一种切削高温合金GH4169的微槽硬质合金车刀片的制作方法

本发明涉及一种切削加工领域用的车刀刀片，特别是一种切削高温合金gh4169的微槽硬质合金车刀片。

背景技术：

切削加工是机械制造业材料去除的主要手段，而切削刀具的好坏直接影响了切削加工的效率及加工质量。在切削加工中，切削刃作为去除材料的主要部位，切削刃及切削刃附近区域(切削刃近域，图2中虚线包围的区域)的工作环境最为恶劣，而其结构又直接关系到刀具的耐用度和加工的效率及品质，所以合理的切削刃及切削刃近域结构设计对提升车刀的性能尤为重要。目前行业对车刀的结构设计主要集中在如何减小车刀与工件间的摩擦和如何合理的设计断屑槽使刀屑能够按照要求脱落避免影响工件加工，简言之就是目前的设计集中点主要在如何减小摩擦及如何使断屑效果好。但在切削加工时，车刀的温度会急剧升高，这不仅会降低刀具的耐用度，而且还会降低切削品质。目前行业主要采用的降温手段为在加工时使用冷却液降温，该降温方式只能降低车刀表面的温度，而车刀内部温度效果并不理想。通过上述可知，目前行业还未就如何降低切削刃近域的切削温度对车刀的结构进行设计。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种切削高温合金gh4169的微槽硬质合金车刀片。本发明具有降低切削温度和提高刀具耐用度的特点。

本发明的技术方案：一种切削高温合金gh4169的微槽硬质合金车刀片，包括前刀面，前刀面的边缘设有主切削刃，前刀面的切削刃近域处设有j形微槽，且在j形微槽的外缘与主切削刃间设有波纹微槽。

前述的切削高温合金gh4169的微槽硬质合金车刀片中，所述的j形微槽在前刀面的截面为非对称曲线型，j形微槽的底面呈弧面，j形微槽的深度h为0.27-0.34mm。

前述的切削高温合金gh4169的微槽硬质合金车刀片中，所述的波纹微槽为4～5个波形刃。

前述的切削高温合金gh4169的微槽硬质合金车刀片中，所述的j形微槽的长度l1为2.15-2.66mm，j形微槽的宽度w为0.89-1.21mm。

前述的切削高温合金gh4169的微槽硬质合金车刀片中，所述的j形微槽的靠近主切削刃一侧的外缘距主切削刃的距离t为0.06-0.09mm。

前述的切削高温合金gh4169的微槽硬质合金车刀片中，所述的波纹微槽的波长l3为0.14～0.21mm，波纹总长度l2为0.7～0.83mm，最大半径r为0.04～0.07mm，沿垂直于前刀面上观察波纹的偏移角度λ＝6～9°。

前述的切削高温合金gh4169的微槽硬质合金车刀片中，所述的j形微槽的外缘与主切削刃的连接形式为弧面或平面。

有益效果：与现有技术相比，本发明通过在切削刃近域处设置微槽结构，使车刀在切削高温合金gh4169时，车刀的刀-屑实际接触区域(该区域位于切削刃近域)的温度降低从而有效提高刀具的耐用度。申请人通过对切削高温合金gh4169的大量实验和分析发现，车刀在切削过程中，j形微槽的存在增大了切屑与刀具前刀面接触面积(由图6-11可知，本发明刀-屑几乎为全接触)，降低了刀具在刀-屑接触处区的正应力；j形微槽的存在改变了刀具切削过程的热力耦合作用，改变了第一变形区应力应变状态，降低切削热的产生；波纹微槽的方向是沿流屑方向的，故波纹微槽的存在使切屑流出更加顺畅。综合作用使得刀具切削温度得到有效降低，进而有效确保了车刀具的耐用度。

本发明中，申请人通过对切削高温合金gh4169的大量实验分析发现，当在前刀面上距主切削刃0.09mm的距离挖一个j形微槽以及波纹微槽，j形微槽的深度为0.33mm且微槽的长度l1和宽度w分别为2.5mm和1.05mm，且当波纹微槽的波长l3为0.14～0.21mm，波纹总长度l2为0.7～0.83mm，最大半径r为0.04～0.07mm，流屑角λ＝6～9°时，车刀片有较明显降温效果，且切削刃及切削刃近域满足粉末冶金压制工艺的要求。

