專利名稱:拐角處具有五個(gè)不同半徑區(qū)段的可轉(zhuǎn)位刀具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種旨在用于車削的金屬切削刀具,具有如權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的拐角或者說刀尖部分。這種刀具通常是可轉(zhuǎn)位的,也就是說,它有一個(gè)以上的可用于切削的刀尖,當(dāng)一個(gè)刀尖鈍了之后,該刀具可以轉(zhuǎn)動(dòng)一下其位置,即分度,從而另一個(gè)刀尖就可用于切削。
對各種車削加工而言,進(jìn)給速度與刀尖半徑具有一定的相互關(guān)系,刀尖半徑即主刀刃和副刀刃之間的過渡半徑。因而,對粗加工來講,應(yīng)選擇盡可能大的刀尖半徑,以使刀刃有大的強(qiáng)度。另一方面,刀尖半徑過大則會(huì)造成振動(dòng)。因而對精加工來講,通常應(yīng)選擇較小的刀尖半徑,一般應(yīng)小于2mm。較小的刀尖半徑也有缺點(diǎn),就是加速了刀具的磨損,影響了刀具的壽命和性能。工件表面的加工質(zhì)量尤其受到了刀尖半徑和進(jìn)給速度之間的關(guān)系的影響。
主刀刃和進(jìn)給方向之間的夾角稱為進(jìn)給角。該進(jìn)給角對各切削分力之間和相互關(guān)系會(huì)有很大的影響,因而對表面粗糙度和尺寸精度也有較大影響。副刀刃和進(jìn)給方向之間的夾角叫做后角,該刀具的后角影響著車削加工零件表面的粗糙度。對某個(gè)刀具來說,不可能只改變進(jìn)給角而不同時(shí)也改變了后角。因此,表面粗糙度和尺寸精度受進(jìn)給角的大小變化影響很大。
各種車削加工的基本問題都是不易達(dá)到理想的粗糙度。有時(shí)要通過提高切削速度。使刀面角為零或?yàn)檎确椒▉砀纳票砻娲植诙?。然而,進(jìn)給角的大小調(diào)整仍然靈敏地影響著表面粗糙度。
因此,本發(fā)明的第一個(gè)目的是改善加工表面的粗糙度。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是降低進(jìn)給角大小的不同對車削刀具所獲得的零件表面粗糙度的影響。
本發(fā)明的車削刀具如權(quán)利要求1所述通過刀尖部分不同半徑按特定順序的組合而出乎意料地實(shí)現(xiàn)了上述目的和其他目的。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的幾個(gè)推薦的實(shí)施例進(jìn)行說明,這些實(shí)施例僅是為了便于說明,但本發(fā)明并不僅局限于此,其中的附圖有
圖1是根據(jù)本發(fā)明的車削刀具的一個(gè)拐角部分的透視圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的車削刀具的一個(gè)拐角部分的俯視圖,圖示出了不同半徑的各區(qū)段。
圖3是本發(fā)明另一種車削刀具的一個(gè)拐角部分的俯視圖,圖示出了不同半徑的各區(qū)段。
圖4是不同半徑區(qū)段的示意圖,這幾個(gè)區(qū)段可包含在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)拐角部分。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的不同進(jìn)給速度對工件表面粗糙度的影響的曲線圖。
圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明的車削刀具的一個(gè)拐角部分,即刀尖部分,該部分可以是單面刃的,也可以是雙面刃的。這種刀具可由硬質(zhì)合金制成,也可由各種陶瓷材料制成。由于制造成本的原因,該刀具特別適于直接鍛壓成形。根據(jù)本實(shí)施例(見圖1),每個(gè)用于切削的拐角部分在上表面?zhèn)?在雙面刃的刀具中則在上下兩個(gè)表面上)設(shè)有一個(gè)彎曲的凸出部分1,我們的申請?zhí)枮镹o.9301132-8(WO-A-94/22622)的瑞典專利中也有這樣的結(jié)構(gòu),該專利的內(nèi)容也包含在本說明書中以供參考。
在該刀具的上表面上有一邊緣3,該邊緣3不僅設(shè)置在刀刃2和2′上,也設(shè)置在拐角部分的切削刃上,邊緣3所處的平面在本質(zhì)上垂直于刀具的側(cè)面4和4′,也垂直于刀具的拐角部分的曲面5。斜面部6從邊緣3開始向下向內(nèi)傾斜。彎曲的凸出部分1疊落在傾面部6上,形成了拐角表面部分7。該切削刀具是菱形的,如圖1所示的拐角部分大致有80°。然而,該切削刀具也可是方形的、矩形的、三角形的或六角形的。當(dāng)?shù)毒叱柿切螘r(shí),也可以是所謂的三方刀具。
