可转位刀片断屑槽的改进设计-刀片www.tool-tool.com

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一、前言

切 屑控制是金属切削加工生产中需要研究解决的重要问题。不良的切屑会伤害操作人员，影响已加工零件的表面质量，损坏机床和刀具，增加辅助工时和影响生产率。 随着CNC 、FMS、和CIMS等各种自动化技术的发展，切屑控制问题变得更加重要，因为不良的切屑将使自动化生产线不能正常运转。切屑控制的基本问题之一是要使切 屑可靠折断。目前最常用的方法是用断屑槽断屑。断屑槽断屑是利用材料的加工硬化和受冲击、受挤压而达到破坏强度的原理。由于可转位刀片断屑槽对切屑处理、 切削阻力、刀具寿命、加工精度等方面的重要作用，近二十年来断屑槽的槽型也在不断改进之中，相继开发了具有直线刃、折线刃、曲线刃与曲面型、多面型凸起、 凹坑型等型面相结合的断屑槽，槽型曲面变得愈来愈复杂，其断屑性能也随之不断改进。研制新型断屑槽型是开发新型刀片，改善刀片切削性能的有效途径之一。

(a)M5

(b)M5(New)

图1

(a)M5

(b)M5(New)

图2

二、断屑槽槽型的改进设计

断 屑槽通常可以按用途分为精加工、半精加工和粗加工用断屑槽。为了改进刀片槽型为M5的硬质合金可转位刀片在粗车钢、不锈钢、铸铁时的切削性能，提高刀片使 用寿命，对其M5型断屑槽进行了改进设计。图1所示为改进前后的断屑槽槽型。改进设计的要点是采用负倒棱和凹坑组合的断屑槽槽型。因为切削过程中，切屑从 刀具前刀面流出时，切屑底层与断屑槽的槽底发生强烈的摩擦，会产生大量的热量，切削热不断地从切屑传递到刀片，致使刀片产生磨损。图2所示，在断屑槽底切 出一个凹坑可以使刀片与切屑底层的接触面积达到最少，以减少刀片的磨损，提高刀片的使用寿命。5°正前角的负倒棱设计是为了降低切削过程中产生的切削力。

三、改进前后刀片切削性能比较

1. 切削力比较
   改进后的M5(New)型断屑槽采用5°正前角的负倒棱，负倒棱的设计是影响切削力的主要因素，其中主要是对轴向力和径向力的影响。图3、图4、图5为改进前后刀片在V_c=150m/min, a_p=4mm车削工件材料为SS1672时切削力分量的对比数据。结果表明：在切削钢、不锈钢时M5(New)和M5比较轴向力和径向力分别降低8%～10 %和12%～14%，切向力基本不变。
   

   
   图3

   
   图4

   
   图5

   表1切削条件刀片刀具寿命V_c=320m/min
   f=0.4～0.5mm/r
   a_p=1～2mm
   冷却液：乳化液CNMG120412-M5
   TP100185件CNMG120412-M5(New)
   TP1000 200件表2切削条件刀片后刀面磨损量V_c=250m/min
   f=0.25～0.5mm/r
   a_p=3mm
   冷却液：乳化液
   加工工件：40件CNMG160612-M5
   TX15O0.26mm CNMG160612-M5(New)
   TX1500.1mm表3切削条件刀片刀具寿命V_c=130m/min
   f=0.4mm/r
   a_p=1.5mm
   冷却液：乳化液CNMG120412-M5
   TP2009min CNMG120412-M5(New)
   TP20011min
2. 刀具使用寿命比较
   对M5 型硬质合金可转位刀片的改进设计主要是为了提高其在加工钢、不锈钢、铸铁时的切削性能。表1、表2、表3为相同切削条件下M5和M5(New)在车削钢、 不锈钢、铸铁时刀具寿命的比较，其中表1是车削工件材料为C45的钢轮毂外圆；表2是车削工件材料为GGG50的铸铁轮毂的内孔；表3为车削工件材料为 F51的不锈钢法兰外表面。显然与M5相比M5(New)在相同的切削条件下，其刀具使用寿命大大提高。

四、结论

通过改进前后可转位刀片切削性能的比较，在相同的切削条件下，采用负倒棱和凹坑组合的断屑槽槽型改进设计，其刀片使用寿命大大提高。

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