本實(shí)用新型涉及一種織構(gòu)拉刀，特別是涉及一種后刀面具有仿貝殼表面形貌的拉刀。

背景技術(shù)：

拉削加工刀具(即拉刀)是航空航天、汽車(chē)等行業(yè)關(guān)鍵零部件高效精密拉削加工機(jī)床的核心部件之一，矩形槽拉削加工系統(tǒng)由床身、主油缸、導(dǎo)向柱、溜板、夾刀裝置、端板、拉刀等組成。拉削加工過(guò)程為主油缸通過(guò)溜板和夾刀裝置驅(qū)動(dòng)拉刀，拉刀穿過(guò)工件內(nèi)孔，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件內(nèi)孔矩形槽的加工。因其拉削過(guò)程存在負(fù)載較大(一般≥10KN)、刀-工-屑摩擦較大、易產(chǎn)生積屑瘤和磨損不易被實(shí)時(shí)檢測(cè)等問(wèn)題，一直是拉削加工過(guò)程精密化、高效化和智能化實(shí)現(xiàn)中的難點(diǎn)，如何探索研究新型構(gòu)形的拉削刀具，降低拉削負(fù)載，減小拉刀的摩擦磨損，提高拉削過(guò)程的可靠性，是拉削加工行業(yè)中亟待解決的課題之一。因此，研制一種減小切削負(fù)載、耐磨損的新型構(gòu)型的拉削刀具，對(duì)拉削刀具行業(yè)的發(fā)展有著重要的意義。

目前，在相關(guān)領(lǐng)域只有極少數(shù)的仿生織構(gòu)拉刀及制備方法，如申請(qǐng)專利號(hào)為201610394048.4(授權(quán)公告號(hào)為：105904022A，授權(quán)公告日為2016年8月31日)的專利公開(kāi)了一種仿螳螂口器上顎構(gòu)型的拉刀及其制備方法。該拉刀在刀齒的頂面開(kāi)設(shè)凹槽，刀具頭刀齒橫截面積的梯度變化和螳螂上顎橫截面積的梯度變化呈現(xiàn)一致性，確定刀具頭刀齒面積梯度設(shè)計(jì)刀齒外形。最終刀具頭進(jìn)行熱處理，拉刀優(yōu)化了拉刀的切削性能，減小切削負(fù)載。但是該成型拉刀沒(méi)有將開(kāi)設(shè)凹槽的數(shù)量做到最優(yōu)化，其次主要從拉刀的結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行了優(yōu)化，并沒(méi)有從產(chǎn)生負(fù)載的關(guān)鍵地方下手，忽略了對(duì)后刀面織構(gòu)的研究，僅僅關(guān)注了齒升量與梯度。這些原因?qū)е略摾对诮档屠髫?fù)載方面力度不夠，技術(shù)有待改進(jìn)。申請(qǐng)專利號(hào)為201610571306.1(授權(quán)公告號(hào)為：105945350A，授權(quán)公告日為2016年9月21日)的專利公開(kāi)了具有仿生學(xué)結(jié)構(gòu)的拉刀。該發(fā)明在拉刀表面進(jìn)行織構(gòu)化處理，存儲(chǔ)潤(rùn)滑劑，減少帶鋸切屑的接觸面積，提高帶鋸的切削性能，凹坑傾斜設(shè)置使得拉刀刀齒高速拉削時(shí)潤(rùn)滑液有被甩出的趨勢(shì)，從而為拉刀提供支承力，同時(shí)凹坑由于本身所具有的坡度，提高了拉刀的潤(rùn)滑效果，延長(zhǎng)了使用壽命。但該發(fā)明首先缺少針對(duì)性，沒(méi)有具體仿生對(duì)象與仿生效果，其次，對(duì)于凹坑的尺寸及分布沒(méi)有做出具體要求，同時(shí)忽略了織構(gòu)間距對(duì)切削負(fù)載的影響，表面結(jié)構(gòu)單一，無(wú)法得知凹坑對(duì)拉削負(fù)載減少的程度與效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有拉刀拉削過(guò)程中存在刀-工-屑之間摩擦較大、齒刃易磨損，易出現(xiàn)積屑瘤、壽命較短和工作負(fù)載較大等缺陷，提供了一種后刀面具有仿貝殼表面形貌的織構(gòu)拉刀。該拉刀是一種開(kāi)設(shè)織構(gòu)槽方案模仿貝殼表面凹凸規(guī)律，以減小拉削負(fù)載的拉刀；是一種仿生減阻降載的拉刀；是一種在后刀面開(kāi)設(shè)一定間距、深度、寬度的凹型織構(gòu)槽拉刀；是一種在凹型織構(gòu)槽的基礎(chǔ)上，在后刀面上增設(shè)雙V型織構(gòu)槽的拉刀。

