CN113857508B - 一种切屑主动控制的车削刀片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种切屑主动控制的车削刀片，包括刀片本体；刀片本体具有上端面、下端面和连接在上、下端面之间的多个侧面以及连接于两相邻侧面之间的圆弧面；上端面、下端面分别与侧面、圆弧面相交形成切削刃；切削刃包括对应于刀尖处的圆弧状切削刃和配置于圆弧状切削刃两边的侧切削刃；圆弧状切削刃平行于对应的上端面或下端面，侧切削刃在背离圆弧状切削刃方向的最高点朝着在两个角部之间最低点倾斜，且侧切削刃包括曲线侧切削刃和直线侧切削刃，所述曲线侧切削刃形状为圆弧状。本发明使得车削刀片在高温合金材料车削加工过程中，能有效控制切屑的卷曲，具有优异的导屑、排屑性能，使切屑不影响工件表面质量。

Description

一种切屑主动控制的车削刀片

技术领域

本发明涉及刀具技术领域，特别是涉及一种切屑主动控制的车削刀片。

背景技术

高温合金是指以铁、镍、钴为基，能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料，具有优异的高温强度，良好的抗氧化和抗热腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能，又被称为“超合金”，主要应用于航空航天领域和能源领域。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、加工硬化倾向大等问题，是典型的难加工材料之一。

传统的车削刀片无刃倾、槽型简单，使得刀片在加工高温合金材料过程中，切屑卷曲不受控，排屑效果差，切屑容易缠在刀具或者打到已加工工件表面，严重影响工件表面质量。

现有带刃倾角的车削刀片由于存在切削刃高低落差，导致在加工高温合金时，不同切削刃位置的切屑的卷曲半径不同，进而影响加工过程中切屑的卷曲情况以及切削刃承受应力不均衡，加剧刀片的磨损，使刀片的寿命和加工效率受到严重影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种切屑主动控制的车削刀片，通过结构改进，使得车削刀片在高温合金材料车削加工过程中，能有效控制切屑的卷曲，具有优异的导屑、排屑性能，使切屑不影响工件表面质量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种切屑主动控制的车削刀片，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；所述刀片本体还设有贯穿上下端面的中心孔；所述刀片本体设置为关于中心孔的中心轴呈旋转对称结构；所述上、下端面具有完全相同的结构，并成上下对称结构；所述上端面、下端面分别与所述侧面、圆弧面相交形成切削刃；所述切削刃包括对应于刀尖处的圆弧状切削刃和配置于圆弧状切削刃两边的侧切削刃；所述圆弧状切削刃平行于对应的上端面或下端面，所述侧切削刃在背离圆弧状切削刃方向的最高点朝着在两个角部之间最低点倾斜，且侧切削刃包括曲线侧切削刃和直线侧切削刃，所述曲线侧切削刃形状为圆弧状。

所述圆弧状切削刃和侧切削刃向内设有断屑槽；所述断屑槽由切削刃向中心孔的方向依次设有切削刃前刀面、断屑槽底圆弧和断屑台；所述切削刃前刀面和断屑台通过断屑槽底圆弧连接；断屑槽的结构由断屑槽的宽度Wn、切削刃前刀面与对应端面的夹角α、断屑台反屑面与对应端面的夹角β、切削刃到对应端面的垂直距离H以及断屑槽底圆弧R决定，并且断屑槽结构参数满足如下等式关系：

其中K为定值，T₀为常数。

所述圆弧状切削刃向两个侧切削刃过渡时，断屑槽的宽度Wn逐渐增大。

所述圆弧状切削刃向两个侧切削刃过渡时，切削刃前刀面与对应端面的夹角α不变。

所述圆弧状切削刃向两个侧切削刃过渡时，断屑台反屑面与对应端面的夹角β减小或者不变。

所述断屑槽底圆弧半径大小为R，且R≤K。

所述曲线侧切削刃的圆弧半径为r，且25mm≤r≤125mm，所述圆弧状切削刃到对应端面的距离为h，且0.05mm≤h≤0.25mm，所述侧切削刃的底部最低点到侧切削刃的最高点距离为S，且0.2mm≤S≤0.5mm。

所述断屑槽的宽度Wn的取值范围为0.4mm～3.5mm。

所述切削刃前刀面与对应端面的夹角α的取值范围为3°～25°。α过小，刀尖锋利度不足，在加工高温合金等难加工材料时切削力过大，加剧加工硬化情况，容易导致造成刀片刃口磨损严重；α过大，刀片刃口强度不足，在加工过程易造成刀尖崩损，使刀片刃口提前失效。所述断屑台反屑面与对应端面的夹角β的取值范围为20°～70°。β过小，刀片断屑槽空间太小，加工过程中，无法有效起到断屑和排屑效果；β过大，对于高温合金等高强度材料，加工过程，切屑未接触反屑面已经卷曲，断屑台反屑面未起到效果。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：

