，使刀头2和刀柄1形成整体，不易崩坏，在车刀对金属材料样品进行车削取样时便于使用。

本实施例中，刀头2具有与安装槽1-1两槽壁分别平行的前刀面2-1和后刀面2-2，刀头2上前刀面2-1和后刀面2-2的相交处开设有取样槽2-3，取样槽2-3的底部为用于引导金属材料切屑流向的圆弧形导向面2-4，取样槽2-3与后刀面2-2的交线处设有切削刃2-5和刀尖2-6，实际使用时，通过使刀头2为具有与安装槽1-1两槽壁分别平行的前刀面2-1和后刀面2-2的四棱柱，具有切割稳定的优点，通过前刀面2-1和后刀面2-2的相交处开设有取样槽2-3和在取样槽2-3的底部开设有用于引导金属材料切屑流向的圆弧形导向面2-4，使刀头2切削下的切屑沿取样槽2-3进行运动，保证了切屑通过取样槽2-3运动至圆弧形导向面2-4，向导向斜面4-3引流，控制了切屑的运动方向，从而保证了切屑在后续过程中被均匀折断，通过取样槽2-3与后刀面2-2的交线处设有切削刃2-5和在切削刃2-5的左侧端点设有刀尖2-6，切削刃2-5和刀尖2-6锋利，减少刀头2与金属材料表面的摩擦，同时保证了刀头2的结构强度和使用寿命，对金属材料样品进行稳定取样。

本实施例中，刀柄1上安装有扣放在刀头2上部的挡板4，挡板4由挡板主体4-1和与挡板主体4-1端部垂直连接的挡块4-2组成，挡块4-2与取样槽2-3紧密配合，挡块4-2上靠近所述刀尖2-6处设有用于引导金属材料切屑流向的导向斜面4-3，实际使用时，通过在刀柄1上安装有扣放在所述刀头2上部的挡板4，限定了刀头2切削下的切屑的运动方向，通过将切屑由取样槽2-3引流导向斜面4-3，使切屑端头与挡板4的导向斜面4-3接触进行引到，并在导向斜面4-3的作用下流至后刀面2-2处进行一次弯折，控制了切屑的运动方向，保证了后续过程中切屑与L形折断板3接触并被均匀折断，通过使挡块4-2与取样槽2-3紧密配合，保证了切屑能够充分与导向斜面4-3进行接触，避免了切屑卡在缝隙中。

本实施例中，刀柄1上安装槽1-1的下方安装有L形折断板3，L形折断板3包括与刀柄1连接的连接面3-1和与连接面3-1垂直固定连接的工作面3-2，实际使用时，通过由连接面3-1和与连接面3-1垂直固定连接的工作面3-2组成的L形折断板3，使通过后刀面2-2处进行一次弯折后的切屑端头与L形折断板3的工作面3-2接触，使切屑经由L形折断板3的工作面3-2进行二次弯折，保证了切屑被均匀折断，得到大小均匀，长度相等的断屑。

本实施例中，刀头2上设有两组前刀面2-1、后刀面2-2和取样槽2-3，刀头2的前刀面2-1上开设有定位通孔2-7，刀头2通过定位通孔2-7和螺栓与所述刀柄1连接，实际使用时，通过设有两组前刀面2-1、后刀面2-2和取样槽2-3，在刀头的一组前刀面2-1、后刀面2-2和取样槽2-3不能使用时可以翻转继续使用，增加了刀头的使用寿命，设计刀片可以正反用，提高利用，节约刀具材料，通过定位通孔2-7和螺栓对刀头2和刀柄1进行固定连接，具有连接稳固的优点。

本实施例中，L形折断板3的连接面3-1面上开设有安装通孔，所述L形折断板3通过安装通孔和螺栓与所述刀柄1连接，实际使用时，通过螺栓和安装通孔将L形折断板3的连接面3-1进行固定，可以根据实际需要调整工作面3-2与前刀面2-1的夹角，保证了通过后刀面2-2处进行一次弯折后的切屑端头均能与L形折断板3的工作面3-2接触，适应不同材料的二次弯折，从而保证了二次弯折的顺利进行。

本实施例中，挡板4上开设有与所述挡块4-2平行的条形定位通孔4-4，挡板4通过条形定位通孔4-4和螺栓与刀柄1连接，实际使用时，通过螺栓和条形定位通孔4-4将挡板4与刀柄1进行连接，使挡块4-2的导向斜面4-3延取样槽2-3的轴向位置能够调整，使不同物理特性的金属材料，不同运动方向的切屑，均能通过导向斜面4-3引导向L形折断板3，适应不同材料，同时通过调整导向斜面4-3延取样槽2-3的轴向位置，调整位于刀尖2-6与导向斜面4-3之间的切屑长短，进而控制整个断屑的长短。