本實(shí)用新型主要由刀柄和刀具頭組成；刀具頭的刀齒部分劃分為粗拉區(qū)、半精拉區(qū)和精拉區(qū)；所述粗拉區(qū)及半精拉區(qū)的相鄰兩個(gè)刀齒中，一個(gè)刀齒的后刀面開(kāi)設(shè)第一凹型織構(gòu)槽組，另一個(gè)刀齒的后刀面開(kāi)設(shè)第二凹型織構(gòu)槽組。

所述的第一凹型織構(gòu)槽組包括沿橫向布置的四個(gè)第一凹型織構(gòu)槽，拉刀兩側(cè)面與對(duì)應(yīng)側(cè)第一凹型織構(gòu)槽的間距相等，均為2.0～2.5mm中的一個(gè)值；中間兩個(gè)第一凹型織構(gòu)槽與對(duì)應(yīng)側(cè)第一凹型織構(gòu)槽的間距相等，均為3.0～3.5mm中的一個(gè)值；中間兩個(gè)第一凹型織構(gòu)槽之間的間距為2.8～3.2mm；第一凹型織構(gòu)槽的槽寬為0.3～0.7mm、深度為0.5～0.8mm。

所述的第二凹型織構(gòu)槽組包括沿橫向布置的五個(gè)第二凹型織構(gòu)槽，拉刀兩側(cè)面與對(duì)應(yīng)側(cè)第二凹型織構(gòu)槽的間距相等，均為0.80～0.85mm中的一個(gè)值；中間兩個(gè)第二凹型織構(gòu)槽與對(duì)應(yīng)側(cè)第二凹型織構(gòu)槽之間的間距相等，均為2.0～2.5mm中的一個(gè)值；中心處的第二凹型槽與中間兩個(gè)第二凹型織構(gòu)槽的間距相等，均為3.5～4.0mm中的一個(gè)值；第二凹型織構(gòu)槽的槽寬為0.3～0.7mm、深度為0.5～0.8mm；任意第二凹型織構(gòu)槽與第一凹型織構(gòu)槽沿拉刀縱向方向相互錯(cuò)開(kāi)。

開(kāi)設(shè)第一凹型織構(gòu)槽組的刀齒后刀面形成五個(gè)第一接觸面，第一接觸面開(kāi)設(shè)雙V型織構(gòu)槽，所述的雙V型織構(gòu)槽包括沿拉刀縱向朝向切削刃布置的兩個(gè)V型槽，且兩個(gè)V型槽間距為0.4～0.8mm；V型槽的內(nèi)側(cè)頂點(diǎn)到兩端端面的距離相等，均為0.4～0.8mm中的一個(gè)值；V型槽的深度為0.4～0.7mm；兩側(cè)的雙V型織構(gòu)槽記為第一類織構(gòu)槽，中間三個(gè)雙V型織構(gòu)槽均記為第二類織構(gòu)槽；第一類織構(gòu)槽的V型槽張開(kāi)角度為100～105°，第二類織構(gòu)槽的V型槽張開(kāi)角度為110～115°。

所述的精拉區(qū)為刀具頭最前端的五個(gè)齒；

所述的第一凹型織構(gòu)槽、第二凹型織構(gòu)槽和雙V型織構(gòu)槽均采用光纖打標(biāo)機(jī)開(kāi)設(shè)。

開(kāi)設(shè)第二凹型織構(gòu)槽組的刀齒后刀面形成六個(gè)第二接觸面，第二接觸面均開(kāi)設(shè)雙V型織構(gòu)槽；兩側(cè)的雙V型織構(gòu)槽記為第三類織構(gòu)槽，中間兩個(gè)雙V型織構(gòu)槽記為第四類織構(gòu)槽，中間雙V型織構(gòu)槽與對(duì)應(yīng)側(cè)雙V型織構(gòu)槽之間的雙V型織構(gòu)槽記為第五類織構(gòu)槽；第三類織構(gòu)槽的V型槽張開(kāi)角度為42～47°，第四類織構(gòu)槽與第二類織構(gòu)槽的V型槽張開(kāi)角度相等，第五類織構(gòu)槽的V型槽張開(kāi)角度為78～83°。

本實(shí)用新型的有益效果：

本實(shí)用新型從仿生學(xué)角度出發(fā)，通過(guò)對(duì)貝殼表面形貌的分析，發(fā)現(xiàn)其有較好的耐磨性能。通過(guò)模仿貝殼表面凹凸規(guī)律，開(kāi)設(shè)了一定間距、深度、寬度的凹型織構(gòu)槽，設(shè)計(jì)增設(shè)了了雙V型織構(gòu)槽，優(yōu)化設(shè)計(jì)后的拉刀能明顯地降低切削過(guò)程中的負(fù)載，減小刀-工-屑之間的摩擦，防止積屑瘤的產(chǎn)生，達(dá)到提高刀具的可靠性和壽命的目的。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)立體圖。

