CN107570772A - 一种表面具有多种不同涂层的切削刀片 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种表面具有多种不同涂层的切削刀片，包括上表面、下表面以及连接上表面与下表面的侧面，所述上表面与侧面相交形成至少一个切削刃单元，所述切削刃单元包括主切削刃和副切削刃，所述上表面包括至少一组切削面，所述切削面包括主切表面和副切表面，所述主切表面与侧面相交形成所述主切削刃，所述副切表面与侧面相交形成所述副切削刃，所述主切表面具有主涂层，所述副切表面上具有副涂层，所述主涂层与副涂层相互独立。本发明通过对不同切削面进行不同的涂层，优化了各切削刃的性能，使各切削刃的寿命相一致，提高刀片整体寿命，降低更换率。

Description

一种表面具有多种不同涂层的切削刀片
技术领域
本发明涉及金属切削刀片，尤其涉及一种表面具有多种不同涂层的切削刀片。
背景技术
切削刀片在切削时，为了保证切削性能，一般选用强度很好的硬质合金作为切削刀片的基体，行业内已经发现，用纯硬质合金材质作为刀片材料，切削时摩擦力较大，切削时易产生积屑瘤，只用应用切削速度不高的应用，且寿命较短。而在硬质合金表面上涂覆一层或多层碳化物、氮化物、氧化物等难熔硬质化合物，从而使切削刀片表面具有更高的硬度、耐磨性、高的耐热性、低的摩擦系数和有效消除积屑瘤的特点，且允许切削刀片切削速度提高20-70%，可大幅提高切削刀片的切削性能和使用寿命。但是随着金属切削行业的高速发展，为了充分提高切削刀片在某些特定加工的应用能力，切削单元中的和切削刃的形状并不完相同，各切削刃的切削工况也有所区别，对切削刀片表面采用完全相同的表面涂层方式，虽然生产简单，但是造成切削单元中各切削刃寿命不匹配，切削进会因为切削单元中某一切削刃的损坏而造成该切削单元的报废，切削寿命并不理想。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种优化了各切削刃的性能，使各切削刃的寿命相一致，提高刀片整体寿命，降低更换率的表面具有多种不同涂层的切削刀片。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种表面具有多种不同涂层的切削刀片，包括上表面、下表面以及连接上表面与下表面的侧面，所述上表面与侧面相交形成至少一个切削刃单元，所述切削刃单元包括主切削刃和副切削刃，所述上表面包括至少一组切削面，所述切削面包括主切表面和副切表面，所述主切表面与侧面相交形成所述主切削刃，所述副切表面与侧面相交形成所述副切削刃，所述主切表面具有主涂层，所述副切表面上具有副涂层，所述主涂层与副涂层相互独立。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述主切表面与副切表面之间具有角切表面，所述角切表面与侧面相交形成角切削刃，所述主切削刃与副切削刃通过角切削刃平滑连接，所述主切削刃、副切削刃和角切削刃构成一个切削刃单元。
所述角切表面具有角涂层，所述角涂层与主涂层相同，或所述角涂层与副涂层相同，或所述角涂层由主涂层与副涂层组成，或所述角涂层与主涂层和副涂层均不相同。
所述上表面包括两组切削面，各组切削面中的主切表面具有主涂层，副切表面具有副涂层，每组切削面中的主切表面与副切表面之间具有一个切削刃单元，共形成两个切削刃单元。
所述主涂层为TiAlN涂层，所述副涂层为Al2O3涂层。
所述上表面包括两组切削面，各组切削面中的主切表面具有主涂层，副切表面具有副涂层，每组切削面中的主切表面与副切表面之间具有一个切削刃单元，一组切削面中的主切表面与另一组切削面中的副切表面之间具有一个切削刃单元，共形成四个切削刃单元。
所述主切削刃为连续形切削刃，所述副切削刃为断续切削刃。
所述主涂层为TiN涂层，所述副涂层为TiAlN涂层。
所述上表面还包括中上表面，所述中上表面具有中上涂层。
