[發(fā)明專利]一種切削鈦合金TC4的硬質(zhì)合金微槽車刀

在審

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• 申請日: 2017-05-18
• 公開（公告）號: CN107096931A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發(fā)明（設計）人: 蔣宏婉;何林;占剛;鄒中妃;吳錦行;楊薪玉
• 申請（專利權）人: 貴州大學
• 主分類號: B23B27/00
• 分類號: B23B27/00
• 代理公司: 北京聯(lián)創(chuàng)佳為專利事務所(普通合伙)11362
• 代理人: 韓煒

技術領域

本發(fā)明涉及一種切削加工領域用的切削刀具，特別是一種切削鈦合金TC4的硬質(zhì)合金微槽車刀。

背景技術

切削加工是機械制造業(yè)材料去除的主要手段，而切削刀具的好壞直接影響了切削加工的效率及加工質(zhì)量。在切削加工中，切削刃作為去除材料的主要部位，切削刃及切削刃附近的前刀面區(qū)域(切削刃近域，刀具前刀面上靠近切削刃的微小區(qū)域，如圖2中橢圓圈出的區(qū)域)的工作環(huán)境最為惡劣，而其結構又直接關系到刀具的耐用度，所以合理的切削刃近域結構設計對提升刀具的切削性能尤為重要。目前行業(yè)對刀具前刀面的結構設計主要集中在減摩槽和斷屑槽的設計，前者主要關注如何減小刀具與切屑底層金屬間的摩擦以達到降低切削溫度提高刀具耐用度的目的，后者主要關注如何合理設計斷屑槽以使切屑能夠按照要求折斷或卷曲以避免切屑對加工表面質(zhì)量的影響。切削加工時，刀具溫度會急劇升高，前刀面的溫升尤為明顯，這不僅會降低刀具的耐用度，而且還會降低加工質(zhì)量。通過上述可知，目前行業(yè)還沒有以降低刀具切削溫度為直接目的對車刀前刀面切削刃近域微結構進行設計的研究成果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種切削鈦合金TC4的硬質(zhì)合金微槽車刀。本發(fā)明具有降低切削溫度和提高刀具耐用度特點。

本發(fā)明的技術方案：一種切削鈦合金TC4的硬質(zhì)合金微槽車刀，包括前刀面，前刀面的邊緣為主切削刃，前刀面切削刃近域處置入微槽；所述的微槽呈勺型結構。

前述的切削鈦合金TC4的硬質(zhì)合金微槽車刀中，所述的微槽在垂直于后刀面的平面上的截面輪廓為非對稱曲線型，微槽的底面呈曲面，微槽的最大深度H為0.12～0.18mm。

前述的切削鈦合金TC4的硬質(zhì)合金微槽車刀中，所述的微槽的長度L為1.2～3.0mm，微槽的寬度W₁為0.35～0.60mm，總槽寬W₂為0.55～0.70mm。

前述的切削鈦合金TC4的硬質(zhì)合金微槽車刀中，所述的微槽的靠近主切削刃一側(cè)的外緣距主切削刃的距離T₁為0.07～0.12mm，靠近刀尖的曲線部分R與刀尖圓弧等半徑,微槽最左端距離副切削刃距離T₂為0.13mm。

前述的切削鈦合金TC4的硬質(zhì)合金微槽車刀中，所述的微槽(5)的外緣(3)和主切削刃(2)的所在平面與水平面的夾角為-6°～9°。

前述的切削鈦合金TC4的硬質(zhì)合金微槽車刀中，沿主后刀面的法向觀察，所述的主切削刃呈直線型。

有益效果：與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明通過在車刀前刀面切削刃近域置入勺型微槽結構，使刀具在切削航空鈦合金TC4時，刀-屑實際接觸區(qū)域(該區(qū)域位于切削刃近域)的切削溫度降低從而有效提高刀具的耐用度。刀具在切削過程中，刀-屑接觸區(qū)會產(chǎn)生局部高溫高壓，促使刀-屑接觸界面發(fā)生劇烈摩擦，進而產(chǎn)生大量切削熱；同時第一變形區(qū)因受到明顯的應力應變作用，工件材料的抗剪切變形功幾乎全部轉(zhuǎn)化為切削熱，經(jīng)過熱量的傳遞，最終導致刀具切削溫度的升高。本發(fā)明中，申請人通過切削航空鈦合金TC4的大量實驗分析發(fā)現(xiàn)，當在前刀面上距主切削刃0.07～0.12mm(最優(yōu)為0.10mm)的距離(該距離為靠近主切削刃一側(cè)的外緣距主切削刃的距離，即T₁)置入勺型微槽，微槽的最大深度H在0.12～0.18mm間且微槽的長度L為1.2～3.0mm，微槽的寬度W₁為0.35～0.60mm，總槽寬W₂為0.55～0.70mm時，且該新型微槽結構在滿足粉末冶金壓制工藝的粉末壓實要求的前提下，有較明顯降溫效果。主要是因為：1)微槽的存在增大了切屑與刀具前刀面接觸面積，降低了刀具在刀-屑接觸處區(qū)的正應力，當該正應力逐漸減小到某一臨界值，使得原本刀-屑接觸區(qū)部分內(nèi)摩擦區(qū)域轉(zhuǎn)化為外摩擦區(qū)域即粘結摩擦區(qū)轉(zhuǎn)化為滑動摩擦區(qū)，由于內(nèi)摩擦區(qū)域是刀具熱量的主要來源，該區(qū)域的減小導致了刀具溫度降低；2)微槽的存在改變了刀具切削過程的熱力耦合作用，改變了第一變形區(qū)應力應變狀態(tài)，減小了第一變形區(qū)剪切變形程度，從而降低切削熱的產(chǎn)生。綜合作用使得刀具切削溫度得到有效降低，進而有效提高車刀耐用度。