CN114951725A - 一种可转位车削刀片 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可转位车削刀片，采用了特殊的槽型的结构，创造性的把强度设计和控制切屑设计融为一体。在低切屑参数下，设置的第一控屑单元可以有效的对切屑进行卷曲、折断，提高加工环境的安全性，避免发生安全事故。在大切深、大进给的切削过程中，刀片设置的第一控屑单元、第二控屑单元、第二槽底面的波形曲面和强度单元，分别作用于切屑，对切屑进行卷曲、折断，保证了大切深、大进给的切削加工过程的稳定性。其中，设置于第二前刀面的强度单元，在大切深、大进给的条件下，第二前刀面承受较大的拉应力，强度单元在不降低槽型锋利性的基础上，有效的增加了切削单元的的强度，提高了切削刀片的抗冲击性能。

Description

一种可转位车削刀片

技术领域

本发明涉及车削刀片技术领域，更具体地，涉及一种可转位车削刀片。

背景技术

在风电、船舶、大型装备等行业存在较多的大型零部件，这些零部件的毛坯余量较大，且表层存在较多缺陷，同时毛坯的材料比较多变。这些特性导致对切削加工刀片的性能要求比较苛刻。既要同时满足不同切深和进给下切屑的控制，又要同时满足连续加工或者断续加工下对强度和耐磨性的双重需求。

申请号为CN201821161675.4，专利名称为大型钢件重载粗加工用车刀的中国实用新型专利，公开了一种大型钢件重载粗加工用车刀，包括呈矩形的车刀本体；车刀本体包括前刀面、主后面以及精磨底面；车刀本体中部开有将其贯穿的通孔；车刀本体上设置有若干位于前刀面与通孔之间的断屑槽；前刀面与主后面相交处设置有具有10～30°负倒棱的主切削刃；主后面的相交处设置有呈圆弧形的刀尖。本装置强度高，卷屑性能好，在加工过程中，几乎不会出现崩刃、断裂等情况。该专利采用增加强度的结构设计，增强了刀片的强度，设置的断屑槽在大切深重载加工中具有良好的卷屑、断屑效果，但在加工韧性材料或者切削进给较小时，切屑缠绕不易折断，增加了切削加工的危险性。

申请号为CN201410559261.7，专利名称为车削用可转位刀片，提供了一种车削用可转位刀片，属于加工刀具技术领域。它解决了现有的车削刀片对切屑的控制能力有限，使加工出来的产品精度低的问题。本车削用可转位刀片，包括具有上表面、下表面和侧面的刀片主体，刀片主体的两个相邻侧面与上表面之间形成有切削刃部，切削刃部处具有切削刃角，切削刃角的两侧设有修光刃，两修光刃之间形成有容屑槽，容屑槽的两侧具有对称设置的断屑台，断屑台沿刀片主体向上凸起并与修光刃相连。本发明具有切削效率更高、断屑效果好等优点。本发明能够实现小直径部件的小切深、小进给工况下的稳定低阻力加工和高表面质量加工。该专利虽然实现了小进给或者小切深下的断屑能力，却无法覆盖大切削参数或者恶劣工况的加工需求。该专利涉及重力车削刀片，结构设计采用精加工或者半精加工槽型测设计方式，增加断屑单元，该断屑单元设置于容屑槽中，实际上，该技术方案只是实现了小进给或者小切深下的断屑能力，却无法覆盖大切削参数或者恶劣工况的加工需求。

发明内容

本发明提供一种可转位车削刀片，该刀片既能同时满足不同切深和进给下切屑的控制，又能同时满足连续加工或者断续加工下对强度和耐磨性的双重需求。

一种可转位车削刀片，属于重力切削刀片，包括上表面、下表面，以及连接上下表面的侧面和连接相邻侧面的圆柱面；上表面上包含有切削单元，切削单元包括直线切削刃，圆弧切削刃和断屑槽；

