CN200981116Y - 刀具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于加工高温合金K3模具的刀具，包括刀柄、刀刃，所述刀刃包括主偏角、主切削刀前角、主切削刀刀倾角、主副后角。所述主偏角为43°～60°，主切削刀前角为－3°～－1°，主切削刀刀倾角为－5°～－1°；所述主副后角各设有1个小后角；所述刀刃端部还设有1个过渡刃。上述结构可以提高刀具散热性，增加刀具耐磨性，防止加工中产生硬化现象，提高切削速度，增加刀具强度和抗冲击性，提高脆硬性工件材料的切削用量，增加切削力，提高加工的粗糙度与精度。

Description

刀具

技术领域

本实用新型涉及一种机加工刀具，尤其是指用于加工高温合金K3模具的刀具。

背景技术

用于特殊用途的高温合金，例如钛合金零部件，其典型的制备工艺流程是：(1)制作一个与钛合金锻件尺寸、形状匹配的模具，模具材料常采用浇铸高温合金K3，其主要成份为70％左右的Ni、10％左右的Cr、5％左右的Co、5％左右的W、5.5％左右的Al、其余合金1％左右；(2)采用等温锻造生产工艺，利用模具将钛合金坯料压制成合金锻件；(3)将钛合金锻件加工成钛合金零部件。因此，高温合金K3模具是等温锻造工艺生产钛合金锻件不可缺少的工具。

上述工艺流程中步骤(2)具体过程为：将模具与钛合金坯料加温到相同的温度，把钛合金坯料放在模具中进行等温压制，通常情况下，根据钛合金相变点，温度控制在850～980℃之间进行压制，压力可高达几千吨。因此，生产钛合金锻件的高温合金K3模具，具有耐高温、高强度的特点，在温度达到1000℃左右，模具形状尺寸不能发生变化，以保证钛合金锻件在压制时尺寸。所以，高温合金K3模具的质量，直接关系到钛合金锻件的压制成型的质量。

高温合金K3模具的制备方法为：将高温液态的高温合金K3浇铸成模具毛坯；利用车床和刀具，将模具毛坯加工成高温合金K3模具成品。由于高温合金K3材料，具有高强度、高硬度的机械性能，给加工带来极大的不便，故在高温合金K3模具加工中，通常采用相对加工性平衡工件的切削加工性，所谓相对加工性是以强度δ6＝0.637GPa的45#钢为基准，写作γ60j，其它被切削材料与之相比的数值，记作Kγ，Kγ＝γ60/γ(60)j(γ60就是T＝60min时切削速度)。Kγ越大，切削加工性就越好，反之切削加工性越差，对一般易切削钢Kγ＝25-30，而对高温合金K3，Kγ＜0.15，故K3合金钢切削加工性很差。此外，由于K3合金钢导热性能低，加工硬化严重，切削时与刀具粘结现象严重，切削非常困难，K3高温合金切削时，硬化程度可达200％-500％，剪切面上切应力高切削力大，可达45#钢2-3倍。

目前，加工高温合金K3模具的刀具是常规刀具(见图1-图3)，它是机加工最普遍采用的刀具，由连成一体的刀柄、刀刃组成，刀刃主偏角为75°～90°，优点是：横向切削力小，不易产生振动；缺点是：刀具耐用度低，散热性差，磨损严重，效率低，每分钟切削速度只能在4～5米之间，切削深度2mm，遇工件表面不规则时极易产生敲刀。因此采用该常规刀具加工高温合金K3模具时，加工困难，效率低，且模具表面质量较差。

综上所述，常规刀具制约了高温合金K3模具的加工成型，成为钛合金锻件等温锻造的生产瓶颈。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种新型刀具，提高刀具散热性，增加刀具耐磨性，防止加工中产生硬化现象，提高切削速度；增加刀具强度和抗冲击性，提高脆硬性工件材料的切削用量；增加切削力；提高加工的粗糙度与精度。

本实用新型提供的刀具，包括刀柄、刀刃，所述刀刃包括主偏角、主切削刀前角、主切削刀刀倾角、主副后角。所述主偏角为43°～60°，主切削刀前角为-3°～-1°，主切削刀刀倾角为-5°～-1°。

所述主副后角各设有1个小后角。

所述小后角为1°～2°。

所述刀刃端部还设有1个过渡刃。

所述过渡刃与刀柄垂直。

所述过渡刃宽度3～5毫米。

所述刀刃主偏角为45°。

主偏角用43°～60°刀具比75°～90°刀具加工K3模具耐用度提高。

根据刀具切削性能，改变主偏角可增加刀屑的宽度，切削过程中热量的散发主要靠铁屑带走，故选择43°～60°主偏角能有效地提高刀具耐用度。

刀刃主切削刀前角是-3°～-1°，刀倾角是-5°～-1°，可以增加刀具强度，抗冲击性强，提高脆硬性工件材料如高温合金K3的切削用量。

减小前角与刃倾角能使刀具增加抗冲击性，提高刀具强度，浇铸高温合金钢K3，因切削加工性非常差，强度大，外圆因是浇铸件很不规整，如选择正前角与刃倾角的刀具在加工K3高温合金钢时，当切削速度为每分钟6米、走刀量在0.3mm/转时，表面不规整时，刀具就有崩刀现象出现，同样切削速度，将刀具前角改为-3°～-1°、刀倾角-5°～-1°，切削力就大大增加。

