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1、(10)申请公布号 CN 103357923 A (43)申请公布日 2013.10.23 CN 103357923 A *CN103357923A* (21)申请号 201310275452.6 (22)申请日 2013.07.02 B23B 47/34(2006.01) B23B 47/00(2006.01) (71)申请人 哈尔滨理工大学 地址 150080 黑龙江省哈尔滨市南岗区学府 路 52 号 (72)发明人 刘献礼 岳彩旭 严复钢 程耀楠 胡强 孙守慧 刘利 (74)专利代理机构 哈尔滨市松花江专利商标事 务所 23109 代理人 高媛 (54) 发明名称 一种重型车削自适应断屑。
2、器 (57) 摘要 一种重型车削自适应断屑器， 属于车削加工 工具技术领域， 以解决采用现有技术在重型切削 过程中易产生 C 形屑和 形屑以及开发断屑槽 可转位刀具周期长、 研发费用高、 使用范围窄的问 题。水平板的角度调节孔通过角度限位螺栓与车 刀杆的第二螺纹孔螺纹连接， 水平板通过中心旋 转螺栓与车刀杆螺纹连接， 滑块滑动设置在水平 板上， 阻尼调节螺栓穿过直立板与滑块螺纹连接， 阻尼调节螺栓上套装有压缩弹簧， 挡块和滑块通 过挡块定位螺栓连接， 挡块能绕挡块定位螺栓转 动， 顶杆的一端通与滑块滑动连接， 另一端与挡块 侧面铰接， 垫片、 刀片及车刀杆通过刀片紧固螺栓 固接。本发明用于工件。
3、的车削加工。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 6 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图6页 (10)申请公布号 CN 103357923 A CN 103357923 A *CN103357923A* 1/1 页 2 1. 一种重型车削自适应断屑器， 其特征在于 ： 它包括挡块定位螺栓 （1） 、 挡块 （2） 、 顶杆 （3） 、 滑动限位螺栓 （4） 、 滑块 （5） 、 压缩弹簧 （6） 、 底座 （7） 、 阻尼调节螺栓 （8） 、 角度限位螺栓 （9） 、 中心旋转螺栓 （10） 、 垫片 。
4、（11） 、 刀片 （12） 、 刀片紧固螺栓 （13） ； 底座 （7） 包括水平板 （7-1） 和直立板 （7-2） ， 直立板 （7-2） 的后端与水平板 （7-1） 的前 表面固接， 水平板 （7-1） 设置在车刀杆 （14） 前表面， 水平板 （7-1） 上位于上端设有多个角度 调节孔 （7-3） ， 多个角度调节孔 （7-3） 的中心连线为向底座 （7） 上端凸起的圆弧线， 车刀杆 （14） 的前表面设有第一螺纹孔和多个第二螺纹孔， 车刀杆 （14） 上的多个第二螺纹孔与水平 板 （7-1） 上的多个角度调节孔 （7-3） 一一对应设置， 水平板 （7-1） 上的任意一个角度调节孔。
5、 （7-3） 通过角度限位螺栓 （9） 与车刀杆 （14） 上相对应的第二螺纹孔螺纹连接， 水平板 （7-1） 的几何中心处设有中心旋转孔， 水平板 （7-1） 的中心旋转孔通过中心旋转螺栓 （10） 与车刀 杆 （14） 的第一螺纹孔螺纹连接， 滑块 （5） 设置在水平板 （7-1） 上， 且二者滑动连接， 直立板 （7-2） 上沿车刀杆 （14） 轴向设有台肩通孔， 滑块 （5） 上设有与直立板 （7-2） 的台肩通孔同轴 的台肩螺纹孔， 阻尼调节螺栓 （8） 穿过直立板 （7-2） 的台肩通孔与滑块 （5） 的台肩螺纹孔螺 纹连接， 阻尼调节螺栓 （8） 上套装有压缩弹簧 （6） ， 压。
