CN104772479A - 双金属切削专用刀粒及其刀具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及切削刀具的技术领域，公开了一种双金属切削专用刀粒及其刀具，该双金属切削专用刀粒包括基体和固定于基体上的切削刃主体，切削刃主体上具有前刀面和后刀面，前刀面与竖直基面的夹角为0-20°，后刀面与水平基面的夹角为3-18°；前刀面与后刀面之间设有倒棱面，倒棱面的宽度为0.03-0.15mm，倒棱面与竖直基面的夹角的绝对值为1-15°；倒棱面与后刀面之间设有倒角面。本发明实施例通过对切削刃主体进行特殊的结构和参数设计，使得切削刃主体的强度得到增强，同时，其锋利度也得到提升，如此兼顾强度和锋利度，从而有效地解决了粉末冶金铝合金双金属材料难加工的问题，同时，还延长了使用寿命，降低了生产成本，提高了加工效率，提升了加工质量。

Description

双金属切削专用刀粒及其刀具

技术领域

本发明涉及切削刀具的技术领域，尤其涉及一种双金属切削专用刀粒及其刀具。

背景技术

目前，在汽车零部件中，部分零件的材料是由粉末冶金和铝合金组成的双金属材料，而此类零件中，孔加工类特别多。零件产品的复杂程度和精度要求的提高，对使用的刀具提出了更高的要求。

在粉末冶金铝合金双金属的汽车零部件孔直径大于25mm的精加工中，以采用超硬涂层的硬质合金刀片或整体焊接超硬材料的刀具为主。但是，粉末冶金与铝合金两种材料的特性差异很大，其中，铝合金是一种软质材料，属于易切材料类，如果刀具粗糙度和锋利度差，加工时就会出现黏刀现象，而粉末冶金属于硬质材料，其加工需要强度较大的刀粒，如此，就造成一种矛盾，即适合切削铝合金的刀粒，不宜切削粉末冶金，反之，适合切削粉末冶金的刀粒，不宜切削铝合金，使得加工粉末冶金铝合金双金属材料称为一加工难点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双金属切削专用刀粒及其刀具，旨在解决现有技术中，普通的刀粒无法同时兼顾强度和锋利度的问题。

本发明提供了一种双金属切削专用刀粒，该双金属切削专用刀粒包括基体和固定于该基体上的切削刃主体，该切削刃主体上具有前刀面和后刀面，该前刀面与竖直基面的夹角为0-20°，该后刀面与水平基面的夹角为3-18°；该前刀面与该后刀面之间设有倒棱面，该倒棱面的宽度为0.03-0.15mm，该倒棱面与该竖直基面的夹角的绝对值为1-15°；该倒棱面与该后刀面之间设有倒角面。

优选地，所述前刀面上设有断削台，所述断削台用于切削加工时进行断削。

优选地，所述倒角面为圆倒角面，所述圆倒角面的倒角半径为0.01-0.06mm。

优选地，所述基体为硬质合金件，所述切削刃主体为CBN件。

优选地，所述切削刃主体与所述基体通过真空焊接形成一体。

优选地，所述前刀面与竖直基面的夹角为10°。

优选地，所述后刀面与水平基面的夹角为7°。

优选地，所述倒棱面的宽度为0.08mm。

优选地，所述倒棱面与所述竖直基面的夹角的绝对值为5°。

本发明还提供了一种刀具，该刀具包括刀柄，可拆卸安装于该刀柄一端的刀头，以及设置于该刀柄的一端并用于调节该刀头位置的微调机构，该刀具还包括上述的双金属切削专用刀粒，该双金属切削专用刀粒与该刀头可拆卸连接。

