本發(fā)明屬于機床切削刀具領域，具體地說，涉及一種機夾切斷刀及其加工方法。

背景技術：

現有數控車床加工過程中，對工件的切削作業(yè)主要依靠機夾切削刀具，對工件的切斷主要采用機夾切斷刀。普通的切斷刀一般選用高速鋼(W18Cr4V)和硬質合金(YT類或YG類)做成整體式刀具或涂層刀片機夾式刀具。該種類型的切斷刀一般具有切屑變形較大、切削力較大、切削熱比較集中、刀具剛性差、排屑困難等問題；且在切斷過程中容易發(fā)生振顫現象，切斷零件過程中刀片經常出現非正常折斷，對于機夾刀將損壞刀體增加了制造成本并影響切削作業(yè)的生產效率。

技術實現要素：

有鑒于此，本發(fā)明針對現有技術中存在的刀具折斷和振顫的問題，提供了一種機夾切斷刀及其加工方法，其能夠實現切斷刀在切斷工件中的高效加工，且切削穩(wěn)定、生產效率高，提高了刀體裝夾刀片穩(wěn)定性、耐用度和刀片的重復使用次數，降低了刀具、刀片使用成本。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明公開了一種機夾切斷刀，包括刀體，所述刀體的頭部通過固定螺栓連接有刀片，刀具后角為5～8°，刀體與刀片的配合面為多曲面配合，刀片為平直型刀體外廓形狀為長方體形，刀片上設置有切削刀頭；切削刀頭包括切削刃、容屑槽、前刀面、主后刀面、副后刀面、刃帶、修光刃和卷屑槽；主后刀面為刀片的前側面，前刀面為刀片的頂面和底面，副后刀面為刀片的左右側面，前刀面和主后刀面的交線構成切削刃，刃帶設置于副后刀面上，前刀面與刃帶的交線構成修光刃；前刀面上設置有卷屑槽和容屑槽，卷屑槽與容屑槽相連通，卷屑槽設置于切削刃和容屑槽之間。

進一步地，前刀面包括位于刀片頂面的3個前刀面凸柱面，相鄰的2個前刀面凸柱面之間設置有前刀面凹柱面；所述前刀面凸柱面呈凸出的半圓柱狀，前刀面凹柱面呈凹陷的半圓柱狀；設置于外側的2個前刀面凸柱面外側分別設置有與其相連接的前刀面平面，2個前刀面平面分別設置于兩個副后刀面上，前刀面平面與刀片的長邊方向相平行。

進一步地，主后刀面包括位于刀片前側面上的3個主后刀面凸柱面，相鄰的2個主后刀面凸柱面之間設置有主后刀面凹柱面；所述主后刀面凸柱面呈凸出的半圓柱狀，主后刀面凹柱面呈凹陷的半圓柱狀。

進一步地，3個前刀面凸柱面與3個主后刀面凸柱面一一對應設置，2個前刀面凹柱面與2個主后刀面凹柱面一一對應設置，3個前刀面凸柱面與3個主后刀面凸柱面的交線、以及2個前刀面凹柱面與2個主后刀面凹柱面的交線連接成切削刃。

進一步地，設置于兩側的2個前刀面凸柱面外側設置有圓弧形刃帶，圓弧形刃帶分別設置于刀片兩個副后刀面上；所述刃帶與前刀面平面交線為圓弧線修光刃。

進一步地，前刀面凸柱面上設置有凹槽形狀的凹月牙洼，前刀面凹柱面上設置有凸起的凸月牙洼，凸月牙洼與凹月牙洼為等直徑反方向圓弧球面；凹月牙洼通過凸月牙洼相連接，所述凹月牙洼和凸月牙洼構成卷屑槽。

