机加刀具及具有其的机床

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，更具体地说，涉及一种机加刀具及具有其的机床。

背景技术

高温气冷堆核岛主设备接管的内壁上具有沿管周向延伸的凹槽，接管凹槽深度约40mm、宽度约12mm，接管凹槽所处位置距接管端部约300mm，由于接管凹槽深度较大且接管凹槽所处位置距接管端部较远，常规刀具难以完成机加作业，机加过程中观察不到机加下屑情况，对操作者的机加经验、车加工手法依赖性高，极易出现刀具崩刃，效率低下，耽误产品生产周期。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种机加刀具，应用该机加刀具过程中，刀具崩刃时可以快速更换刀片，有效地提高工作效率、缩短生产周期。本发明的第二个目的是提供一种包括上述机加刀具的机床。

为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：

一种机加刀具，用于加工管件内壁凹槽，且所述内壁凹槽的深度方向与所述管件的轴向平行，包括刀柄和刀片，所述刀柄的第一端部具有凸起夹持部，所述凸起夹持部具有豁口，所述豁口将所述凸起夹持部分为第一夹持部和第二夹持部，所述刀柄还包括穿过所述第一夹持部、豁口和第二夹持部的夹紧螺栓；

所述刀片包括固定连接的连接部和切削部，所述连接部用于插入所述豁口，且所述豁口沿所述刀柄的长度方向的延伸长度大于所述连接部沿所述刀柄的长度方向的延伸长度，所述切削部用于在所述管件内壁上切削出凹槽。

优选地，上述机加刀具中，所述豁口的两侧内壁之间通过弧形壁过渡连接；或者，

所述豁口的末端为缓冲圆孔，所述豁口的两侧内壁通过缓冲圆孔的弧形壁过渡连接。

优选地，上述机加刀具中，所述豁口的内壁上设置有定位凸台，所述定位凸台用于与所述刀片的连接部相抵。

优选地，上述机加刀具中，所述凸起夹持部为弧形板，所述弧形板的外径比所述管件的外径小4-5mm。

优选地，上述机加刀具中，刀柄本体的用于与管件相对的侧面为弧面；所述刀柄本体的用于与管件相对的侧面与所述弧形板的外侧弧面平齐。

优选地，上述机加刀具中，所述刀片的切削部为圆台状，所述切削部的刀刃沿着所述圆台状的周向延伸，所述刀刃的第一侧面和第二侧面之间的夹角为55°-67°。

优选地，上述机加刀具中，所述切削部的侧壁为所述刀刃的第一侧面，且所述刀刃的第一侧面与所述切削部的中心线之间的夹角为8°-10°；

所述切削部的顶部具有圆锥状或圆台状的刀刃避让槽，所述刀刃避让槽的侧壁为所述刀刃的第二侧面，且所述刀刃的第二侧面与圆台状切削部的顶面之间的夹角为15°-25°。

优选地，上述机加刀具中，还包括与所述刀柄可拆卸连接的加长刀柄；

所述加长刀柄与所述刀柄通过多个螺栓固定连接。

优选地，上述机加刀具中，所述加长刀柄的用于与管件相对的侧面为弧面。

一种机床，包括如上述中任一项所述的机加刀具。

本发明提供的机加刀具包括刀柄和刀片。刀柄的第一端部具有凸起夹持部，该凸起夹持部用于夹持刀片，且在加工管件内壁凹槽时，凸起夹持部可以伸入内壁凹槽内进行加工。

凸起夹持部具有豁口，豁口将凸起夹持部分为第一夹持部和第二夹持部。换言之，豁口将凸起夹持部分为两部分，豁口的一侧为第一夹持部，豁口的另一侧为第二夹持部。由豁口的口端至豁口的底壁方向沿着由刀柄的第一端部至第二端部的方向。刀柄还包括穿过第一夹持部、豁口和第二夹持部的夹紧螺栓。刀片插入豁口后，通过旋紧夹紧螺栓的螺母，可以使第一夹持部和第二夹持部相互靠近最终夹紧刀片；通过旋松夹紧螺栓的螺母，可以使刀片脱离豁口。

刀片包括固定连接的连接部和切削部。连接部和切削部可以为一体式结构。连接部用于插入豁口内，连接部插入豁口后，旋紧夹紧螺栓的螺母，以使第一夹持部和第二夹持部夹紧刀片。切削部用于在管件内壁上切削出凹槽，切削部具有刀刃，用于在管件的内壁上切削出内壁凹槽。

