CN215615158U - 适用于难加工材料加工的车削刀片 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及刀具设计技术领域，公开一种适用于难加工材料加工的车削刀片，包括呈多边形结构的刀片本体，其包括上表面、下表面和多个侧表面，任意两个相邻侧表面在相交处由圆弧面过渡，圆弧面与上表面/下表面相交形成圆弧切削刃，侧表面与上表面/下表面相交形成主切削刃；上表面包括从刀片本体定位中心孔处往刀片本体边缘辐射的支撑面，在圆弧切削刃和支撑面之间依次布置的顶部第一前刀面、顶部第二前刀面、顶部切屑引导凸起和顶部挡屑面，在主切削刃和支撑面之间依次布置的侧部第一前刀面、侧部第二前刀面、槽底面和侧部挡屑面，槽底面从圆弧切削刃朝主切削刃方向依次排列有多个呈间隔布置的侧部切屑引导凸起；下表面结构与上表面结构相同。

Description

适用于难加工材料加工的车削刀片

技术领域

本实用新型涉及刀具设计技术领域，具体地，涉及一种适用于难加工材料加工的车削刀片。

背景技术

在汽车、航天、大型电站和舰船等行业的制造中，高温合金、钛合金、耐热不锈钢等材料能承受复杂应力并在相当苛刻环境下能进行高温服役，因此这些材料被广泛应用，但这些材料是行业内公认的难加工材料，在被加工时存在刀具的切削力大、切削发热高、导热率低、工件材料的加工硬化倾向大、刀具磨损快寿命短、易产生积屑瘤、工件表面质量差等各种问题，这使得其在加工效率低下的同时加工成本还居高不下。因此如何优化硬质合金刀具几何参数及其断屑槽，设计出能满足上述难加工材料加工要求的刀具，是目前亟待解决的问题。

中国专利CN201821054190.5公开了一种具有较大车刀前角、较宽排屑槽、角度平缓卷屑台的切削刀片，该刀片“切削阻力小，切削温度低，刀具粘结磨损小，在常压冷却下加工即可，无需高压冷却来增强冷却效果”，但经过实际验证该种刀片在小参数下很难获得好的切屑处理效果；且因其采用常压冷却，参数较大时切削液不易进入刀尖顶部，其刀片切削区域得不到及时和充分的冷却，最终会导致刀片温度升高，影响切削寿命。

中国专利CN201911024526.2公开了一种在刀尖以及切削刃附近设计楔形断屑部、突起部、断屑凸点的刀片，这些技术特征能提高车削精加工和半精加工工况下的卷屑、排屑效果，能一定程度满足高温合金车削加工需求，但该刀片在参数较大的半精加工中容易过度断屑，从而产生较大的切削阻力和切削温度，大大降低了刀片的使用寿命。

发明内容

本实用新型解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种具有优良切削性能的适用于难加工材料加工的车削刀片。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种适用于难加工材料加工的车削刀片，包括呈多边形结构的刀片本体，刀片本体包括上表面、下表面和多个侧表面，任意两个相邻侧表面在相交处由圆弧面过渡，圆弧面与上表面/下表面相交形成圆弧切削刃，侧表面与上表面/下表面相交形成主切削刃；

上表面包括从刀片本体定位中心孔处往刀片本体边缘辐射的支撑面，在圆弧切削刃和支撑面之间依次布置的顶部第一前刀面、顶部第二前刀面、顶部切屑引导凸起和顶部挡屑面，在主切削刃和支撑面之间依次布置的侧部第一前刀面、侧部第二前刀面、槽底面和侧部挡屑面，槽底面从圆弧切削刃朝主切削刃方向依次排列有多个呈间隔布置的侧部切屑引导凸起；

下表面结构与上表面结构相同。

进一步地，侧部挡屑面包括靠近支撑面的第一侧部挡屑面和远离支撑面的第二侧部挡屑面，第一侧部挡屑面和第二侧部挡屑面由一从靠近圆弧切削刃处向支撑面方向延伸的冷却液引导面嵌入分隔而成，且冷却液引导面在延伸过程中逐步远离槽底面。

