CN108500394B - 一种用于粗加工的刀头及刀片 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种用于粗加工的刀头及刀片,刀头边缘为圆周刃口,刀头的工作端面上开设断屑槽,断屑槽为低于圆周刃口的下凹形结构,断屑槽包括至少两个断屑凸台和至少一个断屑凹槽,断屑凸台与断屑凹槽间隔连接呈扇形分布;刀片包括刀头和用于固定刀头的基体。本申请所述的刀头及刀片具有新型结构的断屑槽,可以使铝屑进入卷屑槽更流畅,断屑凸台和断屑凹槽间隔设置的结构,能提供不同的卷屑曲面,增加了铝屑的附加变形,降低其塑性和韧性,更容易达到断屑的目的,有效避免条状的铝屑刮伤工件表面,避免工件划伤或刀具缠绕,降低了刀具非正常磨损性损坏的概率。
Description
技术领域
本申请涉及刀具加工领域,尤其涉及一种用于粗加工的刀头及刀片。
背景技术
现代汽车轮毂表面形状样式比较多,对表面性能要求很高,一般选用铝合金材料加工而成。铝合金材料是由纯铝加入一定元素制备而成,保持纯铝质轻的优点同时,还具有较高的强度,σb值分别可达24~60kgf/mm2。这样使得其“比强度”(强度与比重的比值σb/ρ)胜过很多合金钢,成为理想的结构材料,也是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料,在航空、航天、汽车、机械制造、船舶、及化学工业中已大量应用。
但是由于铝合金材料存在上述的物理性能,使其不易发生折断,粗加工过程中所产生的铝屑呈条状且不容易断开,容易刮伤工件表面。连续的切屑还会导致的工件划伤或刀具缠绕等问题,增加了刀具非正常磨损性损坏的概率,不能满足高速高效切削的要求。
发明内容
本申请提供了一种用于粗加工的刀头及刀片,以解决加工过程中工件的铝屑出现的难断屑、划伤工件表面或缠绕刀具等问题。
第一方面,为实现上述目的,本申请提供了一种用于粗加工的刀头,所述刀头为圆周状结构,所述刀头边缘为圆周刃口,所述刀头的工作端面上开设断屑槽,所述断屑槽为低于圆周刃口的下凹形结构,所述断屑槽包括至少两个断屑凸台和至少一个断屑凹槽,所述断屑凸台与所述断屑凹槽间隔连接;
所述断屑凸台包括第一连接面、凸台面和第二连接面,所述凸台面的一侧与所述第一连接面一侧连接,所述凸台面的另一侧与所述第二连接面一侧连接;
所述断屑凹槽为U型凹槽,一侧与一个断屑凸台的第二连接面连接,另一侧与另一个断屑凸台的第一连接面连接。
结合第一方面,在第一方面第一种可能的实现方式中,所述断屑凸台和所述断屑凹槽在圆周刃口侧还与过渡面连接。
结合第一方面,在第一方面第二种可能的实现方式中,所述断屑凹槽的槽宽从圆周刃口侧至圆心角侧逐渐减小。
结合第一方面,在第一方面第三种可能的实现方式中,所述圆周刃口通过第三连接面过渡到所述断屑槽。
结合第一方面,在第一方面第四种可能的实现方式中,所述第一连接面与所述第二连接面为斜面或内凹弧面。
结合第一方面第二种可能的实现方式,在第一方面第五种可能的实现方式中,所述断屑凹槽的底线与刀头的工作端面形成夹角γ,γ的范围为5°~15°,优选为9°~12°。
结合第一方面第三种可能的实现方式,在第一方面第六种可能的实现方式中,所述第三连接面与圆周刃口形成前角α,α的范围为10°~25°,优选为15°~20°。
结合第一方面第五种可能的实现方式,在第一方面第七种可能的实现方式中,所述凹槽面的切线间的夹角β的范围为100°~160°,优选为120°~150°。
结合第一方面,在第一方面第八种可能的实现方式中,所述凸台面与刀头的工作端面形成夹角θ,θ的范围为5°~10°,优选为6°~9°。
第二方面,本申请还提供了一种用于粗加工的刀片,包括基体,还包括第一方面所述的的刀头,所述刀头固定在所述基体上。
