CN103231082A - 楔形刀尖车铣专用方形刀片 - Google Patents

Abstract

楔形刀尖车铣专用方形刀片，属于车铣加工用刀具技术领域。以解决针对超大型轴类锻件加工过程中，刀具由极端机械冲击载荷和高温所引起的冲击破损及刀-屑粘结等问题。刀片的中心设有紧固螺钉通孔，刀片的相邻两个后刀面相交处设有楔形刀尖，刀片的前刀面设有一剑形凸起，刀片的前刀面位于相邻两个剑形凸起之间设置有W形断屑槽，刀片的前刀面位于紧固螺钉通孔的***同轴设有环形冷却凹槽，环形冷却凹槽的侧壁上设有三角形凹坑，环形冷却凹槽与紧固螺钉通孔之间的区域设有金字塔形凸起，相邻两个金字塔形凸起设置有与环形冷却凹槽连通的长槽。本发明用于大型轴类锻件的车削与铣削加工。

Description

楔形刀尖车铣专用方形刀片

技术领域

本发明属于车铣加工用刀具技术领域，尤其涉及一种楔形刀尖车铣专用方形刀片。

背景技术

大型加氢筒节毛坯是直接锻造而成，重量可达400多吨，待加工表面有很多普通锻件所没有的锻造缺陷，比如：锻造铲沟、氧化皮、锻造裂纹和金属覆盖物等。加氢筒节所用的材料比较特殊，具有很强的高温韧性。目前，加氢筒节荒加工需要进行车削和铣削加工，如车削加工所用刀具是单刃的焊接式车刀，加工过程中锻造缺陷引起的切削用量变化非常大，刀具承受的机械冲击时刻处于动态变化中，切削力最大可达10吨左右，刀具很容易受冲击而断裂，加上目前的刀具没有断屑槽，使加工过程中的切屑难于折断，缠绕在刀具上，使刀具的散热条件变差，从而导致切削区域温度不断升高（可达1000℃）。大量切削热聚集在切削区域上，加速了刀具的软化，从而很容易引起刀具的切削刃与切屑产生刀-屑粘结现象。刀具使用寿命非常低，严重制约生产效率的提高。此外，超大型轴类锻件的车削与铣削加工所用刀片在结构和功能等方面各不相同，功能较为单一，应用范围窄、通用性差。

发明内容

本发明的目的是提供一种楔形刀尖车铣专用方形刀片，以解决针对超大型轴类锻件加工过程中，刀具由极端机械冲击载荷和高温所引起的冲击破损及刀-屑粘结等问题。

为了达到上述目的，本发明所采取的技术方案是：

楔形刀尖车铣专用方形刀片，所述刀片的水平截面形状为正方形，刀片的中心设有紧固螺钉通孔，刀片的前刀面的四条外边缘为四条切削刃，刀片上与四条切削刃相平行的竖直截面形状均为倒置的等腰梯形，刀片的相邻两个后刀面相交处设有楔形刀尖，刀片的前刀面靠近每个楔形刀尖处设有一剑形凸起，四个剑形凸起位于刀片的前刀面的两条对角线上，刀片的前刀面位于相邻两个剑形凸起之间设置有一W形断屑槽，W形断屑槽靠近所对应切削刃设置，W形断屑槽中间段的槽侧面的上下两条边为与所对应的切削刃相平行的直线，刀片的前刀面位于紧固螺钉通孔的***同轴设有环形冷却凹槽，环形冷却凹槽的侧壁上与每个W形断屑槽中间段相对应处均设有一个三角形凹坑，刀片的前刀面位于环形冷却凹槽与紧固螺钉通孔之间的区域设有四个金字塔形凸起，四个金字塔形凸起与四个剑形凸起一一对应设置，相邻两个金字塔形凸起设置有与环形冷却凹槽连通的长槽。

本发明的有益效果是：

1、本发明的楔形刀尖车铣专用方形刀片，刀片的水平截面形状为长方形，刀片刀尖部位设计成楔形刀尖，这种设计在大切削深度情况下能更好的抵抗大机械载荷给刀尖带来的冲击，从而提高刀尖的抗冲击性能，抗冲击性能从原先抗机械冲击载荷＜80KN提高到现在100KN以上，同时能起到刮刀的作用效果，对切削区域的工件材料进行切割，不仅提高了加工效率（单刃加工效率较原先提高30～50%），同时提高了加工表面质量（表面质量从原先的Ra12.5提高到现在的Ra6.3）。