豁口沿刀柄的长度方向的延伸长度大于连接部沿刀柄的长度方向的延伸长度。即刀柄的连接部插入豁口后，连接部的背离切削部的一端与豁口底壁之间具有间隙。换言之，刀柄的连接部插入豁口后，连接部的背离切削部的一端距豁口底壁的距离大于零。如此设置，第一夹持部和第二夹持部相对于刀柄本体的摆动距离更大，第一夹持部和第二夹持部相对靠近或远离时，第一夹持部和第二夹持部之间的间隙更大，更加便于操作。

应用上述实施例提供的机加刀具时，当刀具崩刃时，可以旋松夹紧螺栓的螺母，使刀片脱离豁口，尽快更换新的刀片，更换刀片后，旋紧夹紧螺栓的螺母以产生足够的预紧力实现刀片夹紧固定，如此可以有效地提高工作效率、缩短生产周期。另外，该机加刀具结构简单，制造成本较低。

为了达到上述第二个目的，本发明还提供了一种机床，该机床包括上述任一种机加刀具。由于上述的机加刀具具有上述技术效果，具有该机加刀具的机床也应具有相应的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为管件的剖视图；

图2为本发明实施例提供的机加刀具的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的机加刀具加工内壁凹槽的示意图；

图4为本发明实施例提供的刀柄的示意图；

图5为本发明实施例提供的刀片的俯视图；

图6为本发明实施例提供的刀片的侧视图；

图7为本发明实施例提供的加长刀柄的结构示意图。

在图中：

1-管件、1a-内壁凹槽、2-刀柄、2a-豁口、2a1-缓冲圆孔、2a2-定位凸台、2b-凸起夹持部、2c-夹紧螺栓孔、3-刀片、3a-连接部、3b-切削部、4-加长刀柄、4a-容纳槽、5-夹紧螺栓。

具体实施方式

本发明的第一个目的在于提供一种机加刀具，应用该机加刀具过程中，刀具崩刃时可以快速更换刀片，有效地提高工作效率、缩短生产周期。本发明的第二个目的是提供一种包括上述机加刀具的机床。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”和“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或元件必须具有特定方位、以特定的方位构成和操作，因此不能理解为本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参阅图1-图3，本发明提供的机加刀具主要用于加工管件1内壁凹槽1a，且内壁凹槽1a的深度方向与管件1的轴向平行。具体地，由管件1内壁凹槽1a的槽口至槽底的方向与管件1的轴线平行。

本发明提供的机加刀具包括刀柄2和刀片3。刀柄2的第一端部具有凸起夹持部2b，该凸起夹持部2b用于夹持刀片3，且在加工管件1内壁凹槽1a时，凸起夹持部2b可以伸入内壁凹槽1a内进行加工。

凸起夹持部2b具有豁口2a，豁口2a将凸起夹持部2b分为第一夹持部和第二夹持部。换言之，豁口2a将凸起夹持部2b分为两部分，豁口2a的一侧为第一夹持部，豁口2a的另一侧为第二夹持部。由豁口2a的口端至豁口2a的底壁方向沿着由刀柄2的第一端部至第二端部的方向。刀柄2还包括穿过第一夹持部、豁口2a和第二夹持部的夹紧螺栓5。刀片3插入豁口2a后，通过旋紧夹紧螺栓5的螺母，可以使第一夹持部和第二夹持部相互靠近最终夹紧刀片3；通过旋松夹紧螺栓5的螺母，可以使刀片3脱离豁口2a。刀柄2上设置有夹紧螺栓孔2c。

刀片3包括固定连接的连接部3a和切削部3b。连接部3a和切削部3b可以为一体式结构。连接部3a用于插入豁口2a内，连接部3a插入豁口2a后，旋紧夹紧螺栓5的螺母，以使第一夹持部和第二夹持部夹紧刀片3。切削部3b用于在管件1内壁上切削出凹槽，切削部3b具有刀刃，用于在管件1的内壁上切削出内壁凹槽1a。

豁口2a沿刀柄2的长度方向的延伸长度大于连接部3a沿刀柄2的长度方向的延伸长度。即刀柄2的连接部3a插入豁口2a后，连接部3a的背离切削部3b的一端与豁口2a底壁之间具有间隙。换言之，刀柄2的连接部3a插入豁口2a后，连接部3a的背离切削部3b的一端距豁口2a底壁的距离大于零。如此设置，第一夹持部和第二夹持部相对于刀柄本体的摆动距离更大，第一夹持部和第二夹持部相对靠近或远离时，第一夹持部和第二夹持部之间的间隙更大，更加便于操作。

