[其他]超薄結構刀具

無效

• 申請號: 86106480
• 申請日: 1986-09-30
• 公開（公告）號: CN86106480A
• 公開（公告）日: 1988-02-10
• 發明（設計）人: 姜杏生;強中黎;沈維鴻;張翰潮;馬寶成;李德森;袁孔銓;黃明海
• 申請（專利權）人: 機械工業部成都工具研究所
• 主分類號: B23B27/00
• 分類號: B23B27/00
• 代理公司: 機械工業部專利代理服務處
• 代理人: 廖先富

本發明涉及一種帶超薄刀片的超薄結構金屬切削刀具。

眾所周知，金屬切削刀具的切削性能取決于刀具結構參數，刀具材料及其它們的制造工藝。完善的刀具設計應求得它們三方面的良好匹配。現有刀具材料性能中強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問題。但刀具性能要求刀具材料本身要具備強度和耐磨性兼優的性能。從材料成分和制造工藝上看，目前尚不能解決這一對矛盾，應從其他途徑來解決。現有刀具結構均屬于三維空間結構（指切削刃部分），設計方法也是三維空間設計的方法，這種方法對簡單刀具設計問題不大，對復雜、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，有的元素中國甚缺，因而還存在一個節約材料的問題。

近年來，美國通用電氣公司發明了一種“凸耳式”硬質合金刀具（見中國株洲硬質合金廠編輯出版的《國外硬質合金》雜志1985年第2期第54～61頁），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，靠由極微細崩刃產生的所謂“逆磨損自銳”使刀具繼續保持其切削能力。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”懸伸范圍以內的縱向切削，並且隨著刀具的迅速磨損，必須及時補償刀具的位置，否則已加工面會出現錐度（或者斜度）。此外，這種刀具的結構和設計方法仍未擺脫三維空間的范圍，更未考慮利用刀具結構參數來改善刀具切削部分受力后的應力狀態，從而提高刀具的強度問題。因此，仍未解決前述存在的問題。

本發明的目的，就是研究開發一種具有超薄結構特征的金屬切削刀具（簡稱超薄結構刀具），以解決前述存在的問題。

本發明的構思：總的構思概括起來分為下述三方面的構思要點：

1.薄板理論的應用

當薄板的撓度遠小于該薄板的厚度時，其內部呈壓應力狀態。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;刀具切削區的應力將呈更完整的三向受壓狀態，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，對現代刀具材料的耐磨性高而抗拉強度低的特性來說，是極為有利的。

2.等效后角概念及零度后角的提出

刀具在切削過程中終究要產生磨損，由于這種磨損區的存在使刀具並不在理想后角的條件下工作，而是存在一個與實際切削狀態相符的等效后角，隨著磨損量的增大，等效后角逐漸變為零度。由此可得出一個重要的概念，即只要將刀具后面與工件的接觸限制在一定范圍內，刀具后角即使設計成零度，也可以正常使用。

3.刀具二維平面設計方法的提出

在刀具后角為零度的條件下，就可將刀具設計由傳統的三維空間設計簡化成二維平面設計。這尤其在成形復雜刀具設計中將大大受益，同時簡化刀具的制造和減輕加工難度。

本發明就是基于前述總構思完成的，其技術要點如下：

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，其一是根據彈性力學中的薄板理論，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部應力呈壓應力狀態，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在0.2～2.5毫米范圍內選取。

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中薄板理論的薄板產生的彎曲變形（通常稱為撓度）應小于薄板厚度的原則，同時考慮切削刃的強度。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，其伸出量應為該刀片厚度的0.1～0.4。

2.超薄結構刀具零度后角的確定

在傳統的刀具三維空間設計中，人們一直認為刀具必須有正的后角才能使切削加工順利進行並獲得良好的被加工件。在實際切削加工過程中，被加工件要產生彈性變形，而且刀具的后面終究要產生磨損，刀具的工作后角並不是理想的后角，而是存在一個與實際切削狀態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，等效后角逐漸變為零度。當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，刀具設計中即使把后角設計成零度，也可以正常使用。因此，不管超薄結構刀具的類型如何，其刀具的后角值取為零度。

3.超薄結構刀具的結構