本实施例中，安装槽1-1两槽壁的夹角α1为75°～85°，所述刀头2的前刀面2-1和后刀面2-2的夹角α2与所述夹角α1的角度相同，所述L形折断板3的工作面3-2与所述刀头2的前刀面2-1的夹角α3为90°～120°，所述导向斜面4-3与所述挡板主体4-1前面的夹角α4为95°～150°，实际使用时，安装槽1-1两槽壁的夹角α1优选为75°、80°或85°，刀头2的前刀面2-1和后刀面2-2的夹角α2与夹角α1的角度相同，使刀头2与刀柄具有最高的承载力，当金属材料较硬时，夹角α1的角度取较小值，当金属材料较软时，刀头主后角宜取较大值，在保证刀头2结构强度的前提下，尽量降低了刀头2与金属材料表面的摩擦力，从而提高了刀头2的使用寿命，保证了车刀不受金属材料样品直径规格大小的影响，使取得的切屑均匀，大小可控，L形折断板3的工作面3-2与刀头2的前刀面2-1的夹角α3优选为90°、100°和120°，保证了通过后刀面2-2处进行一次弯折后的切屑端头均能与L形折断板3的工作面3-2接触，适应不同材料的二次弯折，避免了夹角α3过小导致的切屑折断后排屑不畅通的不足，避免了夹角α3过大导致的断屑不易收集的不足，导向斜面4-3与挡板主体4-1前面的夹角α4为95°～150°优选为95°、120°和150°，使不同物理特性的金属材料，不同运动方向的切屑，均能通过导向斜面4-3引导向L形折断板3，适应不同金属材料的引流，避免了夹角α4过大导致的切屑超出L形折断板适用范围的不足，避免了夹角α4过小导致的容易卡住切屑的不足。

本实施例中，圆弧形导向面2-4的圆弧半径R为0.3mm～0.7mm，实际使用时，圆弧形导向面2-4的圆弧半径优选为0.3mm、0.5mm或0.7mm，根据化学分析制样要求定的R控制切屑的半径大小，防止了圆弧半径过大化学分析时试样切屑比较大，不易断屑，得到的断屑不利于称重和溶解的不足，防止了圆弧半径过小取样效率低，取样槽2-3积屑的不足。