应用上述实施例提供的机加刀具时，当刀具崩刃时，可以旋松夹紧螺栓5的螺母，使刀片3脱离豁口2a，尽快更换新的刀片3，更换刀片3后，旋紧夹紧螺栓5的螺母以产生足够的预紧力实现刀片3夹紧固定，如此可以有效地提高工作效率、缩短生产周期。另外，该机加刀具结构简单，制造成本较低。

待加工管件1的材质为奥氏体不锈钢堆焊层，其基体组织为奥氏体，除了含Cr量(约18％)外，还含有大量的Ni(8％～25％)，是一种非磁性的铬镍钢。奥氏体不锈钢冷作硬化倾向大，其特点是高温耐蚀性、高温强度、塑性和韧性好。针对以上奥氏体不锈钢的切削特点，刀片3的材质采用硬质合金，硬质合金可以为有YG、YW钨钴类，或者ISO标准的M、K类。刀体基材选取M10硬质合金，此种材料针对不锈钢材质具有良好的切削性能。

采用M10硬质合金刀片3进行加工试验，发现刀片3能够满足加工需求，但磨损较快，原因为：刀片3规格尺寸较小，切削过程产生的热量集中在刀刃部分，导致刀刃烧损。经过分析研究，对刀片3进行防磨涂层处理，涂层材料选择耐高温的TiAlN，其与待加工凹槽区域的不锈钢材质具有良好的亲和力，避免机加过程中产生积屑瘤、刀片3过热等情况。

如图4所示，豁口2a的两侧内壁之间通过弧形壁过渡连接。弧形壁的凹口朝向刀柄2第一端部。弧形壁位于豁口2a末端，豁口2a末端为豁口2a靠近刀柄2第二端部的端部。如此设置，第一夹持部和第二夹持部相对于刀柄本体摆动时，第一夹持部和第二夹持部的受力传递至弧形壁，弧形壁的缓冲作用可以防止第一夹持部和第二夹持部的末端断裂。

具体地，豁口2a的末端可以为缓冲圆孔2a1。缓冲圆孔2a1的轴线与刀柄2的长度方向垂直，或者说，缓冲圆孔2a1的轴线与豁口2a的深度方向垂直，豁口2a两侧内壁通过缓冲圆孔2a1的弧形壁过渡连接。

当然，豁口2a的两侧内壁之间也可以通过平面壁连接，在此不作限定。

豁口2a的用于插入刀片3的位置的宽度比刀片3连接部3a厚度大0.15-0.2mm，保证刀片3可顺畅装入且有足够的夹持力。豁口2a的深度比刀片3连接部3a的长度大2-3mm。

为了便于对刀片3定位，豁口2a的内壁上设置有定位凸台2a2，定位凸台2a2用于与刀片3的连接部3a相抵。刀片3的连接部3a插入豁口2a后，连接部3a背离切削部3b的一端与定位凸台2a2相抵即可。

为了防止加工管件1内壁凹槽1a时，凸起夹持部2b不与内壁凹槽1a的槽壁发生干涉，凸起夹持部2b可以为弧形板。内壁凹槽1a的槽壁为弧形面，如此凸起夹持部2b也为弧形板，且内壁凹槽1a的轴线与凸起夹持部2b的轴线位于同侧，加工时可以避免凸起夹持部2b与内壁凹槽1a碰撞干涉。

凸起夹持部2b沿着刀柄2长度方向的延伸长度比管件1内壁凹槽1a的深度大2-3mm，如此既可保证管件1内壁凹槽1a车加工过程刀柄2不与工件发生干涉，也不会因凸起夹持部2b部分伸出过长，刚性不足，刀片3夹持力不够而导致刀片3在车加工过程脱落。

优选地，内壁凹槽1a的轴线与凸起夹持部2b的轴线可以重合。

弧形板的外径比管件1的外径小4-5mm，如此凸起夹持部2b的宽度不受限制，且可以保证弧形板与内壁凹槽1a的槽壁之间的安全间隙。凸起夹持部2b的厚度比管件1内壁凹槽1a宽度小4～5mm，保证内壁凹槽1a机加时宽度方向分2刀或3刀加工。通过在机床上调至凸起夹持部2b及刀片3的位置，可以实现内壁凹槽1a不同位置的加工。

