一种重载条件下高效荒加工轴类锻件车铣两用可转位刀片的制作方法
【专利摘要】一种重载条件下高效荒加工轴类锻件车铣两用可转位刀片，属于车铣加工用刀具技术领域。以解决在超大型轴类锻件粗加工中，工件去除量大需要较大的切深，刀具承受巨大的机械冲击易断裂失效，以及在切削过程中断屑难散热条件差，高温使刀体软化导致刀?屑粘结的问题。刀片前刀面有四个曲线切削刃，每个切削刃之间有圆弧刃过度，前刀面上有一个凸起的平台，在几何中心处有散热槽和四个加强筋凸台与紧固螺钉相连接，在四条曲线刃附近设置半球凸起，凸台的楞角上设置“箭形”凸起，在“箭形”凸起上设置半球凸起，在曲线刃的中部设半正弦波凸台和半球凸起，刀片底刀面上设有刀底散热槽和“W形”支撑凸起。本实用新型用于大型加氢筒节轴类锻件车铣削加工。
【专利说明】
一种重载条件下高效荒加工轴类锻件车铣两用可转位刀片
技术领域
[0001]本发明属于车铣粗加工用刀具技术领域，尤其涉及一种重载条件下高效荒加工轴类锻件车铣两用可转位刀片。
【背景技术】
[0002]大型加氢筒节毛坯是自由锻造而成，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和粘性。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肩槽，使加工过程中的切肩难于折断，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800°c)，高温使刀片丧失切削所需硬度而被工件反切。大量切削热堆积在切削区域上，加速了刀具的软化，从而很容易引起刀具的切削刃与切肩产生刀-肩粘结现象，刀具使用寿命短，严重制约生产效率的提高。此外，重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，无法互相通用，从而存在功能单一、应用范围窄、通用性差的问题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种重载条件下高效荒加工轴类锻件车铣两用可转位刀片，以解决在超大型筒类锻件毛坯粗加工中，材料去除率大，选择的切深比较大，刀具极易经受变化的机械冲击而容易破损断裂失效，以及在切削过程中，刀尖温度高，散热性差影响切削效率，高温使刀片丧失切削所需硬度而被工件反切，车削与铣削加工所用刀片在结构和功能等方面比较单一、应用范围窄、通用性差的问题。
[0004]为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案如下:重载条件下高效荒加工轴类锻件车铣两用可转位刀片，所述刀片的外形为四棱台形状，且刀片底刀面的面积小于刀片前刀面的面积，刀片前刀面的四条外边缘处分别加工有四条曲线切削刃，每相邻两条直线形切削刃之间的刀尖处设有圆弧形过渡刃，每相邻两条曲线切削刃之间通过圆弧形过渡刃相连，刀片前刀面的几何中心处设有用于与车刀杆或铣刀盘连接的紧固螺钉孔，四个楞角方向设有加强筋和散热槽与紧固螺钉沉孔相连接，前刀面是一个方形的凸起平台，刀片对角线上设有四个“箭形”凸台，在“箭形”凸台上有半球凸起，四个“箭形”凸台的尖部均朝向圆弧形过渡刃方向设置，“箭形”凸台的两端各有一个半球凸起，四个侧面切削刃的中部设有四组中部凸台，每组中部凸台靠近所对应的曲线切削刃设置，每组中部凸台由三个半正弦波凸台组成，两个半正弦波凸台相对于中部凸台的中心线对称设置在中部凸台的两侧，三个半正弦波凸台的顶部均朝外设置，在每个曲线切削刃的附近设置了半球凸起，四条切削刃的斜面与凸起平台的侧面之间形成容肩槽，底面上加工有刀底散热槽，刀底散热槽周围的区域为“W形”刀体支撑凸起。
[0005]本发明的有益效果是:采用曲线切削刃的设计，有效增加切削刃的强度，保护相邻的刀尖，具有较强的抗强机械冲击性能、优良高效的切削性能。
[0006]采用圆弧形过度刃的设计，使得圆弧刀尖强度高，能很好地提高刀具的使用寿命和刀尖抗机械冲击性能，使切削平稳，振动降低。
