專利名稱：用于端面圓弧形深槽加工的切斷刀及加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于端面圓弧形深槽加工的切斷刀及利用該切斷刀來加工端面圓弧形深槽的方法。
背景技術(shù)：
如圖1所示，為IGCC氣化爐組件中的連接段接管的剖面圖，作為天津綠色煤電 IGCC煤氣發(fā)電機組外殼氣化爐中的重要零件，材料為SA182F11C12III合金鋼，連接段接管起到連接另外兩根接管的作用，而端面槽的加工好壞將會對整體的質(zhì)量起到很大的影響， 由于需要在連接段接管的端面上需要加工出一圈寬度為6mm，深度為65mm的槽，槽的外徑為23mm，內(nèi)徑為17mm，由于寬度窄、深度深，給加工帶來了一定的困難，用以往的切斷刀難以解決。初看此零件槽的加工使用一般切斷刀即可完成，但實際情況并非這樣，端面槽的寬度只有6mm寬，而深度則達(dá)到35mm，這樣的話對刀具整體的剛性要求高。首先我們先對傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金鋼切斷刀進(jìn)行分析圖2和圖3分別為傳統(tǒng)切斷刀的主視圖和俯視圖，刀桿部分起到加工時固定和夾持刀具的作用，刀片是焊接到刀槽上的，刀片起到切削作用。切斷刀在切槽的過程中需要很大的切削力，如果刀具寬度過寬的話引起的切削力很大容易引起工件的振動，所以割刀的寬度不能過寬，一般控制在3 5mm，而刀具的寬度在這個范圍內(nèi)的話就需要刀具具有足夠的厚度來保持其剛性，否則刀具在加工過程中容易振動，甚至導(dǎo)致刀具斷裂，所以傳統(tǒng)切斷刀在刀具底部需要刃磨出圓弧形凸起的特征。加工工件的設(shè)備是普通車床CA6140，使用的是普通的高速鋼車刀(材料 W18Cr4V)，我們再根據(jù)需要加工的端面槽的尺寸特點進(jìn)行分析，圖4為切斷刀加工槽的極限位置，該圖相當(dāng)于演示切斷刀進(jìn)行環(huán)槽外側(cè)切削時的一個剖面圖，它反映的是傳統(tǒng)刀具加工深槽時由于受到特殊形狀限制而造成的困難，體現(xiàn)在因為要避免刀具側(cè)面接觸環(huán)槽表面，所以刀具的副后角必須修磨得很大，使得刀具的高度和厚度不能同時兼顧，如果想要讓刀具的高度足夠，則偏角的角度就會很大，使得刀具的厚度更薄，同樣，如果想要讓刀具的厚度足夠，則會進(jìn)一步壓縮刀具的高度，綜上所述，傳統(tǒng)刀具的剛性難以保證。從圖4中可以看出，依據(jù)傳統(tǒng)的切斷刀要達(dá)到滿足此工件的要求的話，刀尖寬度不得超過槽的寬度6mm，槽的外徑為23mm，內(nèi)徑為17mm，加工此深槽的時候，刀尖的寬度只能控制在3-4mm，特別是在進(jìn)刀過程中，刀具的側(cè)面要避免接觸槽的圓弧面，所以刀具一側(cè)面的角度須修磨得比較大，需要在10°以上(就是圖4中左側(cè)面那個10°的副偏角)，而傳統(tǒng)切斷刀的角度一般保持在2°。另外一方面刀具的厚度也必須嚴(yán)格控制，為了加工此深槽，刀具的厚度只能控制在7-8mm左右，而一般的切斷刀總體厚度都在20mm左右，所以如果參照以往傳統(tǒng)切斷刀進(jìn)行修磨的話，過薄過長的刀刃會使得刀具的整體剛性不夠，上車床進(jìn)行加工的過程中只能選用很小的背吃刀量，轉(zhuǎn)速也只能控制在60r/min左右，切削的效率低下，尤其在刀具進(jìn)給一定到一定深度時，由于刀具本身強度問題引起刀具一旦受力便容易振動，甚至導(dǎo)致刀具本身斷裂，所以采用傳統(tǒng)的修磨手段無法正常進(jìn)行加工。