由以上技术方案可知,本申请所述的用于粗加工的金刚石刀头及刀片,在刀头端面上磨出或压制出包括断屑凸台和断屑凹槽的扇形的断屑槽,迫使铝屑流入断屑槽时卷曲再变形,铝屑经过圆周刃口处的基本变形后,再经受断屑槽处的附加的再卷曲变形以后,进一步硬化和脆化,当卷曲的铝屑碰撞到工件或后刀面上时,就很容易被折断了。本申请所述的新型结构的断屑槽可以使铝屑进入卷屑槽更流畅,断屑凸台和断屑凹槽间隔设置的结构,能提供不同的卷屑曲面,增加了铝屑的附加变形,降低其塑性和韧性,更容易达到断屑的目的,有效避免条状的铝屑刮伤工件表面,避免工件划伤或刀具缠绕,降低了刀具非正常磨损性损坏的概率。
应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本申请。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的用于粗加工的刀头的结构示意图;
图2为本申请实施例提供的用于粗加工的刀头的主视结构示意图;
图3为本申请实施例提供的用于粗加工的刀头的俯视结构示意图;
图4为图3的A-A方向的剖视图;
图5为图3的B-B方向的剖视图;
图6为本申请实施例提供的一个断屑曲面的截面示意图;
图7为本申请实施例提供的另一个断屑曲面的截面示意图;
图8为本申请实施例提供的用于粗加工的刀片的结构示意图;
图9为本申请实施例提供的刀片粗加工的效果示意图;
图10为图9效果图的局部放大示意图;
图11为图10局部放大示意图中C位置的横截面示意图;
图12为图10局部放大示意图中D位置的横截面示意图。
附图标记说明:
刀头-100、工作端面-1、圆周刃口-2、断屑槽-3、第三连接面-4;断屑凸台-31、断屑凹槽-32、过渡面-33、第一连接面-311、凸台面-312、第二连接面-313;基体-200。
具体实施方式
下面通过对本申请进行详细说明,本申请的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面,但是除非特别指出,不必按比例绘制附图。
在本申请的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”、“左”和“右”等指示的方位或位置关系为基于本申请工作状态下的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本申请人发现,铝合金质的工件在粗加工切屑过程中,为了快速切除毛坯余量,会选用较大的进给量和尽可能大的切削深度,可是随着切削速度增大,切屑基本边形减小,卷屑直径增大,断屑效果也会变差;另外由于铝合金材质质轻、强度大,不易折断,随着切削速度增大,切削层未及充分变形即变为切屑,剪切上的应力还未达到破坏值,只有塑性滑移而无断裂,容易形成条状切屑。这些条状的铝屑容易刮伤工件表面,还会导致的工件划伤或刀具缠绕等问题,增加了刀具非正常磨损性损坏的概率。为避免上述现象的发生,申请人基于现有金刚石刀头及刀片,对其结构进行了改进。
下面结合附图,详细介绍本申请的具体实施例。
图1为根据一优选实施例示出的用于粗加工的刀头的结构示意图,图2为图1所示刀头的主视结构示意图。如图1、图2所示,所述刀头边缘设置为圆周刃口2,所述刀头的工作端面1上开设断屑槽3,所述断屑槽3为低于圆周刃口2的下凹形结构,所述断屑槽3包括至少两个断屑凸台31和至少一个断屑凹槽32,所述断屑凸台31与所述断屑凹槽32间隔连接呈扇形分布;
所述断屑凸台31包括第一连接面311、凸台面312和第二连接面313,所述凸台面312的一侧与所述第一连接面311一侧连接,所述凸台面312的另一侧与所述第二连接面313一侧连接,形成截面近似于梯形的断屑凸台31,圆周刃口2切割后的铝屑弯曲过渡到断屑凸台31,使铝屑发生塑性变形,横截面由直面变为一个内弯曲的曲面,铝屑卷曲到一定程度就会折断;所述第一连接面311与第二连接面313还起到加强筋的作用,使铝屑更利于断屑;
所述断屑凹槽32为U型凹槽,一侧与一个断屑凸台31的第二连接面313连接,另一侧与另一个断屑凸台的第一连接面311连接;所述第二连接面313、第一连接面311与断屑凹槽32共同形成一个卷屑曲面,铝屑沿圆周刃口2流出后,受到卷屑曲面产生的作用力,铝屑在该力的作用下,其横截面由直面变为曲面并向上弯曲,沿着断屑凹槽32产生附加变形而卷曲,卷曲的铝屑在作用力的作用下继续卷曲到极限变形程度时就会折断,不会形成条状的铝屑而刮伤工件表面或缠绕刀具。