基于上述技术方案，本发明实施例通过在切削刃主体的前刀面和后刀面之间设置宽度为0.03-0.15mm的倒棱面，并将倒棱面与竖直基面的夹角设置为绝对值1-15°，同时在倒棱面与后刀面之间设置倒角面，从而增加了切削刃主体的强度；同时，通过将切削刃主体的前刀面与竖直基面的夹角设置为0-20°，从而增加了切削刃主体的锋利度；另外，通过将切削刃主体的后刀面与水平基面的夹角设置为3-18°，这样，在保证切削刃主体强度的同时，使得该后刀面在加工时避免了与产品面发生干涉；如上所述，通过对切削刃主体进行特殊的结构参数设计，使得该切削刃主体强度得到增强，同时，其锋利度也得到提升，如此兼顾强度和锋利度，从而解决了粉末冶金铝合金双金属材料难加工的问题。

附图说明

图1为本发明实施例提出的双金属切削专用刀粒的主视结构示意图；

图2为本发明实施例提出的双金属切削专用刀粒的侧视结构示意图；

图3为图1中N-N切向的剖面示意图；

图4为图3中A部分的放大示意图；

图5为图4中B部分的放大示意图；

图6为本发明实施例中的被加工件的结构示意图；

图7为本发明实施例提出的刀具的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1至图7，本发明实施例提出了一种双金属切削专用刀粒，该双金属切削专用刀粒可以用于对硬质金属和软质金属组合形成的双金属材料进行一次性切削加工。如下文所述，将以切削加工由粉末冶金和铝合金组合形成的双金属材料为例，对该双金属切削专用刀粒进行详细解释和说明。

参照图6，被加工件7由粉末冶金材料71和压铸铝合金72组成，粉末冶金材料71硬度是30HRC，但该材料里均布了很多硬质点，硬度达60HRC，由于这些硬质点的存在，对刀具的强度和耐用度提出了更高要求；压铸铝合金72是一种软质材料，属于易切材料类，如果刀具粗糙度和锋利度差，加工时就会出现黏刀，在这两种特性不同的双金属存在于被加工件7的同一个孔中，整个孔的粗糙度和尺寸要求都非常高，刀片需要兼顾锋利度和强度。

如图1至6所示，本发明实施例提出的双金属切削专用刀粒1，其包括基体11以及切削刃主体12，此处，该基体11上开设有一安装位(附图中未画出)，切削刃主体12固定安装在基体11的该安装位上。具体地，该切削刃主体12具有前刀面121和后刀面124，其中，前刀面121与竖直基面Y相交形成一夹角，该夹角称为刀片前角α，该刀片前角α为0-20°，如此，通过在前刀面121与竖直基面Y之间设置0-20°的刀片前角α，使得切削刃主体12的锋利度得到有效增加；另外，后刀面124与水平基面X相交形成有另一夹角，该夹角称为刀片后角β，该刀片后角β为3-18°，如此，通过在后刀面124与水平基面X之间设置3-18°的刀片后角β，在保证切削刃主体12强度的同时，使得其后刀面124在加工时避免与产品面干涉，提高了加工质量，此处，水平基面X平行于水平面，竖直基面Y平行于竖直面，即水平基面X与竖直基面Y相互垂直；同时，在前刀面121和后刀面124之间设有一倒棱面122，该倒棱面122的宽度为0.03-0.15mm，并且，该倒棱面122与竖直基面Y也相交形成有一夹角，该夹角称为倒棱角θ，该倒棱角θ的绝对值为1-15°，此处，该倒棱角θ优选为-15°至-1°，这里，负号表示顺时针方向(见图5所示，以逆时针方向为正方向，即正角度，以顺时针方向为反方向，即负角度)，如此，通过在前刀面121和后刀面124之间设置倒棱角θ为-15°至-1°且宽度为0.03-0.15mm的倒棱面122，使得该切削刃主体12的强度得到有效增强；另外，在倒棱面122与后刀面124之间还设有一倒角面123，倒棱面122通过倒角面123过渡到后刀面124，这样，前刀面121、倒棱面122、倒角面123以及后刀面124依次连接形成了一平滑面，如此，通过在倒棱面122与后刀面124之间设置一倒角面123，使得该切削刃主体12的强度得到进一步提高。