進一步地，前刀面凸柱面、前刀面凹柱面、主后刀面凸柱面和主后刀面凹柱面的半徑為刀片的寬度的1/3；直徑取值范圍1～2mm。

進一步地，刀片的兩端均設置有兩個切削刀頭；同一端的兩個切削刀頭呈軸對稱，分別設置在刀片頂部和底部。

進一步地，刀體與刀片接觸部位為多曲面凸凹槽配合。

本發(fā)明還公開了一種由上述的機夾切斷刀的加工方法，包括以下步驟：

1)根據刀片的寬度a，設定前刀面凸柱面、前刀面凹柱面、主后刀面凸柱面和主后刀面凹柱面的柱面半徑尺寸；柱面半徑尺寸為刀體寬度a的三分之一，進行加工形成前刀面凸柱面、前刀面凹柱面、主后刀面凸柱面和主后刀面凹柱面；

2)前刀面凸柱面與主后刀面凸柱面的夾角、前刀面凹柱面與主后刀面凹柱面的夾角設置為90°，進行加工形成切削刃；

3)前刀面凸柱面上設置有凹槽形狀的凹月牙洼，所述前刀面凹柱面上設置有凸起的凸月牙洼，凸月牙洼與凹月牙洼為等直徑反方向圓弧球面；凹月牙洼通過凸月牙洼相連接，所述凹月牙洼和凸月牙洼構成卷屑槽；

4)在刀片的左右側面上設置凸起的圓弧形刃帶，刃帶與前刀面平面交線為圓弧線修光刃；主后刀面凸柱面與刃帶為同一圓心圓柱面；

5)在前刀面上設置一個容屑槽，容屑槽與前刀面凹柱面的連接處形成兩條加強肋凸月牙洼，肋寬為前刀面凸柱面直徑的1/3；

6)刀體裝夾刀片，刀體與刀片接觸面有與刀片上下表面相配合的凹凸曲面，裝夾完成后刀具徑向后角為-5°～-8°。

與現有技術相比，本發(fā)明可以獲得包括以下技術效果：

1)本發(fā)明通過設計空間切削刃減小了刃口半徑，從而降低主切削力，降低了機床功率的消耗，相對提高了刀具剛性；

2)本發(fā)明通過多柱面自由切削理論設計的空間切削刃各點工作前角不同，切削刃各點切削力方向不同，使空間單元刀具點支撐刀具和工件，切削平穩(wěn)；

3)本發(fā)明通過設計切斷刀片圓弧刃帶，增強了刀具防引偏能力；

4)本發(fā)明通過設計切斷刀片圓弧修光刃，提高了已加工表面質量，增強了刀尖剛性；

5)本發(fā)明通過設計切斷刀片變寬度負倒棱，提高了刀刃強度，強化了刀片強度；

6)本發(fā)明通過設計切斷刀片卷屑槽增強了切削刃強度，強化了刀片強度；

7)本發(fā)明通過設計切斷刀片卷屑槽寬度控制切屑流出方向，利于切削穩(wěn)定；

8)本發(fā)明通過設計切斷刀片形狀增加了重復使用次數，降低了刀片使用成本；

9)刀片的上下表面與刀體凹凸曲面配合，增加了裝夾強度，保證了刀體多次使用后仍能準確定位；

10)刀體上安裝刀片位置為-5°～-8°徑向前角形成的90°刀槽，保證刀片安裝后在切削力作用下刀片穩(wěn)定可靠。

11)本發(fā)明所述的加工方法及優(yōu)化后的切斷刀能夠實現刀片的標準化生產，便于批量加工與生產，且生產質量穩(wěn)定。

12)本發(fā)明機夾切斷刀能夠提高生產效率3～4倍，切斷刀使用壽命提高2～3倍。

當然，實施本發(fā)明的任一產品并不一定需要同時達到以上所述的所有技術效果。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1是本發(fā)明機夾切斷刀的主視圖；

圖2是本發(fā)明機夾切斷刀的俯視圖；

圖3是本發(fā)明機夾切斷刀的右視圖；

圖4是本發(fā)明刀片的局部放大圖；

圖5是發(fā)明刀片的俯視圖；

圖6是本發(fā)明切斷刀的主后刀面的結構示意圖。

圖中，1.切削刃；2.凹月牙洼；3.容屑槽；4.前刀面；4-1.前刀面凸柱面；4-2.前刀面凹柱面；5.主后刀面；6.刃帶；7.凸月牙洼；8.主后刀面凸柱面；9.主后刀面凹柱面；10.前刀面平面；11.刀體；12.刀片；13.修光刃；14.固定螺栓；15.副后刀面；圖中的點代表該附圖標記為面，圖中的箭頭表示該附圖標記為線。

