本发明属于切削加工刀具技术领域，尤其涉及一种高压冷却下高效断屑减磨双面菱形车刀片。
背景技术：
高温合金是推动航空发动机发展的最为关键的结构材料，具有耐高温、耐腐蚀、耐磨、耐疲劳等良好的综合性能，随着航空制造业的迅速发展，高温合金的应用也越来越广泛；例如，航空发动机中的涡轮盘、导向叶片和燃烧室等热端零部件；但是，高温合金是一种典型的难加工材料，切削加工性差、导热性低，在切削过程中不仅易产生严重的加工硬化现象，且存在切削力大、切削温度高、断屑困难等现象，将进一步导致刀具磨损剧烈、破损和粘屑现象严重及刀具使用寿命缩短等问题，而不能有效地保证已加工工件的表面质量和精度；随着切削设备的发展，高压冷却技术的出现为解决高温合金的难加工性提供技术支撑；目前常用的硬质合金刀片还不能完全满足高温合金半精加工和精加工的高质量切削要求，在刀片设计上还有一定的改进空间，从而提高刀片切削性能和加工质量；设计合理的表面微织构可减小刀-屑接触面积，起到减磨抗磨的效果，也可以实现润滑液的有效存储，进而达到“二次润滑”效果；在高压冷却条件下进行切削加工，可有效地改善已加工表面质量、减少刀具磨损、降低生产成本；在此背景下提出的本发明为高温合金高效切削刀具的研究提供一些参考和借鉴。
技术实现要素：
本发明的目的针对现有的车刀片在切削高温合金材料过程中，存在切削温度高、切削力大、断屑困难、刀具磨损严重等问题，提供一种高压冷却下高效断屑减磨双面菱形车刀片。
本发明为了解决上述高温合金在切削加工过程中遇到的技术问题，所采取的技术方案是：所述刀片是80°菱形刀体，水平截面呈中心对称，采用的是双面可用设计；所述刀片的中心位置设有压紧螺纹孔，通过压紧螺纹孔将刀片固定在刀杆上；所述刀片在前刀面边缘处设有直线切削刃，在沿直线切削刃方向的前刀面上设有圆形凸起，每两条直线切削刃相交处为圆弧刀尖，每个圆弧刀尖处分布着圆形凹槽微织构，在靠近圆形凹槽微织构处设有类三角形断屑凸台，每个类三角形断屑凸台上设有圆形断屑凹槽；所述刀片的后刀面上设有圆形和方形构成的组合式微织构；所述刀片的中部区域靠近压紧螺纹孔处设有组合式圆盘形凸台，在此凸台上面分布着8个梯形凸起，每间隔一个梯形凸起均靠近类三角形断屑凸台，相邻两个凸起之间设有导流槽。
有益效果是：本发明菱形车刀片在靠近圆弧刀尖处设有圆形凹槽微织构，微织构可降低刀具在切削过程中刀-屑界面的摩擦系数，改善刀具应力分布集中以及散热条件，有效降低切削温度、切削力，减轻前刀面粘结，延长刀具使用寿命；在常规和高压冷却条件下，圆形凹槽微织构均可存储少量冷却液或润滑剂，对周围表面起到润滑作用，且在高压冷却条件使用，冷却润滑液可进行精确的喷射，达到的润滑效果会更佳，从而起到更好的减摩抗磨效果。
本发明菱形车刀片在靠近圆形凹槽微织构处设有类三角形断屑凸台，可降低切削阻力，增强刀尖的抗崩刃能力；同时在该断屑凸台反屑角的作用下，切屑卷曲半径变小，使切屑内部产生的卷曲应变增加，从而加剧切屑内部的塑形变形，有利于切屑的折断，使切削加工顺利平稳的进行。
本发明菱形车刀片在类三角形断屑凸台上设有圆形断屑凹槽，可使产生的切屑偏离工件，减少功率消耗，从而减少所产生的切削热；同时可以改善切屑内部应力和温度的分布状态，加快切屑产生断裂行为，使切屑缠绕刀片和工件的现象明显减少，可获得良好的工件表面质量。
本发明菱形车刀片在靠近类三角形断屑凸台处设有梯形凸起，该形状的凸起可促进刀片与楔块间的空气循环流动，提高刀片的散热作用；同时增加刀片刚性和抗冲击强度，在刀片装夹的过程中，保证刀片与刀体间的紧固性，减少刀片在切削加工过程的机械振动，避免因振动损坏切削刃。