图3为刀头的俯视结构示意图,图4为图3的A-A方向剖视图,图5为图3的B-B方向的剖视图。如图4、图5所示,所述断屑凹槽32的底线与刀头的工作端面1形成夹角γ,γ的范围为5°~15°,优选为9°~12°;所述凸台面312与刀头的工作端面1形成夹角θ,θ的范围为5°~10°,优选为6°~9°,保证所形成的断屑槽为低于刀头工作端面的下凹形结构,使铝屑在从圆周刃口2处的基本变形过渡为断屑曲面上的附加变形,通过基本变形和附加变形的共同作用,使长条状的铝屑快速卷曲折断,防止刮伤工具表面。
金属切削过程中,切屑是否容易折断,与切屑的变形有直接联系。切削过程中所形成的切屑,由于经过了比较大的塑性变形,它的硬度将会有所提高,而塑性和韧性则显著降低,这种现象叫冷作硬化。经过冷作硬化以后,切屑变得硬而脆,当它受到交变的弯曲或冲击载荷时就容易折断。本申请人发现,本申请所形成的断屑槽是由断屑凸台与断屑凹槽两种结构结合形成的,切削过程中断屑槽可以增加铝屑的塑性变形,硬脆现象显著,使铝屑受到更明显的交变弯曲和冲击载荷,折断变得容易,从而达到快速断屑的目的,防止形成的长条状铝屑刮伤工件表面,导致工件划伤或刀具缠绕等问题,增加了刀具非正常磨损性损坏的概率。
如图2所示,在其中一个实施例中,所述断屑凸台31和所述断屑凹槽32在圆周刃口2侧还与过渡面33连接,所述过渡面33使铝屑沿圆周刃口2流出后圆滑过渡到断屑凸台31或断屑凹槽32,利于铝屑形成卷曲;所述过渡面33为斜面或内凹弧面,当所述过渡面33为斜面时,铝屑接触到斜面能形成较大的冲击力,利于铝屑向内弯曲从而形成卷曲;当所述过渡面33为内凹弧面时,可以保证铝屑圆滑过渡,产生的冲击力小,防止产生崩刃现象。
进一步地,所述断屑凹槽32的槽宽从圆周刃口2侧至圆心角侧逐渐减小,所述凸台面312的面宽也从圆周刃口2侧至圆心角侧逐渐减小,这样的结构利于形成扇形结构,而且槽宽沿铝屑运动方向逐渐收紧,能使铝屑侧边受到断屑凹槽32两侧槽壁夹击力的作用,进一步促使铝屑在凹槽内发生塑性弯曲,卷曲变形到极限时折断。
进一步地,如图2、图4所示,所述圆周刃口2通过第三连接面4过渡到所述断屑槽3;所述第三连接面4的延长线与圆周刃口2端面形成前角α;所述断屑槽3低于圆周刃口2,如果没有前角α或α的角度过大会降低圆周刃口2的强度,容易在加工过程造成崩刃;如果前角α过小,导致第三连接面4的长度远远大于铝屑在第三连接面4上的接触长度,弯曲的铝屑将离开第三连接面4的后段部分,后段部分会失去卷屑的作用,所以前角α的范围为10°~25°,优选为15°~20°,更优选为18°。另外所述第三连接面4为斜面或内凹弧面,斜面能保证强度,内凹弧面能顺应弯曲的铝屑使其平滑过渡;如果所述第三连接面4为内凹弧面,则所述前角α为内凹弧面的切线延长线与圆周刃口2端面形成的夹角。
结合图2,在另一个实施例中,所述第一连接面311与所述第二连接面313为斜面或内凹弧面,其与断屑凹槽32构成的断屑曲面截面图如图6、图7所示。
当所述第一连接面311与所述第二连接面313为斜面时,所述断屑凹槽32的一侧与一个断屑凸台31的第二连接面313连接,另一侧与另一个断屑凸台的第一连接面311连接,所述第二连接面313、第一连接面311与所述断屑凹槽32共同构成了截面呈半V半U形的断屑曲面,两侧的半V形斜面能提供较大的夹击力,提高铝屑的附加变形,底部的半U型的凹槽能增加弯曲的铝屑的底部与凹槽的接触面积,在两侧作用力的共同作用下,提高铝屑的变形量,使其能快速卷曲折断。
当所述第一连接面311与所述第二连接面313为内凹弧面时,断屑曲面能使铝屑卷曲变形外,还能起到良好的排屑效果,折断的铝屑及时从刀头排出,防止铝屑堆积划伤工具表面。
