專利名稱：楔形刀尖車銑專用方形刀片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于車銑加工用刀具技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種楔形刀尖車銑專用方形刀片。
背景技術(shù)：
大型加氫筒節(jié)毛坯是直接鍛造而成，重量可達(dá)400多噸，待加工表面有很多普通鍛件所沒有的鍛造缺陷，比如:鍛造鏟溝、氧化皮、鍛造裂紋和金屬覆蓋物等。加氫筒節(jié)所用的材料比較特殊，具有很強(qiáng)的高溫韌性。目前，加氫筒節(jié)荒加工需要進(jìn)行車削和銑削加工，如車削加工所用刀具是單刃的焊接式車刀，加工過程中鍛造缺陷引起的切削用量變化非常大，刀具承受的機(jī)械沖擊時(shí)刻處于動(dòng)態(tài)變化中，切削力最大可達(dá)10噸左右，刀具很容易受沖擊而斷裂，加上目前的刀具沒有斷屑槽，使加工過程中的切屑難于折斷，纏繞在刀具上，使刀具的散熱條件變差，從而導(dǎo)致切削區(qū)域溫度不斷升高(可達(dá)100(TC)。大量切削熱聚集在切削區(qū)域上，加速了刀具的軟化，從而很容易引起刀具的切削刃與切屑產(chǎn)生刀-屑粘結(jié)現(xiàn)象。刀具使用壽命非常低，嚴(yán)重制約生產(chǎn)效率的提高。此外，超大型軸類鍛件的車削與銑削加工所用刀片在結(jié)構(gòu)和功能等方面各不相同，功能較為單一，應(yīng)用范圍窄、通用性差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種楔形刀尖車銑專用方形刀片，以解決針對(duì)超大型軸類鍛件加工過程中，刀具由極端機(jī)械沖擊載荷和高溫所引起的沖擊破損及刀-屑粘結(jié)等問題。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:楔形刀尖車銑專用方形刀片，所述刀片的水平截面形狀為正方形，刀片的中心設(shè)有緊固螺釘通孔，刀片的前刀面的四條外邊緣為四條切削刃，刀片上與四條切削刃相平行的豎直截面形狀均為倒置的等腰梯形，刀片的相鄰兩個(gè)后刀面相交處設(shè)有楔形刀尖，刀片的前刀面靠近每個(gè)楔形刀尖處設(shè)有一劍形凸起，四個(gè)劍形凸起位于刀片的前刀面的兩條對(duì)角線上，刀片的前刀面位于相鄰兩個(gè)劍形凸起之間設(shè)置有一 W形斷屑槽，W形斷屑槽靠近所對(duì)應(yīng)切削刃設(shè)置，W形斷屑槽中間段的槽側(cè)面的上下兩條邊為與所對(duì)應(yīng)的切削刃相平行的直線，刀片的前刀面位于緊固螺釘通孔的外圍同軸設(shè)有環(huán)形冷卻凹槽，環(huán)形冷卻凹槽的側(cè)壁上與每個(gè)W形斷屑槽中間段相對(duì)應(yīng)處均設(shè)有一個(gè)三角形凹坑，刀片的前刀面位于環(huán)形冷卻凹槽與緊固螺釘通孔之間的區(qū)域設(shè)有四個(gè)金字塔形凸起，四個(gè)金字塔形凸起與四個(gè)劍形凸起一一對(duì)應(yīng)設(shè)置，相鄰兩個(gè)金字塔形凸起設(shè)置有與環(huán)形冷卻凹槽連通的長(zhǎng)槽。本發(fā)明的有益效果是:1、本發(fā)明的楔形刀尖車銑專用方形刀片，刀片的水平截面形狀為長(zhǎng)方形，刀片刀尖部位設(shè)計(jì)成楔形刀尖，這種設(shè)計(jì)在大切削深度情況下能更好的抵抗大機(jī)械載荷給刀尖帶來的沖擊，從而提高刀尖的抗沖擊性能，抗沖擊性能從原先抗機(jī)械沖擊載荷< 80KN提高到現(xiàn)在100KN以上，同 時(shí)能起到刮刀的作用效果，對(duì)切削區(qū)域的工件材料進(jìn)行切割，不僅提高了加工效率(單刃加工效率較原先提高30 50%)，同時(shí)提高了加工表面質(zhì)量(表面質(zhì)量從原先的Ral2.5提高到現(xiàn)在的Ra6.3)。2、楔形刀尖附近設(shè)計(jì)有劍形凸起，不僅強(qiáng)化了刀尖的抗沖擊性能(強(qiáng)度提高將近60%)，同時(shí)有效的減少刀尖處的深度，在選擇小切削深度的情況下，有利于切屑的折斷。