本發(fā)明涉及一種切削加工領域用的切削刀具，特別是一種切削304不銹鋼的微結構硬質合金車刀片。

背景技術：

切削加工是機械制造業(yè)材料去除的主要手段，而切削刀具的好壞直接影響了切削加工的效率及加工質量。在切削加工中，切削刃作為去除材料的主要部位，切削刃及切削刃附近的前刀面區(qū)域(切削刃近域是指刀具前刀面上靠近切削刃的微小區(qū)域，如圖2中虛線包圍的區(qū)域)工作環(huán)境最為惡劣，而其結構又直接關系到刀具的耐用度和加工的效率及加工質量，所以合理的切削刃及切削刃近域結構設計對提升車刀的性能尤為重要。目前行業(yè)對刀具前刀面的結構設計主要集中減摩槽的設計和斷屑槽的設計，前者主要關注如何減小刀具與切屑底部金屬的摩擦，已達到降低切削溫度提高耐用度的目的，后者關注如何合理設計使切屑能夠按照要求折斷或彎曲，避免影響加工和加工表面質量。切削加工時，刀具的溫度會急劇升高，這不僅會降低刀具的耐用度，而且還會降低切削加工質量。目前行業(yè)主要采用的降溫手段為在加工時使用冷卻液降溫，該降溫方式只能降低車刀表面的溫度。通過上述可知，目前行業(yè)還沒有如何降低切削溫度對車刀切削刃近域的結構設計。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種切削304不銹鋼的前刀面切削刃近域微結構硬質合金車削刀片。本發(fā)明具有降低切削溫度和提高刀具耐用度的特點。

本發(fā)明的技術方案：一種切削304不銹鋼的微結構硬質合金車刀片，包括前刀面，前刀面的邊緣設有主切削刃，前刀面的切削刃近域處設有微槽；所述的微槽呈棒球棍型。

前述的切削304不銹鋼的微結構硬質合金車刀片中，所述的微槽在垂直于主切削刃的平面上的截面為非對稱曲線型，微槽的底面呈平面或弧面，微槽的最大深度H為0.1～0.3mm。

前述的切削304不銹鋼的微結構硬質合金車刀片中，所述的微槽的長度L為1～3.5mm，微槽的最大寬度W為0.5～1.5mm。

前述的切削304不銹鋼的微結構硬質合金車刀片中，所述的微槽的靠近主切削刃一側的外緣距主切削刃的距離T為0.08～0.5mm。

前述的切削304不銹鋼的微結構硬質合金車刀片中，所述的微槽的外緣與主切削刃的連接形式為等高型或不等高型。

前述的切削304不銹鋼的微結構硬質合金車刀片中，沿垂直于主后刀面方向觀察，所述的主切削刃呈弧線型或直線型。

有益效果

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明通過在前刀面切削刃近域處設置棒球棍型的微槽結構，使刀具在切削304不銹鋼時，刀-屑實際接觸區(qū)域(該區(qū)域位于切削刃近域)的溫度降低從而有效提高刀具的耐用度。眾所周知，刀具在切削過程中，刀-屑接觸區(qū)會發(fā)生劇烈摩擦和形變，產生局部高溫高壓，產生大量切削熱；同時在切削過程中第一變形區(qū)發(fā)生剪切滑移，剪切區(qū)域的抗剪切變形功幾乎全部轉化為切削熱，經過熱量的傳遞，也會導致刀具切削溫度的升高。本發(fā)明中，申請人通過對304不銹鋼的大量實驗分析發(fā)現(xiàn)，當在前刀面上距主切削刃0.08～0.5mm(最優(yōu)為0.15mm)的距離(該距離為靠近主切削刃一側的外緣距主切削刃的距離，即T)置入“棒球棍”型微槽結構，微槽的最大深度H在0.1～0.3mm間且微槽的長度L為1～3.5mm，最大寬度W為0.5～1.5mm時，切削刃近域的新結構有較明顯降溫效果；主要是因為：1)微槽的存在增大了切屑與刀具前刀面接觸面積，降低了刀具在刀-屑接觸處區(qū)的正應力，該正應力逐漸減小到某一臨界值，降低了切屑底層金屬內部發(fā)生內摩擦的可能，使得原本刀-屑接觸區(qū)部分內摩擦區(qū)域轉化為外摩擦區(qū)域即粘結摩擦區(qū)轉化為滑動摩擦區(qū)，由于內摩擦區(qū)域是刀具熱量的主要來源區(qū)域，該區(qū)域的減小導致了刀具溫度降低；2)微槽的存在改變了刀具切削過程的熱力耦合作用，改變了第一變形區(qū)應力應變狀態(tài)，改善了第一變形區(qū)剪切滑移，降低切削熱的產生。綜合作用使得刀具切削溫度得到有效降低，進而有效確保了車刀具的耐用度。