2、楔形刀尖附近设计有剑形凸起，不仅强化了刀尖的抗冲击性能（强度提高将近60%），同时有效的减少刀尖处的深度，在选择小切削深度的情况下，有利于切屑的折断。

3、切削刃附近设计有W形断屑槽，在选用大切削深度的情况下，能有效的对厚且宽的大型切屑进行卷曲，从而减少切屑的卷曲半径（与现有技术相比，卷曲半径减小至原先的40%左右），并起到很好的断屑效果；当选择铣削的时候，W形断屑槽能有效的对碎屑进行导向，从而使切屑的飞散更具稳定性和方向性；断屑槽设计成W形状，提高了断屑槽的形状稳定性，降低高温对断屑槽形状的影响。

4、环形冷却凹槽位于紧固螺钉孔***，能大量容积切削液，从而使刀片紧固螺钉帽浸泡在切削液中，起到冷却紧固螺钉和刀片的作用。

5、三角形凹坑的存在进一步提高了刀片的前刀面的结构稳定性，提高了刀片在大机械载荷下的形状保持性能；当选用切削液时，还能有效的起到容积切削液的作用，从而使切削液导流进入环形冷却凹槽内。

6、刀片的前刀面设计有前刀面凸台，不仅增加了前刀面的有效散热面积，同时有效减少切屑与前刀面的接触面积，从而减少刀-屑间的热量传递，有效降低刀片的前刀面磨损。

7、刀片的前刀面位于环形冷却凹槽与紧固螺钉通孔之间的区域设有四个金字塔形凸起，且相邻两个金字塔形凸起之间形成与环形冷却凹槽连通的长槽，有利于切削液的流动，同时增加前刀面的散热面积，减少刀-屑接触面积，避免了刀-屑粘结，当大型切屑流经金字塔形凸起时，切屑能将原先形成的水膜打破，从而形成新的水膜，提高刀片自润滑和冷却性能。

8、刀片的刀底面设置有四个支撑凸起，有效的减少刀片与刀杆间的接触面积，减少刀片与刀杆间的热量传递，保护刀杆。此设计同时能降低刀片与刀杆间的安装平面度要求（一般要求6级，采用支撑凸起可以降低为8级左右），提高刀片安装的牢固与稳定性。

9、榫形冷却槽与刀片的四个后刀面连接处设置有凹口，当切削过程选用切削液时，该凹口能起到漏斗效应的作用，将切削液引流进入刀片紧固螺钉通孔内，不仅冷却了刀杆也冷却了紧固螺钉；当采用干式切削时，榫形冷却槽能有效提高刀片与刀杆间的冷却空气流通，从而使大量切削热被空气带走，保护刀杆。

综上，本发明的楔形刀尖车铣专用方形刀片，兼顾车削和铣削两大功能，既能适应大切削深度的车削加工，又能适应高切削速度的铣削加工。该刀片具有断屑性能优良、结构散热性能好等优点。

附图说明

图1是本发明的楔形刀尖车铣专用方形刀片的俯视图，图2是图1的A-A剖视图，图3是图1的主视图，图4是本发明的楔形刀尖车铣专用方形刀片显示刀片的前刀面的立体图，图5是图1的仰视图，图6是图5的B-B剖视图，图7是本发明的楔形刀尖车铣专用方形刀片显示刀片底面的立体图。

具体实施方式

具体实施方式一：如图1-图7所示，本实施方式的楔形刀尖车铣专用方形刀片，所述刀片的水平截面形状为正方形，刀片的中心设有紧固螺钉通孔8，刀片的前刀面的四条外边缘为四条切削刃12，刀片上与四条切削刃12相平行的竖直截面形状均为倒置的等腰梯形，刀片的相邻两个后刀面11相交处设有楔形刀尖1，刀片的前刀面靠近每个楔形刀尖1处设有一剑形凸起2，四个剑形凸起2位于刀片的前刀面的两条对角线上，刀片的前刀面位于相邻两个剑形凸起2之间设置有一W形断屑槽3，W形断屑槽3靠近所对应切削刃12设置，W形断屑槽3中间段的槽侧面的上下两条边13为与所对应的切削刃12相平行的直线，刀片的前刀面位于紧固螺钉通孔8的***同轴设有环形冷却凹槽6，环形冷却凹槽6的侧壁上与每个W形断屑槽3中间段相对应处均设有一个三角形凹坑5，刀片的前刀面位于环形冷却凹槽6与紧固螺钉通孔8之间的区域设有四个金字塔形凸起7，四个金字塔形凸起7与四个剑形凸起2一一对应设置，相邻两个金字塔形凸起7设置有与环形冷却凹槽6连通的长槽14。