3、切削刃附近設(shè)計(jì)有W形斷屑槽，在選用大切削深度的情況下，能有效的對(duì)厚且寬的大型切屑進(jìn)行卷曲，從而減少切屑的卷曲半徑(與現(xiàn)有技術(shù)相比，卷曲半徑減小至原先的40%左右)，并起到很好的斷屑效果；當(dāng)選擇銑削的時(shí)候，W形斷屑槽能有效的對(duì)碎屑進(jìn)行導(dǎo)向，從而使切屑的飛散更具穩(wěn)定性和方向性；斷屑槽設(shè)計(jì)成W形狀，提高了斷屑槽的形狀穩(wěn)定性，降低高溫對(duì)斷屑槽形狀的影響。4、環(huán)形冷卻凹槽位于緊固螺釘孔外圍，能大量容積切削液，從而使刀片緊固螺釘帽浸泡在切削液中，起到冷卻緊固螺釘和刀片的作用。5、三角形凹坑的存在進(jìn)一步提高了刀片的前刀面的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，提高了刀片在大機(jī)械載荷下的形狀保持性 能；當(dāng)選用切削液時(shí)，還能有效的起到容積切削液的作用，從而使切削液導(dǎo)流進(jìn)入環(huán)形冷卻凹槽內(nèi)。6、刀片的前刀面設(shè)計(jì)有前刀面凸臺(tái)，不僅增加了前刀面的有效散熱面積，同時(shí)有效減少切屑與前刀面的接觸面積，從而減少刀-屑間的熱量傳遞，有效降低刀片的前刀面磨損。7、刀片的前刀面位于環(huán)形冷卻凹槽與緊固螺釘通孔之間的區(qū)域設(shè)有四個(gè)金字塔形凸起，且相鄰兩個(gè)金字塔形凸起之間形成與環(huán)形冷卻凹槽連通的長(zhǎng)槽，有利于切削液的流動(dòng)，同時(shí)增加前刀面的散熱面積，減少刀-屑接觸面積，避免了刀-屑粘結(jié)，當(dāng)大型切屑流經(jīng)金字塔形凸起時(shí)，切屑能將原先形成的水膜打破，從而形成新的水膜，提高刀片自潤(rùn)滑和冷卻性能。8、刀片的刀底面設(shè)置有四個(gè)支撐凸起，有效的減少刀片與刀桿間的接觸面積，減少刀片與刀桿間的熱量傳遞，保護(hù)刀桿。此設(shè)計(jì)同時(shí)能降低刀片與刀桿間的安裝平面度要求(一般要求6級(jí)，采用支撐凸起可以降低為8級(jí)左右)，提高刀片安裝的牢固與穩(wěn)定性。9、榫形冷卻槽與刀片的四個(gè)后刀面連接處設(shè)置有凹口，當(dāng)切削過程選用切削液時(shí)，該凹口能起到漏斗效應(yīng)的作用，將切削液引流進(jìn)入刀片緊固螺釘通孔內(nèi)，不僅冷卻了刀桿也冷卻了緊固螺釘；當(dāng)采用干式切削時(shí)，榫形冷卻槽能有效提高刀片與刀桿間的冷卻空氣流通，從而使大量切削熱被空氣帶走，保護(hù)刀桿。綜上，本發(fā)明的楔形刀尖車銑專用方形刀片，兼顧車削和銑削兩大功能，既能適應(yīng)大切削深度的車削加工，又能適應(yīng)高切削速度的銑削加工。該刀片具有斷屑性能優(yōu)良、結(jié)構(gòu)散熱性能好等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的楔形刀尖車銑專用方形刀片的俯視圖，圖2是圖1的A-A剖視圖，圖3是圖1的主視圖，圖4是本發(fā)明的楔形刀尖車銑專用方形刀片顯示刀片的前刀面的立體圖，圖5是圖1的仰視圖，圖6是圖5的B-B剖視圖，圖7是本發(fā)明的楔形刀尖車銑專用方形刀片顯示刀片底面的立體圖。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
