一种环形槽加工刀具的制作方法

本发明涉及机械加工设备领域，更具体地说，涉及一种环形槽加工刀具。

背景技术：

在一些机械产品零件中，有一类产品零件的材料为不锈钢，不锈钢的牌号为0cr17ni4cu4nb，其热处理硬度值为33～38hrc，产品零件上设置有比较深的环形槽，环形槽的深度尺寸与宽度尺寸之比值大于5，其尺寸公差或位置公差一般都不大于0.02～0.03mm，粗糙度为ra0.8。当这类环形槽的宽度大约为5mm(本例产品零件环形槽的宽度为5.04mm)，而环形槽的深度较大(本例为31mm)时，即槽深与槽宽之比值大于6时，常见的加工方法一般有以下2种：

第1种，在环形槽处钻加工排孔，去除部分余量；再采取电火花成型加工环形槽达图。

第2种，粗铣比较深的环形槽，槽宽留加工余量0.15～0.20mm；再采取数控电火花成型加工环形槽达图。

常规情况下，上述加工方法，它们都会存在着一些缺陷，其常见缺陷如下：

1)加工效率较低。无论是采用钻排孔方法或者铣削方法，再采用电火花成型方法加工环形槽达图，加工时间都比较慢长，加工效率都比较低。

2)加工的成本较高。因为环形槽比较窄且比较深，钻头或者铣刀的刚性和强度都比较差，刀具在吃刀或进刀时稍有不慎就很容易发生颤动甚至被折断，出现刀具报废或者产品零件报废，这样就相应地增加了制造成本；若用数控电火花成型加工环形槽，制造电极的成本和电加工的成本也都比较高。

3)尺寸精度和表面粗糙度都比较差。环形槽比较窄而且比较深(本例槽深与槽宽之比值大于6)，当采用刀具加工成型时，由于刀具的刚性不足易失稳而出现颤动，再加上切屑难于顺利排除而出现挤压或碰划伤已加工表面，造成产品零件的尺寸精度和表面粗糙度都比较差。若用数控电火花成型加工环形槽，因为电蚀物同样难于顺利地从环形槽里排出来，造成电蚀物在环形槽中可能再次或多次重复放电，从而造成产品零件的尺寸精度和表面粗糙度都比较差。

综上所述，如何有效地解决环形槽的加工成本高、且无法一次加工成型等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种环形槽加工刀具，以解决环形槽的加工成本高、且无法一次加工成型等问题。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种环形槽加工刀具，包括刀体和设于所述刀体端部的圆环夹持部，所述圆环夹持部设有用于安装刀片的轴向定位面，所述圆环夹持部的径向截面自所述轴向定位面沿周向设有排屑缺口，所述刀片与所述轴向定位面可拆卸的固定连接，所述刀片的刀刃部突出于所述圆环夹持部的端壁。

优选地，所述刀片与所述轴向定位面经定位螺钉连接，所述定位螺钉的个数为多个，多个所述定位螺钉的中心线的连线与所述刀片的侧壁的平行度不大于0.01mm。

优选地，所述圆环夹持部靠近所述刀体的一端设有固定凸起部，所述固定凸起部与所述轴向定位面形成第一凹槽，所述刀片的一端设于所述第一凹槽内且与所述固定凸起部可拆卸的固定连接，所述第一凹槽的端壁与所述刀片的侧壁间设有0-0.01mm间隙。

优选地，所述固定凸起部上设有用于压紧所述刀片的螺纹件，所述螺纹件设于所述定位螺钉的中心线的连线上。

优选地，所述排屑缺口为所述圆环夹持部的径向截面的1/4扇形缺口，所述扇形缺口沿轴向贯通所述圆环夹持部。

优选地，所述定位螺钉的个数为两个。

优选地，所述刀体为圆柱刀体，所述圆柱刀体设有用于夹持的扁面，所述轴向定位面与所述扁面间平行度不大于0.01mm，所述固定凸起部靠近所述轴向定位面的第一壁面与所述扁面间平行度不大于0.01mm，所述第一凹槽的端壁与所述扁面间垂直度不大于0.01mm。

优选地，所述刀片包括工作部和刀柄部，所述工作部和所述刀柄部间设有0.2-0.3mm的让位值，所述工作部包括预设值为1度的让位角。

优选地，所述刀片的前角为5度、后角斜度值为3度，卷屑槽面与前刀面间的夹角为145度。

优选地，所述刀片为硬质合金刀片。

本发明提供的环形槽加工刀具，包括刀体和设于刀体端部的圆环夹持部，圆环夹持部设有用于安装刀片的轴向定位面，圆环夹持部的径向截面自轴向定位面沿周向设有排屑缺口，刀片与轴向定位面可拆卸的固定连接，刀片的刀刃部突出于圆环夹持部的端壁。