圖2為本實(shí)用新型刀齒部分分區(qū)示意圖。

圖3為普通拉刀的后刀面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4-1為本實(shí)用新型中后刀面開(kāi)設(shè)第一凹型織構(gòu)槽的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4-2為本實(shí)用新型中后刀面開(kāi)設(shè)第二凹型織構(gòu)槽的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5-1為本實(shí)用新型中后刀面開(kāi)設(shè)第一凹型織構(gòu)槽和雙V型織構(gòu)槽的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5-2為本實(shí)用新型中后刀面開(kāi)設(shè)第二凹型織構(gòu)槽和雙V型織構(gòu)槽的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本實(shí)用新型拉刀與普通拉刀的拉削負(fù)載比較圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述。

如圖1所示，一種后刀面具有仿貝殼表面形貌的織構(gòu)拉刀，主要由刀柄1和刀具頭2組成，所述的優(yōu)化設(shè)計(jì)以及改進(jìn)集中在刀具頭2的刀齒后刀面處。

如圖2所示，刀具頭2的刀齒部分劃分為粗拉區(qū)L1、半精拉區(qū)L₂和精拉區(qū)L₃。精拉區(qū)L₃為刀具頭最前端的5個(gè)齒，精拉區(qū)L₃起到精拉作用，不做優(yōu)化設(shè)計(jì)及改進(jìn)。

如圖4-1和4-2所示，粗拉區(qū)L1及半精拉區(qū)L2的相鄰兩個(gè)刀齒中，一個(gè)刀齒的后刀面開(kāi)設(shè)第一凹型織構(gòu)槽組，另一個(gè)刀齒的后刀面開(kāi)設(shè)第二凹型織構(gòu)槽組；

如圖4-1所示，第一凹型織構(gòu)槽組包括沿橫向布置的四個(gè)第一凹型織構(gòu)槽，拉刀兩側(cè)面與對(duì)應(yīng)側(cè)第一凹型織構(gòu)槽的間距相等，均為2.0～2.5mm中的一個(gè)值；中間兩個(gè)第一凹型織構(gòu)槽與對(duì)應(yīng)側(cè)第一凹型織構(gòu)槽的間距相等，均為3.0～3.5mm中的一個(gè)值；中間兩個(gè)第一凹型織構(gòu)槽之間的間距為2.8～3.2mm中的一個(gè)值；第一凹型織構(gòu)槽的槽寬為0.3～0.7mm中的一個(gè)值、深度為0.5～0.8mm中的一個(gè)值；第一凹型織構(gòu)槽采用光纖打標(biāo)機(jī)開(kāi)設(shè)。

如圖4-2所示，第二凹型織構(gòu)槽組包括沿橫向布置的五個(gè)第二凹型織構(gòu)槽，拉刀兩側(cè)面與對(duì)應(yīng)側(cè)第二凹型織構(gòu)槽的間距相等，均為0.80～0.85mm中的一個(gè)值；中間兩個(gè)第二凹型織構(gòu)槽與對(duì)應(yīng)側(cè)第二凹型織構(gòu)槽之間的間距相等，均為2.0～2.5mm中的一個(gè)值；中心處的第二凹型槽與中間兩個(gè)第二凹型織構(gòu)槽的間距相等，均為3.5～4.0mm中的一個(gè)值；第二凹型織構(gòu)槽的槽寬為0.3～0.7mm中的一個(gè)值、深度為0.5～0.8mm中的一個(gè)值；第二凹型織構(gòu)槽也采用光纖打標(biāo)機(jī)開(kāi)設(shè)。任意第二凹型織構(gòu)槽與第一凹型織構(gòu)槽沿拉刀縱向方向相互錯(cuò)開(kāi)。

在凹型織構(gòu)槽組的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開(kāi)設(shè)雙V型織構(gòu)槽可進(jìn)一步提高切削性能，降低切削負(fù)載。

如圖5-1所示，開(kāi)設(shè)第一凹型織構(gòu)槽組的刀齒后刀面形成五個(gè)第一接觸面，第一接觸面均開(kāi)設(shè)雙V型織構(gòu)槽，雙V型織構(gòu)槽包括沿拉刀縱向朝向切削刃布置的兩個(gè)V型槽，且兩個(gè)V型槽間距為0.4～0.8mm中的一個(gè)值；V型槽的內(nèi)側(cè)頂點(diǎn)到兩端端面的距離相等，均為0.4～0.8mm中的一個(gè)值；V型槽的深度為0.4～0.7mm中的一個(gè)值；兩側(cè)的雙V型織構(gòu)槽記為第一類織構(gòu)槽，中間三個(gè)雙V型織構(gòu)槽均記為第二類織構(gòu)槽；第一類織構(gòu)槽的V型槽張開(kāi)角度為100～105°中的一個(gè)值，第二類織構(gòu)槽的V型槽張開(kāi)角度為110～115°中的一個(gè)值；雙V型織構(gòu)槽采用光纖打標(biāo)機(jī)開(kāi)設(shè)。

