CN109746470A - 一种减磨车铣复合刀片 - Google Patents

Abstract

本发明为一种减磨车铣复合刀片，属于切削加工用刀技术领域。在加工水室封头508Ⅲ钢材料过程中，能够降低刀‑屑、刀‑工件之间的摩擦力，减小刀具‑工件之间的接触面积，降低切削力和切削温度，提高刀具断屑能力和散热性等特点，能够对工件加工表面质量以及刀具使用寿命起明显改善作用。刀片整体呈四棱台形状，切削刃为负倒棱切削刃，每相邻两条负倒棱切削刃之间有圆弧刃过渡；在圆弧刃处设有圆柱形微坑结构，刀片上表面方形凸起平台侧面与前刀面形成梯形导屑断屑槽；在刀片前刀面上有雨滴形凸起和切削刃加强筋；刀片主后刀面和副后刀面设有微槽织构；在刀片几何中心处设有用于与车刀杆或铣刀盘连接的紧固螺钉沉孔。本发明适用于以水室封头为典型大型锻件车铣复合加工。

Description

一种减磨车铣复合刀片

技术领域

本发明一种减磨车铣复合刀片，属于切削加工用刀技术领域。

背景技术

制造业是国之根本，作“中国制造2025计划”中五大工程之一的“工业强基工程”中提出到2020年核工业及工程机械等核心基础零部件的关键制造工艺应得到较广泛运用，加工还是占据主要地位。其中水室封头作为大型核电蒸汽发生器的主要组成部分，重量可达数百吨，由毛坯为直接锻造而成，其材料508Ⅲ钢属于典型的难加工材料，具有很高的强度和高温力学性能，其切削加工性差，导热系数低，加工硬化严重，致使多数现有硬质合金刀片在加工过程中存在切削力大、切削温度高，容易出现粘刀现象，以及切屑不易折断，排屑困难、刀具磨损破损严重，导致工件加工表面质量差和刀具使用寿命短等问题。

发明内容

本发明为一种减磨车铣复合刀片，主要解决在切削以水室封头为典型零件加工过程中，较大切削参数使刀具受变频率变载荷机械冲击、热冲击易引起刀具磨损速度快，破损程度严重，导致工件加工表面质量差，刀具使用寿命短，加工效率低；以及在切削过程中刀具散热条件差，切削温度过高导致刀-屑粘结失效等问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

1、本实发明为一种减磨车铣复合刀片，采用整体式结构设计，可降低刀片加工成本；刀片采用负倒棱切削刃设计方式，能够加强切削刃强度，降低切削过程中产生的振动，使切削更加平稳；每相邻两条负倒棱切削刃之间通过圆弧刃过渡，可增强刀尖强度；在圆弧刃处设有圆柱形微坑结构，该结构可使刀尖切削区域面积减小，增加散热性，降低切削温度，同时可利用微坑中冷却液润滑作用，减小切屑与工件之间的摩擦力，可提高工件表面质量和延长刀具使用寿命。

2、刀片上表面设有方形凸起平台，增加刀片整体强度，在切削参数较大时，刀具受到冲击载荷作用时能够保持良好的受力状态，不易产生崩刃断裂现象；刀片前刀面四条外边缘处分别加工四条负倒棱切削刃，一条负倒棱切削刃失效后，将其90°转位后可使用另一条负倒棱切削刃继续进行切削加工，从而提高加工效率，降低使用成本。

3、刀片上表面方形凸起平台侧面与前刀面之间形成梯形导屑断屑槽，有利于切屑发生卷曲变形，提高刀片断屑排屑性能；若在使用切削液情况下，梯形导屑断屑槽内还能容纳少量切削液，能够有效发挥其冷却润滑作用，起到二次润滑效果，提高润滑效率，使切屑流出更加顺畅，冷却速度更快。

4、在刀片梯形导屑断屑槽内位于刀片前刀面上设有切削刃加强筋，可避免因崩刃导致刀片失效，增加切削刃强度，同时对主副切削刃起分割和保护作用，提高切削刃抗破损性能；刀片前刀面设有雨滴形凸起，切屑流经雨滴形凸起时可提高刀片断屑能力，减缓前刀面磨损；同时减小切屑与刀具接触面积，增大刀具有效散热面积，降低切削温度。

5、刀片后刀面是与被加工工件材料表面主要接触区域，在刀片主后刀面和副后刀面分别设计微槽织构可在切削过程中减小刀具-工件接触面积，降低刀片与工件材料表面摩擦系数，减小摩擦力，降低切削区域温度，避免出现粘刀现象发生；微槽结构可以有效抑制刀具磨损，能够收集摩擦过程中产生的磨屑等微小杂质，从而提高工件加工表面质量和刀具使用寿命。

6、在方形凸起平台上设有冷却凹槽，能够有效增加刀片上表面的面积，减小刀-屑的接触面积，从而加快切削过程中热量的散出；冷却凹槽内能容积冷却液，使紧固螺钉浸润在冷却液中，不仅能保护紧固螺钉，避免因高温导致紧固螺钉与刀杆或刀盘粘结，还能使刀片快速冷却。

7、通过刀片几何中心处的紧固螺钉沉孔将刀片安装在车刀杆或铣刀盘上，可以快速旋转刀片，提高刀片的使用效率；同时能够起到固定夹紧作用，防止刀片在加工过程中由于受到切削力或摩擦力的作用时发生转动或滑动。