本发明菱形车刀片在相邻两个梯形凸起间设有导流槽，冷却液通过导流槽被引导到切屑下方的直线切削刃上，将刀具在加工过程中产生的切削热分散出去，降低刀片的整体温度，从而达到冷却的目的。通过高压冷却技术进行半精加工及精加工可使冷却效果最大化，可延长刀具使用寿命以及优化断屑性能，同时有助于增加水流压力，可更好地冷却刀尖。
本发明菱形车刀片采用的是双面可用设计，有效切削刃数为四刃，其中一个切削刃在切削加工过程中达到磨钝标准而不能再继续使用时，只需要旋转刀片，利用新的切削刃进行切削加工，实现一刀多用，降低刀具加工成本；同时减少停机换刀时间，获得较高的生产率。
本发明菱形车刀片在沿直线切削刃（6）方向的前刀面（5）上设有圆形凸起，该形状的凸起可缩短刀-屑接触长度，降低切削温度，使切屑在刀具前刀面上不易粘结，可有效地避免粘刀现象；同时对切屑产生一定的附加弯曲变形，有助于切屑的折断，并使切屑从前刀面脱离顺畅。
本发明菱形车刀片在后刀面靠近直线切削刃的位置上，设有平行于切削刃的圆形与方形组合式微织构结构阵列，组合式微织构可降低刀具与工件表面之间的摩擦系数，摩擦力变小，进而产生较小的切削力，可有效地防止刀具后刀面过早磨损或破损，提高已加工表面质量及刀具的切削性能。
附图说明
图1是本发明的主视图；
图2是本发明的俯视图；
图3是图1的a-a方向剖视图；
图4是图1的ⅰ处局部放大图；
图5是图2的ⅱ处局部放大图；
图6是本发明的立体示意图；
图中标记：1-组合式微织构；2-圆形凹槽微织构；3-类三角形断屑凸台；4-圆形断屑凹槽；5-前刀面；6-直线切削刃；7-圆弧刀尖；8-压紧螺纹孔；9-圆形凸起；10-导流槽；11-梯形凸起。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1-图6说明本实施方式，本实施方式所述一种高压冷却下高效断屑减磨双面菱形车刀片，外形为80°菱形刀体，水平截面呈中心对称，采用的双面可用设计，通过中心位置处的压紧螺纹孔（8）将刀片固定在刀杆上，在刀片前刀面（5）边缘处设有直线切削刃（6），每两条直线切削刃（6）相交处为圆弧刀尖（7），每个圆弧刀尖（7）处分布着圆形凹槽微织构（2），靠近圆形凹槽微织构（2）处设有类三角形断屑凸台（3），每个类三角形断屑凸台（3）上设有圆形断屑凹槽（4），在刀片的中部区域靠近压紧螺纹孔（8）处设有组合式的圆盘形凸台，在此凸台上面分布着8个梯形凸起（11），每间隔一个梯形凸起（11）都靠近类三角形断屑凸台（3），相邻两个梯形凸起之间设有导流槽（10），在沿直线切削刃（6）方向的前刀面（5）上设有圆形凸起（9），刀片的后刀面上设有圆形和方形构成的组合式微织构（1）。
具体实施方式二：结合图1和图4说明本实施方式，本实施方式所述刀片在靠近圆弧刀尖（7）处置入呈直线阵列分布半径为25μm，深度为35μm的圆形凹槽微织构（2），有效地降低刀具在切削过程中刀-屑界面的摩擦系数，改善刀具应力分布集中以及散热条件，抑制切屑在前刀面（5）产生粘结现象，减缓圆弧刀尖（7）磨损，提高刀具耐用度；呈直线式分布的圆形凹槽微织构（2），其方向与切屑流向相互垂直，让刀具起到减磨抗磨效果；在常规和高压冷却条件下进行切削加工时，圆形凹槽微织构（2）均可存储少量冷却液或润滑剂，对周围表面起到润滑作用，且在高压冷却条件下使用，冷却润滑液可进行精确的喷射，达到的润滑效果更佳，使切削加工过程高效稳定地进行。