进一步地，槽底面从圆弧切削刃朝主切削刃方向延伸时沿刀片本体高度方向向下倾斜。

再进一步地，侧部切屑引导凸起的凸部脊线到相邻槽底面的垂直距离h2大于等于0.03mm。

进一步地，槽底面最高点与圆弧切削刃之间在刀片本体高度方向的垂直距离 H为0.1～0.5mm。

更进一步地，顶部第一前刀面与支撑面形成的第一前角α为6°～20°，顶部第二前刀面与支撑面形成的第二前角β为10°～25°。

再更进一步地，主切削刃由靠近圆弧切削刃的第一主切削刃和远离圆弧切削刃的第二主切削刃构成，第一主切削刃处的侧部第一前刀面与支撑面形成的第一前角值等于顶部第一前刀面与支撑面形成的第一前角α值，第一主切削刃处的第二前刀面与支撑面形成的第二前角值等于顶部第二前刀面与支撑面形成的第二前角β值，第一主切削刃长度S大于等于0.2mm，S同时又小于等于主切削刃长度的1/2。

再进一步地，在第二主切削刃处的侧部第一前刀面与支撑面形成的第一前角γ为3°～15°，且γ≦α，在第二主切削刃处的侧部第二前刀面与支撑面形成的第二前角θ为10°～20°，且θ≦β。

还进一步地，圆弧切削刃的水平宽度为L1，主切削刃的水平宽度为L2，L1 和L2满足0.06mm≦L1≦L2≦0.5mm。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1)通过设计顶部切屑引导凸起和侧部切屑引导凸起，结合槽底面设计，保证车削刀片拥有足够的容屑空间，并可引导切屑顺利流动、卷曲和折断，向未加工表面排出，减小刀屑接触面积，进而减少由切屑转导给车削刀片的热量；

2)顶部切屑引导凸起、顶部挡屑面和侧部挡屑面相结合可使切屑在小切削参数下能够被顶部切屑引导凸起顺利引导、卷曲并折断；在较大切削参数下，切屑能顺利流过顶部切屑引导凸起，最终在顶部挡屑面和侧部挡屑面的作用下卷曲并折断；实现了刀片在切削力和切削温度可控的情况下具有宽泛的切屑处理范围，可同时满足精加工和半精加工的断屑需求，同时也可保证刀片长时间稳定使用，提高刀具寿命；

3)在侧部挡屑面处设计冷却液引导面，可使冷却液更好的进入刀尖顶部和槽底，使刀片在常压冷却条件下也能得到充分及时的冷却，同时冷却液引导面处也相当于增大了容屑空间，又可辅助减小切削力和降低切削温度；

4)所有第一前角均为锋利前角，一方面降低各切削刃处的切削阻力，减小加工硬化和降低切削温度，另一方面提高了主切削刃的强度，提高耐沟槽磨损性能和抗切屑冲击能力，保证了车削刀片在复杂工况下使用的安全性。

附图说明

图1为实施例1所述的适用于难加工材料加工的车削刀片的立体结构示意图；

图2为实施例1所述的适用于难加工材料加工的车削刀片的主视图；

图3为实施例1所述的适用于难加工材料加工的车削刀片的侧视图；

图4为图2中A部分放大图；

图5为图4中G-G剖面图；

图6为图4中J-J剖面图；

图7为图4中K-K剖面图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

提供一种如图1所示的车削刀片，适用于高温合金、钛合金、耐热不锈钢等难加工材料的车削加工，其包括呈多边形结构的刀片本体，结合图2和图3所示，刀片本体包括上表面1、下表面2和多个侧表面3，任意两个相邻侧表面3在相交处由圆弧面4过渡，圆弧面4与上表面1/下表面2相交形成圆弧切削刃51，侧表面3与上表面1/下表面2相交形成主切削刃52，主切削刃由靠近圆弧切削刃51的第一主切削刃521和远离圆弧切削刃51的第二主切削刃522构成；刀片本体上设有位于其几何中心的定位中心孔6，且刀片本体关于中性平面MP对称，因此下表面结构与上表面结构是完全相同的。