直线切削刃由上表面和侧平面相交组成，圆弧切削刃由上表面和侧圆柱面相交组成；

断屑槽从直线切削刃和圆弧切削刃开始，包括倒棱平面、第一前刀面、第二前刀面、第一槽底面和第二槽底面，还包括位于第二前刀面的强度单元、位于第一槽底面的第一控屑单元、位于第二槽底面的第二控屑单元，强度单元为凸起、第一控屑单元和第二控屑单元均为弧形凸起；第一控屑单元包括两个，对称分布于对称中线的两侧；第二控屑单元沿着直线切削刃方向均匀分布，数量至少为2个。

在小进给的条件下切屑沿着第二前刀面进入第一槽底面后，遇到第一控屑单元强制转向，以较小的卷曲半径进行卷屑。

在大切深、大进给的条件下，第二前刀面承受较大的拉应力，强度单元在不降低槽型锋利性的基础上，有效的增加了切削单元的的强度，提高了切削刀片的抗冲击性能。在大切深、大进给时，刀片切入比较深，切屑经过刀片的上表面，与上表面较大范围的接触，第二控屑单元强制切屑转向进行卷屑；当然，这也不是绝对的只有第二控屑单元进行卷屑，当大切深、大进给没有超过第一控屑单元位置时，所阐述的切屑同时经过第一控屑单元和第二控屑单元，两个控屑结构分别卷屑。

本发明技术方案由于设置有第一控屑单元和第二控屑单元，能同时满足不同切深和进给下切屑的控制；由于设置有强度单元，又能同时满足连续加工或者断续加工下对强度和耐磨性的双重需求。

本发明所述的可转位车削刀片可为六面体结构、五面体结构等。

进一步地，强度单元为朝向刀片中心、与直线切削刃垂直的圆柱形，刀片的每一侧的第二槽底面至少设置有两个圆柱形的强度单元。圆柱形的强度单元，也可以对切屑进行卷曲，强度单元即增加了刀片的强度，同时圆柱形的形状在切屑背面形成波形凹槽，提高了切屑卷曲变形能力和变形后的稳定性，保证切屑稳定的卷曲、折断，提高了加工过程的稳定性，避免切削温度过高从而降低刀片寿命。

更进一步地，圆柱的强度单元直径为d，0.3mm≤d≤0.7mm。当强度单元的直径在这个范围内时，能有效实现其卷曲切屑的功能。

进一步地，第二槽底面为朝向刀片中心的波形曲面。

在大切深、大进给时，刀片切入比较深，切屑经过刀片的上表面，与上表面较大范围的接触，第一控屑单元、第二控屑单元、强度单元、波形曲面共同控屑，最大限度的保证了在大切深、大进给时刀片的排屑。波形曲面不仅利于卷曲切屑、引导切屑排出，另一方面，波形的形状也加宽了第二槽底面的宽度，增加了刀片的强度。

进一步地，截面为正弦曲线。

更进一步地，正弦曲线的振幅为0.2≤A≤0.5mm。

进一步地，强度单元位于第二槽底面波形曲面的底部；第二控屑单元位于波形曲面的顶部。

进一步地，第二控屑单元为雨滴形。

进一步地，第一槽底面低于第一前刀面，第一前刀面和第一槽底面的垂直高度差为h1，0.3≤h1≤0.7mm。

这个高度保证了小切深下切屑可以到达第一槽底面以合适的卷曲半径强制变形扭曲，过小切屑卷曲剧烈导致刀片磨损严重，过大切屑自由流过刀片无法受控，同时过大也会导致刀片刃口强度下降。

进一步地，第一控屑单元为椭球型，其顶部低于第一前刀面，第一控屑单元顶部与第一前刀面高度差为h2，0.1≤h2≤0.3mm。椭球形主要在切屑以巨大的压强流过时候挤入切屑背面，切屑变形后不容易随意卷曲，高度差主要是实现椭球形的功能，高度差太大，椭球形会失去效果。