所述下表面与上表面具有相同的结构。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的一种表面设有多种不同涂层的切削刀片，根据切削刀片的单个切削刃单元中的各处切削刃及其槽型结构、切削条件不同，单独设计该切削刃单元中各处切削刃及其对应的表面的涂层，可以最大程度的提高各切削刃的切削性能，从而提高切削效率和切削寿命；同时，通过对切削单刃元中各处切削刃及其表面进行特定表面涂层设计，即使各处切削刃切削条件不同，但是却可以利用不同涂层对切削单元中各切削刃进行性能优化，从而使切削单元中各切削刃的寿命一致，避免出现如普通切削刀片单个切削单元中部分切削刃损坏而造成整个切削单元的失效的现象，在极大的降低刀片的库存和硬质合金材料的消耗同时，切削刀片的性价比较普通切削刀片具有十分明显的优势，降低了切削刀片更换率。
附图说明
图1是本发明实施例1的立体结构示意图。
图2是本发明实施例1的主视结构示意图。
图3是本发明实施例2的立体结构示意图。
图4是本发明实施例3的立体结构示意图。
图5是本发明实施例3的主视结构示意图。
图中各标号表示：
2、上表面；21、主切表面；211、主涂层；22、副切表面；221、副涂层；23、角切表面；231、角涂层；24、中上表面；241、中上涂层；3、下表面；4、侧面；5、切削刃单元；51、主切削刃；52、副切削刃；53、角切削刃。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
如图1和图2所示，本实施例的表面具有多种不同涂层的切削刀片，包括上表面2、下表面3以及连接上表面2与下表面3的侧面4，上表面2与侧面4相交形成至少一个切削刃单元5，切削刃单元5包括主切削刃51和副切削刃52，上表面2包括至少一组切削面，切削面包括主切表面21和副切表面22，主切表面21与侧面4相交形成主切削刃51，副切表面22与侧面4相交形成副切削刃52，主切表面21具有主涂层211，副切表面22上具有副涂层221，主涂层211与副涂层221相互独立。
本实施例中，切削刃单元5中主切削刃51完成主进给方向的铣削，而副切削刃52完成切削深度的方向的铣削，因此，切削刃单元5可以完成平面铣削或台阶铣削。主切削刃51主要完成侧面大切削力的主铣削条件，副切削刃52主要完成加工表面光整端面铣削条件。由于切削刀片基体采用压制等一次性成型工艺，刀片各处的强度、耐磨性的基本完全相同，采用单一表面涂层只能进一步提高主切削刃51、副切削刃52强度、抗冲击能力或耐磨性，并不能对主切削刃51、副切削刃52的有针对性分别增强不同切削能力，如主切削刃51提升强度、耐磨性而副切削刃52提升耐磨性。
本发明为了提高主切削刃51的切削效率要求主切削刃51具有很好的强度和抗冲击能力，对主切削刃51对应的主切表面21进行涂层（即主涂层211），提高主切削刃51切削性能；为了保证加工表面质量副切削刃52要求具有很好的耐磨性，对副切削刃52对应的副切表面22进行涂层（即副涂层221），提高副切削刃52的切削性能，同时，主切表面21与副切表面22选择不同的涂层，在满足了各自的切削性能要求，能够使主切削刃51与副切削刃52的寿命相一致，避免出现如普通切削刀片单个切削单元中部分切削刃损坏而造成整个切削单元的失效的现象，提高切削刀片的切削效率和加工表面质量持续加工能力，并使单一切削刃单元5中的主切削刃51、副切削刃52寿命接近，从而较大程度上提高切削刀片的寿命，降低了刀片更换率。
本实施例中，主切表面21与副切表面22之间具有角切表面23，角切表面23与侧面4相交形成角切削刃53，主切削刃51与副切削刃52通过角切削刃53平滑连接，主切削刃51、副切削刃52和角切削刃53构成一个完整的切削刃单元5。主切削刃51、副切削刃52相间设置。角切削刃53辅助切削，根据角切表面23的性能，对其进行相应的涂层即具有角涂层231，使角切削刃53与主切削刃51、副切削刃52寿命相匹配，提高刀片整体寿命
本实施例中，角涂层231与副涂层221相同。主涂层211为TiAlN涂层，副涂层221为Al2O3涂层。