本发明由于将刀片主切削刃采用圆弧刃倾角结构设计，并通过调整刀片断屑槽结构参数，主动控制高温合金材料车削加工过程中切屑的卷曲情况，使切屑沿着后刀面排出，不伤及已加工工件表面。并且在加工过程中，主切削刃上每一点的工件材料的卷曲半径相等，使得切削刃承受应力均衡，磨损均匀，从而提高刀片加工寿命。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种切屑主动控制的车削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图；

图3是本发明的实施例的俯视图一；

图4是沿图3中的D-D线的剖视图；

图5是沿图3中的E-E线的剖视图；

图6是沿图3中的F-F线的剖视图；

图7是本发明的实施例的俯视图二；

图8是沿图7中的G-G线的剖视图；

图9是沿图7中的N-N线的剖视图。

图中：1、刀片本体；2、中心孔；3、上端面；4、下端面；5、侧面；6、圆弧面；7、圆弧状切削刃；8、侧切削刃；8A、曲线侧切削刃；8B、直线侧切削刃；9、断屑槽；91、切削刃前刀面；92、断屑槽底圆弧；93、断屑台。

具体实施方式

实施例

参见图1、图2所示，本发明的一种切屑主动控制的车削刀片，包括周边轮廓大致成多边形形状的刀片本体1；本实施例的刀片本体1的周边轮廓大致四边形形状；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多边形的边的多个侧面5以及连接于两相邻侧面5之间的对应于多边形的角的圆弧面6；值得注意的是，本发明申请所限定的“上”、“下”仅表示结构之间的对应位置关系，如图2所示，当刀片本体1翻转180度之后，原来的上端面则成为下端面，原来的下端面变成上端面；所述刀片本体1还设有贯穿上下端面的中心孔2；所述刀片本体1设置为关于中心孔1的中心轴呈旋转对称结构；所述上端面3、下端面4具有完全相同的结构，并成上下对称结构；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；所述切削刃包括对应于刀尖处的圆弧状切削刃7和配置于圆弧状切削刃两边的侧切削刃8；对应于圆弧状切削刃7的圆弧面6为圆弧状切削刃7的后刀面，对应于侧切削刃8的侧面5为侧切削刃8的后刀面；所述圆弧状切削刃7平行于对应的上端面或下端面，处于刀片本体1的上端的圆弧状切削刃7是平行于上端面3，处于刀片本体1的下端的圆弧状切削刃7是平行于下端面4，所述侧切削刃8在背离圆弧状切削刃方向的最高点朝着在两个角部之间最低点倾斜，且侧切削刃8包括曲线侧切削刃8A和直线侧切削刃8B，所述曲线侧切削刃8A形状为圆弧状。

本实施例中，所述曲线侧切削刃8A的圆弧半径为r，r的取值范围为25mm≤r≤125mm，所述圆弧状切削刃7(处在刀片本体1的上端位置的圆弧状切削刃)到对应端面(即上端面3)的距离为h，h的取值范围为0.05mm≤h≤0.25mm，侧切削刃8的底部最低点到侧切削刃8的最高点距离为S，S的取值范围为0.2mm≤S≤0.5mm。其中，直线侧切削刃8B处在侧切削刃8的底部最低点。

本实施例中，参见图3至图6所示，所述圆弧状切削刃7和侧切削刃8向内设有断屑槽9；所述断屑槽9由切削刃向中心孔2的方向依次设有切削刃前刀面91、断屑槽底圆弧92和断屑台93；所述切削刃前刀面91和断屑台93通过断屑槽底圆弧92连接；断屑槽9的结构由断屑槽的宽度Wn、切削刃前刀面91与对应端面的夹角α、断屑台93反屑面与对应端面的夹角β、切削刃到对应端面的垂直距离H以及断屑槽底圆弧R决定。

