一種斷屑槽刀具及加工方法
【專利摘要】一種斷屑槽刀具及加工方法，屬于機械工具技術領域。刀頭焊接在刀具基體的一角，刀頭的尺寸為：前角角度A為5°～45°，倒楞角度B為?45°～20°；斷屑角度C為90°～120°；切削刃寬a為0.02～0.15mm,a1為0.02mm，a2為0.15mm，倒楞寬度b為0.02～0.1mm,斷屑槽寬度w為0.1～5mm,w1為0.1mm，w2為5mm，槽寬變化角度D為?15°～15°；斷屑槽深度h為0.05～0.45；斷屑槽的截面形狀為圓弧形，圓弧形的寬度w是漸變的。本發明優點是斷屑槽刀片的匹配性適用性大幅度提升。用戶無需備用多款多型號的普通斷屑槽刀片來應對各類斷屑加工工況。
【專利說明】
一種斷屑槽刀具及加工方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種斷肩槽刀具及加工方法，屬于機械工具技術領域。
【背景技術】
[0002]金屬切削過程中，切肩是否容易折斷，與切肩的變形有直接聯系，所以研究切肩折斷原理必須從研究切肩變形的規律入手。
[0003]切削過程中所形成的切肩，由于經過了比較大的塑性變形，它的硬度將會有所提高，而塑性和韌性則顯著降低，這種現象叫冷作硬化。經過冷作硬化以后，切肩變得硬而脆，當它受到交變的彎曲或沖擊載荷時就容易折斷。切肩所經受的塑性變形越大，硬脆現象越顯著，折斷也就越容易。在切削難斷肩的高強度、高塑性、高韌性的材料時，應當設法增大切肩的變形，以降低它的塑性和韌性，便于達到斷肩的目的。
[0004]切肩的變形可以由兩部分組成:
[0005]第一部分是切削過程中所形成的，稱之為基本變形。用平前刀面車刀自由切削時所測得的切肩變形，比較接近于基本變形的數值。影響基本變形的主要因素有刀具前角、負倒棱、切削速度三項。前角越小，負倒棱越寬、切削速度越低，則切肩的變形越大，越有利于斷肩。所以，減小前角、加寬負倒棱，降低切削速度可作為促進斷肩的措施。
[0006]第二部分是切肩在流動和卷曲過程中所受的變形，稱之為附加變形。因為在大多數情況下，僅有切削過程中的基本變形還不能使切肩折斷，必須再增加一次附加變形，才能達到硬化和折斷的目的。
[0007]迫使切肩經受附加變形的最簡便的方法，就是在前刀面上磨出(或壓制出)一定形狀的斷肩槽，迫使切肩流入斷肩槽時再卷曲變形。切肩經受附加的再卷曲變形以后，進一步硬化和脆化，當它碰撞到工件或后刀面上時，就很容易被折斷了。
【發明內容】
[0008]為了克服現有技術的不足，本發明提供一種斷肩槽及加工方法。
[0009]—種斷肩槽刀具，刀頭焊接在刀具基體的一角，刀頭的尺寸為:
[0010]前角角度A為5。?45。，
[0011]倒楞角度B為-45°?20°
[0012]斷肩角度C為90°?120°
[0013]切削刃寬a為0.02?0.15mm，切削刃寬al為0.02mm，切削刃寬a2為0.15mm，
[0014]倒楞寬度b為0.02?0.lmm,
[0015]斷肩槽寬度w為0.1?5mm，斷肩槽寬度wl為0.1mm，斷肩槽寬度w2為5mm，
[0016]槽寬變化角度D為-15°?15°
[0017]斷肩槽深度h為0.05?0.45;
[0018]斷肩槽的截面形狀為圓弧形，圓弧形的寬度w是漸變的，與wl和w2的尺寸有關，槽底圓弧形平面的最小寬度小于或者等于《I的尺寸。
[0019]一種斷肩槽刀具加工方法，含有以下步驟；
[0020]步驟1、對刀片進行三維建模，確定定位參考線和定位原點，從待加工的三維圖中提取需要雕刻的部分，以Z = O的平面為雕刻起始表面，并以Z = O的平面鏡像圖形;將三維圖存檔；
[0021]步驟2、提取刀片輪廓線，另存為二維圖形，用于后續步驟對刀片的演示定位；
[0022]步驟3、將步驟I中的三維模型導入雕刻軟件，預設材料單層去除量，并生成激光雕刻路徑；
[0023]步驟4、取一塊相同材質的邊角料進行去除量試驗，得出相應雕刻深度下材料單層去除量;在邊角料上雕刻斷肩槽，顯微鏡下觀察斷肩槽表面質量，符合要求后進行下一步；