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供的一種用于端面圓弧形深槽加工的切斷刀及加工方法，改進(jìn)了切斷刀的結(jié)構(gòu)，并將加工過程分為粗車和精車兩道工序，簡潔實用，生產(chǎn)效率高，質(zhì)量容易保證，經(jīng)濟(jì)性好。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種用于端面圓弧形深槽加工的切斷刀，該切斷刀包含刀柄和刀刃，刀刃具有前角、后角和斷屑槽；所述切斷刀的刀刃的兩側(cè)面呈圓弧形，刀刃外側(cè)圓弧的半徑小于端面圓弧形深槽的外徑，刀刃內(nèi)側(cè)圓弧的半徑大于端面圓弧形深槽的內(nèi)徑，這樣可從根本上避免刀刃的兩側(cè)面接觸到工件的端面圓弧形深槽的內(nèi)表面；所述外側(cè)圓弧和內(nèi)側(cè)圓弧的圓心位置與切斷刀刀刃的上表面處于同一平面上。該切斷刀的刀刃厚度根據(jù)實際加工的圓弧槽兩側(cè)圓弧直徑進(jìn)行確定，厚度控制在 15-20mm ；而足夠的刀刃厚度又可以保證刀刃長度，刀刃的長度根據(jù)實際加工的圓弧槽深度來確定，長度控制在45-60mm，從而保證了刀具的剛性，使得刀具具有足夠的強度來應(yīng)付切削，尤其是對進(jìn)給到一定深度時的切削有著良好的效果；由于使用改進(jìn)過的切斷刀，保證了刀具強度，刀具強度與車床轉(zhuǎn)速的選擇上存在關(guān)聯(lián)，刀具的強度越高，轉(zhuǎn)速可以相應(yīng)的選得越高，所以車床轉(zhuǎn)速可以調(diào)整到60-90r/min， 提高了勞動效率，改善了切削條件；該切斷刀可使用平時常用的高速鋼材料刃磨成形，避免了為加工一特定的工件而采購特殊規(guī)格外形或者材料的刀具，經(jīng)濟(jì)實用。一種利用該切斷刀來加工端面圓弧形深槽的方法，該方法包含如下步驟步驟1、粗加工；采用平面環(huán)形槽專用的套筒鉆頭對未開槽的工件進(jìn)行切削；所述套筒鉆頭的內(nèi)徑尺寸大于圓弧槽內(nèi)側(cè)面圓弧直徑尺寸l_2mm，套筒鉆頭外徑尺寸小于圓弧槽外側(cè)面圓弧直徑尺寸l_2mm ；將此套筒鉆頭直接裝夾在車床尾架上，加工時搖動手柄進(jìn)行切削；鉆削時，車床轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)至60-90r/min ；粗加工過后，槽寬兩側(cè)各留下余量l_2mm、槽底深度留下半徑為2_3mm的圓弧等待下道精加工處理；步驟2、精加工；將本發(fā)明提供的用于端面圓弧形深槽加工的切斷刀夾持在刀架上，對經(jīng)過步驟1 粗加工的工件進(jìn)行切削，直到獲得滿意尺寸的圓弧形深槽。本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、可以根本上避免刀具兩側(cè)面接觸到工件表面。2、大大增加了刀具的厚度，而刀具具有足夠的厚度又可以保證刀刃部分具有足夠的長度，從而保證了刀具的剛性，使得刀具具有足夠的強度來應(yīng)付切削，尤其是對進(jìn)給到一定深度時的切削有著良好的效果。
3、改善了切削條件，由于使用改進(jìn)過的刀具，保證了刀具強度，所以車床轉(zhuǎn)速可以提高，提高了勞動效率。4、改進(jìn)的切斷刀使用平時常用的高速鋼材料刃磨成形，避免了為加工一特定的工件而采購特殊規(guī)格外形或者材料的刀具，經(jīng)濟(jì)實用。5、利用改進(jìn)后的切斷刀進(jìn)行的整個加工過程未采用繁瑣復(fù)雜的加工手段，簡潔實用，生產(chǎn)效率高，質(zhì)量容易保證，經(jīng)濟(jì)性好。6、采用新工藝后，一臺車床每天可加工5只工件，保證了產(chǎn)品按期完工，適用于大批量加工任務(wù)。7、改進(jìn)后的刀具可以連續(xù)加工多個工件，不僅刀具耐用性大大提升，而且提高了精度。8、大大減輕了勞動者的工作量，提高了效率。