[0007]刀尖附近设置有“箭形”凸台和半球凸起，分别起到了加强筋和断肩的作用，能很好的减小刀尖处断肩槽的深度，适合粗加工大切深的切肩进行卷曲折断，提高刀尖的抗冲击性能，有效降低刀尖的温度。
[0008]前刀面平台上设有凸台和散热槽，分别起到了加强筋和散热的作用，能够增强刀尖方向的强度和有效降低刀体温度。
[0009]采用的半正弦波凸台和半球凸起起到了导肩与卷曲的作用，减小切肩和刀具的接触面积，阻挡切肩损伤相邻的切削刃使切肩卷曲半径减小，有效增加刀片切削区域的强度，降低刀具的温度，起到良好的断肩冷却效果。
[0010]刀片通过紧固螺钉沉孔安装固定在刀杆(或刀盘)上，螺钉安装后螺帽陷于紧固螺钉沉孔内，避免大型切肩对螺钉的摩擦。
[0011]刀片底部设计有刀体支撑凸起，四块“W形”刀体支撑凸起将刀片底部分割成四块区域，各个刀体支撑凸起之间为刀底散热槽，使刀片与刀杆接触区域中间有空气流通，这样的设计在最大限度保证刀片强度的前提下不仅减小了刀片与刀杆(或刀盘)之间的接触面积，减小了刀片与刀杆(或刀盘)间的热量传递，而且刀底散热槽增加了刀片底部的散热面积，当切削过程中采用切削液时，刀底散热槽能将切削液引流到紧固螺钉沉孔附近区域，从而使螺钉、刀片与刀垫间的接触区域获得良好的冷却效果，从而整体提高了刀片的抗高温性能。
[0012]刀体支撑凸起形成四个独立的支撑面能有效的防振，比整个刀底面都接触刀杆更具优势，独立的支撑面能提高刀片的安装精度，避免了两接触面间的平面度问题，以及降低尺寸效应的影响。
[0013]本发明的刀片可车铣两用，实用性强，应用范围增多，刀片在承受强机械冲击时不易断裂失效，使得该刀具在使用寿命和加工效率这两方面成倍提升。
【附图说明】
[0014]图1是本发明的一种重载条件下高效荒加工轴类锻件车铣两用可转位刀片的主视图，图2是图1的俯视图，图3是图2的A-A剖视图，图4是图1仰视图，图5是图4的B-B剖视图；图中，曲线切削刃1、圆弧形过渡刃2、紧固螺钉沉孔3、凸起平台4、半正弦波凸台5、半球凸起6、半球凸起7、“箭形”凸台8、凸台9、前刀面散热槽10、容肩槽11、刀底散热槽12、“W形”刀体支撑凸起13。
【具体实施方式】
[0015]【具体实施方式】一:如图1-图5所示，本实施方式的重载条件下高效荒加工轴类锻件车铣两用可转位刀片，所述刀片的外形为四棱台形状，且刀片底刀面的面积小于刀片前刀面的面积，刀片前刀面的四条外边缘处分别加工有四条曲线切削刃I，每相邻两条曲线切削刃I之间的刀尖处设有圆弧形过渡刃2，每相邻两条曲线切削刃I之间通过圆弧形过渡刃相连，刀片前刀面的几何中心处设有用于与车刀杆或铣刀盘连接的紧固螺钉孔3，前刀面平台设有凸台9和散热槽10与紧固螺钉沉孔3相连，前刀面是一个方形的凸起平台4，刀片对角线上设有四个“箭形”凸台8，在“箭形”凸台8上有半球凸起7，四个“箭形”凸台8的尖部均朝向圆弧形过渡刃方向设置，“箭形”凸台8的两端各有一个半球凸起，四个侧面切削刃的中部设有四组中部凸台5，每组中部凸台靠近所对应的曲线切削刃设置，每组中部凸台5由三个半正弦波凸台组成，两个半正弦波凸台相对于中部凸台的中心线对称设置在中部凸台的两侧，每个半正弦波凸台上各有一个半球凸起，三个半正弦波凸台的顶部均朝外设置，在每个曲线切削刃的附近设置了6个半球凸起，四条切削刃的斜面与凸起平台的侧面之间形成容肩槽11，底面上加工有刀底散热槽，刀底散热槽12周围的区域为“W形”刀体支撑凸起13。
[0016]【具体实施方式】二:结合图1说明，本实施方式所述刀片的厚度5.=10πιπι。可满足刀片的强度要求。本实施方式中未公开的技术特征与【具体实施方式】一相同。
[0017]【具体实施方式】三:本实施方式所述刀片的后角为7°。本实施方式中未公开的技术特征与【具体实施方式】二相同。
[0018]【具体实施方式】四:本实施方式所述刀片的前角为6?8°。优选前角为7°。本实施方式中未公开的技术特征与【具体实施方式】三相同。