本發(fā)明的特征在于,拐角部分具有不同半徑的區(qū)段,如圖2、3和4所示。數(shù)次試驗(yàn)的結(jié)果表明,拐角部分具有不同半徑的區(qū)段和拐角部分半徑不變的情況相比,加工零件的表面粗糙度要好得多,同時(shí),進(jìn)給角的大小不同也不再過于敏感地影響零件的表面粗糙度。半徑的變化可對稱于拐角部分的中分面;然而,尤其推薦半徑的分布在中分面的兩側(cè)依次對稱分布。其優(yōu)點(diǎn)是,該刀具的左右轉(zhuǎn)動(dòng)換位是對稱的,既可以向左轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)位置,也可以向右轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)位置,也就是說,可以采用左側(cè)夾持器也可采用右側(cè)夾持器。進(jìn)一步說,幾何對稱的拐角部分使得其不僅軸向?qū)ΨQ,徑向也對稱。
為了便于同半徑的區(qū)段,圖2和圖3中再現(xiàn)了假想的扇形。圖2所示的拐角部分大致呈80°角,分為五個(gè)不同半徑的區(qū)段,或者說五個(gè)不同半徑的圓柱面5A、5B、5C、5A′和5B′。中間區(qū)段的半徑為rε。區(qū)域5B和5B′的半徑在本質(zhì)上是相同的,為r2。另外,區(qū)域5A和5A′的半徑在本質(zhì)上也是相同的,為r3。對于本發(fā)明的所有切削刀具,下式均成立,即r3>rε>r2兩個(gè)不同半徑的最小差異為0.1mm,推薦值為0.2mm,尤其是以0.3mm為好。只要三個(gè)不同半徑達(dá)到了這種最小差異,它們的變化范圍是很大的。因而,rε可在0.2至5mm之間,以0.4~3.2mm為好,以0.4~1.6mm為更好。半徑r2可在0.1~4mm之間,以0.2~3.2mm為好,以0.4~1.5mm為更好。半徑r3可在1~10mm之間,以2.4~10mm為好,以4~8mm為更好。
根據(jù)切削刀具的拐角部分的不同半徑區(qū)域,假想扇形的中心角α、β和δ也可在較大范圍內(nèi)變化。然而,考慮到刀具的理想的轉(zhuǎn)位對稱性,區(qū)段5A和5A′的中心角δ在本質(zhì)上應(yīng)大小相同。中心角β也應(yīng)在大小相同。一般地說,中心角α應(yīng)在1°~145°之間,以5°~90°為好,以10°~40°為更好。每個(gè)β角應(yīng)在1°~45°之間,以10°~40°為好,以15°~35°為更好。每個(gè)角δ應(yīng)在1°~90°之間,以1°~15°為好,以2°~10°為更好。
根據(jù)本發(fā)明的推薦實(shí)施例,尤其是在拐角部分角度較小的情況下(如小于80°),也可以在拐角部分的中分面的兩側(cè)對稱地設(shè)置第四個(gè)半徑r4。如圖3所示,半徑r4分別位于區(qū)段5A與側(cè)面4之間和區(qū)段5A′與側(cè)面4′之間。半徑r4應(yīng)至少比半徑r3小1mm,在0.1~5.0mm之間為適宜,以0.1~2.4mm為好,以0.2~1.0mm為更好。相應(yīng)的中心角σ應(yīng)在1°~45°之間,以5°~40°為好,以15°~35°為更好。
半徑不同的各區(qū)段的連接應(yīng)是相切過渡的。因而,舉例來說,半徑為r2的區(qū)段過渡至半徑為r3的區(qū)段的切點(diǎn)也恰好是半徑為r3的區(qū)段的切點(diǎn)。其結(jié)果是,各區(qū)段是平滑過渡的,因而對進(jìn)給角的正確調(diào)整也就不再敏感了。
圖4圖示了半徑不同的各區(qū)段,其中包含了根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)的拐角部分。直線2和2′表示兩個(gè)相鄰的刀刃。在刀刃與中分面B相交的區(qū)域內(nèi),在半徑為r2的圓的徑向的外側(cè)設(shè)置了兩個(gè)半徑為rε的區(qū)段,從而使半徑為r2和r3的兩圓在中分面的每一側(cè)形成了一個(gè)交點(diǎn),即過渡點(diǎn)。在該交點(diǎn)和刀刃2(或2′)之間,還有交點(diǎn)或者說過渡點(diǎn),即半徑為r3的區(qū)段和半徑為r2的區(qū)段間的交點(diǎn)。在該交點(diǎn)或者說切點(diǎn)處形成了刀刃2(或2′)的后角θ。后角θ在4°~29°之間為適宜,以3°~7°為好,這是對菱形刀具或者說三方刀具而言的。
為了比較的目的,對本發(fā)明的切削刀具和傳統(tǒng)的刀尖部分半徑不變的車削刀具都進(jìn)行了試驗(yàn),并進(jìn)行了比較。兩種刀具的刀尖都呈80°的角。本發(fā)明的刀具的參數(shù)為rε=0.79mm α=24°r2=0.65mmβ=31°r3=4.7mm δ=7°傳統(tǒng)刀具的刀尖半徑rc為0.79mm。兩種刀具都有如圖1所示的用于切削的幾何形狀,后角θ均為5°。