具体实施方式三：结合图1和图6说明本实施方式，本实施方式所述类三角形断屑凸台（3）可降低切削力，提高圆弧刀尖（7）强度，增强圆弧刀尖（7）的抗崩刃能力；在类三角形断屑凸台（3）反屑角作用下，切屑卷曲半径变小，使切屑内部产生的卷曲应变增加，从而加剧切屑内部塑形变形，有利于切屑的快速折断，使切削加工过程顺利平稳地进行。
具体实施方式四：结合图6说明本实施方式，本实施方式所述刀片在靠近类三角形断屑凸台（3）处设有梯形凸起（11），此形状的凸起可促进刀片和楔块之间的空气循环流动，进而提高刀片的散热作用；同时增加刀片的刚性和抗冲击强度，避免在安装过程中被损坏，也减少刀片在切削加工过程产生的机械振动，可有效地保证已加工表面工件定位精度。
具体实施方式五：结合图6说明本实施方式，本实施方式所述刀片在相邻两个梯形凸起间设有导流槽（10），冷却液通过导流槽（10）被引导到切屑下方的直线切削刃（6）上，将刀片在加工过程中产生的切削热分散出去，降低刀片整体温度，从而达到冷却的目的。通过高压冷却技术进行切削加工可使冷却效果最大化，可延长刀具使用寿命以及优化断屑性能，同时有助于增加水流压力，可更好地冷却刀尖。
具体实施方式六：结合图2和图5说明本实施方式，本实施方式所述后刀面是刀片与工件相接触的区域，在后刀面上置入由圆形凹坑微织构和正方形凹坑微织构构成的组合式微织构（1），在直线切削刃（6）和圆弧刀尖（7）边缘向下处分布着呈直线阵列直径为50μm的圆形凹坑微织构和边长为50μm，凹坑深度为35μm的正方形凹坑微织构，在切削加工过程中，工件会受到刀具后刀面挤压和摩擦作用，组合式微织构（1）对刀片具有减磨抗磨的效果，它的合理置入可改善刀具后刀面与工件表面间的摩擦情况，降低刀具与工件表面间的摩擦系数，摩擦力变小，故产生的切削力较小，可有效地防止刀具后刀面过早磨损或破损，使刀具的使用寿命明显提高。
1.一种高压冷却下高效断屑减磨双面菱形车刀片，其特征在于：所述刀片是外形为80°菱形刀体，水平截面呈中心对称，刀片的中心位置设有压紧螺纹孔（8），通过压紧螺纹孔（8）将刀片固定在刀杆上；所述刀片在前刀面（5）边缘处设有直线切削刃（6），在沿直线切削刃（6）方向的前刀面（5）上设有圆形凸起（9），每两条直线切削刃（6）相交处为圆弧刀尖（7），每个圆弧刀尖处（7）分布着圆形凹槽微织构（2），在靠近圆形凹槽微织构（2）处设有类三角形断屑凸台（3），每个类三角形断屑凸台（3）上设有圆形断屑凹槽（4）；所述刀片在后刀面上设有组合式微织构（1）；所述刀片中部区域靠近压紧螺纹孔（8）处设有组合式圆盘形凸台，在此凸台上面分布着8个梯形凸起（11），每间隔一个梯形凸起（11）都靠近类三角形断屑凸台（3），相邻两个梯形凸起（11）之间设有导流槽（10）。
2.根据权利要求1所述一种高压冷却下高效断屑减磨双面菱形车刀片，其特征在于：所述的刀片每个圆弧刀尖（7）的半径是40mm，靠近圆弧刀尖（7）分布着直径为50μm，深度为35μm的圆形凹槽微织构（2）。
3.根据权利要求1所述一种高压冷却下高效断屑减磨双面菱形车刀片，其特征在于：所述的刀片在压紧螺纹孔（8）附近设有梯形凸起（11），它具有20°拔模角度，并且相邻两个梯形凸起（11）之间构成导流槽（10）。
4.根据权利要求1所述一种高压冷却下高效断屑减磨双面菱形车刀片，其特征在于：所述的刀片在沿直线切削刃（6）方向的前刀面（5）上设有圆形凸起（9），起到辅助断屑和导屑的作用。
5.根据权利要求1所述一种高压冷却下高效断屑减磨双面菱形车刀片，其特征在于：所述的刀片在靠近圆形凹槽微织构（2）附近设有类三角形断屑凸台（3），起到增加圆弧刀尖（7）强度及抗崩刃能力。
技术总结