如圖5-2所示，開(kāi)設(shè)第二凹型織構(gòu)槽組的刀齒后刀面形成六個(gè)第二接觸面，第二接觸面均開(kāi)設(shè)雙V型織構(gòu)槽，雙V型織構(gòu)槽包括沿拉刀縱向朝向切削刃布置的兩個(gè)V型槽，且兩個(gè)V型槽間距為0.4～0.8mm中的一個(gè)值，V型槽的內(nèi)側(cè)頂點(diǎn)到兩端端面的距離相等，均為0.4～0.8mm中的一個(gè)值；V型槽的深度為0.4～0.7mm中的一個(gè)值；兩側(cè)的雙V型織構(gòu)槽記為第三類織構(gòu)槽，中間兩個(gè)雙V型織構(gòu)槽記為第四類織構(gòu)槽，中間雙V型織構(gòu)槽與對(duì)應(yīng)側(cè)雙V型織構(gòu)槽之間的雙V型織構(gòu)槽記為第五類織構(gòu)槽；第三類織構(gòu)槽的V型槽張開(kāi)角度為42～47°中的一個(gè)值，第四類織構(gòu)槽與第二類織構(gòu)槽的V型槽張開(kāi)角度相等，均為110～115°中的一個(gè)值，第五類織構(gòu)槽的V型槽張開(kāi)角度為78～83°中的一個(gè)值；雙V型織構(gòu)槽采用光纖打標(biāo)機(jī)開(kāi)設(shè)。

如圖3所示為普通拉刀的后刀面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖6所示為普通拉刀、凹型織構(gòu)槽拉刀、凹型織構(gòu)槽結(jié)合雙V型織構(gòu)槽拉刀的拉削負(fù)載比較圖，在凹型織構(gòu)槽結(jié)合雙V型織構(gòu)槽拉刀中，拉刀兩側(cè)面與對(duì)應(yīng)側(cè)第一凹型織構(gòu)槽的間距取2.3mm，中間兩個(gè)第一凹型織構(gòu)槽與對(duì)應(yīng)側(cè)第一凹型織構(gòu)槽的間距取3.2mm，中間兩個(gè)第一凹型織構(gòu)槽之間的間距取3.0mm，第一凹型織構(gòu)槽的槽寬取0.5mm、深度取0.75mm；拉刀兩側(cè)面與對(duì)應(yīng)側(cè)第二凹型織構(gòu)槽的間距取0.84mm，中間兩個(gè)第二凹型織構(gòu)槽與對(duì)應(yīng)側(cè)第二凹型織構(gòu)槽之間的間距取2.21mm，中心處的第二凹型槽與中間兩個(gè)第二凹型織構(gòu)槽的間距取3.7mm，第二凹型織構(gòu)槽的槽寬取0.5mm、深度取0.75mm；兩個(gè)V型槽間距取0.6mm，V型槽的內(nèi)側(cè)頂點(diǎn)到兩端端面的距離取0.6mm，V型槽的深度取0.5mm，第一類織構(gòu)槽的V型槽張開(kāi)角度取103°，第二類織構(gòu)槽的V型槽張開(kāi)角度取113°，第三類織構(gòu)槽的V型槽張開(kāi)角度取45°，第四類織構(gòu)槽的V型槽張開(kāi)角度取113°，第五類織構(gòu)槽的V型槽張開(kāi)角度取80°?？梢?jiàn)，虛線代表的普通拉刀拉削負(fù)載F明顯大于細(xì)實(shí)線代表的凹型織構(gòu)槽拉刀以及粗實(shí)線代表的凹型織構(gòu)槽結(jié)合雙V型織構(gòu)槽拉刀拉削負(fù)載。而凹型織構(gòu)槽拉刀拉削負(fù)載又大于凹型織構(gòu)槽結(jié)合雙V型織構(gòu)槽拉刀拉削負(fù)載。普通拉刀與凹型織構(gòu)槽結(jié)合雙V型織構(gòu)槽拉刀拉削負(fù)載在峰值部分的最大差值達(dá)到了860N，說(shuō)明了本實(shí)用新型的可靠性。峰值負(fù)載的減小說(shuō)明拉刀磨損變小，壽命會(huì)相應(yīng)延長(zhǎng)。