新型偏置斜沟槽微织构减磨菱形车刀片

本发明涉及一种新型偏置斜沟槽微织构减磨菱形车刀刀片。属于切削加工刀具技术领域，主要应用在高温合金加工的技术领域。

背景技术：

高温合金具有非常好的抗腐蚀性能、抗氧化性能和抗蠕变性能，常用来制作航空航天发动机和燃气轮机的轮盘、叶片等耐热零部件。但是它也是典型的难加工材料，主要是因为在切削加工高温合金过程中具有切削抗力大、切削温度高、刀具磨损严重、加工硬化严重等特点。传统刀片难以满足加工需求，对于能够有效减少切削镍基高温合金车削时刀片磨损的研究与创新迫在眉睫。而在刀具上加微织构能够很好解决这些问题，大量研究结果表明微织构可以改善刀具的切削性能，对切削力、切削温度和刀具磨损等产生较大的影响。相关学者使用微织构刀具切削难加工材料，发现微织构能够降低切削力和切削温度。因此在前后刀面设计尺寸合适的微织构，能够提高刀具耐磨损性能和改善难加工材料已加工表面质量。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题：在使用普通车刀片加工镍基高温合金时，产生的切削力大，刀具磨损严重甚至是破损崩刃，故本发明提供了一种新型偏置斜沟槽微织构减磨菱形可转位车刀片，该刀片能够有效的降低切削力，降低切削温度，减小刀具切削过程中的摩擦、磨损。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案：本刀片主体设计为80°菱形车刀片，刀尖圆弧半径为0.8mm，材质为硬质合金。

本刀片为了能够更好的减少磨损、降低温度，所采取的技术方案为：刀片呈中心对称和上下面对称，共有四个切削刃，在前刀面处设有等距斜沟槽微织构，由于使用较小的切削用量进行切削加工时刀具的磨损集中体现在副切削刃附近，因此其在副切削刃处的分布较为密集，在主切削刃的分布疏散。在刀片后刀面有等距点阵排列的方形凹坑微织构，其凹坑形状大小相同，越靠近切削刃分布越密集，作用效果与前刀面微织构类似，都能够有效的减少刀具磨损。凹坑微织构能够很好的容纳切削时产生的磨粒，从而减轻所产生的磨粒磨损。此外在前刀面微织构下还有一个椭球形断屑台2，能够阻断切屑，改变切屑流向，使得切屑不会大量的留在刀面上且远离已加工表面。在前刀面中间设有多边形凸台，在凸台上有若干半球形凸起6、m形凸起10和曲线形沟槽5，用来减少切屑和前刀面的接触，降低产生的摩擦力，达到降低温度的效果。凸台7上还设有散热层8和导流槽9，能够储存部分切削液，起到润滑和冷却的作用，大大地降低了切削温度。另外在前刀面边缘四周设有多个胶囊状凸起3和圆柱形凸起4，它们的作用与凸台上的断屑台作用大致相同。

本发明的有益效果：本发明主要应用于镍基高温合金的切削加工，能够更好的减少在切削加工时所产生的切削力、切削温度，减轻刀具的磨损等问题，提高刀具的使用寿命，并且提高已加工表面质量。此外，因其材料是硬质合金，所以还具有成本低、易加工等优点。

附图说明

图1新型偏置斜沟槽微织构减磨菱形车刀片正等侧视图。

图2新型偏置斜沟槽微织构减磨菱形车刀片三维图。

图3前后刀面微织构三维放大图。

图4新型偏置斜沟槽微织构减磨菱形车刀片俯视图及局部放大图。

图5新型偏置斜沟槽微织构减磨菱形车刀片正视图及局部放大图。

图中标记：1斜沟槽微织构；2椭球形断屑台；3胶囊状凸起；4圆柱形凸起；5曲线形沟槽；6半球形凸起；7多边形凸台；8散热层；9导流槽；10m形凸起。

具体实施方式

如图2新型偏置斜沟槽微织构减磨菱形车刀片三维图和图3微织构三维放大图所示，刀片主体设计为80°菱形车刀刀片，刀尖圆弧半径为0.8mm，材质为硬质合金，刀具前刀面微织构为斜沟槽微织构，而后刀面微织构为方形凹坑微织构。