本发明的一种取断屑状金属试样车刀的使用方法通过实施例2～实施例4进行详细描述。

实施例2

本实施例包括以下步骤：

步骤一、将金属材料样品装夹在机床上，并将金属材料样品的中心位置与机床的卡盘回转中心对齐，得到装夹样品机床；所述金属材料样品为Zr-2锆合金；

步骤二、在步骤一中得到的装夹样品机床上安装车刀，并将车刀的刀尖2-6与金属材料样品的回转中心对齐，得到取样装置；

步骤三、将步骤二中得到的取样装置进行试刀，并调整L形折断板3的工作面3-2与所述刀头2的前刀面2-1的夹角α3；所述夹角α3的角度为90°；

步骤四，将步骤三中调整夹角α3后的取样装置对金属材料样品进行车削并收集断屑，完成取样，所述车削中机床的进给量为0.1mm/r，机床主轴的转速为150r/min。

如图7所示，本实施例得到的断屑的实物图，从图7中可以看出，本实施例得到的断屑大小均匀，长度相等。

实施例3

本实施例包括以下步骤：

步骤一、将金属材料样品装夹在机床上，并将金属材料样品的中心位置与机床的卡盘回转中心对齐，得到装夹样品机床；所述金属材料样品为N18锆合金；

步骤二、在步骤一中得到的装夹样品机床上安装车刀，并将车刀的刀尖2-6与金属材料样品的回转中心对齐，得到取样装置；

步骤三、将步骤二中得到的取样装置进行试刀，并调整L形折断板3的工作面3-2与所述刀头2的前刀面2-1的夹角α3；所述夹角α3的角度为100°；

步骤四，将步骤三中调整夹角α3后的取样装置对金属材料样品进行车削并收集断屑，完成取样，所述车削中机床的进给量为0.2mm/r，机床主轴的转速为100r/min。

如图8所示，本实施例得到的断屑的实物图，从图8中可以看出，本实施例得到的断屑大小均匀，长度相等。

实施例4

本实施例包括以下步骤：

步骤一、将金属材料样品装夹在机床上，并将金属材料样品的中心位置与机床的卡盘回转中心对齐，得到装夹样品机床；所述金属材料样品为TC4钛合金；

步骤二、在步骤一中得到的装夹样品机床上安装车刀，并将车刀的刀尖2-6与金属材料样品的回转中心对齐，得到取样装置；

步骤三、将步骤二中得到的取样装置进行试刀，并调整L形折断板3的工作面3-2与所述刀头2的前刀面2-1的夹角α3；所述夹角α3的角度为120°；

步骤四，将步骤三中调整夹角α3后的取样装置对金属材料样品进行车削并收集断屑，完成取样，所述车削中机床的进给量为0.3mm/r，机床主轴的转速为150r/min。

如图9所示，本实施例得到的断屑的实物图，从图9中可以看出，本实施例得到的断屑大小均匀，长度相等。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种取断屑状金属试样车刀，其特征在于，包括固定连接在刀架上的刀柄(1)，所述刀柄(1)端部的上侧开设有安装槽(1-1)，所述安装槽(1-1)内固定安装有与安装槽(1-1)配合的刀头(2)，所述刀头(2)具有与安装槽(1-1)两槽壁分别平行的前刀面(2-1)和后刀面(2-2)，所述刀头(2)上前刀面(2-1)和后刀面(2-2)的相交处开设有取样槽(2-3)，所述取样槽(2-3)的底部为用于引导金属材料切屑流向的圆弧形导向面(2-4)，所述取样槽(2-3)与所述后刀面(2-2)的交线处设有切削刃(2-5)和刀尖(2-6)，所述刀柄(1)上安装有扣放在所述刀头(2)上部的挡板(4)，所述挡板(4)由挡板主体(4-1)和与所述挡板主体(4-1)端部垂直连接的挡块(4-2)组成，所述挡块(4-2)与所述取样槽(2-3)紧密配合，所述挡块(4-2)上靠近所述刀尖(2-6)处设有用于引导金属材料切屑流向的导向斜面(4-3)，所述刀柄(1)上安装槽(1-1)的下方安装有L形折断板(3)，所述L形折断板(3)包括与所述刀柄(1)连接的连接面(3-1)和与所述连接面(3-1)垂直固定连接的工作面(3-2)。

2.根据权利要求1所述的一种取断屑状金属试样车刀，其特征在于，所述刀头(2)上设有两组前刀面(2-1)、后刀面(2-2)和取样槽(2-3)，所述刀头(2)的前刀面(2-1)上开设有定位通孔(2-7)，所述刀头(2)通过在定位通孔(2-7)内安装螺栓与刀柄(1)连接。

3.根据权利要求1所述的一种取断屑状金属试样车刀，其特征在于，所述L形折断板(3)的连接面(3-1)面上开设有安装通孔，所述L形折断板(3)通过安装通孔和螺栓与所述刀柄(1)连接。

4.根据权利要求1所述的一种取断屑状金属试样车刀，其特征在于，所述挡板(4)上开设有与所述挡块(4-2)平行的条形定位通孔(4-4)，所述挡板(4)通过条形定位通孔(4-4)和螺栓与刀柄(1)连接。

5.根据权利要求1所述的一种取断屑状金属试样车刀，其特征在于，所述安装槽(1-1)两槽壁的夹角α1为75°～85°，所述刀头(2)的前刀面(2-1)和后刀面(2-2)的夹角α2与所述夹角α1的角度相同，所述L形折断板(3)的工作面(3-2)与所述刀头(2)的前刀面(2-1)的夹角α3为90°～120°，所述导向斜面(4-3)与所述挡板主体(4-1)前面的夹角α4为95°～150°。

6.根据权利要求1所述的一种取断屑状金属试样车刀，其特征在于，所述圆弧形导向面(2-4)的圆弧半径R为0.3mm～0.7mm。

7.一种利用如权利要求1-6中任一权利要求所述的取断屑状金属试样车刀的使用方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将金属材料样品装夹在机床上，并将金属材料样品的中心位置与机床的卡盘回转中心对齐，得到装夹有样品的机床；

步骤二、在步骤一中得到的装夹有样品的机床上安装车刀，并将车刀的刀尖(2-6)与金属材料样品的回转中心对齐；

步骤三、将步骤二中对齐后的车刀进行试刀，并调整L形折断板(3)的工作面(3-2)与所述刀头(2)的前刀面(2-1)的夹角α3；

步骤四，将步骤三中调整夹角α3后的取样装置对金属材料样品进行车削并收集断屑，完成取样。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤三中所述车削中机床的进给量为0.1mm/r～0.3mm/r，机床主轴的转速为40r/min～150r/min。

Images