本發(fā)明在使用時，微槽還有斷屑的功能，微槽使得切削過程中切屑沿其表面流動，彎曲的表面對切屑的流動產生一定阻擋作用從而使得切屑發(fā)生卷曲，當切屑流經微槽外邊緣時，受到該處的高應力作用，當切削因受到局部應力作用而發(fā)生的應變達到其極限應變值時，切屑會發(fā)生折斷。與通常的斷屑槽和減摩槽相比，本發(fā)明微槽的不同之處，除了上述設計原理之外，微槽所處的位置主要在前刀面切削刃近域的刀-屑接觸區(qū)，尺度上一般小于斷屑槽和減摩槽，且其所處位置的范圍相對遠離主切削刃；切削過程中本發(fā)明微槽刀具與切屑底層的接觸狀幾乎全接觸或絕大部分接觸(如圖6-圖11所示)，增大了切屑與刀具前刀面接觸面積，降低了刀具在刀-屑接觸處區(qū)的正應力，而普通減摩槽刀具與切屑底層的接觸為不完全接觸，因為普通減摩槽的設計主要目的是減少刀具與切屑底層的接觸。

為了能更好證明本發(fā)明的有益效果，申請人做了如下仿真實驗：使用普通硬質合金車刀片(以下簡稱對照車刀)與本發(fā)明進行切削304不銹鋼仿真對比。

上述的對照車刀與本發(fā)明每一組對比實驗均在相同切削條件(切削用量、刀具幾何結構、刀具和工件材料等)下進行，切削304不銹鋼的仿真對比實驗方案及結果如表1所示。

表1

由表1可知，采用本發(fā)明能有效降低刀具的最高，降溫幅度達10～20％，降溫效果明顯。附圖說明

圖1是本發(fā)明的結構示意圖；

圖2是圖1的M處的結構示意圖；

圖3是零前角時圖2的A-A截面上的結構示意圖；

圖4是負前角時圖2的A-A截面上的結構示意圖；

圖5是正前角時圖2的A-A截面上的結構示意圖；

圖6是Vc＝200m/min、f＝0.25mm、a_p＝2.5mm和γ₀為0°時，微槽的刀-屑接觸狀態(tài)仿真圖；

圖7是Vc＝100m/min、f＝0.2mm、a_p＝1.5mm和γ₀為0°時，微槽的刀-屑接觸狀態(tài)仿真圖；

圖8是Vc＝200m/min、f＝0.25mm、a_p＝2.5mm和γ₀為-15°時，微槽的刀-屑接觸狀態(tài)示意圖；

圖9是Vc＝100m/min、f＝0.2mm、a_p＝1.5mm和γ₀為-15°時，微槽的刀-屑接觸狀態(tài)仿真圖；

圖10是Vc＝200m/min、f＝0.25mm、a_p＝2.5mm和γ₀為15°時，微槽的刀-屑接觸狀態(tài)仿真圖；

圖11是Vc＝100m/min、f＝0.2mm、a_p＝1.5mm和γ₀為15°時，微槽的刀-屑接觸狀態(tài)仿真圖。

附圖中的標記為：1-前刀面，2-主切削刃，3-外緣，4-切削刃近域，5-微槽，6-刀尖，7-底面。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但并不作為對本發(fā)明限制的依據。

實施例1。一種切削304不銹鋼的微結構硬質合金車刀片，其構成如圖1和2所示，包括前刀面1，前刀面1的邊緣設有主切削刃2，前刀面1的切削刃近域4處設有微槽5；所述的微槽5呈不對稱、整體不等寬和不等深的棒球棍型微結構(如圖2所示)。

前述的微槽5(如圖3所示)的截面為非對稱曲線型，微槽5的底面7呈平面或弧面，微槽5的最大深度H為0.1～0.3mm。

前述的微槽5的長度L為1～3.5mm；微槽5的最大寬度W(如圖2所示)為0.5～2.5mm。

前述的微槽5的靠近主切削刃2一側的外緣3距主切削刃2的距離T(如圖2所示)為0.08～0.5mm，最優(yōu)為0.1mm。

前述的微槽5的外緣3與主切削刃2的連接形式為等高型(零前角，如圖3所示)或不等高型(正、負前角)(如圖4和5所示)。

沿垂直于主后刀面方向觀察，前述的主切削刃2呈弧線型或直線型。