專利名稱：一種可更換刀頭的鑄型加工專用刀具的制作方法
技術領域：
本發明專利涉及一種刀具，特別涉及一種可更換刀頭的鑄型加工專用刀具，屬于鑄造及機械加工技術領域。
背景技術：
鑄造是獲得機械產品毛坯的主要方法之一，是機械工業重要的基礎工藝。鑄造行業是國民經濟發展的重要基礎產業，是制造業的重要組成部分。隨著產品的多樣化、個性化，單件、小批量鑄件的需求越來越多，尤其在產品開發研制階段，要求生產周期短、更新速度快。在這樣的背景條件下，出現了鑄型的數字化快速制造方法，即采用鑄型切削加工成形機直接加工砂坯得到鑄型。該方法在解決單件小批量零件的鑄型制造方面，與傳統制造方法不同，制造周期短，生產成本低。鑄型切削加工的對象為鑄造用砂坯，不同于傳統的金屬切削。鑄型(芯)是由鑄造用砂、粘結劑固化而成，切削過程中，高速旋轉加工的刀具直接與砂粒產生碰撞，無切削液潤滑，以及刀具受包裹著粘結劑的砂粒摩擦作用，普通刀具磨損嚴重。同時，加工砂坯模的型腔復雜且深度高，需較長的刀柄以保證刀具的正常加工，不產生干涉現象(市面上的強力刀柄或熱縮刀柄的直徑大，加工中容易產生干涉，不能滿足即能加長刀具又不影響深孔加工的要求)。考慮上述的原因，開發了適合鑄型切削加工的專用刀具。
發明內容
本發明是為了克服現有技術中的普通刀具加工鑄造用砂型，存在刀具耐磨性差、 長度短，加工深腔干涉的缺點，提供了一種專用于鑄型切削加工的刀具，旨在為單件、小批量的鑄件鑄型的切削加工提供一種耐磨性好、長度可調、適合深腔加工的可更換刀頭的鑄型加工專用刀具。本發明通過下述技術方案實現
一種可更換刀頭的鑄型加工專用刀具，包括刀頭、刀柄，刀頭上安裝有切削刀片，其材料為PCD或超硬材料；刀頭與刀柄采用螺紋或頂絲連接，連接處采用錐度和端面定位。一種可更換刀頭的鑄型加工專用刀具，還包括連接桿，刀頭與連接桿采用螺紋或頂絲連接，連接處采用錐度和端面定位。專用刀具的連接桿直徑在IOmm以下時的材料為硬質合金；直徑為10_20mm時材料為高速鋼；直徑在20mm以上時采用空心結構，以便減重。專用刀具的刀頭切削直徑4mm以下時刀片與刀頭采用單刃釬焊方式連接。專用刀具的刀頭切削直徑為4_20mm時采用雙刃釬焊的方式連接。專用刀具的刀頭切削直徑為直徑20mm以上時，將2-4個刀片采用螺紋的方式連接在刀頭上。專用刀具的刀柄分為夾持和連接兩部分，夾持部分配合ER系列的彈簧夾頭，保證在同一套刀具中刀柄長度、直徑是一致的，連接部分的直徑隨同連接桿直徑變化。
本發明具有下述技術效果
1)該刀具專用于砂型或砂芯的切削加工，并采用PCD或超硬材料，改善了普通刀具耐磨性差的特點，解決了鑄型切削加工中的刀具磨損問題。2)該專用刀具的連接桿延長了刀具總長，滿足了細長的深孔加工；同時，該刀具的連接桿直徑與刀頭切削部分直徑相同，既避免了干涉，又可靈活拆卸，滿足不同形式的鑄型切削加工。
圖1為本發明可更換刀頭的鑄型加工專用刀具的主視圖； 圖2為本發明可更換刀頭的鑄型加工專用刀具的俯視圖3為本發明可更換刀頭的鑄型加工專用刀具的側視圖； 圖4為本發明可更換刀頭的鑄型加工專用刀具的刀頭視圖； 圖5為本發明可更換刀頭的鑄型加工專用刀具的連接桿視圖； 圖6為本發明可更換刀頭的鑄型加工專用刀具的刀柄視圖； 圖7為本發明可更換刀頭的鑄型加工專用刀具的刀頭與連接桿的連接視圖； 附圖標記
1一專用刀具刀頭；2—專用刀具連接桿；3—專用刀具刀柄； 4一專用刀具短刀片；5—專用刀具長刀片；6—頂絲。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明專利的具體實施方式
作詳細說明
圖1為本發明可更換刀頭的鑄型加工專用刀具的主視圖，圖2為可更換刀頭的鑄型加工專用刀具的俯視圖，圖3為可更換刀頭的鑄型加工專用刀具的側視圖。可更換刀頭的鑄型加工專用刀具包括刀頭1、連接桿2、刀柄3。圖4為專用刀具的刀頭圖。刀頭上安裝有2個切削刀片(見圖3中的專用刀具短刀片4和專用刀具長刀片5)，其材料為PCD，(聚晶金剛石，Polycrystalline diamond的縮寫，是用細顆粒金剛石單晶在高溫高壓下燒結而成，具有很好的耐磨性、熱穩定性、抗壓強度和抗沖擊韌性，主要的形狀有三角形、正方形、長方形、圓柱形、兩端圓弧形等)。該刀片在垂直刀具軸線的平面內，前角為0°，主偏角為90°。其中短刀片4和長刀片5采用釬焊或螺釘連接固定在刀頭部分，刀片的軸向長度由實際切削的切削深度和刀具直徑決定，這里為2 mm;刀片的徑向長度由刀具直徑決定。