采用上述双金属切削专用刀粒进行双金属切削加工，具有如下特点：

本发明实施例通过在切削刃主体12的前刀面121和后刀面124之间设置一宽度为0.03-0.15mm的倒棱面122，并将该倒棱面122与竖直基面Y之间的夹角(即倒棱角θ)设置为绝对值-15°至-1°，同时在该倒棱面122与后刀面124之间设置一倒角面123，这样，使得切削刃主体12的强度得到有效增强；同时，通过将切削刃主体12的前刀面121与竖直基面Y的夹角(即刀片前角α)设置为0-20°，使得该切削刃主体12的锋利度得到有效增加；另外，通过将该切削刃主体12的后刀面124与水平基面X的夹角(即刀片后角β)设置为3-18°，这样，在保证该切削刃主体12强度的同时，使其后刀面124在加工时避免与产品面干涉；总而言之，通过对切削刃主体12进行上述特殊的结构参数设计，使得该切削刃主体12的强度得到有效增强，同时，其锋利度也得到进一步提升，如此兼顾强度和锋利度，从而解决了普通刀粒无法同时兼顾强度和锋利度的问题，从而解决了粉末冶金铝合金双金属材料难加工的问题。

在本发明实施例中，上述前刀面121上设有断削台125，该断削台125用于切削加工时进行断削。这样，通过在前刀面121上设置断削台125，使得在切削加工时，尤其是精加工时，断削台125能够有效地断屑，避免了铁屑缠绕使加工条件恶化并破坏被加工面，从而提高了加工效率和加工质量。当然，根据实际情况和需求，在本发明的其它实施例中，也可以采取其他的断屑措施。

在本发明实施例中，上述倒角面123优选为圆倒角面，该圆倒角面的倒角半径R范围为0.01-0.06mm，此处，倒角半径R优选为0.03mm。这里，将该倒角面123设置为圆倒角面，即进行圆角钝化处理，其目的也是为了增加上述切削刃主体12的强度。根据实际情况和需求，在本发明的其它实施例中，倒角半径R也可以取其他值，此处不作唯一限定。

在本发明实施例中，上述基体11优选为硬质合金件，即该基体11优选为硬质合金材料制作，另外，上述切削刃主体12优选为CBN件，即该切削刃主体12优选为CBN材料制作，此处，CBN，即Cubic Boron Nitride，立方氮化硼。由于CBN材料的成型难加工，依次，采用CBN材料的切削刃主体12的前刀面121为一平面，为了克服CBN难断屑的缺点，本实施例采用了镜面电蚀加工的方式在切削刃主体12的前刀面121上加工出上述0-20°的刀片前角α，以及带上述断削台125的封闭环126(见图1所示，该封闭环126属于断屑台125的一部分，而且断削台125和封闭环126均是凸起的凸台)，这样既增加了切削刃主体12的锋利度，又能断屑，提高了加工能力，提升了加工质量。当然，根据实际情况和需求，在本发明的其它实施例中，也可以采取其他的断屑措施。

在本发明实施例中，由于CBN造价高且成型难，因此，上述双金属切削专用刀粒采用了基体11和切削刃主体12的组合形式，其中，基体11选用强度刚性较好的硬质合金，切削刃主体12选用CBN材料，两者通过真空焊接技术连接于一体，这样既降低了成本，又充分发挥了CBN的优越性，提高了性价比。当然，根据实际情况和需求，在本发明的其它实施例中，上述基体11和切削刃主体12也可以选用其他的材料，两者也可以通过其他的方式连接于一体。

优选地，在本发明实施例中，上述前刀面121与上述竖直基面Y的夹角优选为10°，即刀片前角α优选为10°，在保证切削刃主体12强度的前提下，10°为刀片前角α为最优角度选择，此时，切削刃主体12具备优异的锋利度，当然，根据实际情况和需求，在本发明的其它实施例中，上述前刀面121与上述竖直基面Y的夹角也可以为其他角度，即刀片前角α也可以为其他角度，此处不作唯一限定。