进一步地，第一前刀面宽度为波形变化，波形宽度为L，L在0.1～0.4mm之间成规律变化。

本发明具有以下有益效果：

本发明采用了特殊的槽型的结构，创造性的把强度设计和控制切屑设计融为一体。在低切屑参数下，设置的第一控屑单元可以有效的对切屑进行卷曲、折断，提高加工环境的安全性，避免发生安全事故。

在大切深、大进给的切削过程中，刀片设置的第一控屑单元、第二控屑单元、第二槽底面的波形曲面和强度单元，分别作用于切屑，对切屑进行卷曲、折断，保证了大切深、大进给的切削加工过程的稳定性。其中，设置于第二前刀面的强度单元，在大切深、大进给的条件下，第二前刀面承受较大的拉应力，强度单元在不降低槽型锋利性的基础上，有效的增加了切削单元的的强度，提高了切削刀片的抗冲击性能。波形曲面在卷屑的同时，也增强了刀具的强度。

以上设置，强度设计和控制切屑设计融为一体，使本发明所述可转位车削刀片既能同时满足不同切深和进给下切屑的控制，又能同时满足连续加工或者断续加工下对强度和耐磨性的双重需求。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明可转位车削刀片的立体图；

图2是本发明可转位车削刀片的主视图；

图3是图1立体图的刀尖位置的局部放大图；

图4是图3主切削刃位置的局部放大图；

图5是图2主切削刃位置的局部放大图；

图6是第一控屑单元的截面图；

图7是第二槽底面的截面图。

对称中线1，中心贯穿孔-2，上表面-3a，下表面-3b，侧面-4，圆柱面-5，直线切削刃-6，圆弧切削刃-7，断屑槽-8，倒棱平面-8a，第一前刀面-8b，第二前刀面-8c，第一槽底面-8d1，第二槽底面-8d2，强度单元-8e，第一控屑单元-8f1，第二控屑单元-8f2。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1

现有技术的刀片，要么只适用于大切深、大进给工况下切屑的控制，要么只适用于小切深、小进给的工况下切屑的控制。在面临大切深、大进给的工况时，最重要的一点是还要保证刀片的强度。在风电、船舶、大型装备等行业存在较多的大型零部件，这些零部件的毛坯余量较大，且表层存在较多缺陷，同时毛坯的材料比较多变，所用的刀具最好能同时满足不同切深和进给下切屑的控制，又要同时满足连续加工或者断续加工下对强度和耐磨性的双重需求。以下所述一种可转位车削刀片可满足上述要求。

一种可转位车削刀片，如图1所示，所述刀片为六面体结构，刀片为SN型，刀尖角度为90°正方形结构，包括上表面3a、下表面3b，以及连接上下表面3b的四个侧面4和连接相邻侧面4的四个圆柱面5；刀片中间设置定位孔，上表面3a上包含有切削单元，切削单元包括直线切削刃6，圆弧切削刃7和断屑槽8，本实施例有四个切削单元；

如图1所示，直线切削刃6由上表面3a和侧平面相交组成，圆弧切削刃7由上表面3a和侧圆柱面5相交组成；断屑槽8从直线切削刃6和圆弧切削刃7开始，包括倒棱平面8a、第一前刀面8b、第二前刀面8c、第一槽底面8d1和第二槽底面8d2。

如图2所示，断屑槽8关于对称中心1呈对称分布。

为了增强刀片在强度，在断屑槽8的第二前刀面8c上设置有强度单元8e，强度单元8e为凸起。在大切深、大进给的条件下，第二前刀面8c承受较大的拉应力，强度单元8e在不降低槽型锋利性的基础上，有效的增加了切削单元的的强度，提高了切削刀片的抗冲击性能。