[0024]步驟5、在激光器配套PC上選中激光路徑文件和輪廓線文件，設置激光器參數；
[0025]步驟6、激光打點，校對十字光標，使其位于激光斑點中心；將刀片放在定位卡具上，激光演示輪廓線，校對卡具角度并移動工作臺Χ，γ坐標使輪廓線與刀片邊緣輪廓重合；
[0026]步驟7、將氣流對準待加工的位置并調節氣流大小，選擇加工參數，開始進行激光加工。
[0027]激光加工超硬材料刀片，為保證加工面的平整和光潔，需要進行三次加工，第一次為大功率粗加工加工輪廓，第二次為小功率精加工抹平側壁;第三次為小功率離焦加工抹平底部。
[0028]本發明的優點是參數連續變化的斷肩槽是常規加工方法無法加工的;在實際加工過程中，斷肩槽刀片面對的加工工況并非一成不變的。即使是固定工序下的加工，隨著進給量等參數的變化，固定參數的斷肩槽刀片總會出現無法斷肩或斷肩效果不佳的問題。而這種連續變化的不固定參數的斷肩槽設計可以有效的避免這種情況，使斷肩槽刀片的匹配性適用性大幅度提升。用戶無需備用多款多型號的普通斷肩槽刀片來應對各類斷肩加工工況。
【附圖說明】
[0029]當結合附圖考慮時，通過參照下面的詳細描述，能夠更完整更好地理解本發明以及容易得知其中許多伴隨的優點，但此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本發明的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定，如圖其中:
[0030]圖1為本發明的結構示意圖。
[0031]圖2為本發明的側面結構示意圖。
[0032]圖3為本發明的局部結構示意圖。
[0033]圖4為本發明的局部結構之一示意圖。
[0034]圖5為本發明的局部結構之二示意圖。
[0035]圖6為本發明的局部結構之三示意圖。
[0036]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
【具體實施方式】
[0037]顯然，本領域技術人員基于本發明的宗旨所做的許多修改和變化屬于本發明的保護范圍。
[0038]本技術領域技術人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數形式“一”、“一個”、“所述”和“該”也可包括復數形式。應該進一步理解的是，本發明的說明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個或多個其他特征、整數、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應該理解，當我們稱元件被“連接”或“耦接”到另一元件時，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在中間元件。此外，這里使用的“連接”或“耦接”可以包括無線連接或耦接。這里使用的措辭“和/或”包括一個或更多個相關聯的列出項的任一單元和全部組合。
[0039]本技術領域技術人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)具有與本發明所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語應該被理解為具有與現有技術的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0040]為便于對本發明實施例的理解，下面將結合附圖以幾個具體實施例為例做進一步的解釋說明，且各個實施例并不構成對本發明實施例的限定。
[0041 ]實施例1:如圖1、圖2、圖3、圖4所示，一種斷肩槽刀具，刀頭焊接在刀具基體的一角，刀頭的尺寸為:
[0042]前角角度A為5°?45°，
[0043]倒楞角度B為-45°?20°
[0044]斷肩角度C為90°?120°
[0045]切削刃寬a 為0.02 ?0.15mm，alS0.02mm，a2S0.15mm，