本实施例中，参见图7至图9所示，

过曲线侧切削刃8A上任意不重合的两点i、j做断屑槽9的剖视图，得到任意两组断屑槽9的结构参数，且任意两组参数都满足如下关系；

其中i≠j，K为定值；T₀为常数，T₀的大小只与前角、加工工况以及被加工材料有关，与其他断屑槽9结构参数无关。

做一个圆弧曲线与切削刃前刀面91和断屑台93相切，在前刀面的切点与曲线侧切削刃8A距离为T₀，对于任意两组断屑槽所相切的圆弧的半径都相等，且半径大小为K。

本实施例中，所述圆弧状切削刃7向两个侧切削刃8过渡时，断屑槽9的宽度Wn逐渐增大。

本实施例中，所述圆弧状切削刃7向两个侧切削刃8过渡时，切削刃前刀面91与对应端面的夹角α不变。

本实施例中，所述圆弧状切削刃7向两个侧切削刃8过渡时，断屑台93反屑面与对应端面的夹角β减小或者不变。

本实施例中，所述断屑槽底圆弧92半径大小为R，且R≤K。

本实施例中，所述断屑槽9的宽度Wn的取值范围为0.4mm～3.5mm。

本实施例中，所述切削刃前刀面91与对应端面的夹角α的取值范围为3°～25°。α过小，刀尖锋利度不足，在加工高温合金等难加工材料时切削力过大，加剧加工硬化情况，容易导致造成刀片刃口磨损严重；α过大，刀片刃口强度不足，在加工过程易造成刀尖崩损，使刀片刃口提前失效。

本实施例中，所述断屑台93反屑面与对应端面的夹角β的取值范围为20°～70°。β过小，刀片断屑槽空间太小，加工过程中，无法有效起到断屑和排屑效果；β过大，对于高温合金等高强度材料，加工过程，切屑未接触反屑面已经卷曲，断屑台反屑面未起到效果。

本发明的一种切屑主动控制的车削刀片，由于将刀片主切削刃采用圆弧刃倾角结构设计，并通过调整刀片断屑槽结构参数，主动控制高温合金材料车削加工过程中切屑的卷曲情况，使切屑沿着后刀面排出，不伤及已加工工件表面。并且在加工过程中，主切削刃上每一点的工件材料的卷曲半径相等，使得切削刃承受应力均衡，磨损均匀，从而提高刀片加工寿命。

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 (9)

1.一种切屑主动控制的车削刀片，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；所述刀片本体还设有贯穿上下端面的中心孔；其特征在于：所述刀片本体设置为关于中心孔的中心轴呈旋转对称结构；所述上、下端面具有完全相同的结构，并成上下对称结构；所述上端面、下端面分别与所述侧面、圆弧面相交形成切削刃；所述切削刃包括对应于刀尖处的圆弧状切削刃和配置于圆弧状切削刃两边的侧切削刃；所述圆弧状切削刃平行于对应的上端面或下端面，所述侧切削刃在背离圆弧状切削刃方向的最高点朝着在两个角部之间最低点倾斜，且侧切削刃包括曲线侧切削刃和直线侧切削刃，所述曲线侧切削刃形状为圆弧状；所述圆弧状切削刃和侧切削刃向内设有断屑槽；所述断屑槽由切削刃向中心孔的方向依次设有切削刃前刀面、断屑槽底圆弧和断屑台；所述切削刃前刀面和断屑台通过断屑槽底圆弧连接；断屑槽的结构由断屑槽的宽度Wn、切削刃前刀面与对应端面的夹角α、断屑台反屑面与对应端面的夹角β、切削刃到对应端面的垂直距离H以及断屑槽底圆弧R决定，并且断屑槽结构参数满足如下等式关系：

其中K为定值，T₀为常数。

2.根据权利要求1所述的切屑主动控制的车削刀片，其特征在于：所述圆弧状切削刃向两个侧切削刃过渡时，断屑槽的宽度Wn逐渐增大。

3.根据权利要求1所述的切屑主动控制的车削刀片，其特征在于：所述圆弧状切削刃向两个侧切削刃过渡时，切削刃前刀面与对应端面的夹角α不变。

4.根据权利要求1所述的切屑主动控制的车削刀片，其特征在于：所述圆弧状切削刃向两个侧切削刃过渡时，断屑台反屑面与对应端面的夹角β减小或者不变。

5.根据权利要求1所述的切屑主动控制的车削刀片，其特征在于：所述断屑槽底圆弧半径大小为R，且R≤K。

6.根据权利要求1所述的切屑主动控制的车削刀片，其特征在于：所述曲线侧切削刃的圆弧半径为r，且25mm≤r≤125mm，所述圆弧状切削刃到对应端面的距离为h，且0.05mm≤h≤0.25mm，所述侧切削刃的底部最低点到侧切削刃的最高点距离为S，且0.2mm≤S≤0.5mm。

7.根据权利要求1所述的切屑主动控制的车削刀片，其特征在于：所述断屑槽的宽度Wn的取值范围为0.4mm～3.5mm。

8.根据权利要求1所述的切屑主动控制的车削刀片，其特征在于：所述切削刃前刀面与对应端面的夹角α的取值范围为3°～25°。

9.根据权利要求1所述的切屑主动控制的车削刀片，其特征在于：所述断屑台反屑面与对应端面的夹角β的取值范围为20°～70°。

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