對低合金可鍛鋼(SS2511)的加工結(jié)果如圖5中的曲線所示。Y軸以μm為單位表示所獲得的表面粗糙度Ra,X軸以mm/轉(zhuǎn)為單位表示進(jìn)給速度。切削速度為180m/min,切削深度為2mm。舉例來說,從曲線中可看出,在進(jìn)給速度為0.8mm/轉(zhuǎn)時(shí)表面粗糙度Ra的數(shù)值幾乎下降了一半。從而可知,本發(fā)明的刀尖處有半徑變化的刀具和傳統(tǒng)的刀尖處半徑不變的同類切削刀具相比,性能要優(yōu)越得多。另外,與傳統(tǒng)的切削刀具相比,進(jìn)給角從91°變?yōu)?3°時(shí),本發(fā)明的切削刀具所獲得的加工零件的表面粗糙度沒有預(yù)料的那么大的影響。
根據(jù)上述的實(shí)施例,已提及了雙面刃的刀具,此時(shí)的側(cè)面4和4′垂直于上下兩個(gè)表面。然而有結(jié)果表明,如果刀具是單面刃的,側(cè)面4、4′以刀尖部分的曲面5A~5C與刀具的上表面呈銳角更好,推薦的刀具的后角在5°~11°之間。
權(quán)利要求
1.一種旨在用于車削的切削刀具,包括上表面、下表面和至少三個(gè)側(cè)面(4,4′),下表面在本質(zhì)上平行于所述上表面,側(cè)面在上下兩表面之間延伸,相鄰兩側(cè)面的過渡部分為刀尖的曲面部分(5),上述表面與側(cè)面或刀尖曲面的相交線均構(gòu)成了刀刃,其特征在于,刀尖處的刀刃至少可分為五個(gè)半徑不同的圓弧區(qū)段。
2.如權(quán)利要求1所述的切削刀具,其特征在于,與刀尖處的刀刃相鄰的刀尖的曲面部分(5)也相應(yīng)地至少有一部分分成至少五個(gè)圓柱面區(qū)段(5A~5C)。
3.如權(quán)利要求2所述的切削刀具,其特征在于,在刀尖的曲面部分(5)的整個(gè)高度內(nèi),從上表面至下表面,均被分成所述的各圓柱面區(qū)段。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的切削刀具,其特征在于,五個(gè)區(qū)域至少有三種不同的半徑,相鄰的區(qū)段總是具有不同的半徑。
5.如權(quán)利要求1至4中之一所述的切削刀具,其特征在于,刀尖部分的中分面(B)與具有第一半徑(rε)的第一區(qū)段(5C)相交,在第一區(qū)段的兩側(cè)分別相接第二區(qū)段(5B、5B′),兩個(gè)第二區(qū)段的第二半徑(r2)在本質(zhì)上大小相同,這兩個(gè)第二區(qū)段又分別相接一個(gè)第三區(qū)段(5A、5A′),兩個(gè)第三區(qū)段的第三半徑(r3)在本質(zhì)上也是大小相同的,并且有下列關(guān)系成立r3>rε>r2
6.如上述權(quán)利要求中的任意一條所述的切削刀具,其特征在于,在第三區(qū)段(5A,5A′)和相應(yīng)的側(cè)面(4,4′)之間還進(jìn)一步設(shè)有兩個(gè)區(qū)段,這兩區(qū)段的第四半徑(r4)在本質(zhì)上是相同的。
7.如上述權(quán)利要求中的任意一條所述的切削刀具,其特征在于,兩個(gè)半徑的最小差異為0.2mm。
8.如上述權(quán)利要求中的任意一條所述的切削刀具,其特征在于,第一半徑(rε)在0.4~1.6mm之間,第二半徑(r2)在0.4~1.5mm之間,第三半徑(r3)在4~8mm。
9.如上述權(quán)利要求中的任意一條所述的切削刀具,其特征在于,第一區(qū)段(5C)所對應(yīng)的扇形的中心角(α)在5°~90°之間,與兩個(gè)本質(zhì)上大小相同的扇形所對應(yīng)的第二區(qū)段(5B,5B′)的中心角(β)在10°~40°之間,與兩個(gè)本質(zhì)上大小相同的扇形所對應(yīng)的第三區(qū)段(5A,5A′)的中心角(δ)在1°~15°之間。
10.如權(quán)利要求6所述的切削刀具,其特征在于,第四半徑(r4)在0.2~1.0mm之間,所對應(yīng)的扇形的中心角(σ)在15°~35°之間。
全文摘要
一種用于車削的可轉(zhuǎn)位的切削刀具,在每個(gè)用于切削的拐角部分,具有一組至少五個(gè)半徑不同的圓弧區(qū)段(5A、5A'、5B、5B'、5C)。中部區(qū)段(5C)具有第一半徑(r
文檔編號(hào)B23B27/14GK1148829SQ9519313
公開日1997年4月30日 申請日期1995年5月17日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月19日
發(fā)明者約根·威曼, 揚(yáng)·倫德斯特倫 申請人:桑德維克公司