附图说明：

图1为本发明俯视图；

图2为本发明俯视图H处局部放大视图；

图3为本发明A-A阶梯剖视图；

图4为本发明A-A阶梯剖视图I处局部放大图；

图5为本发明正视图；

图6为本发明后视图；

图7为本发明后视图G处局部放大视图；

图8为本发明后视图K处局部放大视图。

图中标记为：

1-雨滴形凸起；2-梯形导屑断屑槽；3-前刀面；4-负倒棱切削刃；5-紧固螺钉沉孔；6-冷却凹槽；7-方形凸起平台；8-切削刃加强筋；9-圆柱形微坑结构；10-圆弧刃；

11-主后刀面微槽织构；12-副后刀面微槽织构。

具体实施方案:

1、具体实施方式一：结合图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，本发明采用整体式结构设计，可降低刀片加工成本；刀片上表面设有方形凸起平台（7），增加刀片整体强度，提高刀片抗冲击性能，在切削参数较大时，刀具能够保持良好的受力状态，不易产生崩刃断裂现象；刀片采用负倒棱切削刃（4）设计方式，能够加强切削刃强度，降低切削过程中产生的振动，使切削更加平稳。

2、具体实施方式二：结合图1、图2、图3、图4所示，刀片前刀面四条外边缘处分别加工四条负倒棱切削刃（4），一条负倒棱切削刃失效后，将其90°转位后可使用另一条负倒棱切削刃继续进行切削加工，从而提高加工效率，降低使用成本；每相邻两条负倒棱切削刃之间通过圆弧刃（10）过渡，可增强刀尖强度；在圆弧刃处设有圆柱形微坑结构（9），该结构可使刀尖切削区域面积减小，增加散热性，降低切削温度，同时可利用微坑中冷却液润滑作用，减小切屑与工件之间的摩擦力，可提高工件表面质量和延长刀具使用寿命。

3、具体实施方式三：结合图1、图2、图3、图4所示，刀片上表面方形凸起平台（7）侧面与前刀面之间形成梯形导屑断屑槽（2），有利于切屑发生卷曲变形，提高刀片断屑性能；若在使用切削液情况下，梯形导屑断屑槽（2）内还能容纳少量切削液，能够有效发挥其冷却润滑作用，起到二次润滑效果，提高润滑效率，使切屑流出更加顺畅，冷却速度更快。

4、具体实施方式四：结合图1、图3、图4所示，在刀片梯形导屑断屑槽（2）内位于刀片前刀面（3）上设有切削刃加强筋（8），可避免因崩刃导致刀片失效，增加切削刃强度，同时对主副切削刃起分割和保护作用，提高切削刃抗破损性能；刀片前刀面（3）上设有雨滴形凸起（1），切屑流经雨滴形凸起（1）时可提高刀片断屑能力，减缓前刀面磨损；同时减小切屑与刀具接触面积，增大刀具有效散热面积，降低切削温度。

5、具体实施方式五：结合图5、图6、图7、图8所示，刀片后刀面是与被加工材料表面主要接触区域，在刀片主后刀面和副后刀面分别设有微槽织构（11）、微槽织构（12），可在切削过程中减小刀具-工件间接触面积，降低刀片与工件材料表面摩擦系数，减小摩擦力，降低切削区域温度，避免出现粘刀现象发生；微槽结构可以有效抑制刀具磨损，能够收集摩擦过程中产生的磨屑等微小杂质，从而提加工工件表面质量和刀具使用寿命。

6、具体实施方式六：结合图1、图2、图5所示，在方形凸起平台上设有冷却凹槽（6），能够有效增加刀片上表面的面积，减小刀-屑的接触面积，从而加快切削过程中热量的散出；冷却凹槽内能容积冷却液，使紧固螺钉浸润在冷却液中，不仅能保护紧固螺钉，避免因高温导致紧固螺钉与刀杆或刀盘粘结，还能使刀片快速冷却。

7、具体实施方式七：结合图1、图3、图6所示，通过刀片几何中心处的紧固螺钉沉孔（5）将刀片安装在车刀杆或铣刀盘上，可以快速旋转刀片，提高刀片的使用效率；同时能够起到固定夹紧作用，防止刀片在加工过程中由于受到切削力或摩擦力的作用而发生转动或滑动。

Claims (2)

1.一种减磨车铣复合刀片，其特征在于该刀片本体为四棱台形状，刀片前刀面（3）四条外边缘处分别加工有四条负倒棱切削刃（4），每相邻两条负倒棱切削刃（4）之间设有圆弧刃（10）过渡；刀片前刀面（3）上设有雨滴形凸起（1）；在刀片上表面方形凸起平台（7）上设有冷却凹槽（6）；方形凸起平台（7）侧面与刀片前刀面（3）形成梯形导屑断屑槽（2）；刀片梯形导屑断屑槽（2）内设有切削刃加强筋（8），刀片几何中心处设有用于与车刀杆或铣刀盘连接的紧固螺钉沉孔（5）。

2.根据权利要求1所述一种减磨车铣复合刀片，其特征在于：在圆弧刃（10）处设有约20μm的圆柱形微坑结构（9），在刀片主后刀面和副后刀面分别设有12条微槽织构（11）和微槽结构（12）。