应用本发明提供的环形槽加工刀具，通过圆环夹持部提高刀具的强度和刚性，可对环形槽通过车床、铣床或镗床进行一次加工，且一次装夹使用此刀具可以加工出环形槽达图，无需另外增加其他的精加工工序，显著提高产品零件的生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的环形槽加工刀具的结构示意图；

图2为图1中的a-a向结构示意图；

图3为图2中的局部剖视图；

图4为本发明实施例提供的工件的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的刀体的结构示意图；

图6为图5的俯视结构示意图；

图7为图5的侧视结构示意图；

图8为本发明实施例提供的刀片的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的刀片的局部放大示意图。

附图中标记如下：

刀体1、刀片2、固定凸起部3、定位螺钉4、圆环夹持部5、压紧螺钉6。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种环形槽加工刀具，以解决环形槽的加工成本高、且无法一次加工成型等问题。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图9，图1为本发明实施例提供的环形槽加工刀具的结构示意图；图2为图1中的a-a向结构示意图；图3为图2中的局部剖视图；图4为本发明实施例提供的工件的结构示意图；图5为本发明实施例提供的刀体的结构示意图；图6为图5的俯视结构示意图；图7为图5的侧视结构示意图；图8为本发明实施例提供的刀片的结构示意图；图9为本发明实施例提供的刀片的局部放大示意图。

在一种具体的实施方式中，本发明提供的环形槽加工刀具，包括刀体1和设于刀体1端部的圆环夹持部5，圆环夹持部5设有用于安装刀片2的轴向定位面，圆环夹持部5的径向截面自轴向定位面沿周向设有排屑缺口，刀片2与轴向定位面可拆卸的固定连接，刀片2的刀刃部突出于圆环夹持部5的端壁。

刀体1和圆环夹持部5为一体式设置，圆环夹持部5设有轴向定位面，轴向定位面沿圆环夹持部5的轴向延伸，其长度大于等于刀片2的长度，以最大程度上与刀片2接触对其进行紧固，排屑缺口可优选为扇形缺口，即圆环夹持部5为非整圆，其排屑缺口用于留出安装刀片2的空间，刀片2与轴向定位面可通过螺钉或其他螺纹件进行可拆卸的固定连接，当然，在其他实施例中，也可以自行选择可拆卸的固定连接的方式，只要能够达到相同的技术效果即可，对具体的实现方式不作限定。

可以理解的是，为了对工件进行有效切割，刀片2的刀刃部突出于圆环夹持部5的端壁设置，以在对工件进行环形槽的加工时与工件接触。刀体1的柄部外圆尺寸y可由机床设备上的安装孔尺寸(或弹簧夹头的孔尺寸)而确定。当此刀具用于数控车床时，刀体1的柄部外圆尺寸y由该机床设备上相应安装孔(或弹簧夹头的孔尺寸)而确定；当此刀具用于普通车床时，刀体1的柄部外圆尺寸y只要具有足够的强度和刚性即可。一般的，柄部外圆尺寸y的圆柱度不大于0.01mm。

其中，圆环夹持部5的外圆尺寸d1，应小于产品零件上相应孔尺寸d约0.4mm，圆环夹持部5的圆孔尺寸d1，应大于产品零件上相应外圆尺寸d约0.4mm。外圆尺寸d1和圆孔尺寸d1的轴心线对柄部外圆尺寸y的轴心线的同轴度不大于0.02mm，确保加工过程中刀体1不会与产品零件的已加工面发生干涉。刀体1的头部处e1面，至h面的长度尺寸值应大于产品零件上环形槽相应深度尺寸值约2mm，确保使用此刀具时能够顺利地加工出环形槽的各尺寸。

应用本发明提供的环形槽加工刀具，通过圆环夹持部5提高刀具的强度和刚性，可对环形槽通过车床、铣床或镗床进行一次加工，且一次装夹使用此刀具可以加工出环形槽达图，无需另外增加其他的精加工工序，显著提高产品零件的生产效率。

具体的，刀片2与轴向定位面经定位螺钉4连接，定位螺钉4的个数为多个，多个定位螺钉4的中心线的连线与刀片2的侧壁的平行度不大于0.01mm。相应的刀片2和轴向定位面上分别设有定位孔和螺纹孔，螺纹孔在轴向定位面上时，其螺纹孔的位置度不大于0.02mm，以确保刀片2在定位和紧固后，刀片2与刀体1的柄部的轴心线保持平行；定位孔的中心线的连线对刀体1的侧壁m、n面的平行度优选为0.01mm，对侧面c1面的垂直度都不大于0.01mm。可以理解的是，定位螺钉4安装后，定位螺钉4的螺纹部分不能高出圆环夹持部5的外圆d1。优选地，定位螺钉4的材料为2cr13，热处理为28～32hrc，定位螺钉4的头部安装后，在加工产品零件的环形槽的过程中，不能与产品零件的孔尺寸d发生干涉。一般根据待加工环形槽的深度设置刀片2的长度，并设置定位螺钉4的个数，优选地，定位螺钉4的个数为两个。