对于前刀面上分布的斜沟槽微织构1，它们的槽宽相等，两个之间的距离也相等，其尺寸为20μm。其分布方式为从主切削刃到副切削刃越来越密集。在切削加工时，切屑会从主切削刃流向副切削刃，由于刀面与切屑密切接触会产生高温高压，再加上较大的切削力作用下，刀具很容易发生磨损，并且主要集中在副切削刃处。因此本发明分布在副切削刃附近的微织构较为密集，有助于降低切削温度和切削力，减少刀具磨损。

后刀面的方形凹坑微织构与前刀面微织构不同，其形状为凹坑，呈等距点阵分布，方形凹坑边长50μm，间距为120μm。在后刀面的分布为靠近切削刃越来越密集，远离切削刃的分布较为均匀，较为疏散。凹坑微织构相比于沟槽微织构，沟槽微织构对切削力减小程度更为明显一些，具有更高强度。在加工时，后刀面与已加工表面会产生大量摩擦，并且会产生较大的挤压，凹坑微织构的存在能够很好的减少两者之间的摩擦力，从而起到减少刀具磨损的效果。

除此之外，如图1所示刀片前刀面中间为一个多边形凸台7，凸台7上前后各有一个椭球形断屑台2，起的作用就是当切削加工产生切屑时，能够很好地断屑并且改变切屑的流向，防止过多切屑与刀片前刀面接触，从而减轻刀具的磨损。在凸台7上有多个半球形凸起6、曲线形沟槽5、m形凸起10，能够减少切削与工件缠绕划伤已加工表面，提高已加工表面质量。另外还设有散热层8和导流槽9，在切削加工时，使用切削液时，切削液会顺着导流槽流向散热层，散热层上会存有部分切削液，起到冷却的作用。刀片前刀面边缘处四周都有胶囊状凸起3和圆柱形凸起4，能够起到断屑和改变切屑流向的作用。

技术特征：

1.一种新型偏置斜沟槽微织构减磨菱形车刀片，其特征1是：刀片主体80°菱形车刀片，刀尖圆弧半径为0.8mm，材质为硬质合金，整体呈中心对称和上下面对称，共有四个切削刃，刀片前刀面处分布沟槽微织构，后刀面设有等距点阵方形凹坑微织构。

2.一种新型偏置斜沟槽微织构减磨菱形车刀片，其特征2是：前刀面设有为斜沟槽微织构1，沟槽与水平方向之间的角度为38°，宽度为20μm，其靠近主切削刃方向分布疏散，在副切削刃处分布密集。

3.一种新型偏置斜沟槽微织构减磨菱形车刀片，其特征3是：后刀面设有形状大小相同等距点阵的方形凹坑微织构，其尺寸边长为50μm，分布方式为先均匀后密集，越靠近切削刃的地方越密集。

4.一种新型偏置斜沟槽微织构减磨菱形车刀片，其特征4是：刀片前刀面上有椭球形断屑台2，能够很好的起到断屑作用，边缘处有胶囊状凸起3和圆柱形凸起4，起到辅助断屑和改变切屑流向的作用。

5.一种新型偏置斜沟槽微织构减磨菱形车刀片，其特征5是：前刀面中间设有多边形凸台7，凸台上有导流槽9、散热层8、半球形凸起6、m形凸起10、曲线形沟槽5，可以用来降低切削温度。

技术总结
一种新型偏置斜沟槽微织构减磨菱形车刀片，该刀片依据切削加工实验结果，在使用较小的切削用量进行加工时刀具前刀面的磨损主要集中在副切削刃附近，因此在前刀面位置设计出一种斜沟槽微织构，斜沟槽在前刀面主切削刃的分布较为疏散，而在副切削刃分布较为密集，在刀具后刀面也设计了间距相等线性排列的方形凹坑微织构，这样就能有效的减少刀具的磨损，延长刀具的使用寿命。刀片前刀面设有椭球形断屑台，在加工时起到断屑、改变切屑流向的作用，前刀面四周设有胶囊状凸起和圆柱形凸起，起到辅助断屑的作用。前刀面上的凸形台上设有半球状凸起、曲线形沟槽、M形凸起、散热层、导流槽，增强了刀片的散热能力，有利于降低切削温度。

技术研发人员：胡景姝;连威
受保护的技术使用者：哈尔滨理工大学
技术研发日：2021.05.10
技术公布日：2021.07.23