用於加工高粘性、耐高溫金屬材料的切削刀片的製作方法

2023-08-08 20:26:06

專利名稱：用於加工高粘性、耐高溫金屬材料的切削刀片的製作方法
技術領域：
本發明涉及金屬切削刀片，尤其涉及用於加工高粘性、耐高溫金屬材料的切削刀片。
背景技術：
在金屬車削行業中，特別是航空發動機零件的加工，有大量需要進行軸向車削和徑 向切槽的加工。由於工件材料中含有大量的合金元素，在加工過程中，切削溫度高，切 削力大，刀片磨損劇烈，可加工性小於0.2 (正火狀態下45號鋼的相對可加工性為1)， 機械加工的難度非常大。在加工由高粘性、耐高溫金屬材料製成的工件時，切屑的成形 和折斷對於工件的連續切削加工也是相當重要的。刀具良好的斷屑、導屑和排屑能力， 對於避免切屑刮傷工件表面具有及其重要的意義，也可使刀具表面的應力、溫度分布更 趨合理，因此，良好的刀片斷屑槽型能有效改善加工狀況，可獲得理想的切屑形狀、合 理的切削溫度和較高的切削效率。現有技術中，如專利號為ZL88106921.3的發明專利公 開了一種用於切斷、切槽和軸向車削加工用的刀片，雖然基本能夠在徑向切槽和軸向車 削中實現切屑的成形和折斷，但其斷屑裝置的凸臺為強制斷屑臺，這樣，在進行車削時， 切削力較大，在加工時容易產生讓刀，增大了後刀面的摩擦和切削力，影響加工表面的 質量，使工具機容易出現振動，尤其不適用於工藝系統剛性較差或工具機功率不足的工況； 特別是切屑與斷屑裝置的接觸為面接觸，在斷屑的過程中切屑將大量的熱量傳遞到刀片 上，切削溫度較高，對刀具的使用壽命造成不良影響。

發明內容
本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種可對切削溫度進行有效 控制，具有優良切屑排導功能的用於加工高粘性、耐高溫金屬材料的切削刀片。 為解決上述技術問題，本發明採用以下技術方案。
一種用於加工高粘性、耐高溫金屬材料的切削刀片，包括夾持部分和位於夾持部分 端部的切削部分，所述切削部分具有一上表面、 一前表面和兩個側表面，上表面與前表 面相交形成主切削刃，上表面與兩個側表面相交形成兩個側切削刃，主切削刃與兩個側 切削刃之間分別由圓角切削刃過渡，所述上表面包括前刀面和槽形結構曲面，前刀面從 主切削刃沿側切削刃延伸並與槽形結構曲面連接，所述槽形結構曲面由至少四條沿刀片縱向延伸的脊峰以及相鄰脊峰之間的凹槽構成，靠近側切削刃的脊峰自側切削刃與圓角 切削刃交接的部位向夾持部分延伸、並逐漸提升突起高度，形成側切屑導向脊線，位於 中部的脊峰從前刀面與槽形結構曲面相接的部位向夾持部分延伸、並逐漸提升突起高度， 形成主切屑導向脊線。
所述脊峰設有偶數條，位於中部的兩條脊峰在靠近夾持部分的一端通過一凸起部連 接，由該凸起部與中部的兩條脊峰所圍成的槽體為一可積聚冷卻液的聚液凹槽。
所述主切削刃由一段圓弧刃、兩段水平直線刃和兩段斜線刃構成，圓弧刃位於中部， 水平直線刃一端通過斜線刃與圓弧刃相連，另一端與圓角切削刃相連，所述斜線刃在垂直 於刀片側表面的側縱向中心截面上的投影與刀片的橫向中心截面成夾角a， a為2" 5° 。
所述側切削刃由一段側向圓弧刃、 一段側向水平直線刃和一段側向斜線刃構成，側 向圓弧刃位於側切削刃末端，側向水平直線刃一端通過側向斜線刃與側向圓弧刃相連， 另一端與圓角切削刃相連，所述側向斜線刃在垂直於刀片前表面的前縱向中心截面上的 投影與刀片的橫向中心截面成夾角e， 0為3° 8° 。
所述夾持部分的兩端各設有一個切削部分。
所述兩個切削部分對稱布置於側縱向中心截面兩側。
與現有技術相比，本發明的優點就在於
