一种非等距织构精加工减磨车刀片制造技术

技术编号:21154439 阅读:22 留言:0更新日期:2019-05-22 06:38
一种非等距织构精加工减磨车刀片,该刀片在前后刀面上都设计了不等槽宽和间距的非等距微织构,其分布方式依据了切削时刀具应力分布状况,设计为前密后疏,距离切削刃越近织构越密集,沟槽宽度越小,减少了微织构发生破损的问题,减轻了刀具的磨损和破损,降低了切削力;刀片前刀面上加工有断屑台,控制切屑折断;刀片切削刃为曲线刃,改变切屑流向,避免切屑缠绕或划伤工件。前刀面的多边形凸台上设计了容积槽,导流槽增强刀片散热能力,降低切削温度。

A Non-equidistant Texture Finishing Anti-grinding Turning Blade

A non-equidistant texture finishing anti-grinding turning tool blade is designed with unequal groove width and spacing on both front and rear cutter surfaces. Its distribution mode is based on the stress distribution of the cutting tool during cutting. The closer the distance from the cutting edge, the more dense the texture is, the smaller the groove width is, the problem of micro-texture breakage is reduced, and the wear and tear of the cutting tool are alleviated. Loss reduces the cutting force; chip breaking table is machined on the rake face of the blade to control chip breakage; the cutting edge of the blade is a curved edge, changing the direction of chip flow, avoiding chip winding or scratching the workpiece. The volume groove is designed on the polygonal convex table of the rake face. The guide groove enhances the heat dissipation ability of the blade and reduces the cutting temperature.

