CN213002692U

CN213002692U - 一种可转位机夹组合刀具

Info

Publication number: CN213002692U
Application number: CN202020912369.0U
Authority: CN
Inventors: 张艳华; 张百勇; 刘胜永; 范庆林
Original assignee: Hebei Normal University
Current assignee: Hebei Normal University
Priority date: 2020-05-26
Filing date: 2020-05-26
Publication date: 2021-04-20
Anticipated expiration: 2030-05-26

Abstract

本实用新型涉及一种可转位机夹组合刀具，其由刀柄和刀头两部分组，刀头装有4个刀片，其中用于车深槽的两个HFPR3003刀片装在刀头前端，另外两个用于加工倒角的VCMT110304刀片装在刀头中部，刀头为圆柱形，刀片16外侧刀尖用于加工槽大径尺寸，刀片17内侧刀尖用于加工槽小径尺寸。刀头上有缓冲槽，排屑槽为“Y”形，排屑槽前段模拟排屑形状，呈R曲线，排屑槽后半部分为直段，刀头顶端呈螺旋下降形状，为保证刀片使用寿命，在4个刀片上方，都设计了出水孔，使冷却液能准确的喷到刀尖，达到及时冷却效果。刀杆由弹簧钢棒料整体加工成型，中间无焊接，其整体刚性好，解决了端面深槽加工的问题。

Description

一种可转位机夹组合刀具

技术领域

本实用新型涉及一种端面槽加工的刀具，特别是一种适合不锈钢工件端面深槽批量加工的可转位机夹组合刀具。

背景技术

众所周知，不锈钢材料加工的难点是：1、切削力大，切削温度高；2、加工硬化严重；3、容易粘刀；4、刀具磨损快。针对上述难点，加工过程中换刀频繁，从而影响了生产效率，同时也增加了刀具使用成本。尤其是不锈钢深槽的加工，成了业界的难题。在槽加工领域，公认为“伊斯卡”刀具最为好用，尤其是加工不锈钢材料的槽刀，该公司的IC354材质加工不锈钢涂层刀片，不容易崩刀，使用寿命长，所以下述文件用“伊斯卡”刀具做对比说明。一批316不锈钢工件订单，为硅溶胶精密铸造后加工，见图1和图2。分析图纸，此产品难点是加工图2中端面深槽部位。槽大径为φ42.6mm，小径为φ35.4mm，经计算，槽宽为：（42.6-35.4）/2=3.6 mm，槽的深度要求为22mm，从工件右端面到槽的底部槽深度为44mm。槽大径为42.6mm，按图中要求槽直径和槽宽度查阅“伊斯卡”说明书，只有HFHR/L 25-38-3T12刀具接近所需的槽直径，但槽深T只能加工12mm；而能加工22mm槽深的刀片，刀片的宽度和加工直径范围又不能满足图纸要求。在槽的外部，还有加工6*20.14°倒角要求。如果此工件为单件或小批量生产，可以考虑磨刀或用焊接刀片的方法解决，但此产品是批量订单，如果自己磨刀具或用焊接刀具，刀具的尺寸精度、刀具寿命都不能满足要求，加工精度也不能保证，加工的效率也会相应降低，所以磨刀或用焊接刀具都不能满足批量生产要求。针对上述分析，加工不锈钢深槽，最好的办法是利用现有刀具厂家已研制成功的可转位成型刀片，然后自己设计一种可转位机夹组合刀具，刀片磨损后直接更换刀片的方法，来满足工件深槽的加工需求。