刀片安裝過刀頭中心，且外緣直徑高于刀體直徑約0. 1 mm。圖5中專用刀具的連接桿的長度隨著被加工砂型尺寸，形成不同系列，滿足各種深腔加工。連接桿兩端與刀頭和刀柄的連接方式為螺紋連接，同時，連接桿與刀頭和刀柄的連接部分直徑相同、連接形式相同，以保證刀頭、刀柄、連接桿的相互配合。圖1中，連接桿的存在，延長了刀具總長，避免了加工中刀具干涉問題，滿足了細長深孔加工的要求；當刀頭與刀柄直接相連時(在同一把刀具中，刀頭與連接桿的配合裝配方式同連接桿與刀柄的連接方式相同)，減少了懸伸量(專用刀具突出刀夾的長度，即刀具總長減去刀柄被夾持部分的長度)，具有加工速度快的特點，滿足粗加工和淺槽加工的要求。
圖6中專用刀具刀柄分為夾持部分和連接部分(帶螺紋的一端)。夾持部分配合ER 系列的彈簧夾頭，保證在同一套刀具中刀柄長度、直徑是一致的，連接部分的直徑隨同連接桿直徑變化。在本實施例中，考慮到刀柄夾持的精度及加工中的穩定性問題，刀柄夾持部分配合ER系列的彈簧夾頭，直徑為Φ 13-Φ 16mm，長度為50mm，保證在同一套刀具中刀柄夾持部分長度、直徑是一致的。本實施例中的刀頭與連接桿采用螺紋連接，連接處采用錐度和端面定位，保證刀頭與連接桿同心；刀頭與連接桿采用頂絲方式連接如圖7所示。刀柄與連接桿采用螺紋連接(圖1)或頂絲連接，連接端采用錐度和端面定位，以達到同心的目的。可更換刀頭的鑄型加工專用刀具的直徑在IOmm以下時，由于長徑比大于10， 刀桿、刀柄以及刀頭優先采用硬質合金，滿足刀具制造和使用過程中的剛度要求；直徑 10-20mm時，采用高速鋼，以節省材料；20mm以上采用空心結構，以便減重。特別指出，本發明中涉及到連接桿，延長了整體刀具的長度，避免了加工中的干涉現象，改善了市面上的強力刀柄或熱縮刀柄直徑粗、重量大、成本高的缺點，提高了加工效率，節省了刀具成本，能夠更加靈活地加工出不同復雜程度的鑄型型腔。盡管參考實施例對所公開的涉及一可更換刀頭的鑄型加工專用刀具進行了特別描述，以上描述的實施例是說明性而不是限制性的。在不脫離本發明的精神和范圍的情況下，所有的變化和修改都在本發明的范圍之內。
權利要求
1.一種可更換刀頭的鑄型加工專用刀具，包括刀頭、刀柄，其特征在于，所述刀頭上安裝有切削刀片，其材料為PCD或超硬材料；所述刀頭與刀柄采用螺紋或頂絲連接，連接處采用錐度和端面定位。
2.根據權利要求1所述的可更換刀頭的鑄型加工專用刀具，其特征在于，還包括連接桿，所述刀頭與連接桿采用螺紋或頂絲連接，連接處采用錐度和端面定位。
3.根據權利要求2所述的連接桿，其特征在于，當連接桿直徑在IOmm以下時的材料為硬質合金。
4.根據權利要求2所述的連接桿，其特征在于，當連接桿直徑為10-20mm時材料為高速鋼。
5.根據權利要求2所述的連接桿，其特征在于，當連接桿直徑在20mm以上時采用空心結構，以便減重。
6.根據權利要求1所述的可更換刀頭的鑄型加工專用刀具，其特征在于，所述切削刀片，當刀頭切削直徑4mm以下時采用單刃釬焊的方式連接。
7.根據權利要求1所述的可更換刀頭的鑄型加工專用刀具，其特征在于，所述切削刀片，當刀頭切削直徑為4-20mm時采用雙刃釬焊的方式連接。
8.根據權利要求1所述的可更換刀頭的鑄型加工專用刀具，其特征在于，所述切削刀片，當刀頭切削直徑為直徑20mm以上時，將2-4個刀片采用螺紋的方式連接在刀頭上。
9.根據權利要求1所述的可更換刀頭的鑄型加工專用刀具，其特征在于，所述刀柄分為夾持和連接兩部分，夾持部分配合ER系列的彈簧夾頭，保證在同一套刀具中刀柄長度、 直徑是一致的，連接部分的直徑與連接桿直徑相同。
全文摘要
本發明公開了一種可更換刀頭的鑄型加工專用刀具，屬于鑄造及機械加工技術領域。本發明旨在提供鑄型切削加工中的專用刀具，包括刀頭、刀柄，刀頭上安裝有切削刀片，刀頭與刀柄采用螺紋或頂絲連接，連接處采用錐度和端面定位，還包括連接桿，刀頭與連接桿采用螺紋或頂絲連接，連接處采用錐度和端面定位。本發明專用于砂型或砂芯的切削加工，采用PCD或超硬材料，改善了普通刀具耐磨性差的缺點；解決了鑄型切削加工中的刀具磨損問題，同時，連接桿延長了刀具總長，滿足了細長的深孔加工；既避免加工干涉，又可靈活拆卸，滿足不同形式的鑄型切削加工。
文檔編號B22C23/00GK102179481SQ201110112759
公開日2011年9月14日 申請日期2011年5月3日 優先權日2011年5月3日
發明者劉豐, 單忠德, 董曉麗 申請人:機械科學研究總院先進制造技術研究中心