本实施例中，上表面2包括两组切削面，各组切削面中的主切表面21具有主涂层211，副切表面22具有副涂层221，每组切削面中的主切表面21与副切表面22之间具有个一切削刃单元5，共形成两个切削刃单元5。两个切削刃单元5对角布置，即该切削刀片具有两次铣削的能力，一个切削刃单元5铣削后，将刀片旋转180°，另一个切削刃单元5可以继续铣削。
本实施例中，上表面2还包括中上表面24，中上表面24具有中上涂层241，中上表面24在不参与切削，但是切削刃单元5产生的切屑不可避免会磨损刮花中上表面24，对中上表面24进行涂层，对中上表面24进行防护。
实施例2
如图3所示，本实施例的表面具有多种不同涂层的切削刀片，与实施例1基本相同，不同之处仅在于：角涂层231与与主涂层211和副涂层221均不相同。
实施例3
如图4和5所示，本实施例的表面具有多种不同涂层的切削刀片，本实施例与实施例1大体相同，不同之处在于：
本实施例中，上表面2包括两组切削面，各组切削面中的主切表面21具有主涂层211，副切表面22具有副涂层221，每组切削面中的主切表面21与副切表面22之间具有一个切削刃单元5，一组切削面中的主切表面21与另一组切削面中的副切表面22之间具有一个切削刃单元5，共形成四个切削刃单元5。主切削刃51为连续形切削刃，副切削刃52为断续切削刃。
本实施例中，四个切削刃单元5中，对角设置的两个切削刃单元5结构相同，一个对角的切削刃单元5与另一个对角的切削刃单元5不同，一种切削刃单元5中主切削刃51完成进给方向的切削而副切削刃52完成切深方向的切削，另一种切削刃单元5中的副切削刃52完成进给方向的切削而主切削刃51完成切深方向的切削。如图5中主切削刃51完成进给方向的切削，副切削刃52完成切深方向的切削，当刀片旋转逆时针旋转90°后，副切削刃52完成进给方向的切削，主切削刃51完成切深方向的切削。
本实施例中，主切削刃51为连续形切削刃，副切削刃52为断续切削刃，该切削刀片安装在切削刀具上使用时，主切削刃51、副切削刃52交替作为侧面进给方向的主切削应用，如此应用可以提高侧面进给方向的切削效率和排屑能力。主切削刃51侧面进给方向的主切削时，连续切削刃将产生宽度大，且厚度不相同的切屑，从而主切削刃51要求具有很好的强度，副切削刃52侧面进给方向的主切削时，断续切削刃将产生小切宽且厚度相同的切屑，从而副切削刃52要求具有很好的抗冲击性。由于切削刀片基体采用压制等一次性成型工艺，刀片各处的强度、耐磨性的基本完全相同，采用单一表面涂层只能进一步提高主切削刃51、副切削刃52强度、抗冲击能力或耐磨性，并不能对主切削刃51、副切削刃52的有针对性分别增强不同切削能力，如主切削刃51提升强度、耐磨性，副切削刃52提升耐磨性。
本发明为了提高切削刀片的切削效率，对主切削刃51对应的主切表面21进行涂层（即主涂层211），提高主切削刃51强度切削性能；为了保证加工表面质量副切削刃52要求具有很好的耐磨性，对副切削刃52对应的副切表面22进行涂层（即副涂层221），提高副切削刃52的抗冲击性切削性能，同时，主切表面21与副切表面22选择不同的涂层，主涂层211、副涂层221相互独立，在满足了各自的切削性能要求，能够使主切削刃51与副切削刃52的寿命相一致，从而较大程度上提高切削刀片的寿命。
本实施例中，主涂层211为TiN涂层，而副涂层221为TiAlN涂层。由于角切表面23位于主切表面21、副切表面22之间，但切削条件与主切表面21、副切表面22并不完全相同，为了使角切表面23的切削性能、寿命和主切表面21、副切表面22相接近。本实施例中，角切表面23设有不同于主涂层211、副涂层221的角涂层231。
本实施例中，同理，上表面2中心设有中上表面24，中上表面24设有中上涂层241。
除以上实施例外，为了进一步提高角切表面23具有优异的切削性能，进一步简化结构，也可以将角涂层231设计成由主涂层211和副涂层221组成，或将角涂层231设计成与副涂层221相同。
以上实施例中，切削刀片具有两个或四个切削单元，本发明不仅限于此，除以上实施例外，为了优化切削性能，也可以将切削刀片设计成具有三个或多个的切削单元的结构。