具体实施方式二：结合图1及图4说明，本实施方式所述刀片的前刀面位于环形冷却凹槽6与四个W形断屑槽3之间的区域设有前刀面凸台4。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1至图7说明，本实施方式的刀片的底刀面设置有四个支撑凸起9，相邻两个支撑凸起9之间设置有与刀片的后刀面11及紧固螺钉通孔8相通的榫形冷却槽10，四个榫形冷却槽10的榫头部分与刀片的四个后刀面11连接。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图3、图5、图5及图7说明，本实施方式所述榫形冷却槽10与刀片的四个后刀面11连接处分别设置有凹口15。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：本实施方式所述刀片的厚度为8mm～12mm。优选刀片厚度为9mm。根据强度与厚度关系曲线优化计算出的最佳厚度9mm，节约刀片制造成本。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。

具体实施方式六：本实施方式所述刀片的后角为4°～6°。优选刀片的后角为5°。在不降低刀片强度的基础上，有效预防刀片后刀面与工件以加工表面的摩擦。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。

具体实施方式七：本实施方式所述刀片的前角为14°～16°。优选刀片的前角为15°。保证切削刃强度，同时提高切削刃的锋利性能。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一或六相同。

具体实施方式八：本实施方式所述刀片的刃倾角为0°。减小受力面积，增大压强，切削过程刀具承受的弯矩减小。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式七相同。

本发明的楔形刀尖车铣专用方形刀片使用时，刀片通过紧固螺钉固定在车刀刀杆或铣刀刀盘上。

Claims (8)

1.一种楔形刀尖车铣专用方形刀片，所述刀片的水平截面形状为正方形，刀片的中心设有紧固螺钉通孔（8），其特征在于：刀片的前刀面的四条外边缘为四条切削刃（12），刀片上与四条切削刃（12）相平行的竖直截面形状均为倒置的等腰梯形，刀片的相邻两个后刀面（11）相交处设有楔形刀尖（1），刀片的前刀面靠近每个楔形刀尖（1）处设有一剑形凸起（2），四个剑形凸起（2）位于刀片的前刀面的两条对角线上，刀片的前刀面位于相邻两个剑形凸起（2）之间设置有一W形断屑槽（3），W形断屑槽（3）靠近所对应切削刃（12）设置，W形断屑槽（3）中间段的槽侧面的上下两条边（13）为与所对应的切削刃（12）相平行的直线，刀片的前刀面位于紧固螺钉通孔（8）的***同轴设有环形冷却凹槽（6），环形冷却凹槽（6）的侧壁上与每个W形断屑槽（3）中间段相对应处均设有一个三角形凹坑（5），刀片的前刀面位于环形冷却凹槽（6）与紧固螺钉通孔（8）之间的区域设有四个金字塔形凸起（7），四个金字塔形凸起（7）与四个剑形凸起（2）一一对应设置，相邻两个金字塔形凸起（7）设置有与环形冷却凹槽（6）连通的长槽（14）。

2.根据权利要求1所述楔形刀尖车铣专用方形刀片，其特征在于：所述刀片的前刀面位于环形冷却凹槽（6）与四个W形断屑槽（3）之间的区域设有前刀面凸台（4）。

3.根据权利要求1或2所述楔形刀尖车铣专用方形刀片，其特征在于：刀片的底刀面设置有四个支撑凸起（9），相邻两个支撑凸起（9）之间设置有与刀片的后刀面（11）及紧固螺钉通孔（8）相通的榫形冷却槽（10），四个榫形冷却槽（10）的榫头部分与刀片的四个后刀面（11）连接。

4.根据权利要求3所述楔形刀尖车铣专用方形刀片，其特征在于：所述榫形冷却槽（10）与刀片的四个后刀面（11）连接处分别设置有凹口（15）。

5.根据权利要求1所述楔形刀尖车铣专用方形刀片，其特征在于：所述刀片的厚度为8mm～12mm。

6.根据权利要求1所述楔形刀尖车铣专用方形刀片，其特征在于：所述刀片的后角为4°～6°。

7.根据权利要求1或6所述楔形刀尖车铣专用方形刀片，其特征在于：所述刀片的前角为14°～16°。

8.根据权利要求7所述楔形刀尖车铣专用方形刀片，其特征在于：所述刀片的刃倾角为0°。

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