【技术实现步骤摘要】
一种非等距织构精加工减磨车刀片
本专利技术涉及一种非等距织构精加工减磨车刀片。属于金属切削加工刀具减磨
,主要应用在汽雾冷却下高温合金精加工过程。
技术介绍
镍基高温合金GH4169是一种高硬度、高强度、耐腐蚀、耐高温的镍基合金材料,即使在非常恶劣的环境下依然能保持很好的稳定性。因其优良的性能,近年来被广泛的应用于航空领域。镍基高温合金GH4169常用来制作航空航天发动机和燃气轮机的轮盘、叶片等耐热零部件的材料,在航空、航天以及原子能产业占据了重要地位。近年来,随着国防工业的迅速发展,汽车、航空航天等领域取得了巨大的进步,对于高温合金等材料的需求日益增加,这就使得实现高温合金材料的高效切削变得尤为重要。但由于镍基高温合金的高热稳定性、高硬度的特点,切削时常出现加工硬化严重、切削力的波动大、切削的温度高、切削变形大等一系列问题,成为一种典型的难加工材料。普通的刀具在车削镍基高温合金过程中常发生切屑粘刀,刀具磨损严重,失效快,寿命短,使得产品表面精度和质量难以达到预期值,加工效率低,而无法达到高效切削的理想效果。此外,刀具的严重磨损、破损使工件的加工精度及表面完整性难以保证。普通刀片难以满足加工需求,故此对于精加工高温镍基合金刀片减磨的研究与创新迫在眉睫。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题:为解决在高温合金精加工过程中,常出现切削力大,切削温度高,刀具磨损、破损严重等问题,本专利技术提供了一种非等距织构精加工减磨车刀片,主要应用在汽雾冷却下高温合金精加工过程。该刀片能够有效的减轻刀片磨损和破损,降低切削力,避免切屑划伤工件,增强刀片的散热能力,降低切削温度。本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是:刀片主体设计为80°菱形车刀片,圆弧半径为0.8mm,材质为硬质合金。在前刀面刀尖处分布有不等尺寸的弧形微织构,并依据了前刀面应力分布情况,微织构采用了前密后疏的分布方式,距离切削刃越近织构越密集,这种形貌的微织构可以有效的减小刀-屑接触面积,减少刀-屑间的摩擦,降低切削力,进而到达减少前刀面磨损的目的。此外,依据应力分布的前密后疏分布方式,在应力较大的地方微织构窄而密,应力较小的地方微织构宽而疏,避免微织构破损的发生。本专利技术在后刀面上也设计了微织构,形状为凹坑,呈点阵式分布。作用效果与前刀面类似。不同的是,凹坑形微织构的减磨效果虽然劣于沟槽形微织构,但其具有更大承受强度,以避免后刀面与工件已加工表面的剧烈挤压导致微织构发生破损。刀片前刀面上加工有断屑台,当切屑流过断屑台时,使切屑发生向上的卷曲,控制切屑折断。刀片切削刃为曲线刃,曲线刃改变了切屑流出的方向,使其向着断屑台方向排出,远离工件已加工表面,避免切屑划伤工件。刀片上表面中部的凸台,用于支撑刀片。凸台上的槽形设计,一方面增大了刀具表面的散热面积,降低温度。另一方面,可容纳部分切削液,使其通过导流槽流向前刀面的微织构处,为其提供润滑作用。此外前刀面靠近切削刃处的胶囊形凸起,增强切削刃处的散热能力。本专利技术的有益效果是:减轻了切削镍基高温合金时刀片的磨损和破损的问题,降低了切削力;控制切屑折断,改变切屑流向,避免切屑缠绕或划伤工件;增强刀片散热能力,降低切削温度。附图说明:图1非等距织构精加工减磨车刀片三维图;图2前后刀面微织构三维放大图;图3非等距织构精加工减磨车刀片俯视图及局部放大图;图4非等距织构精加工减磨车刀片正视图及局部放大图;图5非等距织构精加工减磨车刀片正等侧视图;图中标记:1非等距弧形沟槽微织构;2非等距点阵凹坑微织构;3断屑台;4容积槽;5曲线刃;6多边形凸台;7胶囊形凸起;8导流槽。具体实施方式:图1为非等距织构精加工减磨车刀片三维图,刀片主体设计为80°菱形车刀片,圆弧半径为0.8mm,材质为硬质合金。图2为微织构三维放大图,分别为前刀面微织构和后刀面微织构的放大图。在图3中,前刀面上分布有非等距弧形沟槽微织构(1),微织构的槽宽不等,其尺寸大小符合首项为20μm,公差为5μm的等差数列。织构间距尺寸符合首项为60μm,公差为10μm的等差数列。分布方式为距离切削刃越近织构越密集,织构槽宽越小。在切削镍基高温合金时,前刀面与切屑密切接触,相对滑动产生高温高压,而前刀面上微织构的引入可以有效的减小刀-屑接触面积,减少刀-屑间的摩擦,使刀-屑接触面间的摩擦力减小,从而达到降低切削力,减少前刀面磨损的目的。但是,不合理的尺寸和布局的微织构往往会加剧刀具破损,前刀面的应力分布并不均匀,往往表现为距离切削刃越近,应力越大,越容易使微织构发生破损,针对此种情况,本专利技术微织构的布局依据了前刀面应力分布情况,微织构采用了前密后疏的分布方式,且织构槽宽随着距切削刃距离的减小而减小。因而表现为应力较大的地方微织构窄而密,应力较小的地方微织构宽而疏,避免微织构破损的发生。在图4中,后刀面上分布有非等距点阵凹坑微织构(2),不同于前刀面,其形状为凹坑,呈点阵式分布。凹坑直径为尺寸符合符合首项为20μm,公差为5μm的等差数列。织构间距尺寸符合首项为60μm,公差为10μm的等差数列。分布方式与前刀面微织构类似,距离切削刃越近织构越密集,织构槽宽越小。凹坑形微织构的减磨效果虽然劣于沟槽形微织构,但其具有更大承受强度。在后刀面上,由于工件本身的弹塑性,后刀面与工件已加工表面发生剧烈摩擦和挤压,凹坑微织构的引入,一方面与前刀面织构类似减小摩擦。另一方面,凹坑微织构可容纳部分磨粒,降低后刀面上发生的磨粒磨损。在图5中,刀片前刀面上加工有断屑台(3),当切屑流过断屑台时,使切屑发生向上的卷曲,当卷曲到一定程度时,随着切削进行产生剧烈摆动,切屑发生折断,达到断屑目的。曲线刃(5),使得切削刃上每点的刃倾角都不同,切削时由于曲线刃作用使得刀具存在一定的正向刃倾角,刃倾角的存在改变了切屑流出的方向,使其向着断屑台方向排出,远离工件已加工表面,避免切屑划伤工件。位于刀片上表面中部的多边形凸台(6),用于支撑刀片,避免安装刀片时切削刃与刀架装夹部分直接接触,损坏下表面切削刃。凸台上的容积槽(4),一方面增大了刀具表面的散热面积,降低温度。另一方面,可容纳部分切削液,使其通过导流槽(8)流向前刀面的微织构处,为其提供润滑效果,微织构在有润滑的情况下减磨效果更好。此外前刀面上靠近切削刃处的胶囊形凸起(7),增大了散热面积,增强了刀具切削刃处的散热能力。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非等距织构精加工减磨车刀片,刀片主体设计为80°菱形车刀片,圆弧半径为0.8mm,材质为硬质合金,前刀面上加工有断屑台和散热槽,其特征是:前刀面刀尖处分布有非等距弧形沟槽微织构,后刀面刀尖处分布有非等距点阵凹坑微织构。

【技术特征摘要】
1.一种非等距织构精加工减磨车刀片,刀片主体设计为80°菱形车刀片,圆弧半径为0.8mm,材质为硬质合金,前刀面上加工有断屑台和散热槽,其特征是:前刀面刀尖处分布有非等距弧形沟槽微织构,后刀面刀尖处分布有非等距点阵凹坑微织构。2.根据权利要求1所述的一种非等距织构精加工减磨车刀片,其特征是:前刀面微织构形状为不等槽宽和间距的圆弧式沟槽微织构,槽宽尺寸符合首项为20μm,公差为5μm的等差数列,间距尺寸符合首项为60μm,公差为10μm的等差数列,分布方式为前密后疏,距离切削刃越近织构越密集,织构槽宽越小。3.根据权利要求1所述的一种非等距织构精加工...

【专利技术属性】
技术研发人员:冯新敏于闯胡景殊
申请(专利权)人:哈尔滨理工大学
类型:发明
国别省市:黑龙江,23

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