1、 具有主切削刃和側切削刃，是一種既能用於徑向切槽又能用於橫向車削的刀片， 在主切削刃工作時，產生的切屑首先流經刀片的前刀面再與位於槽形結構曲面中部的脊 峰接觸，在高度逐漸提升的主切屑導向脊線的作用下，切屑逐漸自然巻曲、斷裂，在側 切削刃工作時，產生的切屑先流經刀片的前刀面再與位於兩側的脊峰接觸，由於位於兩 側的脊峰自側切削刃與圓角切削刃交接的部位向夾持部分延伸、並逐漸提升突起高度， 故在側切屑導向脊線的作用下，切屑流動方向隨側切屑導向脊線的走向改變，並逐漸自 然巻曲、斷裂。以上兩種工作狀態下，切屑都是先流經前刀面再與起斷屑作用的脊峰接 觸，相比傳統的強行斷屑形式，本發明的斷屑形式使該刀片具有既鋒利，強度又高的刀 尖結構，能有效減小切削力，使切削輕快，儘量避免加工過程中的振動現象，使其能夠 適用於工藝系統剛性差或工具機功率不足的工況。同時，將切屑與斷屑部位的接觸成功地 由面接觸轉變為線接觸，減少由斷屑傳遞給刀片的溫度，抑制切削溫度升高，使刀片在 一個理想的溫度下對工件進行切削，實現刀片的高效率加工。
2、 在設有四條脊峰時，位於中部的兩條脊峰在靠近夾持部分的一端通過一凸起部連 接，並與凸起部圍成一聚液凹槽，刀片工作時該聚液凹槽內可積聚部分冷卻液，有利於降低加工時刀片的溫度，可有效提高刀片的使用壽命。同時，該凸起部將中部的兩條脊 峰連接在一起，可提高中部兩條脊峰的強度，避免其在切屑的衝擊下損壞。
3、本發明的刀片可以是單頭，也可以在夾持部分的兩端各設置一個切削部分，形式 多樣、靈活。


圖l是本發明的結構示意圖2是圖1的K向的放大視圖3是圖1的N向的放大視圖4是本發明切削部分的俯視圖5是圖4的A—A剖面視圖6是將本發明的刀片安裝於刀杆上對工件作軸向車削的示意圖7是將本發明的刀片安裝於刀杆上對工件作徑向切槽的示意圖。 圖中各標號表示
I、 夾持部分
3、上表面 5、側表面 7、側切削刃 9、斜面
II、 側縱向中心截面 13、橫向中心截面 15、螺釘
17、徑向切槽專用刀杆 32、槽形結構曲面 322、凹槽
3211、主切屑導向脊線 3221、聚液凹槽 62、水平直線刃 71、側向圓弧刃 73、側向斜線刃
具體實施例方式
2、切削部分
4、前表面
6、主切削刃
8、圓角切削刃
10、小平面
12、前縱向中心截面
14、軸向車削專用刀杆
16、繞中心軸旋轉的工件
31、前刀面
321、脊峰
323、凸起部
3212、側切屑導向脊線
61、圓弧刃
63、斜線刃
72、側向水平直線刃如圖l、圖4和圖5所示，本發明的用於加工高粘性、耐高溫金屬材料的切削刀片， 包括沿縱向延伸的夾持部分1和位於夾持部分1端部的切削部分2，切削部分2具有一上 表面3、 一前表面4和兩個側表面5，上表面3與前表面4相交形成主切削刃6，上表面 3與兩個側表面5相交形成兩個側切削刃7，主切削刃6與兩個側切削刃7之間分別由圓 角切削刃8過渡，同時圓角切削刃8為平刃，增大了刀尖的強度。上表面3包括前刀面 31、槽形結構曲面32、兩個斜面9和兩個小平面10，從主切削刃6沿側切削刃7方向延 伸並與槽形結構曲面32連接，槽形結構曲面32通過兩斜面9與夾持部分1連接。前刀 面31與槽形結構曲面32的交界線為一段圓弧，該圓弧的直徑D為主切削刃6寬度L的 1 1.5倍；槽形結構曲面32為刀片的斷屑部位，它位於由前刀面31、兩個側切削刃7 和兩斜面9所圍成的區域內。槽形結構曲面32由四條脊峰321以及相鄰脊峰321之間的 凹槽322構成，四條脊峰321沿刀片縱向延伸，並對稱布置在垂直於刀片前表面4的前 縱向中心截面12兩側，各條脊峰321從刀片的上表面3向上突起，從刀片的縱向看去， 這些脊峰321最高點的連線處在一支雙曲線上。位於中部的脊峰321呈半月牙形，從前 刀面31向夾持部分1延伸、並逐漸提升突起高度，形成主切屑導向脊線3211。靠近側切 削刃7的脊峰321自側切削刃7與圓角切削刃8交接的部位向夾持部分1延伸、並逐漸 提升突起高度，形成側切屑導向脊線3212，兩側切削刃7分別通過一小平面10與鄰近的 脊峰321連接。