如图5所示,所述断屑凹槽32两侧切线间的夹角β的范围为100°~160°,优选为120°~150°,更优选为130°。如果夹角β的角度过大,槽面近似于平面,不会形成凹槽形状;如果夹角β的角度太小不利于切屑的弯曲。
如图8所示,本申请还提供了一种用于粗加工的刀片,包括基体200,还包括上述刀头100,所述刀头100焊接固定在所述基体200上。所述基体200可以为任意的形状,材质可以为碳化钨或高硬度材质。刀片的断屑效果如图9所示,图10为图9的局部放大图,图10中C位置的横截面为直面,如图11所示,图10中D位置的横截面为曲面,如图12所示。
本申请中将刀头的工作端面上磨出或压制出断屑凸台和断屑凹槽间隔设置的断屑槽,使铝屑经过基本变形后,在断屑槽中进一步发生附加变形,铝屑经受附加的再卷曲变形以后,进一步硬化和脆化,当它碰撞到工件或后刀面上时,就很容易被折断了。本申请所述的新结构的断屑槽使铝屑进入卷屑槽更流畅,断屑凸台和断屑凹槽间隔设置,能提供不同的卷屑曲面,增加了铝屑的附加变形,降低其塑性和韧性,可以快速达到断屑的目的。
本申请所述的刀头及刀片主要用于汽车轮毂、机械制造、船舶、及化学工业中有色金属制品中仿行加工的粗加工过程,有效避免粗加工过程中长条状铝屑不易折断而划伤工具或缠绕刀具的问题。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明,不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解,在不偏离本发明精神和范围的情况下,可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进,这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种用于粗加工的刀头,所述刀头为圆周状结构,其特征在于,所述刀头边缘为圆周刃口(2),所述刀头的工作端面(1)上开设断屑槽(3),所述断屑槽(3)为低于圆周刃口(2)的下凹形结构,所述断屑槽(3)包括至少两个断屑凸台(31)和至少一个断屑凹槽(32),所述断屑凸台(31)与所述断屑凹槽(32)间隔连接;所述断屑凹槽(32)的槽宽从圆周刃口(2)侧至圆心角侧逐渐减小;
所述断屑凸台(31)包括第一连接面(311)、凸台面(312)和第二连接面(313),所述凸台面(312)的一侧与所述第一连接面(311)一侧连接,所述凸台面(312)的另一侧与所述第二连接面(313)一侧连接;
所述断屑凹槽(32)为U型凹槽,一侧与一个断屑凸台的第二连接面(313)连接,另一侧与另一个断屑凸台的第一连接面(311)连接。
2.根据权利要求1所述的用于粗加工的刀头,其特征在于,所述断屑凸台(31)和所述断屑凹槽(32)在圆周刃口(2)侧还与过渡面(33)连接。
3.根据权利要求1所述的用于粗加工的刀头,其特征在于,所述圆周刃口(2)通过第三连接面(4)过渡到所述断屑槽(3)。
4.根据权利要求1所述的用于粗加工的刀头,其特征在于,所述第一连接面(311)与所述第二连接面(313)为斜面或内凹弧面。
5.根据权利要求1所述的用于粗加工的刀头,其特征在于,所述断屑凹槽(32)的底线与刀头的工作端面(1)形成夹角γ,γ的范围为5°~15°。
6.根据权利要求3所述的用于粗加工的刀头,其特征在于,所述第三连接面(4)与圆周刃口(2)形成前角α,α的范围为10°~25°。
7.根据权利要求5所述的用于粗加工的刀头,其特征在于,所述断屑凹槽(32)两侧切线间的夹角β的范围为100°~160°。
8.根据权利要求1所述的用于粗加工的刀头,其特征在于,所述凸台面(312)与刀头的工作端面(1)形成夹角θ,θ的范围为5°~10°。
9.一种用于粗加工的刀片,包括基体(200),其特征在于,还包括权利要求1-8任一项所述的刀头(100),所述刀头(100)固定在所述基体(200)上。
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