优选地，在本发明实施例中，上述后刀面124与上述水平基面X的夹角优选为7°，即刀片后角β优选为7°，在保证切削刃主体12强度的同时，通过将刀片后角β优选为7°，使得后刀面124在加工时避免了与产品面的干涉，从而提高了加工质量，当然，根据实际情况和需求，在本发明的其它实施例中，上述后刀面124与上述水平基面X的夹角也可以为其他角度，即刀片后角β也可以为其他角度，此处不作唯一限定。

优选地，在本发明实施例中，上述倒棱面122的宽度优选为0.08mm。在保证上述切削刃主体12锋利度的同时，为了保证了该切削刃主体12的强度，0.08mm为倒棱面122的最优宽度，当然，根据实际情况和需求，在本发明的其它实施例中，倒棱面122宽度也可以选取0.03-0.15mm之间的其他数值，此处不作唯一限定。

优选地，在本发明实施例中，上述倒棱面122与上述竖直基面Y的夹角的绝对值优选为5°，也就是说，倒棱角θ的绝对值优选为5°，此处，倒棱角θ为-5°，该负号表示顺时针方向。将倒棱角θ选为-5°，兼顾了切削刃主体12的强度和锋利度，当然，根据实际情况和需求，在本发明的其它实施例中，倒棱面122与竖直基面Y的夹角也可选取其他值，此处不作唯一限定。

在本发明实施例中，上述双金属切削专用刀粒的重要部位都是采用数控刀片专用磨床加工的，通过一次性装夹，把所有的待加工面全部加工出来。此处，该双金属切削专用刀粒的切削刃主体12的重要面需要达倒镜面效果，比如其倒棱面122和倒角面123，保证刃口(即前述的重要面)镜面效果的目的在于提高被加工件孔的粗糙度、防止黏刀和提高刀片的使用寿命。

如图1至图7所示，本发明实施例还提出了一种刀具，该刀具包括刀柄2、刀头3、微调机构4以及上述双金属切削专用刀粒1，其中，双金属切削专用刀粒1通过紧固件可拆卸固定安装在刀头3上，此处，双金属切削专用刀粒1的基体11上开设有锁紧孔110，紧固件穿过该锁紧孔110后将基体11与刀头3紧固连接，该刀头3通过刀头锁紧螺丝6可拆卸安装在该刀柄2的一端，微调机构4也设置在刀柄2的此端，且该微调机构4与刀头3连接配合，该微调机构4用于对刀头3的位置进行微调，该微调机构4包括微调锁紧螺丝41和与该微调锁紧螺丝41配合的微调螺丝42；另外，由于被加工材料是双金属材料，其加工难度大，且加工时的切削热非常大，为了改善加工环境，在刀柄2中开设有内冷孔5，在加工时，往内冷孔5中注入高压冷却液，通过高压冷却液可快速带走铁屑和大量切削热，从而改善加工环境，提高了加工质量。

基于上述技术方案，本发明实施例提出的刀具通过在其刀头3上设置兼顾强度和锋利度的双金属切削专用刀粒1，不仅克服了粉末冶金铝合金双金属材料难加工这一技术问题，同时，还提高了刀具的使用寿命，降低了刀具的使用成本，改善了加工质量。

在本发明实施例中，在使用前，首先，将上述刀头3、刀头锁紧螺丝6、微调锁紧螺丝41和微调螺丝42装配到刀柄2上，然后，将刀柄2放到对刀仪上，将双金属切削专用刀粒1装入刀头3上并锁紧，松开刀头锁紧螺丝6，移动刀头3，粗调到大概尺寸(粗调范围是：Φ70～90mm)，锁紧刀头锁紧螺丝6，然后松开微调锁紧螺丝41，调节微调螺丝42(该微调螺丝42调节范围为0～1mm，调节精度为0.002mm)至调到需要的尺寸后，锁紧微调锁紧螺丝41，再将调整好的刀柄2与机床主轴正确连接，连接后再进行试切，根据实测被加工孔尺寸，调节微调机构4直到加工出合格的孔。