在主切削刃6工作時，由主切削刃6切下的與所加工溝槽同寬的切屑， 首先流經刀片的前刀面31再與位於槽形結構曲面32中部脊峰321的前端接觸，在高度 逐漸提升的主切屑導向脊線3211的作用下，切屑被向上引導並逐漸自然巻曲、斷裂；在 側切削刃7工作時，由側切削刃7切下的切屑與位於兩側的脊峰321接觸，由於位於兩 側的脊峰321自側切削刃7與圓角切削刃8交接的部位向夾持部分1延伸、並逐漸提升 突起高度，故在側切屑導向脊線3212的作用下，切屑流動方向隨側切屑導向脊線3212 的走向改變，並逐漸自然巻曲、斷裂。以上兩種工作狀態下，切屑都是先流經前刀面31 再與起斷屑作用的脊峰321接觸，相比傳統的強行斷屑形式，本發明的斷屑形式使該刀 片具有既鋒利，強度又高的刀尖結構，能有效減小切削力，使切削輕快，儘量避免加工 過程中的振動現象。同時，將切屑與斷屑部位的接觸成功地由面接觸轉變為線接觸，減 少由斷屑傳遞給刀片的溫度，抑制切削溫度升高，使刀片在一個理想的溫度下對工件進 行切削，實現刀片的高效率加工。位於中部的兩條脊峰321在靠近夾持部分1的一端通 過一凸起部323連接,並與凸起部323圍成一聚液凹槽3221 ，刀片工作時該聚液凹槽3221 內可積聚部分冷卻液，有利於降低加工時刀片的溫度，可有效提高刀片的使用壽命。同時，該凸起部323將中部的兩條脊峰321連接在一起，可提高中部兩條脊峰321的強度， 避免其在切屑的衝擊下損壞。如圖1和圖2所示，主切削刃6由一段圓弧刃61、兩段水 平直線刃62和兩段斜線刃63構成，圓弧刃61位於中部，水平直線刃62—端通過斜線 刃63與圓弧刃61相連，另一端與圓角切削刃8相連，斜線刃63在垂直於刀片側表面5 的側縱向中心截面11上的投影與刀片的橫向中心截面13成夾角a ， a為2° 5° 。 如圖1和圖3所示，側切削刃7由一段側向圓弧刃71、 一段側向水平直線刃72和一段 側向斜線刃73構成，側向圓弧刃7I位於側切削刃7末端，側向水平直線刃72—端通 過側向斜線刃73與側向圓弧刃71相連，另一端與圓角切削刃8相連，側向斜線刃73 在垂直於刀片前表面4的前縱向中心截面12上的投影與刀片的橫向中心截面13成夾角 e， 0為3° 8° 。以上角度設置與前刀面31的配合，可以保證刀片在徑向切槽時具 有3。 8。的正前角，在軸向車削加工時具有2° 5°的正前角，使刃部鋒利，切削層 的塑性變形和摩擦阻力減小，從而降低了切削力，切削更輕快，減少了加工過程中的振 動現象的發生，能應用於工藝系統剛性較差或工具機功率不足的工況。本實施例中，前刀 面31與槽形結構曲面32的交界線的圓弧直徑D為主切削刃6寬度L的1.5倍，夾角a 選用2° ,夾角e選用4。。如圖6所示，本發明的刀片可安裝於軸向車削專用刀杆14 上，並用螺釘15固定，繞中心軸旋轉的工件16作軸向車削加工；如圖7所示，本發明 的刀片可安裝於徑向切槽專用刀杆17上，並用螺釘15固定，對繞中心軸旋轉的工件16 作徑向切槽加工。
本發明可以在刀片的上表面3設置四條以上脊峰321;可以在夾持部分1的兩端分別 設置一個切削部分2，兩個切削部分2對稱布置於側縱向中心截面11兩側，也可以將兩 個切削部分2設置在夾持部分1的對角上。此類變換均應落在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1、一種用於加工高粘性、耐高溫金屬材料的切削刀片，包括夾持部分(1)和位於夾持部分(1)端部的切削部分(2)，所述切削部分(2)具有一上表面(3)、一前表面(4)和兩個側表面(5)，上表面(3)與前表面(4)相交形成主切削刃(6)，上表面(3)與兩個側表面(5)相交形成兩個側切削刃(7)，主切削刃(6)與兩個側切削刃(7)之間分別由圓角切削刃(8)過渡，其特徵在於所述上表面(3)包括前刀面(31)和槽形結構曲面(32)，前刀面(31)從主切削刃(6)沿側切削刃延伸並與槽形結構曲面(32)連接，所述槽形結構曲面(32)由至少四條沿刀片縱向延伸的脊峰(321)以及相鄰脊峰(321)之間的凹槽(322)構成，靠近側切削刃(7)的脊峰(321)自側切削刃(7)與圓角切削刃(8)交接的部位向夾持部分(1)延伸、並逐漸提升突起高度，形成側切屑導向脊線(3212)，位於中部的脊峰(321)從前刀面(31)與槽形結構曲面(32)相接的部位向夾持部分(1)延伸、並逐漸提升突起高度，形成主切屑導向脊線(3211)。