6、缩弹簧 （6） 的两端抵靠在直立板 （7-2） 的台肩通孔的台肩端面上以及滑块 （5） 的台肩螺纹孔的台肩端面上， 滑块 （5） 的前表面设 有斜面 （5-1） ， 所述斜面 （5-1） 的下端向后倾斜， 挡块 （2） 设置在滑块 （5） 的斜面 （5-1） 上， 且挡块 （2） 和滑块 （5） 的下端通过挡块定位螺栓 （1） 连接， 挡块 （2） 能绕挡块定位螺栓 （1） 转动， 滑块 （5） 侧面上沿其长度方向设有长孔 （5-2） ， 长孔 （5-2） 沿滑块 （5） 的宽度方向通 透设置， 顶杆 （3） 的一端通过滑动限位螺栓 （4） 与滑块 （5） 的长孔 （5-2） 滑动连接， 顶杆。
7、 （3） 的另一端与挡块 （2） 侧面铰接， 车刀杆 （14） 前表面前端设有缺口， 垫片 （11） 和刀片 （12） 由 后至前设置在车刀杆 （14） 的缺口内， 垫片 （11） 、 刀片 （12） 及车刀杆 （14） 通过刀片紧固螺栓 （13） 固接， 滑块 （5） 下端压在刀片 （12） 上， 挡块 （2） 前表面与刀片 （12） 前刀面之间的区域 为断屑槽。 2.根据权利要求1所述一种重型车削自适应断屑器， 其特征在于 ： 所述滑块 （5） 前端面 的边线与刀片 （12） 的主切削刃的角度调节范围为 20。 3.根据权利要求1或2所述一种重型车削自适应断屑器， 其特征在于 ： 所述滑块。
8、 （5） 的 下端设有开口向后的滑槽， 滑块 （5） 的滑槽与底座 （7） 的水平板 （7-1） 滑动连接。 4.根据权利要求1所述一种重型车削自适应断屑器， 其特征在于 ： 所述挡块 （2） 从初始 位置转动到极限位置的转动角度为 ， =28 32。 5. 根据权利要求 1 所述一种重型车削自适应断屑器， 其特征在于 ： 所述挡块 （2） 前表 面与刀片 （12） 前刀面之间所成的角为断屑槽反屑角， 断屑槽反屑角为 表示， =30 60。 权 利 要 求 书 CN 103357923 A 2 1/4 页 3 一种重型车削自适应断屑器 技术领域 0001 本发明属于车削加工工具技术领域， 尤其。
9、涉及一种重型车削自适应断屑器。 背景技术 0002 重型切削的切削深度和进给量都很大， 毛坯材料去除量高达 50% 以上是典型的高 材料去除率不可逆过程。加工过程中， 金属材料伴随着大应变和高温状态产生的塑性变形 和断裂， 往往形成 C 形屑和 形屑。大量的碎屑， 给清理工作带来很大的不便， 增加了生产 辅助时间， 严重的制约着生产效率的提高， 已成为重型切削加工中的重要课题。 对重型切削 中的切屑进行控制是为了得到稳定和连续的切削过程， 以保护已加工表面、 加强生产安全 和切屑的方便清理。 0003 重型切削加工的主要难点是无法对切屑流动加以严格的控制。 大型锻件粗加工中 对切屑形成及切屑形。
10、状的影响因素很多， 并且关系复杂， 影响结果相当大。在实际加工中， 许多不稳定的因素如刀具的磨损， 工件材料的不均匀性及机床的动态特性都会导致切屑形 状的改变。而对于不同的刀具刃形， 材料及不同的加工参数， 其切屑形状的差异就更大。所 以要想保证加工质量， 降低生产成本， 提高生产效率就必须采取合理的断屑技术， 将切屑折 断成适当的长度， 以便于排除和处理切屑。实际加工中有许多断屑方法， 目前， 控制切屑最 常用的方法有以下几种 ： 一是加大进给量， 这样切屑变厚， 切屑变形加大 ； 二是降低转速， 因为在切屑切除下来时， 晶粒内部发生变形、 位移， 需要一定时间， 因此， 转速慢能使切屑变 。