一:如圖1-圖7所示，本實(shí)施方式的楔形刀尖車銑專用方形刀片，所述刀片的水平截面形狀為正方形，刀片的中心設(shè)有緊固螺釘通孔8，刀片的前刀面的四條外邊緣為四條切削刃12，刀片上與四條切削刃12相平行的豎直截面形狀均為倒置的等腰梯形，刀片的相鄰兩個(gè)后刀面11相交處設(shè)有楔形刀尖I，刀片的前刀面靠近每個(gè)楔形刀尖I處設(shè)有一劍形凸起2，四個(gè)劍形凸起2位于刀片的前刀面的兩條對(duì)角線上，刀片的前刀面位于相鄰兩個(gè)劍形凸起2之間設(shè)置有一 W形斷屑槽3，W形斷屑槽3靠近所對(duì)應(yīng)切削刃12設(shè)置，W形斷屑槽3中間段的槽側(cè)面的上下兩條邊13為與所對(duì)應(yīng)的切削刃12相平行的直線，刀片的前刀面位于緊固螺釘通孔8的外圍同軸設(shè)有環(huán)形冷卻凹槽6，環(huán)形冷卻凹槽6的側(cè)壁上與每個(gè)W形斷屑槽3中間段相對(duì)應(yīng)處均設(shè)有一個(gè)三角形凹坑5，刀片的前刀面位于環(huán)形冷卻凹槽6與緊固螺釘通孔8之間的區(qū)域設(shè)有四個(gè)金字塔形凸起7，四個(gè)金字塔形凸起7與四個(gè)劍形凸起2 一一對(duì)應(yīng)設(shè)置，相鄰兩個(gè)金字塔形凸起7設(shè)置有與環(huán)形冷卻凹槽6連通的長(zhǎng)槽14。
具體實(shí)施方式
二:結(jié)合圖1及圖4說明，本實(shí)施方式所述刀片的前刀面位于環(huán)形冷卻凹槽6與四個(gè)W形斷屑槽3之間的區(qū)域設(shè)有前刀面凸臺(tái)4。本實(shí)施方式中未公開的技術(shù)特征與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三:結(jié)合圖1至圖7說明，本實(shí)施方式的刀片的底刀面設(shè)置有四個(gè)支撐凸起9，相鄰兩個(gè)支撐凸起9之間設(shè)置有與刀片的后刀面11及緊固螺釘通孔8相通的榫形冷卻槽10，四個(gè)榫形冷卻槽10的榫頭部分與刀片的四個(gè)后刀面11連接。本實(shí)施方式中未公開的技術(shù)特征與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
四:結(jié)合圖3、圖5、圖5及圖7說明，本實(shí)施方式所述榫形冷卻槽10與刀片的四個(gè)后刀面11連接處分別設(shè)置有凹口 15。本實(shí)施方式中未公開的技術(shù)特征與具體實(shí)施方式
三相同。
具體實(shí)施方式
五:本實(shí)施方式所述刀片的厚度為8mm 12mm。優(yōu)選刀片厚度為9mm。根據(jù)強(qiáng)度與厚度關(guān)系曲線優(yōu)化計(jì)算出的最佳厚度9mm，節(jié)約刀片制造成本。本實(shí)施方式中未公開的技術(shù)特征與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
六:本實(shí)施方式所述刀片的后角為4° 6°。優(yōu)選刀片的后角為5°。在不降低刀片強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，有效預(yù)防刀片后刀面與工件以加工表面的摩擦。本實(shí)施方式中未公開的技術(shù)特征與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
七:本實(shí)施方式所述刀片的前角為14° 16°。優(yōu)選刀片的前角為15°。保證切削刃強(qiáng)度，同時(shí)提高切削刃的鋒利性能。本實(shí)施方式中未公開的技術(shù)特征與具體實(shí)施方式
一或六相同。
具體實(shí)施方式
八:本實(shí)施方式所述刀片的刃傾角為0°。減小受力面積，增大壓強(qiáng)，切削過程刀具承受的彎矩減小。本實(shí)施方式中未公開的技術(shù)特征與具體實(shí)施方式
七相同。本發(fā)明的楔形刀尖車銑專用方形刀片使用時(shí)，刀片通過緊固螺釘固定在車刀刀桿或銑刀刀盤上。
權(quán)利要求