当然，弧形板的外径也可以根据实际情况自行设定，在此不作限定。

另一实施例中，凸起夹持部2b也可以为平板，当凸起夹持部2b为平板时，其宽度较小才能保证与内壁凹槽1a的槽壁之间的安全间隙。

同样的，为了防止刀柄2不与管件1内壁干涉，刀柄本体的用于与管件1相对的侧面为弧面。刀柄本体的用于与管件1相对的侧面的直径可以等于或小于管件1的直径，优选地，刀柄本体的用于与管件1相对的侧面的直径略小于管件1的直径。

优选地，刀柄本体的用于与管件1相对的侧面与凸起夹持部2b的用于与管件1相对的侧面平齐。刀柄本体的用于与管件1相对的侧面与弧形板的外侧弧面平齐，即刀柄本体的用于与管件1相对的侧面与弧形板的外侧弧面为同一曲面。

当然，刀柄本体的用于与管件1相对的侧面与弧形板的外侧弧面也可以相错，在此不做限定。

如图5-6所示，刀片3的切削部3b为圆台状，切削部3b的刀刃沿着圆台状的周向延伸，具体地，切削部3b第一端的直径较大，切削部3b第二端的直径较小。切削部3b的刀刃位于其第一端，刀刃沿着切削部3b第一端的边缘延伸。采用弧形刀刃，以取得良好的切削效果。经过机加试验，切削效果良好。

刀刃的两侧壁分别为第一侧面和第二侧面，刀刃的第一侧面和第二侧面之间的夹角为55°-67°。当然，根据实际情况刀刃的第一侧面和第二侧面之间的夹角也可以为其它角度值，比如50°，在此不做限定。

如图6所示，切削部3b的侧壁为刀刃的第一侧面，且刀刃的第一侧面与切削部3b的中心线之间的夹角为α，α为8°-10°。圆台状切削部3b的侧壁与圆台状的中心线之间的夹角为α，α为8°-10°。

切削部3b的顶部具有圆锥状或圆台状的刀刃避让槽。刀刃避让槽的侧壁为刀刃的第二侧面，且刀刃的第二侧面与圆台状切削部3b的顶面之间的夹角为β，β为15°-25°。圆台状切削部3b的顶面与切削部3b的中心线垂直，圆台状切削部3b的顶面与底面平行。

刀片3与刀柄2装配后，圆台状切削部3b的轴线与弧形板的轴线相互垂直。弧形板围绕其轴线延伸。加工管件1内壁凹槽1a时，圆台状切削部3b的中心线与管件1的轴线之间夹角为45°，以使刀刃相对于管件1倾斜。

当然，切削部3b还可以为其它形状，比如平板状，刀刃位于平板状的边缘，在此不作限定。

在另一具体实施例中，机加刀具还包括与刀柄2可拆卸连接的加长刀柄4，用于解决管件1内壁凹槽1a位置距管件1端部距离较大的问题。加长刀柄4可以装卡固定在卧式车床刀台上，以适用于加工深度较大的内壁凹槽1a。加长刀柄4装卡固定在卧式车床刀台后，待加工管件1装卡固定在机床上并打百分表找正，找正精度控制在0.1mm以内。

加长刀柄4与刀柄2可以通过多个螺栓固定连接。加长刀柄4上设置有用于放置刀柄2的容纳槽4a，将刀柄本体置于容纳槽4a内后，螺栓将加长刀柄4与刀柄2固定即可。加长刀柄4与刀柄2可以通过4-5个螺栓固定连接，螺纹规格可选M8-M12mm。

加长刀柄4可以采用20钢或其他具有相似力学性能的钢材加工而成。

加长刀柄4的末端尺寸与卧式车床刀台相配，用于装卡。

为了防止加长刀柄4不与管件1内壁干涉，加长刀柄4的用于与管件1相对的侧面为弧面。加长刀柄4的用于与管件1相对的侧面的直径可以等于或小于管件1的直径，优选地，加长刀柄4的用于与管件1相对的侧面的直径略小于管件1的直径。

刀柄2的长度可按普通标准车刀柄设计，便于在不使用加长刀柄4的情况下也可在普通卧式车床刀台上装卡。

应用本发明提供的机加刀具时，切削速度可选650～800r/min，不宜过高，以减少切削温度。进给量可选0.12～0.18mm/r。进给量不宜过大，以减少切削负荷。背吃刀量在刀具可承受范围内尽量大，可选0.8～1.5mm。

基于上述实施例中提供的机加刀具，本发明还提供了一种机床，该机床包括上述实施例中任意一种机加刀具。由于该机床采用了上述实施例中的机加刀具，所以该机床的有益效果请参考上述实施例。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。