具体地，如图4所示，上表面1包括从刀片本体定位中心孔6处往刀片本体边缘辐射的平行于中性平面MP的支撑面11，在圆弧切削刃51和支撑面11之间依次布置有顶部第一前刀面71、顶部第二前刀面72、顶部切屑引导凸起73 和顶部挡屑面74，在主切削刃52和支撑面11之间依次布置有侧部第一前刀面 81、侧部第二前刀面82、槽底面83和侧部挡屑面84，槽底面83上从圆弧切削刃朝主切削刃方向依次排列有多个呈间隔布置的侧部切屑引导凸起85，顶部切屑引导凸起73、侧部切屑引导凸起85的凸部脊线相对于槽底面83来说呈圆弧式拱起状，其中，顶部切屑引导凸起73与顶部第二前刀面72、顶部挡屑面74 均圆滑过渡，侧部切屑引导凸起85与槽底面83圆滑过渡。

上述的顶部切屑引导凸起、侧部切屑引导凸起和槽底面相结合，保证了车削刀片拥有足够的容屑空间，此外，槽底面83从圆弧切削刃朝主切削刃方向延伸时是沿刀片本体高度方向向下倾斜的，这一设计可进一步引导切屑顺利流动、卷曲和折断，并向未加工表面排出，以减小刀屑接触面积，进而减少由切屑转导给车削刀片的热量。

在小切削参数下，车削刀具的顶部切屑引导凸起、顶部挡屑面和侧部挡屑面即可使切屑能够被顶部切屑引导凸起顺利引导、卷曲并折断；在较大切削参数下，切屑则会顺利流过顶部切屑引导凸起，最终在顶部挡屑面和侧部挡屑面的作用下卷曲并折断。

本实施例的车削刀具在切削力和切削温度可控的情况下具有宽泛的切屑处理范围，可同时满足精加工和半精加工的断屑需求，同时又能保证刀片长时间稳定使用，提高刀具寿命。

为使车削刀具在加工过程中冷却液能顺利进入刀尖顶部(即靠近圆弧切削刃处)和槽底面83，可对侧部挡屑面进行设计，具体来说，侧部挡屑面84包括靠近支撑面的第一侧部挡屑面841和远离支撑面的第二侧部挡屑面842，其中第一侧部挡屑面和第二侧部挡屑面由一从靠近圆弧切削刃处向支撑面方向延伸的冷却液引导面86嵌入分隔而成，且冷却液引导面在延伸过程中逐步远离槽底面，在加工时，冷却液沿着冷却液引导面86流向刀尖处和槽底面83处，在常压冷却条件下车削刀片即可得到充分及时的冷却。此外，该冷却液引导面也相当于又增大了容屑空间，可辅助减小车削刀片切削力和降低切削温度。

为确保加工过程中的断屑效果及切屑引流效果，如图5所示，侧部切屑引导凸起85的凸部脊线到相邻槽底面83的垂直距离h2需大于等于0.03mm(图中示出的是侧部切屑引导凸起凸部脊线顶部到相邻槽底面的垂直距离h2)，槽底面 83最高点与圆弧切削刃51之间在刀片本体高度方向的垂直距离H在0.1～0.5mm 之间取值，本实施例中H取0.3mm。

本实施例车削刀片中，顶部第一前刀面71与支撑面11形成的第一前角α为 6°～20°，顶部第二前刀面72与支撑面11形成的第二前角β为10°～25°，优选地，在刀片本体的锐角顶角处，α＝15°，在刀片本体的钝角顶角处，α＝10°，β则都为20°；第一主切削刃521处的侧部第一前刀面与支撑面11形成的第一前角值等于顶部第一前刀面与支撑面形成的第一前角α值，第一主切削刃521 处的第二前刀面与支撑面11形成的第二前角值等于顶部第二前刀面与支撑面形成的第二前角β值，第一主切削刃521长度S大于等于0.2mm，S同时又小于等于主切削刃长度的1/2，本实施例中，在刀片本体的锐角顶角处S＝1.5mm，在刀片本体的钝角顶角处S＝4.5mm；在第二主切削刃522处的侧部第一前刀面与支撑面11形成的第一前角γ为3°～15°，且γ≦α，在第二主切削刃522处的侧部第二前刀面与支撑面11形成的第二前角θ为10°～20°，且θ≦β，优选地，γ取10°，θ取20°；圆弧切削刃51的水平宽度为L1，主切削刃52的水平宽度为L2，L1和L2满足0.06mm≦L1≦L2≦0.5mm，本实施例取 L1＝L2＝0.3mm，上述各参数精心设计，在圆弧切屑刃和主切削刃前段采用锋利前角，在主切削刃的后段采用较锋利前角，一方面降低各切削刃处的切削阻力，减小加工硬化和降低切削温度，另一方面提高了主切削刃的强度，提高耐沟槽磨损性能和抗切屑冲击能力，保证了车削刀片在复杂工况下使用的安全性。