以上实施例中，切削刀片侧面4具有后角，从而只用上表面2参与切削，本发明不仅限于此，除以上实施例外，为了提升切削刀片的切削刃单元5的数量，也可以使切削刀片的上表面2和下表面3具有相同的几何结构和涂层结构，即切削刀片为双面切削刀片。
以上实施例中，切削刀片主要在铣削加工方向的应用，本发明不仅限于此，除以上实施例外，根据切削条件的不同，也可以将切削刀片设计成车削、钻削刀片。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种表面具有多种不同涂层的切削刀片，包括上表面（2）、下表面（3）以及连接上表面（2）与下表面（3）的侧面（4），所述上表面（2）与侧面（4）相交形成至少一个切削刃单元（5），所述切削刃单元（5）包括主切削刃（51）和副切削刃（52），所述上表面（2）包括至少一组切削面，所述切削面包括主切表面（21）和副切表面（22），所述主切表面（21）与侧面（4）相交形成所述主切削刃（51），所述副切表面（22）与侧面（4）相交形成所述副切削刃（52），其特征在于：所述主切表面（21）具有主涂层（211），所述副切表面（22）上具有副涂层（221），所述主涂层（211）与副涂层（221）相互独立。
2.根据权利要求1所述的表面具有多种不同涂层的切削刀片，其特征在于：所述主切表面（21）与副切表面（22）之间具有角切表面（23），所述角切表面（23）与侧面（4）相交形成角切削刃（53），所述主切削刃（51）与副切削刃（52）通过角切削刃（53）平滑连接，所述主切削刃（51）、副切削刃（52）和角切削刃（53）构成一个切削刃单元（5）。
3.根据权利要求2所述的表面具有多种不同涂层的切削刀片，其特征在于：所述角切表面（23）具有角涂层（231），所述角涂层（231）与主涂层（211）相同，或所述角涂层（231）与副涂层（221）相同，或所述角涂层（231）由主涂层（211）与副涂层（221）组成，或所述角涂层（231）与主涂层（211）和副涂层（221）均不相同。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的表面具有多种不同涂层的切削刀片，其特征在于：所述上表面（2）包括两组切削面，各组切削面中的主切表面（21）具有主涂层（211），副切表面（22）具有副涂层（221），每组切削面中的主切表面（21）与副切表面（22）之间具有一个切削刃单元（5），共形成两个切削刃单元（5）。
5.根据权利要求1至3任意一项所述的表面具有多种不同涂层的切削刀片，其特征在于：所述主涂层（211）为TiAlN涂层，所述副涂层（221）为Al2O3涂层。
6.根据权利要求1至3任意一项所述的表面具有多种不同涂层的切削刀片，其特征在于：所述上表面（2）包括两组切削面，各组切削面中的主切表面（21）具有主涂层（211），副切表面（22）具有副涂层（221），每组切削面中的主切表面（21）与副切表面（22）之间具有一个切削刃单元（5），一组切削面中的主切表面（21）与另一组切削面中的副切表面（22）之间具有一个切削刃单元（5），共形成四个切削刃单元（5）。
7.根据权利要求6所述的表面具有多种不同涂层的切削刀片，其特征在于：所述主切削刃（51）为连续形切削刃，所述副切削刃（52）为断续切削刃。
8.根据权利要求6所述的表面具有多种不同涂层的切削刀片，其特征在于：所述主涂层（211）为TiN涂层，所述副涂层（221）为TiAlN涂层。
9.根据权利要求1至3任意一项所述的表面具有多种不同涂层的切削刀片，其特征在于：所述上表面（2）还包括中上表面（24），所述中上表面（24）具有中上涂层（241）。
10.根据权利要求1至3任意一项所述的表面具有多种不同涂层的切削刀片，其特征在于：所述下表面（3）与上表面（2）具有相同的结构。
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