圖1是背景技術(shù)中端面圓弧形深槽的結(jié)構(gòu)和尺寸示意圖；圖2是背景技術(shù)中傳統(tǒng)切斷刀的主視圖；圖3是背景技術(shù)中傳統(tǒng)切斷刀的俯視圖；圖4是背景技術(shù)中切斷刀進(jìn)行環(huán)槽外側(cè)切削時的一個剖面圖；圖5是本發(fā)明提供一種用于端面圓弧形深槽加工的切斷刀的主視圖；圖6是本發(fā)明提供一種用于端面圓弧形深槽加工的切斷刀的俯視圖；圖7是圖5中A-A方向的剖視圖；圖8是刃磨切斷刀的示意圖。
具體實施例方式以下根據(jù)圖5 圖8，具體說明本發(fā)明的較佳實施例如圖5 圖7所示，顯示了一種用于加工寬度為6mm，深度為65mm的端面圓弧形深槽的切斷刀，該切斷刀包含刀柄1和刀刃2，刀刃2具有前角α、后角β和斷屑槽201， 前角α、后角β和斷屑槽201的幾何參數(shù)與普通切斷刀無明顯差異，前角α為15°，后角 β為5°，斷屑槽201的半徑為6mm ；該切斷刀的刀刃2兩側(cè)面呈圓弧形，外側(cè)圓弧R。ut的半徑小于端面圓弧形深槽的外徑03mm)，為21mm，內(nèi)側(cè)圓弧Rin的半徑大于端面圓弧形深槽的內(nèi)徑(17mm)，為19mm，這樣可從根本上避免刀具兩側(cè)面接觸到工件表面；如圖7所示，所述外側(cè)圓弧R。ut和內(nèi)側(cè)圓弧 Rin的圓心位置與切斷刀刀刃的上表面處于同一平面上，兩個圓心之間的距離1為2mm，實際操作當(dāng)中，兩圓心的相對位置可在保證刀具的厚度、高度的前提下，由操作者自己把握，并不固定；該切斷刀的刀刃2厚度D可以達(dá)到17mm左右，而足夠的厚度又可以保證刀刃部分長度L可以達(dá)到50mm，從而保證了刀具的剛性，使得刀具具有足夠的強度來應(yīng)付切削，尤其是對進(jìn)給到一定深度時的切削有著良好的效果；由于使用改進(jìn)過的切斷刀，保證了刀具強度，刀具強度與車床轉(zhuǎn)速的選擇上存在關(guān)聯(lián)，刀具的強度越高，轉(zhuǎn)速可以相應(yīng)的選得越高，所以車床轉(zhuǎn)速可以調(diào)整到80r/min左右，提高了勞動效率，改善了切削條件；該切斷刀可使用平時常用的高速鋼材料刃磨成形，避免了為加工一特定的工件而采購特殊規(guī)格外形或者材料的刀具，經(jīng)濟(jì)實用；為了能夠最大限度的保證成形切斷刀的刀刃兩側(cè)的圓弧準(zhǔn)確，將高速鋼材料刃磨成切斷刀的過程中采用了以下的手段第一步，如圖8所示，使用工具磨床刃磨切斷刀的刀刃的內(nèi)側(cè)面圓??；將刀具夾持在工具磨床上，保持好刀具相對于砂輪的位置，然后不斷地進(jìn)行進(jìn)給運動，在進(jìn)給過程中間歇性地使用半徑為19mm的樣板進(jìn)行外形檢驗，待刀具的刀刃被刃磨至需要的厚度時即可停止；第二步，在砂輪機上手工控制外側(cè)圓弧的刃磨；由于沒有特定的砂輪可以修磨刀具的外側(cè)面，所以這個過程只能依靠手工在砂輪機上完成，在修磨外形的過程中要不斷使用半徑為21mm的樣板對外形進(jìn)行檢驗校正；一種利用該切斷刀來加工端面圓弧形深槽的方法，該方法包含如下步驟步驟1、粗加工；采用平面環(huán)形槽專用的套筒鉆頭對未開槽的工件進(jìn)行切削；采用了一款專門應(yīng)對平面環(huán)形槽的特殊套筒鉆頭，型號為DNT4X，該類型的鉆頭自身耐磨性能好，結(jié)構(gòu)簡單，定心精度高，切削效率高，使用方法簡捷；與普通麻花鉆一樣，將此鉆頭直接裝夾在車床尾架上，加工時搖動手柄進(jìn)行切削；針對寬度為6mm，深度為65mm的槽，選用的套筒鉆頭的規(guī)格為外徑44mm，內(nèi)徑 34mm,所以切斷刀的刀刃寬度d為4mm，鉆削時車床轉(zhuǎn)速可以調(diào)節(jié)至70r/min左右，深度直接鉆削到35mm深，粗加工過后，留下槽寬兩側(cè)余量1mm、槽底深度留下半徑為3mm的圓弧等待下道精加工處理；步驟2、精加工；將本發(fā)明提供的用于端面圓弧形深槽加工的切斷刀夾持在刀架上，對經(jīng)過步驟1 粗加工的工件進(jìn)行切削，直到獲得寬度為6mm，深度為65mm的圓弧形深槽。盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種用于端面圓弧形深槽加工的切斷刀，該切斷刀包含刀柄1和刀刃2，刀刃2具有前角α、后角β和斷屑槽201，其特征在于，所述切斷刀的刀刃2的兩側(cè)面呈圓弧形，刀刃外側(cè)圓弧R。ut的半徑小于端面圓弧形深槽的外徑，刀刃內(nèi)側(cè)圓弧I^in的半徑大于端面圓弧形深槽的內(nèi)徑，所述外側(cè)圓弧R。ut和內(nèi)側(cè)圓弧I^in的圓心位置與切斷刀刀刃的上表面處于同一平面上。
2.如權(quán)利要求1所述的用于端面圓弧形深槽加工的切斷刀，其特征在于，所述的切斷刀的刀刃厚度D的數(shù)值范圍為15-20mm。
3.如權(quán)利要求1所述的用于端面圓弧形深槽加工的切斷刀，其特征在于，所述的切斷刀的刀刃長度L的數(shù)值范圍為45-60mm。
4.如權(quán)利要求1所述的用于端面圓弧形深槽加工的切斷刀，其特征在于，所述的切斷刀使用高速鋼材料刃磨成形。
5.一種利用權(quán)利要求1所述的切斷刀來加工端面圓弧形深槽的方法，其特征在于，該方法包含如下步驟步驟1、粗加工；采用平面環(huán)形槽專用的套筒鉆頭對未開槽的工件進(jìn)行切削；將此套筒鉆頭直接裝夾在車床尾架上，加工時搖動手柄進(jìn)行切削；粗加工過后，槽寬兩側(cè)各留下余量l_2mm、槽底深度留下半徑為2-3mm的圓弧等待下道精加工處理；步驟2、精加工；將用于端面圓弧形深槽加工的切斷刀夾持在刀架上，對經(jīng)過步驟1粗加工的工件進(jìn)行切削，直到獲得滿意尺寸的圓弧形深槽。
6.如權(quán)利要求5所述的利用切斷刀來加工端面圓弧形深槽的方法，其特征在于，所述的步驟1中，所述套筒鉆頭的內(nèi)徑尺寸大于圓弧槽內(nèi)側(cè)面圓弧直徑尺寸l_2mm，套筒鉆頭外徑尺寸小于圓弧槽外側(cè)面圓弧直徑尺寸l_2mm。
7.如權(quán)利要求5所述的利用切斷刀來加工端面圓弧形深槽的方法，其特征在于，所述的步驟1中，鉆削時，車床轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)至60-90r/min。
全文摘要
一種用于端面圓弧形深槽加工的切斷刀及加工方法，該切斷刀包含刀柄和刀刃，刀刃具有前角、后角和斷屑槽，刀刃的兩側(cè)面呈圓弧形，刀刃外側(cè)圓弧的半徑小于端面圓弧形深槽的外徑，刀刃內(nèi)側(cè)圓弧的半徑大于端面圓弧形深槽的內(nèi)徑。加工端面圓弧形深槽的時候，先采用平面環(huán)形槽專用的套筒鉆頭對未開槽的工件進(jìn)行切削粗加工，再利用本發(fā)明的切斷刀對工件進(jìn)行切削，直到獲得滿意尺寸的圓弧形深槽。本發(fā)明可有效避免工件的損毀，增強了刀具的強度，簡潔實用，生產(chǎn)效率高，質(zhì)量容易保證，經(jīng)濟(jì)性好。
文檔編號B23B5/00GK102335760SQ20101023792
公開日2012年2月1日 申請日期2010年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月27日
發(fā)明者夾良軍, 姚淵, 張衛(wèi)群, 都閔生 申請人:上海鍋爐廠有限公司