在本发明实施例中，上述刀柄2选用渗碳钢20CrMoTi材质，并采用渗碳淬火，淬火后的表面硬度为60～62HRC，硬层厚度为0.8～1.5mm；芯部硬度为20～25HRC。这样处理后的刀柄2兼顾强度和韧性。作为优良的精加工柄，不仅要有高精度，而且还需要有良好的稳定性，也就是说，刀柄2正常使用一年以上，刀柄2的精度可以在允许范围的变化。一般短时间处理是达不到这种要求，经过重复试验得出，通过气氮深冷处理10～12小时后，加工应力得到充分释放，经过晶相分析组织结构更稳定，而且经过冷处理后的刀柄防锈效果良好。

上述刀头3选用合金钢42CrMo材质，淬火硬度为40～42HRC，加工时需特别注意双金属切削专用刀粒1的切削刃主体12的7°刀片后角β与该刀头3对应配合面的配合效果。双金属切削专用刀粒1通过梅花螺丝将紧固到刀头3上，压紧力需适中。检查各配合面有无间隙，另外，刀头3加工好之后，也需要经过冷处理，作用同刀柄2的冷处理。

整套上述刀具，经过切削对比，一粒上述双金属切削专用刀粒能加工90～110个孔，其它涂层硬质合金刀片只能加工10～15个孔，相比而言，本实施例中的双金属切削专用刀粒寿命更长，而且该双金属切削专用刀粒加工的孔质量好，加工效率提高了1.5～2倍。采用该刀具，不仅为用户节约了刀具成本，还提高了生产效率，降低了产品废品率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.双金属切削专用刀粒，包括基体和固定于所述基体上的切削刃主体，其特征在于，所述切削刃主体上具有前刀面和后刀面，所述前刀面与竖直基面的夹角为0-20°，所述后刀面与水平基面的夹角为3-18°；所述前刀面与所述后刀面之间设有倒棱面，所述倒棱面的宽度为0.03-0.15mm，所述倒棱面与所述竖直基面的夹角的绝对值为1-15°；所述倒棱面与所述后刀面之间设有倒角面。

2.如权利要求1所述的双金属切削专用刀粒，其特征在于，所述前刀面上设有断削台，所述断削台用于切削加工时进行断削。

3.如权利要求1所述的双金属切削专用刀粒，其特征在于，所述倒角面为圆倒角面，所述圆倒角面的倒角半径为0.01-0.06mm。

4.如权利要求1至3任一项所述的双金属切削专用刀粒，其特征在于，所述基体为硬质合金件，所述切削刃主体为CBN件。

5.如权利要求4所述的双金属切削专用刀粒，其特征在于，所述切削刃主体与所述基体通过真空焊接形成一体。

6.如权利要求1至3任一项所述的双金属切削专用刀粒，其特征在于，所述前刀面与竖直基面的夹角为10°。

7.如权利要求1至3任一项所述的双金属切削专用刀粒，其特征在于，所述后刀面与水平基面的夹角为7°。

8.如权利要求1至3任一项所述的双金属切削专用刀粒，其特征在于，所述倒棱面的宽度为0.08mm。

9.如权利要求8所述的双金属切削专用刀粒，其特征在于，所述倒棱面与所述竖直基面的夹角的绝对值为5°。

10.刀具，包括刀柄，可拆卸安装于所述刀柄一端的刀头，以及设置于所述刀柄的一端并用于调节所述刀头位置的微调机构，其特征在于，所述刀具还包括权利要求1至9任一项所述的双金属切削专用刀粒，所述双金属切削专用刀粒与所述刀头可拆卸连接。