[0046]倒楞寬度b為0.02?0.lmm,
[0047]斷肩槽寬度w為0.1 ?5mm, wl 為0.1mm，w2為5mm，
[0048]槽寬變化角度D為-15°?15°
[0049]斷肩槽深度h為0.05?0.45;
[0050]斷肩槽的截面形狀為圓弧形，圓弧形的寬度w是漸變的，與wl和w2的尺寸有關，槽底圓弧形平面的最小寬度小于或者等于《I的尺寸。
[0051 ] 實施例2:如圖1、圖2、圖3、圖5所示，
[0052]一種斷肩槽刀具，刀頭焊接在刀具基體的一角，刀頭的尺寸為:
[0053]前角角度A為5。?45。，
[0054]倒楞角度B為_45。?20°
[0055]斷肩角度C為90。?120。
[0056]槽寬變化角度D為-15。?15°
[0057]切削刃寬a 為0.02 ?0.15mm，alS0.02mm，a2S0.15mm，
[0058]倒楞寬度b為0.02?0.lmm,
[0059]斷肩槽寬度w為0.1 ?5mm, wl 為0.1mm，w2為5mm，
[0060]斷肩槽深度h為0.05?0.45mm,
[0061 ] 斷肩槽圓弧度R為0.05?10mm;
[0062]斷肩槽的截面形狀為梯形，刀具前面至斷肩槽的槽底為斜平面，槽底為平面，槽底平面的另一側至另一刀具前面為斜平面，槽底平面的寬度是漸變的，與wl和w2的尺寸有關，槽底平面的最小寬度小于wl的尺寸。
[0063]實施例3:如圖1、圖2、圖3、圖6所示，
[0064]一種斷肩槽刀具，刀頭焊接在刀具基體的一角，刀頭的尺寸為:
[0065]前角角度A為5。?45。，
[0066]倒楞角度B為_45。?20°
[0067]斷肩角度C為90°?120°
[0068]槽寬變化角度D為-15。?15°
[0069]切削刃寬a為0.02?0.15mm,
[0070]倒楞寬度b為0.02?0.lmm,
[0071]斷肩槽寬度w為0.1?5mm，
[0072]斷肩槽深度h為0.05?0.45mm,
[0073]斷肩槽圓弧度R為0.05?10mm;
[0074]斷肩槽的截面形狀為圓弧形加斜面，刀具前面至斷肩槽的圓弧形槽底為斜平面，槽底為圓弧形平面，槽底圓弧形平面的另一側至另一刀具前面為斜平面，槽底圓弧形平面的寬度是漸變的，與《I和《2的尺寸有關，槽底圓弧形平面的最小寬度小于wl的尺寸。
[0075]本發明的技術方案的各個參數的限定和選擇都是有原因的而是憑空做出的所謂常規性技術選擇。
[0076]本發明的技術方案的核心則是這些參數的連續的組合型的變化(區別于固定槽型或固定參數)，這一變化性帶來的高適應性，可以更好的適應工況，更好的斷肩效果。
[0077]實施例4:一種斷肩槽刀具加工方法，含有以下步驟；
[0078]步驟1、對刀片進行三維建模，確定定位參考線和定位原點，從待加工的三維圖中提取需要雕刻的部分，以Z = O的平面為雕刻起始表面，并以Z = O的平面鏡像圖形;將三維圖存檔；
[0079]步驟2、提取斷肩槽輪廓線，另存為二維圖形，用于后續步驟對刀片的演示定位；
[0080]步驟3、將步驟I中的三維模型導入雕刻軟件，預設材料單層去除量，并生成激光雕刻路徑；
[0081]步驟4、取一塊相同材質的邊角料進行去除量試驗，得出相應雕刻深度下材料單層去除量;在邊角料上雕刻斷肩槽，顯微鏡下觀察斷肩槽表面質量，符合要求后進行下一步；
[0082]步驟5、在激光器配套PC上選中激光路徑文件和輪廓線文件，設置激光器參數；
[0083]步驟6、激光打點，校對十字光標，使其位于激光斑點中心；將刀片放在定位卡具上，激光演示輪廓線，校對卡具角度并移動工作臺Χ，γ坐標使輪廓線與刀片邊緣輪廓重合；
[0084]步驟7、將氣流對準待加工的位置并調節氣流大小，選擇加工參數，開始進行激光加工。
[0085]激光加工超硬材料刀片，為保證加工面的平整和光潔，需要進行三次加工，第一次為大功率粗加工加工輪廓，第二次為小功率精加工抹平側壁;第三次為小功率離焦加工抹平底部。
[0086]加工參數選擇:
[0087]激光器選用10w的紅外納秒激光器；
[0088]振鏡掃描速度200mm/s;
[0089]一級放大電流30A;
[0090]二級放大電流30A;
[0091]重復頻率10kHz;
[0092]掃描間距ΙΟμπι;
[0093]單層去除量ιμπι;
[0094]去除層數10。
[0095]實施例5:—種斷肩槽刀具加工方法，含有以下步驟；
[0096]步驟1、對刀片進行三維建模，確定定位參考線和定位原點，從待加工的三維圖中提取需要雕刻的部分，以Z = O的平面為雕刻起始表面，并以Z = O的平面鏡像圖形;將三維圖存檔；
[0097]步驟2、提取斷肩槽輪廓線，另存為二維圖形，用于后續步驟對刀片的演示定位；
[0098]步驟3、將步驟I中的三維模型導入雕刻軟件，預設材料單層去除量，并生成激光雕刻路徑；
[0099]步驟4、取一塊相同材質的邊角料進行去除量試驗，得出相應雕刻深度下材料單層去除量;在邊角料上雕刻斷肩槽，顯微鏡下觀察斷肩槽表面質量，符合要求后進行下一步；
[0100]步驟5、在激光器配套PC上選中激光路徑文件和輪廓線文件，設置激光器參數；
[0101]步驟6、激光打點，校對十字光標，使其位于激光斑點中心；將刀片放在定位卡具上，激光演示輪廓線，校對卡具角度并移動工作臺Χ，γ坐標使輪廓線與刀片邊緣輪廓重合；
[0102]步驟7、將氣流對準待加工的位置并調節氣流大小，選擇加工參數，開始進行激光加工。
[0103]激光加工超硬材料刀片，為保證加工面的平整和光潔，需要進行三次加工，第一次為大功率粗加工加工輪廓，第二次為小功率精加工抹平側壁;第三次為小功率離焦加工抹平底部。
[0104]加工參數選擇:激光器選用150w的紅外納秒激光器；
[0?05] 振鏡掃描速度1000mm/s;
[0106]一級放大電流50A;
[0107]二級放大電流50A;
[0108]重復頻率200kHz;
[0109]掃描間距20μπι;
[0110]單層去除量20μπι;
[0111]去除層數50。
[0112]實施例6:—種斷肩槽刀具加工方法，含有以下步驟；
[0113]步驟1、對刀片進行三維建模，確定定位參考線和定位原點，從待加工的三維圖中提取需要雕刻的部分，以Z = O的平面為雕刻起始表面，并以Z = O的平面鏡像圖形;將三維圖存檔；
[0114]步驟2、提取斷肩槽輪廓線，另存為二維圖形，用于后續步驟對刀片的演示定位；
[0115]步驟3、將步驟I中的三維模型導入雕刻軟件，預設材料單層去除量，并生成激光雕刻路徑；
[0116]步驟4、取一塊相同材質的邊角料進行去除量試驗，得出相應雕刻深度下材料單層去除量;在邊角料上雕刻斷肩槽，顯微鏡下觀察斷肩槽表面質量，符合要求后進行下一步；
[0117]步驟5、在激光器配套PC上選中激光路徑文件和輪廓線文件，設置激光器參數；
[0118]步驟6、激光打點，校對十字光標，使其位于激光斑點中心；將刀片放在定位卡具上，激光演示輪廓線，校對卡具角度并移動工作臺Χ，γ坐標使輪廓線與刀片邊緣輪廓重合；
[0119]步驟7、將氣流對準待加工的位置并調節氣流大小，選擇加工參數，開始進行激光加工。
[0120]激光加工超硬材料刀片，為保證加工面的平整和光潔，需要進行三次加工，第一次為大功率粗加工加工輪廓，第二次為小功率精加工抹平側壁;第三次為小功率離焦加工抹平底部。
[0121]加工參數選擇:激光器選用125w的紅外納秒激光器；
[0122]振鏡掃描速度600mm/s;
[0123]一級放大電流35A;
[0124]二級放大電流28A;
[0125]重復頻率160kHz;
[0126]掃描間距15μπι;
[0127]單層去除量?2μηι;
[0128]去除層數39。