具體實施方式

以下將配合實施例來詳細說明本發(fā)明的實施方式，藉此對本發(fā)明如何應用技術手段來解決技術問題并達成技術功效的實現過程能充分理解并據以實施。

本發(fā)明公開了一種機夾切斷刀，如圖1-圖3所示，包括刀體11，所述刀體11的頭部通過固定螺栓14連接有刀片12，刀具后角為5～8°，刀片12為平直型刀體外廓形狀為長方體形；刀片12的兩端均設置有兩個切削刀頭；同一端的兩個切削刀頭呈軸對稱，分別設置在刀片12頂部和底部；

如圖4所示，以設置在刀片12前端頂部的切削刀頭為例：切削刀頭包括切削刃1、容屑槽3、前刀面4、主后刀面5、副后刀面15、刃帶6、修光刃13和卷屑槽；主后刀面5為刀片12的前側面，前刀面4為刀片12的頂面和底面，副后刀面15為刀片12的左右側面，前刀面4和主后刀面5的交線構成切削刃1，刃帶6設置于副后刀面15上，前刀面4與刃帶6的交線構成修光刃13；前刀面4上設置有卷屑槽和容屑槽3，卷屑槽與容屑槽3相連通，所述卷屑槽設置于切削刃1和容屑槽3之間。

前刀面4包括位于刀片12頂面的3個前刀面凸柱面4-1，相鄰的2個前刀面凸柱面4-1之間設置有前刀面凹柱面4-2；前刀面凸柱面4-1呈凸出的半圓柱狀，前刀面凹柱面4-2呈凹陷的半圓柱狀；設置于外側的2個前刀面凸柱面4-1外側分別設置有與其相連接的前刀面平面10，2個前刀面平面10分別設置于兩個副后刀面15上，前刀面平面10與基面相平行。

如圖5和圖6所示，主后刀面5包括位于刀片12前側面上的3個主后刀面凸柱面8，相鄰的2個主后刀面凸柱面8之間設置有主后刀面凹柱面9；所述主后刀面凸柱面8呈凸出的半圓柱狀，主后刀面凹柱面9呈凹陷的半圓柱狀。

3個前刀面凸柱面4-1與3個主后刀面凸柱面8一一對應設置，2個前刀面凹柱面4-2與2個主后刀面凹柱面9一一對應設置，3個前刀面凸柱面4-1與3個主后刀面凸柱面8的交線、以及2個前刀面凹柱面4-2與2個主后刀面凹柱面9的交線連接成切削刃1。

設置于兩側的2個前刀面凸柱面4-1外側設置有圓弧形刃帶6，圓弧形刃帶6分別設置于兩個副后刀面15上；刃帶6與前刀面平面10交線為圓弧線修光刃13。

前刀面凸柱面4-1上設置有凹槽形狀的凹月牙洼2，前刀面凹柱面4-2上設置有凸起的凸月牙洼7，凸月牙洼7與凹月牙洼2為等直徑反方向圓弧球面；凹月牙洼2與凸月牙洼7連接在一起構成卷屑槽。

前刀面凸柱面4-1、前刀面凹柱面4-2、主后刀面凸柱面8和主后刀面凹柱面9的半徑為刀片12的寬度的1/3；直徑取值范圍1～2mm。

刀體頭部裝夾刀片部位，制造有與刀片上下表面配合的凹凸曲面，刀體11與刀片12接觸部位為多曲面凸凹槽配合。

本發(fā)明裝夾刀片穩(wěn)定可靠、重復定位精度高等優(yōu)點，刀片裝夾完成后形成刀具各角度合理，并提高了刀片重復使用次數，大大提高了刀片材料利用率降低了加工零件成本。