11、形更充分 ； 三是在刀具前刀面设计断屑槽， 而采用带断屑槽的刀片便是目前最常用的切屑 控制方法。刀片断屑槽的主要参数包括切削刃宽度、 槽宽、 断屑槽深度、 槽口 （刃口） 深度和 反屑角等， 上述每个参数设置是否合理都直接影响着金属切削过程中切屑折断效果。 0004 瑞典的 Sandvik 公司在上世纪九十年代开发出了最先进的三维槽型系列刀片， 被 称为 Q 槽型系列， 此系列槽型对铸铁、 不锈钢、 结构钢等材料的加工都适合， 形成了一种通 用槽型系列， 使得对每种材料都有最适应的槽型与之匹配。 0005 尽管现在刀具断屑槽的设计研发已经很成熟， 但由于断屑槽是设计在硬质刀片上 的， 开发周期。
12、长， 研发费用高， 并且每种刀片断屑槽的最佳断屑参数范围是固定不变的， 加 上刀片损坏易引起断屑槽失去断屑能力。 发明内容 0006 本发明的目的是提供一种重型车削自适应断屑器， 以解决采用现有技术在重型切 削过程中易产生 C 形屑和 形屑以及开发断屑槽可转位刀具周期长、 研发费用高、 使用范 围窄的问题。 0007 为了达到上述目的， 本发明所采取的技术方案是 ： 0008 重型车削自适应断屑器， 它包括挡块定位螺栓、 挡块、 顶杆、 滑动限位螺栓、 滑块、 压缩弹簧、 底座、 阻尼调节螺栓、 角度限位螺栓、 中心旋转螺栓、 垫片、 刀片、 刀片紧固螺栓 ； 0009 底座包括水平板和直立板。
13、， 直立板的后端与水平板的前表面固接， 水平板设置在 说 明 书 CN 103357923 A 3 2/4 页 4 车刀杆前表面， 水平板上位于上端设有多个角度调节孔， 多个角度调节孔的中心连线为向 底座上端凸起的圆弧线， 车刀杆的前表面设有第一螺纹孔和多个第二螺纹孔， 车刀杆上的 多个第二螺纹孔与水平板上的多个角度调节孔一一对应设置， 水平板上的任意一个角度调 节孔通过角度限位螺栓与车刀杆上相对应的第二螺纹孔螺纹连接， 水平板的几何中心处设 有中心旋转孔， 水平板的中心旋转孔通过中心旋转螺栓与车刀杆的第一螺纹孔螺纹连接， 滑块设置在水平板上， 且二者滑动连接， 直立板上沿车刀杆轴向设有台肩通。
14、孔， 滑块上设有 与直立板的台肩通孔同轴的台肩螺纹孔， 阻尼调节螺栓穿过直立板的台肩通孔与滑块的台 肩螺纹孔螺纹连接， 阻尼调节螺栓上套装有压缩弹簧， 压缩弹簧的两端抵靠在直立板的台 肩通孔的台肩端面上以及滑块的台肩螺纹孔的台肩端面上， 滑块的前表面设有斜面， 所述 斜面的下端向后倾斜， 挡块设置在滑块的斜面上， 且挡块和滑块的下端通过挡块定位螺栓 连接， 挡块能绕挡块定位螺栓转动， 滑块侧面上沿其长度方向设有长孔， 长孔沿滑块的宽度 方向通透设置， 顶杆的一端通过滑动限位螺栓与滑块的长孔滑动连接， 顶杆的另一端与挡 块侧面铰接， 车刀杆前表面前端设有缺口， 垫片和刀片由后至前设置在车刀杆的缺。
15、口内， 垫 片、 刀片及车刀杆通过刀片紧固螺栓固接， 滑块下端压在刀片上， 挡块前表面与刀片前刀面 之间的区域为断屑槽。 0010 本发明的有益效果 ： 1、 由于本发明的重型车削自适应断屑器通用性较强， 可以与 绝大部分重型车刀组合， 形成具有三维断屑槽型的车削工具， 降低了生产成本， 同时使现有 的车刀获得良好的断屑性能。2、 本发明的重型车削自适应断屑器， 可以安装在重型车刀杆 上， 通过调节挡板和滑块灵活形成角度、 宽度以及卷屑力矩可变的断屑槽， 利用本发明的重 型车削自适应断屑器进行工件的车削加工时， 所产生的切屑为长紧卷屑、 宝塔形屑或发条 屑， 方便了清理， 断屑效率比原先未加装。