[0019]【具体实施方式】五:本实施方式所述刀片的刃倾角为0°。本实施方式中未公开的技术特征与【具体实施方式】四相同。
[0020]【具体实施方式】六:结合图2说明，本实施方式所述圆弧形过渡刃2的半径为6mm。本实施方式中未公开的技术特征与【具体实施方式】一相同。
[0021]【具体实施方式】七:结合图2说明，本实施方式所述刀片前刀面位于四个刀尖附近设置有四个“箭形”凸起8和半球凸起7。本实施方式中未公开的技术特征与【具体实施方式】六相同。
[0022]【具体实施方式】八:结合图4说明，本实施方所述刀片的刀底散热槽12周围是四个支撑凸起13。利于将切削液引流到紧固螺钉沉孔附近区域。本实施方式中未公开的技术特征与【具体实施方式】三相同。
[0023]本发明的一种重载条件下高效荒加工轴类锻件车铣两用可转位刀片使用时，整个刀片通过紧固螺钉固定在车刀刀杆(或铣刀刀盘)上。我们加工的对象主要是核工业加氢筒节材料，重量可达500多吨，其尺寸非常大(直径最大6.4m以上，最大高度达5.8m以上)，这是普通切削远远不能够达到的。由于重型切削的对象尺寸非常大，产生的切削力，切削温度很高，极易破坏刀具与工件。所以需要经常更换刀具，这就减少了加工时间，如果我们设计的刀具耐尚温，强度尚，不易损坏，就提尚了加工效率。
【主权项】
1.一种重载条件下高效荒加工轴类锻件车铣两用可转位刀片，所述刀片的外形为四棱台形状，且刀片底刀面的面积小于刀片前刀面的面积，其特征在于:刀片的四个后刀面均为外凸的曲面，每相邻两条曲线切削刃之间的刀尖处设有圆弧形过渡刃(2)，刀片前刀面的中部设有凸起平台(4)，凸起平台(4)的几何中心处设有紧固螺钉沉孔(3)，凸起平台(4)的楞角上设有“箭形”凸台(8)和半球凸起(7)，曲线切削刃(I)中部设有半正弦波凸台(5)，在曲线切削刃(I)附近的斜面上设有半球凸起(6)，曲线切削刃(I)与凸起平台(4)侧面之间的区域形成容肩槽(11)，前刀面平台上设有凸起(9)和散热槽(10)与紧固螺钉沉孔(3)相连，刀片底刀面位于紧固螺钉沉孔(3)周边设有方形散热槽(12)，刀片底刀面楞角上有散热槽与中间散热槽(12 )相通，刀片底刀面的刀底散热槽(12)周围的区域为“W形”刀体支撑凸起(13)。2.根据权利要求1所述重载条件下高效荒加工轴类锻件车铣两用可转位刀片，其特征在于:所述刀片的厚度Sr=I Omm。3.根据权利要求2所述重载条件下高效荒加工轴类锻件车铣两用可转位刀片，其特征在于:所述刀片的后角为7°。4.根据权利要求3所述重载条件下高效荒加工轴类锻件车铣两用可转位刀片，其特征在于:所述刀片的前角为6?8°。5.根据权利要求4所述重载条件下高效荒加工轴类锻件车铣两用可转位刀片，其特征在于:所述刀片的刃倾角为0°。6.根据权利要求1所述重载条件下高效荒加工轴类锻件车铣两用可转位刀片，其特征在于:所述圆弧形过渡刃(2)的半径为6_。7.根据权利要求6所述重载条件下高效荒加工轴类锻件车铣两用可转位刀片，其特征在于:所述刀片前刀面位于四个刀尖附近设置有四个“箭形”凸台(8)和半球凸起(7)。8.根据权利要求3所述重载条件下高效荒加工轴类锻件车铣两用可转位刀片，其特征在于:所述刀片的刀底散热槽(12)周围是四个支撑凸起(13)。
【文档编号】B23B27/22GK205673619SQ201620281278
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年4月7日 公开号201620281278.5, CN 201620281278, CN 205673619 U, CN 205673619U, CN-U-205673619, CN201620281278, CN201620281278.5, CN205673619 U, CN205673619U
【发明人】严复钢, 吕亚飞, 刘俊
【申请人】哈尔滨理工大学