实用新型内容

本实用新型目的是利用现有可转位成型刀片，设计一种可转位机夹组合刀具，刀片磨损后直接更换刀片，满足不锈钢深槽产品批量生产的需求。

本实用新型的构思是，工件主要加工M52外螺纹、端面槽、倒角和内孔，属于回转体加工，适合在数控车床上加工此产品，所以刀具设计也应以数控车床为基础进行，设计一把适合数控车床用的端面槽刀具，来满足此工件深槽加工的要求。首先选用合适的刀片，以伊斯卡刀具为例说明。依图纸分析，此工件槽宽为：（42.6-35.4）/2=3.6 mm，可转位机夹刀片宽度要＜3.6mm。经查阅，接近此宽度的现有成形刀片为3.0mm，刀片型号为：HFPR 3003刀片，每片刀有两个刀尖可以使用。考虑到本工件为不锈钢316材质，所以决定选用HFPR 3003IC354 刀片。此刀片配套刀具为HFHR/L 25-38-3T12,最大加工深度为12mm。如果按照刀具厂家的设计思路，见图8，拉长图8中“T”尺寸的距离，来满足槽深22mm的需求，这样导致T尺寸过长，刀托薄，刀尖加工过程中承受的扭矩大，造成刀具非常容易折断，所以不能按刀具厂家简单拉长“T”尺寸的思路制作刀具。此工件的典型特点是槽窄且深，在设计刀具时，重点要解决刀具的刚性问题。

具体的，一种可转位机夹组合刀具，主要由刀柄和刀头两部分组成，为提高刀具的刚性，本发明的刀具由弹簧钢棒料整体制造，中间没有焊接。槽尺寸要求为：大径φ42.6mm，小径φ35.4mm，为了提高刀具的强度，刀头部分应尽量厚实，所以最理想的方式是做成圆柱形，利用整个圆柱支撑刀片，大径φ42.6mm，小径35.4 mm，这样设计会使强度最高。具体的，考虑到车削时排屑和实际使用情况，刀头顶端直径尺寸应稍小于槽刀片直径，需留有一定间隙，所以新刀具刀头顶端大径尺寸设计为φ42.2 mm，小径φ35.8 mm。从图8中可以看出，刀具厂家设计的刀具只装一个刀片，但为了提高加工效率，按180°对称原则，本实用新型设计的刀具上装有2个槽刀刀片。其中第一刀片16，外侧刀尖加工直径按大径φ42.6mm设计；第二刀片17，内侧刀尖按槽小径φ35.4 mm设计，这样就能保证槽直径一次加工合格。提前测绘HFPR刀片尺寸，HFPR刀托和HFPR压板按刀片定位槽形状尺寸铣出，以保证准确定位，同时HFPR刀托直接做出5～7°前角。这样在设计的时候， 2个刀片的刀尖过刀柄中心并且最高点在同一平面，来满足两个刀片同时参与车削，槽宽一次成型，比一个刀片车削效率提高50%。为了将刀片夹持牢固，刀头上用线切割割出缓冲槽，以保证螺丝能完全彻底的压紧第一刀片和第二刀片。此工件为深槽加工，加工过程中容易积屑，为了保证加工过程中顺利排屑，本发明设计了“Y”形排屑槽，“Y”形排屑槽前段模拟排屑形状，做成R曲线，帮助排屑；后半部分为直段，帮助断屑，促使切屑及时排除，避免积屑造成刀具折断。为帮助排屑，刀头顶端设计成螺旋下降的状态。

同理，在槽的外侧，还要加工6*20.14°倒角。为了提高加工效率，本发明设计成组合刀具，将这个倒角与槽一起加工，这样会提高加工效率。本发明在上述刀头上，根据倒角角度要求，选用VCMT110304刀片，根据倒角尺寸要求，在与HFPR 3003刀片垂直的截面，做出两个安放VCMT刀位，VCMT刀位尺寸对称坐中。这样，加工端面槽与倒角，做成一支刀具，一次加工成形，大大提高了加工效率。