16、断屑器提高 20 30%， 从而使生产效率提高将近 1 倍 ； 刀具使用寿命提高 50% 左右。此外， 本发明良好的控屑效果， 使加工精度等级从原先的 IT13 提高到目前的 IT7。 附图说明 0011 图 1 是本发明的整体结构主视图， 图 2 是图 1 的 A-A 剖视图， 图 3 是图 1 左视图， 图 4 是底座主视图， 图 5 是图 4 俯视图， 图 6 是图 4 左视图， 图 7 是图 4 右视图， 图 8 是图 4 立体图， 图 9 是滑块俯视图， 图 10 是图 9 主视图， 图 11 是图 9 的 B-B 剖视图。 具体实施方式 0012 具体实施方式一 ： 如图 1- 图。
17、 11 所示， 本实施方式的重型车削自适应断屑器， 其特 征在于 ： 它包括挡块定位螺栓1、 挡块2、 顶杆3、 滑动限位螺栓4、 滑块5、 压缩弹簧6、 底座7、 阻尼调节螺栓 8、 角度限位螺栓 9、 中心旋转螺栓 10、 垫片 11、 刀片 12、 刀片紧固螺栓 13 ； 0013 底座7包括水平板7-1和直立板7-2， 直立板7-2的后端与水平板7-1的前表面固 接， 水平板 7-1 设置在车刀杆 14 前表面， 水平板 7-1 上位于上端设有多个角度调节孔 7-3， 多个角度调节孔 7-3 的中心连线为向底座 7 上端凸起的圆弧线， 车刀杆 14 的前表面设有第 一螺纹孔和多个第二螺。
18、纹孔， 车刀杆14上的多个第二螺纹孔与水平板7-1上的多个角度调 节孔7-3一一对应设置， 水平板7-1上的任意一个角度调节孔7-3通过角度限位螺栓9与车 刀杆 14 上相对应的第二螺纹孔螺纹连接， 水平板 7-1 的几何中心处设有中心旋转孔， 水平 说 明 书 CN 103357923 A 4 3/4 页 5 板7-1的中心旋转孔通过中心旋转螺栓10与车刀杆14的第一螺纹孔螺纹连接， 滑块5设置 在水平板 7-1 上， 且二者滑动连接， 直立板 7-2 上沿车刀杆 14 轴向设有台肩通孔， 滑块 5 上 设有与直立板 7-2 的台肩通孔同轴的台肩螺纹孔， 阻尼调节螺栓 8 穿过直立板 7-2。
19、 的台肩 通孔与滑块 5 的台肩螺纹孔螺纹连接， 阻尼调节螺栓 8 上套装有压缩弹簧 6， 压缩弹簧 6 的 两端抵靠在直立板 7-2 的台肩通孔的台肩端面上以及滑块 5 的台肩螺纹孔的台肩端面上， 滑块 5 的前表面设有斜面 5-1， 所述斜面 5-1 的下端向后倾斜， 挡块 2 设置在滑块 5 的斜面 5-1 上， 且挡块 2 和滑块 5 的下端通过挡块定位螺栓 1 连接， 挡块 2 能绕挡块定位螺栓 1 转 动， 滑块5侧面上沿其长度方向设有长孔5-2， 长孔5-2沿滑块5的宽度方向通透设置， 顶杆 3 的一端通过滑动限位螺栓 4 与滑块 5 的长孔 5-2 滑动连接， 顶杆 3 的另一。
20、端与挡块 2 侧面 铰接 （滑动限位螺栓 4 向挡块 2 方向滑动从而推动顶杆 3 支撑挡块 2， 通过顶杆 3 和滑动限 位螺栓4来实现挡块2角度的调节。 当挡块2调节到适合的角度时， 拧紧滑动限位螺栓4的 螺母实现角度定位） ， 车刀杆 14 前表面前端设有缺口， 垫片 11 和刀片 12 由后至前设置在车 刀杆 14 的缺口内， 垫片 11、 刀片 12 及车刀杆 14 通过刀片紧固螺栓 13 固接， 滑块 5 下端压 在刀片 12 上 （不仅保护了刀片 12 未参与切削的前刀面， 而且也对刀片 12 起到紧固作用， 从 而可以预防由刀片紧固螺栓 13 的松动而引起切削振动以及刀片 12。
21、 的损坏。当调节整个断 屑器与切削刃组合的角度时， 可以通过松开中心旋转螺栓 10 和角度限位螺栓 9， 将断屑器 以中心旋转螺栓 10 为旋转轴进行旋转， 直到角度调节孔 7-3 与车刀杆 14 上相应的第二螺 纹孔定位， 用角度限位螺栓9进行紧固和限位， 从而实现断屑器与刀片切削刃角度的调节） ， 挡块 2 前表面与刀片 12 前刀面之间的区域为断屑槽。 0014 具体实施方式二 ： 结合图2及图3说明， 本实施方式所述滑块5前端面的边线与刀 片 12 的主切削刃的角度调节范围为 20。即滑块 5 向左转动的极限位置至向右转动的 极限位置二者之间的角度范围为20。 从而使本发明能够有效适应。