1.一種楔形刀尖車銑專用方形刀片，所述刀片的水平截面形狀為正方形，刀片的中心設(shè)有緊固螺釘通孔(8)，其特征在于:刀片的前刀面的四條外邊緣為四條切削刃(12)，刀片上與四條切削刃(12)相平行的豎直截面形狀均為倒置的等腰梯形，刀片的相鄰兩個(gè)后刀面(11)相交處設(shè)有楔形刀尖(O,刀片的前刀面靠近每個(gè)楔形刀尖(I)處設(shè)有一劍形凸起(2)，四個(gè)劍形凸起(2)位于刀片的前刀面的兩條對(duì)角線上，刀片的前刀面位于相鄰兩個(gè)劍形凸起(2)之間設(shè)置有一 W形斷屑槽(3)，W形斷屑槽(3)靠近所對(duì)應(yīng)切削刃(12)設(shè)置，W形斷屑槽(3)中間段的槽側(cè)面的上下兩條邊(13)為與所對(duì)應(yīng)的切削刃(12)相平行的直線，刀片的前刀面位于緊固螺釘通孔(8)的外圍同軸設(shè)有環(huán)形冷卻凹槽(6)，環(huán)形冷卻凹槽(6)的側(cè)壁上與每個(gè)W形斷屑槽(3)中間段相對(duì)應(yīng)處均設(shè)有一個(gè)三角形凹坑(5)，刀片的前刀面位于環(huán)形冷卻凹槽(6)與緊固螺釘通孔(8)之間的區(qū)域設(shè)有四個(gè)金字塔形凸起(7)，四個(gè)金字塔形凸起(7)與四個(gè)劍形凸起(2)—一對(duì)應(yīng)設(shè)置，相鄰兩個(gè)金字塔形凸起(7)設(shè)置有與環(huán)形冷卻凹槽(6)連通的長(zhǎng)槽(14)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述楔形刀尖車銑專用方形刀片，其特征在于:所述刀片的前刀面位于環(huán)形冷卻凹槽(6)與四個(gè)W形斷屑槽(3)之間的區(qū)域設(shè)有前刀面凸臺(tái)(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述楔形刀尖車銑專用方形刀片，其特征在于:刀片的底刀面設(shè)置有四個(gè)支撐凸起(9)，相鄰兩個(gè)支撐凸起(9)之間設(shè)置有與刀片的后刀面(11)及緊固螺釘通孔(8)相通的榫形冷卻槽(10)，四個(gè)榫形冷卻槽(10)的榫頭部分與刀片的四個(gè)后刀面(11)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述楔形刀尖車銑專用方形刀片，其特征在于:所述榫形冷卻槽(10)與刀片的四個(gè)后刀面(11)連接處分別設(shè)置有凹口(15)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述楔形刀尖車銑專用方形刀片，其特征在于:所述刀片的厚度為8mm 12mm0
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述楔形刀尖車銑專用方形刀片，其特征在于:所述刀片的后角為4。 6。。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述楔形刀尖車銑專用方形刀片，其特征在于:所述刀片的前角為14。 16。。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述楔形刀尖車銑專用方形刀片，其特征在于:所述刀片的刃傾角為O。。
全文摘要
楔形刀尖車銑專用方形刀片，屬于車銑加工用刀具技術(shù)領(lǐng)域。以解決針對(duì)超大型軸類鍛件加工過程中，刀具由極端機(jī)械沖擊載荷和高溫所引起的沖擊破損及刀-屑粘結(jié)等問題。刀片的中心設(shè)有緊固螺釘通孔，刀片的相鄰兩個(gè)后刀面相交處設(shè)有楔形刀尖，刀片的前刀面設(shè)有一劍形凸起，刀片的前刀面位于相鄰兩個(gè)劍形凸起之間設(shè)置有W形斷屑槽，刀片的前刀面位于緊固螺釘通孔的外圍同軸設(shè)有環(huán)形冷卻凹槽，環(huán)形冷卻凹槽的側(cè)壁上設(shè)有三角形凹坑，環(huán)形冷卻凹槽與緊固螺釘通孔之間的區(qū)域設(shè)有金字塔形凸起，相鄰兩個(gè)金字塔形凸起設(shè)置有與環(huán)形冷卻凹槽連通的長(zhǎng)槽。本發(fā)明用于大型軸類鍛件的車削與銑削加工。
文檔編號(hào)B23B27/00GK103231082SQ20131016717
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月8日
發(fā)明者程耀楠, 安碩, 吳明陽, 何耿煌, 嚴(yán)復(fù)鋼 申請(qǐng)人:哈爾濱理工大學(xué)