本申请的车削刀片各切削刃锋利度和强度适配性好，赋予了车削刀片良好的抗切屑冲击能力和低的切削阻力、优异的断屑和排屑性能，能同时满足高温合金、钛合金、耐热不锈钢等各种难加工材料的精加工和半精加工车削需求，通用性好，可进行大力推广使用。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型的技术方案所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种适用于难加工材料加工的车削刀片，其特征在于，包括呈多边形结构的刀片本体，刀片本体包括上表面、下表面和多个侧表面，任意两个相邻侧表面在相交处由圆弧面过渡，圆弧面与上表面/下表面相交形成圆弧切削刃，侧表面与上表面/下表面相交形成主切削刃；

上表面包括从刀片本体定位中心孔处往刀片本体边缘辐射的支撑面，在圆弧切削刃和支撑面之间依次布置的顶部第一前刀面、顶部第二前刀面、顶部切屑引导凸起和顶部挡屑面，在主切削刃和支撑面之间依次布置的侧部第一前刀面、侧部第二前刀面、槽底面和侧部挡屑面，槽底面从圆弧切削刃朝主切削刃方向依次排列有多个呈间隔布置的侧部切屑引导凸起；

下表面结构与上表面结构相同。

2.根据权利要求1所述的适用于难加工材料加工的车削刀片，其特征在于，侧部挡屑面包括靠近支撑面的第一侧部挡屑面和远离支撑面的第二侧部挡屑面，第一侧部挡屑面和第二侧部挡屑面由一从靠近圆弧切削刃处向支撑面方向延伸的冷却液引导面嵌入分隔而成，且冷却液引导面在延伸过程中逐步远离槽底面。

3.根据权利要求1或2所述的适用于难加工材料加工的车削刀片，其特征在于，槽底面从圆弧切削刃朝主切削刃方向延伸时沿刀片本体高度方向向下倾斜。

4.根据权利要求1或2所述的适用于难加工材料加工的车削刀片，其特征在于，槽底面最高点与圆弧切削刃之间在刀片本体高度方向的垂直距离H为0.1～0.5mm。

5.根据权利要求4所述的适用于难加工材料加工的车削刀片，其特征在于，顶部第一前刀面与支撑面形成的第一前角α为6°～20°，顶部第二前刀面与支撑面形成的第二前角β为10°～25°。

6.根据权利要求5所述的适用于难加工材料加工的车削刀片，其特征在于，主切削刃由靠近圆弧切削刃的第一主切削刃和远离圆弧切削刃的第二主切削刃构成，第一主切削刃处的侧部第一前刀面与支撑面形成的第一前角值等于顶部第一前刀面与支撑面形成的第一前角α值，第一主切削刃处的第二前刀面与支撑面形成的第二前角值等于顶部第二前刀面与支撑面形成的第二前角β值，第一主切削刃长度S大于等于0.2mm，S同时又小于等于主切削刃长度的1/2。

7.根据权利要求6所述的适用于难加工材料加工的车削刀片，其特征在于，在第二主切削刃处的侧部第一前刀面与支撑面形成的第一前角γ为3°～15°，且γ≦α，在第二主切削刃处的侧部第二前刀面与支撑面形成的第二前角θ为10°～20°，且θ≦β。

8.根据权利要求7所述的适用于难加工材料加工的车削刀片，其特征在于，圆弧切削刃的水平宽度为L1，主切削刃的水平宽度为L2，L1和L2满足0.06mm≦L1≦L2≦0.5mm。

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