本发明微槽还有断屑的功能：本发明使得切削过程中切屑沿微槽内壁流动，而该内壁对切屑产生一定阻挡作用从而使得切屑发生卷曲，当切屑流经微槽外边缘时，受到该处的高应力作用，当切削因受到局部应力作用而发生的应变达到其极限应变值时，切屑即发生折断。

为了能更好证明本发明的有益效果，申请人做了如下实验：使用普通硬质合金车刀(以下简称ⅰ号车刀)、仅设置j形微槽的车刀(以下简称ⅱ号车刀)与本发明车刀(以下简称ⅲ号车刀)进行切削高温合金gh4169对比实验。上述的车刀，其每一组对比实验均在相同切削条件(切削用量、刀具和工件材料等)下进行，切削高温合金gh4169的对比实验方案及结果如表1所示。

表1

表1中的a＝(ⅰ-ⅱ)/ⅰ*100％；b＝(ⅱ-ⅲ)/ⅱ*100％；c＝(ⅰ-ⅲ)/ⅰ*100％。

通过上表可知，本发明与j形微槽车刀相比，其降温幅度提高1.15％-8.95％，可知波纹微槽车刀降温效果较明显。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的m处的局部放大示意图；

图3是图2的a-a截面上的结构示意图；

图4是图2中朝b方向的结构示意图；

图5是图1的m处的立体结构示意图；

图6是vc＝45m/min、f＝0.18mm、ap＝2.5mm和λ为6°时，微槽的刀-屑接触状态图，几乎为全接触；

图7是vc＝45m/min、f＝0.18mm、ap＝2.5mm和λ为7°时，微槽的刀-屑接触状态图，几乎为全接触；

图8是vc＝45m/min、f＝0.18mm、ap＝2.5mm和λ为8°时，微槽的刀-屑接触状态图，几乎为全接触；

图9是vc＝45m/min、f＝0.18mm、ap＝2.5mm和λ为9°时，微槽的刀-屑接触状态图，几乎为全接触；

图10是vc＝45m/min、f＝0.18mm、ap＝2.5mm、λ＝9°和r＝0.07时，微槽的刀-屑接触状态图，几乎为全接触；

图11是vc＝45m/min、f＝0.18mm、ap＝2.5mm、λ＝9°和r＝0.06时，微槽的刀-屑接触状态图，几乎为全接触；

附图中的标记为：1-前刀面，2-波纹微槽，3-主切削刃，4-外缘，5-j形微槽，6-刀尖，7-切削刃近域，8-底面。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

实施例1。一种切削高温合金gh4169的微槽硬质合金车刀片，构成如图1-5所示，包括前刀面1，前刀面1的边缘设有主切削刃3，前刀面1的切削刃近域7处设有j形微槽5(参见图2)，且在j形微槽5的外缘与主切削刃3间设有波纹微槽2(参见图2)。

前述的j形微槽5在前刀面1的截面为非对称曲线型(参见图2)，j形微槽5的底面8呈弧面(参见图3)，j形微槽5的深度h为0.27-0.34mm，优选0.33mm。

前述的波纹微槽2为4～5个波形刃(参见图2)。

前述的j形微槽5的长度l1为2.15-2.66mm，优选2.5mm，j形微槽5的宽度w为0.89-1.21mm，优选1.05mm。

前述的j形微槽5的靠近主切削刃3一侧的外缘4距主切削刃3的距离t为0.06-0.09mm，优选0.09mm。

前述的波纹微槽2的波长l3为0.14～0.21mm，波纹总长度l2为0.7～0.83mm，最大半径r为0.04～0.07mm，沿垂直于前刀面1上观察波纹的偏移角度λ＝6～9°。所述的偏移角度λ的偏移方向即为流屑角方向(方向及角度参见图2)。

前述的j形微槽5的外缘4(外缘位置参见图2或图5)与主切削刃3的连接形式为弧面或平面。

本发明的车刀在切削过程中，刀-屑几乎为全接触(参见图6-11)，降低了刀具在刀-屑接触处区的正应力；j形微槽的存在改变了刀具切削过程的热力耦合作用，改变了第一变形区应力应变状态，降低切削热的产生；波纹微槽的方向是沿流屑方向的，故波纹微槽的存在使切屑流出更加顺畅。综合作用使得刀具切削温度得到有效降低，进而有效确保了车刀具的耐用度。