22、实际生产加工过程中 左右两种形式的切削情况。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。 0015 具体实施方式三 ： 结合图2图5及说明， 本实施方式所述滑块5的下端设有开口 向后的滑槽， 滑块 5 的滑槽与底座 7 的水平板 7-1 滑动连接。本实施方式中未公开的技术 特征与具体实施方式一或二相同。 0016 具体实施方式四 ： 结合图3说明， 本实施方式所述挡块2从初始位置转动到极限位 置的转动角度为 ， =28 32。能实现断屑槽反屑角 和对大型切屑力矩作用位置 和方向的改变， 例如 ： 从初始位置调节到极限位置时， 能使切削过程中切屑流出卷曲半径缩 小， 从而获得高效的断屑效果。
23、， 适合用于切削韧性较大的金属材料时切屑的控制。 本实施方 式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。 0017 具体实施方式五 ： 结合图 2 说明， 本实施方式所述挡块 2 前表面与刀片 12 前刀面 之间所成的角为断屑槽反屑角， 断屑槽反屑角为 表示， =30 60。通过调整断屑 槽反屑角为 的大小来改变切屑的卷曲半径， 从而实现对切屑的控制。本实施方式中未公 开的技术特征与具体实施方式一相同。 0018 本发明中， 阻尼调节螺栓 8 不仅能限制滑块 5 向刀片 12 方向运动， 同时起到保证 滑块5与底座7之间相对位置的稳定性， 通过调节阻尼调节螺栓8， 使滑块5沿车刀杆14轴 向运动。
24、来调节压缩弹簧 6 的长度， 从而实现断屑器初始阻力数值， 同时也起到调整断屑槽 宽度的作用， 当断屑器受到切屑较大作用力时， 可以通过滑块 5 的滑动来调节载荷的平衡， 说 明 书 CN 103357923 A 5 4/4 页 6 起到保护断屑器的作用。 0019 通过挡块2角度的调节， 能实现断屑槽反屑角和对大型切屑力矩作用位置和方 向的改变， 例如 ： 挡块 2 从初始位置调节到极限位置时， 能使切削过程中切屑流出卷曲半径 缩小， 从而获得高效的断屑效果， 适合用于切削韧性较大的金属材料时切屑的控制。 0020 本发明通过中心旋转螺栓 10 固定在车刀杆 14 上， 并通过角度限位螺栓 。
25、9 定位， 从 而适应左右两种形式的切削情况。滑块 5 在底座 7 上滑动， 从而起到调整断屑槽宽度的作 用。并通过挡块 2 角度的调节获得不同大小的的断屑槽反屑角 。通过对这些参数的调节 而获得良好的控屑性能。 说 明 书 CN 103357923 A 6 1/6 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 103357923 A 7 2/6 页 8 图 2 说 明 书 附 图 CN 103357923 A 8 3/6 页 9 图 3 说 明 书 附 图 CN 103357923 A 9 4/6 页 10 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103357923 A 10 5/6 页 11 图 6 图 7 图 8 说 明 书 附 图 CN 103357923 A 11 6/6 页 12 图 9 图 10 图 11 说 明 书 附 图 CN 103357923 A 12 。