为了保证实现在小切削参数和大切削参数的工况下切削的控制，在断屑槽8的第一槽底面8d1设置第一控屑单元8f1，在第二槽底面8d2设置第二控屑单元8f2，第一控屑单元8f1为椭球形，第二控屑单元8f2为雨滴形。椭球形和雨滴形的控屑单元能达到很好的卷曲切屑、引导切屑流动的作用。第一控屑单元8f1包括两个，对称分布于对称中线1的两侧；第二控屑单元8f2沿着直线切削刃方向均匀分布，数量至少为2个。

为进一步增强刀具在大切深、大进给工况下切屑的控制，强度单元8e为朝向刀片中心、与直线切削刃6垂直的圆柱形，刀片的每一侧的第二槽底面8d2至少设置有两个圆柱形的强度单元8e。圆柱形的强度单元8e，也可以对切屑进行卷曲，强度单元8e即增加了刀片的强度，同时圆柱形的形状在切屑背面形成波形凹槽，提高了切屑卷曲变形能力和变形后的稳定性，保证切屑稳定的卷曲、折断，提高了加工过程的稳定性，避免切削温度过高从而降低刀片寿命。

为最大可能的利用刀具上表面3a的空间在大切深、大进给工况下切屑的控制，如图1～3所示，第二槽底面8d2为朝向刀片中心的波形曲面。

强度单元8e位于第二槽底面8d2波形曲面的底部，如图3、图4所示，强度单元8e连接第二前刀面8c和第二槽底面8d2波形曲面的根部；第二控屑单元8f2位于波形曲面的顶部。如图1～3所示，强度单元8e和第二控屑单元8f2间隔设置，分别位于波形曲面的根部和顶部。

综上所述，通过设置第一控屑单元8f1、第二控屑单元8f2、强度单元8e、波形曲面，很好的实现了刀具在大切深、大进给工况下对切屑的控制。通过强度单元8e增加了刀具的抗冲击性能，通过波形的第二槽底面8d2，加宽了第二槽底面8d2的宽度，同样增加了刀具的强度。

为保证稳定的实现以上功能，进一步进行以下设计：

1、为保证椭球形第一控屑单元8f1能达到很好的卷曲切屑、引导切屑流动的作用，如图6所示，第一控屑单元8f1顶部低于第一前刀面8b，第一控屑单元8f1顶部与第一前刀面8b高度差为h2，0.1≤h2≤0.3mm。椭球形第一控屑单元8f1主要在切屑以巨大的压强流过时候挤入切屑背面，切屑变形后不容易随意卷曲，高度差主要是实现椭球形的功能，高度差太大，椭球形会失去效果。

2、圆柱形的强度单元8e直径为d，0.3mm≤d≤0.7mm，本实施例中取值0.5mm。当强度单元8e的直径在这个范围内时，能有效实现其卷曲切屑的功能。

3、波形截面为正弦曲线。正弦曲线的振幅为0.2≤A≤0.5mm，本实施例中取值0.5mm。

4、如图7所示，第一槽底面8d1低于第一前刀面8b，第一前刀面8b和第一槽底面8d1的垂直高度差为h1，0.3≤h1≤0.7mm，本实施例中h1取值为0.4mm。这个高度保证了小切深下切屑可以到达第一槽底面8d1以合适的卷曲半径强制变形扭曲，过小切屑卷曲剧烈导致刀片磨损严重，过大切屑自由流过刀片无法受控，同时过大也会导致刀片刃口强度下降。

波形的第二槽底面8d2一直延伸至第二前刀面8c，使第二槽底面8d2与第二前刀面8c的连过渡处也形成了波形变化，波形宽度为L，L在0.1～0.4mm之间成规律变化，如图5所示，宽度最小值为L1，宽度最大值为L2。波形的第二前刀面8c也具有引流的作用。