6°后角的刀具切削K3高温合金钢时强度不够，工件不规整时极易产生蹦刀，现增加1°～2°的小后角，既增加刀具强度，又有较大的切削力。

根据切削的受力情况，选择后角小于1°的刀具，后角将会与工件产生摩擦，增加了刀具切削力，切削热也会提高，刀具摩擦增加。在不影响刀具性能与工件的切削情况下，应尽可能减小刀具后角，以增加刀具强度，帮选择后角为1°～2°。

在刀刃端部磨出1个3～5毫米的过渡刃，保护刀具在受冲击时不易损坏，提高模具加工时的粗糙度与精度，减小磨损，延长刀具使用寿命。

在切削浇铸高温合金K3钢时，如小于3毫米过渡刃，刀具在高强度、高硬度工件的巨大冲击下，很难保证刀尖的正常工作，不能满足强力切削要求，大于5毫米时刀尖强度增加了，但横向切削力太大，刀具与工件接触面太大，机床与工件刚性变差，3～5毫米过渡刃既满足了切削时保护刀尖的作用，又能减小刀具磨损而保证工件粗糙度与精度。

本实用新型提供的刀具，加工效率高，被加工的高温合金K3模具表面质量优，解决了高温合金K3模具加工难的问题，满足了钛合金锻件等温锻造使用的K3模具需求。

附图说明

图1是现有常规刀具示意图。

图2是沿图1中A-A线的剖视图。

图3是沿图1中B-B线的剖视图。

图4是本实用新型示意图。

图5是图4中A-A线的剖视图。

图6是沿图4中B-B线的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的优选实施例。

本实用新型提供的刀具，见图4-图6，包括刀柄、刀刃，所述刀刃包括主偏角θ1、主切削刀前角θ2、主切削刀刀倾角θ3、主副后角θ4和θ5。所述主偏角θ1为45°，主切削刀前角θ2为-3°～-1°，主切削刀刀倾角θ3为-5°～-1°；保持常规刀刃的6°主副后角，在主副后角上各设有1个1°～2°的小后角θ6和θ7；所述刀刃端部还设有1个宽度d为3～5毫米且与刀柄垂直的过渡刃。

上述负角度的含义是：相对于基准面1来说，所述负角度与常规刀具的相应角度相比，其方向是反向。所述基准面1为图1或图4水平放置时图中刀具所处的水平面。

刀刃主偏角为45°角，横向力虽增大，但K3合金钢强度高，加工时不会产生振动；而且相对于43°～60°其他值而言，刀具散热性较为理想，因此增加了刀具耐磨性，同时还避免了加工中产生硬化现象，提高切削速度。

经试验，45°主偏角刀具切削工件时能达到较理想的平衡加工性，加工浇铸高温合金K3钢时，45°刀具切削速度每分钟达到7米-8米，切削深度3.5mm以上，耐用度也可以30超过分钟，而其它角度的刀具耐用度只有20分钟左右，切削3.5mm、切削速度只有6米/分左右，故选择主偏角为45°刀具综合性能较好。

经试验证明，加工浇铸高温合金K3模具效率提高了30％以上，加工速度从每分钟4-5米提高到每分钟7-8米，切削深度从2mm提高到3.5mm，刀具耐用度从只能切削15分钟延长到30分钟，表面粗糙度从3.2提高到1.6，模具精度极易控制。

在实际生产中，用同一机床，用传统刀具加工浇铸高温合金K3 WP13八级盘模具，要用28班次，表面质量粗糙，改用本实用新型提供的刀具，只需20班次加工，表面质量提高，说明用本实用新型提供的刀具加工高温合金是可行的。

Claims (7)

1.一种刀具，包括刀柄、刀刃，所述刀刃包括主偏角、主切削刀前角、主切削刀刀倾角、主副后角，其特征在于：所述主偏角为43°～60°，主切削刀前角为-3°～-1°，主切削刀刀倾角为-5°～-1°。

2.如权利要求1所述的刀具，其特征在于：所述主副后角各设有1个小后角。

3.如权利要求2所述的刀具，其特征在于：所述小后角为1°～2°。

4.如权利要求1所述的刀具，其特征在于：所述刀刃端部还设有1个过渡刃。

5.如权利要求4所述的刀具，其特征在于：所述过渡刃与刀柄垂直。

6.如权利要求4所述的刀具，其特征在于：所述过渡刃宽度3～5毫米。

7.如权利要求1-6任一项所述的刀具，其特征在于：所述刀刃主偏角为45°。

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