为提高刀片使用寿命，在4个刀片上方，都设计了出水孔，使冷却液能准确的喷到刀尖，达到及时冷却效果。

为了提高刀具的强度，刀柄部分依数控车床刀座最大内孔尺寸设计，直接装到数控车床刀座内孔中。为保证压紧牢靠，刀柄上铣有定位面。

本实用新型的设计过程是这样的：

一种可转位机夹组合刀具，主要由刀柄和刀头两部分组成。为提高刀具的刚性，本发明的刀具由弹簧钢棒料整体制造，中间没有焊接。图中槽尺寸要求为：大径φ42.6mm，小径φ35.4mm，为了提高刀具的强度，刀头部分应尽量厚实，所以最理想的方式是做成圆柱形，利用整个圆柱支撑刀片，大径φ42.6mm，小径35.4 mm，这样设计会使强度最高。具体的，考虑到车削时排屑和实际使用情况，刀头顶端直径尺寸应稍小于槽刀片直径，需留有一定间隙，所以新刀具刀头顶端大径尺寸设计为φ42.2 mm，小径φ35.8 mm。从图8中可以看出，刀具厂家设计的刀具只装一个刀片，但为了提高加工效率，按180°对称原则，本发明设计的刀具上装有2个槽刀刀片。其中第一刀片16，外侧刀尖加工直径按大径φ42.6mm设计；第二刀片17，内侧刀尖按槽小径φ35.4 mm设计，这样就能保证槽直径一次加工合格。提前测绘HFPR刀片尺寸，HFPR刀托和HFPR压板按刀片定位槽形状尺寸铣出，以保证准确定位，同时HFPR刀托直接做出5～7°前角。这样在设计的时候， 2个刀片的刀尖过刀柄中心并且最高点在同一平面，来满足两个刀片同时参与车削，槽宽一次成型，比一个刀片车削效率提高50%。为了将刀片夹持牢固，刀头上用线切割割出缓冲槽，以保证螺丝能完全彻底的压紧HFPR3003刀片。此工件为深槽加工，加工过程中容易积屑，为了保证加工过程中顺利排屑，本发明设计了“Y”形排屑槽，“Y”形排屑槽前段模拟排屑形状，做成R曲线，帮助排屑；后半部分为直段，帮助断屑，促使切屑及时排除，避免积屑造成刀具折断。为帮助排屑，刀头顶端设计成螺旋下降的状态。

同理，分析工件加工图，在槽的外侧，图中还要加工6*20.14°倒角。为了提高加工效率，本发明设计成组合刀具，将这个倒角与槽一起加工，这样会提高加工效率。本发明在上述刀头上，根据倒角角度要求，选用VCMT110304刀片，根据倒角尺寸要求，在与第一刀片垂直的截面，做出两个安放VCMT刀位，VCMT刀位尺寸对称坐中。这样，加工端面槽与倒角，做成一支刀具，一次加工成形，大大提高了加工效率。

本实用新型取得的有益效果如下：

1、圆柱形刀具，刚性好，解决了端面深槽加工的问题。

2、本发明利用现有成形机夹刀片，设计成多刀片组合刀具，刀尖磨损后直接更换刀片，提高了工作效率。3、“Y”形排屑槽前段模拟排屑形状，做成R曲线，帮助排屑；后半部分为直段，帮助断屑，促使切屑及时排除，避免积屑造成刀具折断。

附图说明

图1、是加工零件毛坯外形尺寸示意图。

图2、是加工零件槽部位尺寸图。

图3、是本实用新型可转位机夹组合刀具外形结构示意图。

图4、是本实用新型可转位机夹组合刀具A-A剖面结构示意图。

图5、是本实用新型可转位机夹组合刀具B-B剖面结构示意图。

图6、是本实用新型可转位机夹组合刀具俯视图。

图7、是本实用新型可转位机夹组合刀具上刀托局部放大图。

图8、是伊斯卡端面槽刀形状示意图。

图9、是本实用新型可转位机夹组合刀具安装刀片后示意图。

图中标号代表的含义如下：

1、刀柄 2、定位面 3、刀头 4、螺丝孔 5、Y形排屑槽 6、刀头顶端 7、HFPR压板 8、Y形排屑槽 9、出水孔 10、HFPR刀托 11、螺丝孔 12、VCMT刀位 13、出水孔14、缓冲槽 15、工艺孔 16、第一刀片 17、第二刀片 18、第三刀片 19、第四刀片

