[其他]超薄結(jié)構(gòu)刀具

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 86106480
• 申請(qǐng)日: 1986-09-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN86106480A
• 公開(kāi)（公告）日: 1988-02-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜杏生;強(qiáng)中黎;沈維鴻;張翰潮;馬寶成;李德森;袁孔銓;黃明海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 機(jī)械工業(yè)部成都工具研究所
• 主分類號(hào): B23B27/00
• 分類號(hào): B23B27/00
• 代理公司: 機(jī)械工業(yè)部專利代理服務(wù)處
• 代理人: 廖先富

本發(fā)明涉及一種帶超薄刀片的超薄結(jié)構(gòu)金屬切削刀具。

眾所周知，金屬切削刀具的切削性能取決于刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)，刀具材料及其它們的制造工藝。完善的刀具設(shè)計(jì)應(yīng)求得它們?nèi)矫娴牧己闷ヅ洹，F(xiàn)有刀具材料性能中強(qiáng)度與耐磨性是相互矛盾的，至今未能解決，要解決也是非常難的技術(shù)問(wèn)題。但刀具性能要求刀具材料本身要具備強(qiáng)度和耐磨性兼優(yōu)的性能。從材料成分和制造工藝上看，目前尚不能解決這一對(duì)矛盾，應(yīng)從其他途徑來(lái)解決?，F(xiàn)有刀具結(jié)構(gòu)均屬于三維空間結(jié)構(gòu)（指切削刃部分），設(shè)計(jì)方法也是三維空間設(shè)計(jì)的方法，這種方法對(duì)簡(jiǎn)單刀具設(shè)計(jì)問(wèn)題不大，對(duì)復(fù)雜、成形刀具就顯得太繁雜，且加工制造難度很大。另外，刀具材料均很貴，有的元素中國(guó)甚缺，因而還存在一個(gè)節(jié)約材料的問(wèn)題。

近年來(lái)，美國(guó)通用電氣公司發(fā)明了一種“凸耳式”硬質(zhì)合金刀具（見(jiàn)中國(guó)株洲硬質(zhì)合金廠編輯出版的《國(guó)外硬質(zhì)合金》雜志1985年第2期第54～61頁(yè)），在鈦合金制品的切削加工中顯著地提高了刀具壽命，可使用3～5倍于常規(guī)的切削速度，並能獲得很高的加工光潔度，其特征是：在普通可轉(zhuǎn)位刀片上沿副切削刃做出寬0.4～1.27毫米、凸出刀片體約0.75～1.5毫米的一條懸臂邊帶，靠由極微細(xì)崩刃產(chǎn)生的所謂“逆磨損自銳”使刀具繼續(xù)保持其切削能力。但這種刀具有很大的局限性，即它只適用于切削深度在“凸耳”懸伸范圍以內(nèi)的縱向切削，並且隨著刀具的迅速磨損，必須及時(shí)補(bǔ)償?shù)毒叩奈恢?，否則已加工面會(huì)出現(xiàn)錐度（或者斜度）。此外，這種刀具的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方法仍未擺脫三維空間的范圍，更未考慮利用刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)來(lái)改善刀具切削部分受力后的應(yīng)力狀態(tài)，從而提高刀具的強(qiáng)度問(wèn)題。因此，仍未解決前述存在的問(wèn)題。

本發(fā)明的目的，就是研究開(kāi)發(fā)一種具有超薄結(jié)構(gòu)特征的金屬切削刀具（簡(jiǎn)稱超薄結(jié)構(gòu)刀具），以解決前述存在的問(wèn)題。

本發(fā)明的構(gòu)思：總的構(gòu)思概括起來(lái)分為下述三方面的構(gòu)思要點(diǎn)：

1.薄板理論的應(yīng)用

當(dāng)薄板的撓度遠(yuǎn)小于該薄板的厚度時(shí)，其內(nèi)部呈壓應(yīng)力狀態(tài)。將刀片做成超薄型刀片，使其后面與被加工件的接觸受到限制;刀具切削區(qū)的應(yīng)力將呈更完整的三向受壓狀態(tài)，從而能大幅度提高刀具的承載能力。因此，將刀片做成超薄型刀片，對(duì)現(xiàn)代刀具材料的耐磨性高而抗拉強(qiáng)度低的特性來(lái)說(shuō)，是極為有利的。

2.等效后角概念及零度后角的提出

刀具在切削過(guò)程中終究要產(chǎn)生磨損，由于這種磨損區(qū)的存在使刀具並不在理想后角的條件下工作，而是存在一個(gè)與實(shí)際切削狀態(tài)相符的等效后角，隨著磨損量的增大，等效后角逐漸變?yōu)榱愣取Ｓ纱丝傻贸鲆粋€(gè)重要的概念，即只要將刀具后面與工件的接觸限制在一定范圍內(nèi)，刀具后角即使設(shè)計(jì)成零度，也可以正常使用。

3.刀具二維平面設(shè)計(jì)方法的提出

在刀具后角為零度的條件下，就可將刀具設(shè)計(jì)由傳統(tǒng)的三維空間設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化成二維平面設(shè)計(jì)。這尤其在成形復(fù)雜刀具設(shè)計(jì)中將大大受益，同時(shí)簡(jiǎn)化刀具的制造和減輕加工難度。

本發(fā)明就是基于前述總構(gòu)思完成的，其技術(shù)要點(diǎn)如下：

1.超薄刀片厚度及其懸伸于剛性刀墊的伸出量的確定。

超薄刀片厚度的確定必須遵循兩條原則，其一是根據(jù)彈性力學(xué)中的薄板理論，把刀片做成其厚度比它的其他尺寸小得多的超薄刀片，使其在切削力的作用下其內(nèi)部應(yīng)力呈壓應(yīng)力狀態(tài)，有利于提高超薄刀片的承載能力;其二是必須考慮該種刀具允許磨損的最大值。故超薄刀片的厚度應(yīng)在0.2～2.5毫米范圍內(nèi)選取。

超薄刀片懸伸于剛性刀墊的伸出量的確定必須遵循彈性力學(xué)中薄板理論的薄板產(chǎn)生的彎曲變形（通常稱為撓度）應(yīng)小于薄板厚度的原則，同時(shí)考慮切削刃的強(qiáng)度。因此，不管超薄刀片的形狀如何，其切削刃部分總是懸伸于刀墊之外，其伸出量應(yīng)為該刀片厚度的0.1～0.4。

2.超薄結(jié)構(gòu)刀具零度后角的確定

在傳統(tǒng)的刀具三維空間設(shè)計(jì)中，人們一直認(rèn)為刀具必須有正的后角才能使切削加工順利進(jìn)行並獲得良好的被加工件。在實(shí)際切削加工過(guò)程中，被加工件要產(chǎn)生彈性變形，而且刀具的后面終究要產(chǎn)生磨損，刀具的工作后角並不是理想的后角，而是存在一個(gè)與實(shí)際切削狀態(tài)相符合的不斷變化的后角，我們稱它為等效后角，隨著后面磨損量的增大，等效后角逐漸變?yōu)榱愣取．?dāng)控制刀具后面與被加工件的接觸保持在一定的范圍，即把刀片做成前述的超薄刀片，刀具設(shè)計(jì)中即使把后角設(shè)計(jì)成零度，也可以正常使用。因此，不管超薄結(jié)構(gòu)刀具的類型如何，其刀具的后角值取為零度。

3.超薄結(jié)構(gòu)刀具的結(jié)構(gòu)