进一步地，圆环夹持部5靠近刀体1的一端设有固定凸起部3，固定凸起部3与轴向定位面形成第一凹槽，刀片2的一端设于第一凹槽内且与固定凸起部3可拆卸的固定连接，第一凹槽的端壁与刀片2的侧壁间设有0-0.01mm间隙。

为了圆环夹持部5与刀片2设置更多的接触面积，以保证刀片2的刚性，在圆环夹持部5的一端设置固定凸起部3，固定凸起部3一般与圆环夹持部5和刀体1为一体式设置，固定凸起部3与轴向定位面形成第一凹槽，刀片2的一端设于第一凹槽内，固定凸起部3与刀片2紧固，具体可通过卡紧或其他方式实现，第一凹槽包括设于固定凸起部3下壁的第一壁面b和第一端壁c，第一端壁c至圆环夹持部5的侧壁h面间的距离与装配后的刀片2间留有0-0.01mm间隙，轴向定位面和第一壁面b间的尺寸值应大于第一凹槽的高度0.01mm。

更进一步地，固定凸起部3上设有用于压紧刀片2的螺纹件，螺纹件设于定位螺钉4的中心线的连线上，有利于有效对刀片2进行紧固，且螺纹件不会与产品零件的孔d发生干涉。固定凸起部3相应的设有螺纹孔，螺纹件优选为压紧螺钉6。

在一种具体的实施方式中，排屑缺口为圆环夹持部5的径向截面的1/4扇形缺口，扇形缺口沿轴向贯通圆环夹持部5。当然，在其他实施例中，也可以自行选择排屑缺口的大小，此处仅在保证刀片2和螺钉的安装空间的情况下，最大程度上保证刀体1的强度和刚性，可根据实际需要自行设置，均在本发明的保护范围内。

在上述各实施例的基础上，刀体1为圆柱刀体1，圆柱刀体1设有用于夹持的扁面，轴向定位面与扁面间平行度不大于0.01mm，固定凸起部3靠近轴向定位面的第一壁面与扁面间平行度不大于0.01mm，第一凹槽的端壁与扁面间垂直度不大于0.01mm。

具体的，刀片2包括工作部和刀柄部，工作部和刀柄部间设有0.2-0.3mm的让位值，工作部包括预设值为1度的让位角。主切削刃的长度与待加工工件的槽宽一致，工作部加工左右偏角约1度，以进行让刀，刀柄部的柄宽为m面至n面间的距离，其比工作部的宽度小0.2-0.3mm，同样进行让刀。

进一步地，刀片2的前角为5度、后角斜度值为3度，卷屑槽面与前刀面间的夹角为145度。后刀面h1处的刀刃应高出刀体1的h面约0.5mm，后角斜度值取3°；侧面ij面、hk面、m面的后角斜度值都取3°。

更进一步地，刀片2为硬质合金刀片2，牌号为zk30uf。

在使用时，刀片2的切屑刃应高出刀体1的端面h面约为0.5mm，刀片2的侧面m、n面，与刀体1的轴心线的平行度为0.02mm，定位螺钉4与刀片2的两个定位孔之间为间隙配合，间隙值为0.01～0.02mm；配置垫圈，借助四方扳手来紧固定位螺钉4，再使用砂轮打磨去掉凸出刀体1的d1外圆面的定位螺钉4的螺纹尾部(图样的q部位)。

可先采用铝件作为坯料进行试刀，观察刀片2在加工环形槽的过程中，螺钉的头部、尾部及刀片2的m、n面等等，与产品零件的孔d、外圆d是否存在干涉现象。只有排除了所有可能的不正常现象，才能正式加工产品零件的环形槽。

当本发明的车加工深槽的刀具在精密数控车床上使用时，环形槽的尺寸精度或位置精度可以控制为不大于0.005～0.010mm，粗糙度为ra0.4。

当本发明的车加工深槽的刀具在普通精密车床上使用时，环形槽的尺寸精度或位置精度可以控制为不大于0.005～0.02mm，粗糙度为ra0.8。刀片2的工作部的左、右偏角都约为1°，这时，即使硬质合金刀片2的刀刃部被磨损0.1～0.2mm，对被加工产品零件的环形槽的宽度尺寸也仅仅只有几个u的影响，因此，通过进行原物返修刀片2，将原实物的刃部再次(或者重复2～3次)进行刃磨返修(前角和后角)，便可大幅度地提高刀具的使用寿命。当刀片2被磨损至报废时，则拆除后再安装新的刀片2，试刀合格后，便可以继续使用此刀具加工产品零件的环形槽。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。