本文中第一刀片16、第二刀片17为同种刀片，选用型号为：HFPR 3003，用于挖槽。第三刀片18、第四刀片19为同种刀片，选用型号为： VCMT110304，用于倒角。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

如图所示，一种可转位机夹组合刀具，主要由刀柄1和刀头3两部分组成。为提高刀具的刚性，本刀具由弹簧钢棒料整体制造，中间没有焊接。图中槽尺寸要求为：大径φ42.6mm，小径φ35.4mm，为了提高刀具的强度，刀头3部分应尽量厚实，所以最理想的方式是做成圆柱形，利用整个圆柱支撑刀片，大径φ42.6mm，小径35.4 mm，这样设计会使强度最高。具体的，考虑到车削时排屑和实际使用情况，刀头顶端6直径尺寸应稍小于槽刀片16、17直径，需留有一定间隙，所以新刀具刀头顶端6大径尺寸设计为φ42.2 mm，小径φ35.8 mm。从图8中可以看出，刀具厂家设计的刀具只装一个刀片，但为了提高加工效率，按180°对称原则，本发明设计的刀具上装有2个槽刀刀片。其中第一刀片16，外侧刀尖加工直径按大径φ42.6mm设计；第二刀片17，内侧刀尖按槽小径φ35.4 mm设计，这样就能保证槽直径一次加工合格。提前测绘HFPR刀片尺寸，HFPR刀托10和HFPR压板7按刀片定位槽形状尺寸铣出，以保证准确定位，同时HFPR刀托直接做出5～7°前角。这样在设计的时候， 2个刀片16、17的刀尖过刀柄中心并且最高点在同一平面，来满足两个刀片同时参与车削，槽宽一次成型，比一个刀片车削效率提高50%。为了将刀片夹持牢固，刀头3上用线切割割出缓冲槽14，以保证螺丝能完全彻底的压紧第一刀片16和第二刀片17。此工件为深槽加工，加工过程中容易积屑，为了保证加工过程中顺利排屑，本发明设计了“Y”形排屑槽5，“Y”形排屑槽5前段模拟排屑形状，做成R曲线，帮助排屑；后半部分为直段，帮助断屑，促使切屑及时排除，避免积屑造成刀具折断。为帮助排屑，刀头顶端设计成螺旋下降的状态。

同理，分析工件加工图2，在槽的外侧，图中还要加工6*20.14°倒角。为了提高加工效率，本发明设计成可转位组合刀具，将这个倒角与槽一起加工，这样会提高加工效率。本发明在上述刀头3上，根据倒角角度要求，选用第三刀片18和第四刀片19，根据倒角尺寸要求，在与第一刀片刀片垂直的截面，做出两个安放VCMT刀位12，VCMT刀位12尺寸对称坐中。这样，端面槽与倒角，做成一支刀具，一次加工成形，大大提高了加工效率。

为提高刀片使用寿命，在4个刀片上方，都设计了出水孔，如零件9和13，使冷却液能准确的喷到刀尖，达到及时冷却效果。

为了提高刀具的强度，刀柄1部分依数控车床刀座最大内孔尺寸设计，直接装到数控车床刀座内孔中。为保证压紧牢靠，刀柄1上铣有定位面2。

Claims

1.一种可转位机夹组合刀具，包括刀柄（1）和刀头（3），其特征在于，刀头（3）装有4个刀片，其中用于车深槽的第一刀片(16)和第二刀片（17）装在刀头（3）前端，另外两个用于加工倒角的第三刀片(18)和第四刀片（19）装在刀头（3）中部，刀头（3）为圆柱形，第一刀片(16)外侧刀尖加工直径为φ42.6mm，第二刀片（17）内侧刀尖加工直径为φ35.4 mm，刀头（3）上有缓冲槽（14），排屑槽（5）为“Y”形，排屑槽（5）前段模拟排屑形状，呈R曲线，排屑槽（5）后半部分为直段，刀头顶端（6）呈螺旋下降形状，刀杆为中心出水结构，在4个刀片上方均设有出水孔。