本發(fā)明公開了一種機夾切斷刀的加工方法，包括以下步驟：

1)根據刀片12的寬度a，設定前刀面凸柱面4-1、前刀面凹柱面4-2、主后刀面凸柱面8和主后刀面凹柱面9的柱面半徑尺寸；柱面半徑尺寸為刀體寬度a的三分之一，進行加工形成前刀面凸柱面4-1、前刀面凹柱面4-2、主后刀面凸柱面8和主后刀面凹柱面9；

2)前刀面凸柱面4-1與主后刀面凸柱面8的夾角、前刀面凹柱面4-2與主后刀面凹柱面9的夾角設置為90°，進行加工形成切削刃1；

3)前刀面凸柱面4-1上設置有凹槽形狀的凹月牙洼2，前刀面凹柱面4-2上設置有凸起的凸月牙洼7，凸月牙洼7與凹月牙洼2為等直徑反方向圓弧球面；凹月牙洼2通過凸月牙洼7相連接，凹月牙洼2和凸月牙洼7構成卷屑槽；

4)在刀片12的左右側面上設置凸起的圓弧形刃帶6，刃帶6與前刀面平面10交線為圓弧線修光刃13；前刀面凸柱面4-1與刃帶6為同一圓心圓柱面；

5)在前刀面4上設置一個容屑槽3，容屑槽3與前刀面凸柱面4-1的連接處形成兩條加強肋(與凸月牙洼7相對應，作用是提高卷屑槽強度)，凸月牙洼7的寬度為前刀面凸柱面4-1直徑的1/3；

6)刀體11裝夾刀片12，刀體11與刀片12接觸面有與刀片上下表面相配合的凹凸曲面，裝夾完成后刀具徑向后角為-5°～-8°，后角為5～8°；前角15～25°；負偏角小于1°。

刀具主偏角為一變化值，形成切削分力阻止切削系統(tǒng)產生顫振，在切斷工件瞬間，刀具迫使工件折斷方向為安裝刀具的反方向，保護了刀具兩側刀尖不被工件碰撞損毀；工作中兩側修光刃為較大圓弧刃，能夠適應各種金屬材質，保證加工表面質量；刀具副后角采用小寬度圓弧型刃帶，加工中刃帶與已加工表面為短線接觸，增強了刀片剛性，盡量減輕了刀具的摩擦，提高了刀具的導向功能；卷屑槽的整體設計增強了刀片剛性，加工中避免了卡屑現象，切屑呈現為發(fā)條盤狀切屑。

本發(fā)明中的切斷刀，用于車床加工中的工件切斷，其包括刀體、刀片，所述刀片為平直型刀體外廓形狀為長方形，卷屑槽的月牙洼，保證刀具剛性的同時保證了切削穩(wěn)定。應用單元刀具設計方案，采用最小能量原理設計完成；為增強刀片使用壽命采用4條切削刃(現有刀片多采用2條或1條切削刃)提高了刀片的使用次數延長了刀具壽命，添加柱面刃帶保證切削平穩(wěn)的同時有效防止刀具的引偏，采用較大圓弧修光刃形成刀片副后角、副偏角同時保證已加工表面的表面質量。刀體的設計本著實用性原則，通過大量實踐，在現有機夾刀具的基礎上把原刀片零度裝夾或正角度裝夾改進為前角-8°裝夾，現有刀具為1條凹槽定位改進為多凹槽與刀片裝夾定位，提高了刀具裝夾的穩(wěn)定性和耐用度。鑒于上述技術方案，本發(fā)明能夠實現切斷刀在切斷工件中的正常作業(yè)，避免振顫現象的發(fā)生，且切削穩(wěn)定不易出現打刀、生產效率高、提高了刀具壽命。

上述說明示出并描述了發(fā)明的若干優(yōu)選實施例，但如前所述，應當理解發(fā)明并非局限于本文所披露的形式，不應看作是對其他實施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述發(fā)明構想范圍內，通過上述教導或相關領域的技術或知識進行改動。而本領域人員所進行的改動和變化不脫離發(fā)明的精神和范圍，則都應在發(fā)明所附權利要求的保護范圍內。