2、 根據權利要求1所述的用於加工高粘性、耐高溫金屬材料的切削刀片，其特徵在 於所述脊峰(321)設有偶數條，位於中部的兩條脊峰(321)在靠近夾持部分(1)的 一端通過一凸起部(323)連接，由該凸起部(323)與中部的兩條脊峰(321)所圍成的 槽體為一可積聚冷卻液的聚液凹槽(3221)。
3、 根據權利要求1或2所述的用於加工高粘性、耐高溫金屬材料的切削刀片，其特 徵在於所述主切削刃(6)由一段圓弧刃(61)、兩段水平直線刃(62)和兩段斜線刃(63) 構成，圓弧刃(61)位於中部，水平直線刃(62) —端通過斜線刃(63)與圓弧刃(61) 相連，另一端與圓角切削刃(8)相連，所述斜線刃(63)在垂直於刀片側表面(5)的側 縱向中心截面(11)上的投影與刀片的橫向中心截面(13)成夾角a， a為2。 5° 。
4、 根據權利要求1或2所述的用於加工高粘性、耐高溫金屬材料的切削刀片，其特 徵在於所述側切削刃(7)由一段側向圓弧刃(71)、 一段側向水平直線刃(72)和一 段側向斜線刃(73)構成，側向圓弧刃(71)位於側切削刃(7)末端，側向水平直線刃(72) —端通過側向斜線刃(73)與側向圓弧刃(71)相連，另一端與圓角切削刃(8) 相連，所述側向斜線刃(73)在垂直於刀片前表面(4)的前縱向中心截面(12)上的投 影與刀片的橫向中心截面(13)成夾角e， 0為3° 8° 。
5、 根據權利要求3所述的用於加工高粘性、耐高溫金屬材料的切削刀片，其特徵在於所述側切削刃(7)由一段側向圓弧刃(71)、 一段側向水平直線刃(72)和一段側 向斜線刃(73)構成，側向圓弧刃(71)位於側切削刃(7)末端，側向水平直線刃(72) 一端通過側向斜線刃(73)與側向圓弧刃(71)相連，另一端與圓角切削刃(8)相連， 所述側向斜線刃(73)在垂直於刀片前表面(4)的前縱向中心截面(12)上的投影與刀片的橫向中心截面(13)成夾角e， e為3。 8° 。
6、 根據權利要求5所述的用於加工高粘性、耐高溫金屬材料的切削刀片，其特徵在 於所述夾持部分(1)的兩端各設有一個切削部分(2)。
7、 根據權利要求6所述的用於加工高粘性、耐高溫金屬材料的切削刀片，其特徵在 於所述兩個切削部分(2)對稱布置於側縱向中心截面(11)兩側。
全文摘要
用於加工高粘性、耐高溫金屬材料的切削刀片，包括夾持部分和切削部分，切削部分有上表面、前表面和兩側表面，上表面與前表面相交成主切削刃，上表面與兩側表面相交成兩側切削刃，主切削刃與兩側切削刃間分別由圓角切削刃過渡，上表面包括前刀面和槽形結構曲面，前刀面從主切削刃沿側切削刃延伸並與槽形結構曲面連接，槽形結構曲面由至少四條沿縱向延伸的脊峰和脊峰間的凹槽構成，靠側切削刃的脊峰自側切削刃與圓角切削刃交接處向夾持部分延伸、並逐漸提升突起高度，形成側切屑導向脊線，位於中部的脊峰從前刀面與槽形結構曲面相接處向夾持部分延伸、並逐漸提升突起高度，形成主切屑導向脊線。該刀片對切削溫度有效控制，具有優良的切屑排導功能。
文檔編號B23B27/14GK101306476SQ20081003162
公開日2008年11月19日 申請日期2008年6月30日 優先權日2008年6月30日
發明者敏 劉, 劉志林, 呂長江, 京 張, 屏 李, 王社權, 秦景霞 申請人:株洲鑽石切削刀具股份有限公司