[0129]如上所述，對本發明的實施例進行了詳細地說明，但是只要實質上沒有脫離本發明的發明點及效果可以有很多的變形，這對本領域的技術人員來說是顯而易見的。因此，這樣的變形例也全部包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種斷肩槽刀具，其特征在于刀頭焊接在刀具基體的一角，刀頭的尺寸為: 前角角度A為5°?45°; 倒楞角度B為-45°?20°; 斷肩角度C為90°?120°; 切削刃寬a為0.02?0.15mm,al為0.02mm，a2為0.15mm; 倒愣寬度b為0.02?0.1mm； 斷肩槽寬度w為0.1?5mm,wl為0.lmm，w2為5mm; 槽寬變化角度D為-15°?15° ; 斷肩槽深度h為0.05?0.45 ； 斷肩槽的截面形狀為圓弧形，圓弧形的寬度w是漸變的，與《I和《2的尺寸有關，槽底圓弧形平面的最小寬度小于或者等于wl的尺寸。2.一種斷肩槽刀具，其特征在于刀頭焊接在刀具基體的一角，刀頭的尺寸為: 前角角度A為5°?45°， 倒楞角度B為-45°?20° 斷肩角度C為90°?120° 槽寬變化角度D為-15°?15° 切削刃寬a為0.02?0.15mm,al為0.02mm，a2為0.15mm， 倒愣寬度b為0.02?0.1mm, 斷肩槽寬度w為0.1?5mm,wl為0.lmm，w2為5mm， 斷肩槽深度h為0.05?0.45mm， 斷肩槽圓弧度R為0.05?10mm; 斷肩槽的截面形狀為梯形，刀具前面至斷肩槽的槽底為斜平面，槽底為平面，槽底平面的另一側至另一刀具前面為斜平面，槽底平面的寬度是漸變的，與《I和《2的尺寸有關，槽底平面的最小寬度小于wl的尺寸。3.一種斷肩槽刀具，其特征在于刀頭焊接在刀具基體的一角，刀頭的尺寸為: 前角角度A為5°?45°， 倒楞角度B為-45°?20° 斷肩角度C為90°?120° 槽寬變化角度D為-15°?15° 切削刃寬a為0.02?0.15mm， 倒愣寬度b為0.02?0.1mm, 斷肩槽寬度w為0.1?5mm， 斷肩槽深度h為0.05?0.45mm， 斷肩槽圓弧度R為0.05?10mm; 斷肩槽的截面形狀為圓弧形加斜面，刀具前面至斷肩槽的圓弧形槽底為斜平面，槽底為圓弧形平面，槽底圓弧形平面的另一側至另一刀具前面為斜平面，槽底圓弧形平面的寬度是漸變的，與《I和《2的尺寸有關，槽底圓弧形平面的最小寬度小于wl的尺寸。4.一種斷肩槽刀具加工方法，其特征在于含有以下步驟； 步驟1、對刀片進行三維建模，確定定位參考線和定位原點，從待加工的三維圖中提取需要雕刻的部分，以Z = O的平面為雕刻起始表面，并以Z = O的平面鏡像圖形；將三維圖存檔； 步驟2、提取斷肩槽輪廓線，另存為二維圖形，用于后續步驟對刀片的演示定位； 步驟3、將步驟I中的三維模型導入雕刻軟件，預設材料單層去除量，并生成激光雕刻路徑； 步驟4、取一塊相同材質的邊角料進行去除量試驗，得出相應雕刻深度下材料單層去除量;在邊角料上雕刻斷肩槽，顯微鏡下觀察斷肩槽表面質量，符合要求后進行下一步； 步驟5、在激光器配套PC上選中激光路徑文件和輪廓線文件，設置激光器參數； 步驟6、激光打點，校對十字光標，使其位于激光斑點中心；將刀片放在定位卡具上，激光演示輪廓線，校對卡具角度并移動工作臺X，Y坐標使輪廓線與刀片邊緣輪廓重合； 步驟7、將氣流對準待加工的位置并調節氣流大小，選擇加工參數，開始進行激光加工。5.根據權利要求4所述的一種斷肩槽刀具加工方法，其特征在于進行三次加工，第一次為大功率粗加工加工輪廓，第二次為小功率精加工抹平側壁;第三次為小功率離焦加工抹平底部。6.根據權利要求4或者5所述的一種斷肩槽刀具加工方法，其特征在于加工參數為: 激光器選用100-150?的紅外納秒激光器； 振鏡掃描速度200mm/s-1000mm/s ； 一級放大電流30-50A; 二級放大電流30-50A; 重復頻率100-200kHz; 掃描間距10-20μπι; 單層去除量1-20μηι; 去除層數10-50。
【文檔編號】B23B27/22GK105965045SQ201610498818
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月29日
【發明人】張宗超, 韓琦, 黃金寶
【申請人】北京沃爾德金剛石工具股份有限公司