如图7所示，第一前刀面8b与基准平面的夹角为0°。

如图7所示，倒棱平面8a与第一前刀面8b形成一夹角α，α的范围为5°~20°，优选范围为10°~15°，本实施例中α取值12°；倒棱平面8a的宽度为d，d的范围为0.1mm~0.5mm，本实施例中a取值0.35mm。第二前刀面8c与第一前刀面8b的夹角为β，β的取值范围为15°~30°，本实施例中β取值为25°。通过设置α、β和d，使车削过程中切削阻力小，切削力小做功小，做功小产生的热量小。

本实施例的可转位刀片通过对以上各参数细节进行综合精细设计，刀片在重力车削的条件下耐磨性能、抗冲击性能、控屑性能均得到合理的平衡和提升。使得刀片在低切屑参数下，可以有效的对切屑进行卷曲、折断，有效的保证了耐磨性能和使用性能。在大切深、大进给的切削过程中，刀片的强度的得到保证，可以承受较大的不稳定切削力，同时提高了切屑卷曲塑性变形能力，提高了加工过程的稳定性；通用性好，能够在加工工况和切屑参数上适应更大的范围。

以上设置结构简单、紧凑，创造性的把强度设计和控制切屑设计融为一体，完美的实现了刀片既能同时满足不同切深和进给下切屑的控制，又能同时满足连续加工或者断续加工下对强度和耐磨性的双重需求。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的包含范围之内。

Claims (10)

1.一种可转位车削刀片，包括上表面、下表面，以及连接上下表面的侧面和连接相邻侧面的圆柱面；上表面上包含有切削单元，切削单元包括直线切削刃，圆弧切削刃和断屑槽；

直线切削刃由上表面和侧平面相交组成，圆弧切削刃由上表面和侧圆柱面相交组成；断屑槽从直线切削刃和圆弧切削刃开始，包括倒棱平面、第一前刀面、第二前刀面、第一槽底面和第二槽底面；

其特征在于，断屑槽还包括位于第二前刀面的强度单元、位于第一槽底面的第一控屑单元、位于第二槽底面的第二控屑单元，强度单元为凸起、第一控屑单元和第二控屑单元均为弧形凸起；第一控屑单元包括两个，对称分布于对称中线的两侧；第二控屑单元沿着直线切削刃方向均匀分布，数量至少为2个。

2.根据权利要求1的可转位车削刀片，其特征在于，强度单元为朝向刀片中心、与直线切削刃垂直的圆柱形，刀片的每一侧的第二槽底面至少设置有两个圆柱形的强度单元。

3.根据权利要求2的可转位车削刀片，其特征在于，圆柱形的强度单元直径为d，0.3mm≤d≤0.7mm。

4.根据权利要求1的可转位车削刀片，其特征在于，第一槽底面低于第一前刀面，第一前刀面和第一槽底面的垂直高度差为h1，0.3≤h1≤0.7mm。

5.根据权利要求1的可转位车削刀片，其特征在于，第一控屑单元的顶部低于第一前刀面，第一控屑单元顶部与第一前刀面高度差为h2，0.1≤h2≤0.3mm。

6.根据权利要求1的可转位车削刀片，其特征在于，第二槽底面为朝向刀片中心的波形曲面。

7.根据权利要求6的可转位车削刀片，其特征在于，截面为正弦曲线。

8.根据权利要求7的可转位车削刀片，其特征在于，强度单元位于第二槽底面波形曲面的底部；第二控屑单元位于波形曲面的顶部。

9.根据权利要求6的可转位车削刀片，其特征在于，波形的第二槽底面一直延伸至第二前刀面，使第二槽底面与第二前刀面的连过渡处也形成了波形变化。

10.根据权利要求1的可转位车削刀片，其特征在于，倒棱平面与第一前面形成一夹角α，α的范围为5°~20°；倒棱平面的宽度为a，a的范围为0.1mm~0.5mm；第二前刀面与第一前刀面的夹角为β，β的取值范围为15°~30°。

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