CN108971535B - 一种双面槽型切削刀片 - Google Patents

Abstract

本发明涉及金属切削技术领域，公开涉及一种双面槽型切削刀片；刀片本体为具有多边形的上下对称设置的几何结构，几何中心设有定位孔，刀片本体由上端面、下端面、多个侧表面、以及位于相邻的两个侧表面之间的圆弧侧面，上端面与下端面均设置有沿断屑台边缘与定位孔之间的支撑表面；刀片的顶角设置不少于1个的切削单元部，由切削刃、断屑台、切屑引导凸起部组成；断屑台由前刀面、多个切削引导面组成；切屑引导凸起部设置在切削单元部的顶角；切削刃由圆弧切削刃、主切削刃、过渡切削刃、辅助切削刃组成；本刀片既提升了切削刃的锋利性、稳固性，且断屑排屑流畅，减少了刀片的磨损，和有效的抑制了积屑瘤出现。

Description

一种双面槽型切削刀片

技术领域

本发明涉及金属切削技术领域，更具体地，涉及一种双面槽型切削刀片。

背景技术

不锈钢、镍基合金等类材料因具有较高的合金元素含量，具有极强的塑性变形能力，通常在车削时切削力较大，产生大量的热，使得刀具的温度急剧上升，导致刀具材料的强度下降，加大了刀具因高温氧化而带来的磨损；

同时，不锈钢在加工过程中常因塑性变形导致加工硬化，则造成切削过程的切屑变得强韧，在加工过程，如果不对切屑的流向和排出进行正确的引导，这会导致流屑不受控制，会导致刮花已加工表面，严重时甚至会杂乱的缠绕在工件和刀具上，导致加工停止。

在不锈钢的低速加工过程中，由于金属受到挤压变形和强烈摩擦，表面会产生积屑瘤，如果不对积屑瘤进行抑制，则会导致加工过程中，加工表面粗糙度增大；积屑瘤底部的破裂有可能使硬质合金刀片颗粒剥落，使磨损加剧。

在中国专利号CN201180054744.6提供了一种用于加工不锈钢等难切削材料的车削刀片，该刀片包括刀尖圆弧部和直线部，具有沿着上述刀尖圆弧部的第1区域、沿着上述直线部的第2区域及位于该第1区域、第2区域之间的第3区域，上述第3区域中的切削刃的前角大于上述第1区域、上述第2区域中的切削刃的前角，能够确保耐缺损性和耐崩刀性，并且抑制切深边界部中产生“毛刺”来防止异常磨损。这种设计可以解决上述的部分问题，然而该刀片主要适用在切深量为0.5mm～1.5mm、进给速度为0.1mm/rev～0.3mm/rev的轻切削加工，在切深少于0.5mm时，切屑将无法良好处理，直接影响零件的表面质量，同时，该刀片也未对积屑瘤进行必要的抑制。

中国专利号CN201180054762.4公开了一种通用的不锈钢车削刀片，该刀片含有多个从前刀面延伸至切削槽的筋条，用于不同加工参数下的切屑处理问题，并尽力减小前刀面的磨擦阻力，这种设计能在一定程度上抑制积屑瘤的的产生，但该刀片为追求通用性，并未充分考虑在精加工时对切屑的流向以及卷曲断裂进行引导，也未综合考虑刃口的强度和锋利性，不能完全解决上述的所有问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术中对于刀片的锋利性，以及刀片整体的稳固性没有进行充分综合的考虑，单一的追求刀片的锋利性或刀片整体的稳固性，从而导致加工表面产生过度的加工硬化和切屑的塑性变形而出现异常磨损现象；以及对于积屑瘤无法起到有效的抑制，和小切深度的切屑流向以及卷曲断裂的不足，提供一种强度高，锋利性强，且对于积屑瘤能够有效抑制，切屑和排屑的流向以及卷曲断裂能够进行有效的引导的一种双面槽型切削刀片。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种双面槽型切削刀片，所述刀片本体为具有多边形的上下对称设置的几何结构，刀片本体上设有位于几何中心的刀片定位孔，所述刀片本体由上端面、下端面、连接上端面与下端面的多个侧表面、以及位于相邻的两个侧表面之间的圆弧侧面，所述上端面与下端面均设置有沿断屑台边缘与定位孔之间的支撑表面；

所述刀片设置有不少于1个的切削单元部；所述切削单元部设置在刀片本体的顶角处；所述切削单元部由切削刃、断屑台、切屑引导凸起部组成；所述断屑台由前刀面、多个切削引导面组成；所述切屑引导凸起部设置在切削单元部的顶角处；所述切屑引导凸起部与前刀面光滑连接；所述切削刃、断屑台、切屑引导凸起部均朝顶角汇拢，且以所述顶角的角平分线所处的、且垂直于支撑表面的平面为基准面对称；

所述切削刃由刀片本体的上端面或下端面与侧表面，以及上端面或下端面与圆弧侧面相交形成的；所述倒棱面的向内且朝下倾斜形成一平面为断屑台的前刀面；所述切削引导面包括：连接在位于圆弧切削刃后端的前刀面，且向内朝上倾斜的平面为第一切削引导面；与第一切削引导面连接，向内朝上倾斜的平面为第二切削引导面，第二切削引导面的上端与支撑表面连接；与第二切削引导面相连接的平面，其平行于上端面的平面为第三切削引导面；所述第三切削引导面的高度低于切削刃；与前刀面光滑连接，且与第三切削引导面相连接的圆弧凹槽面为第四切削引导面。

进一步地，所述切削刃由圆弧切削刃、主切削刃、过渡切削刃、辅助切削刃组成；所述圆弧切削刃由上端面与圆弧侧面相交形成；主切削刃、过渡切削刃与辅助切削刃均由上端面与侧表面相交形成；所述圆弧切削刃的两端连接主切削刃，主切削刃连接过渡切削刃，过渡切削刃连接辅助切削刃。

进一步地，所述切削单元部的顶角处设置有类“牛角”状的切屑引导凸起部；所述切屑引导突起部的高度低于相邻的切削刃的刃口。

进一步地，所述过渡切削刃上各点与主切削刃所呈的角度为刃倾角α；所述刃倾角α的大小由0°逐渐增大，待到最大值时，刃倾角α逐渐减小，直到0°为止；所述刃倾角α的最大值范围为3°～15°。

进一步地，所述上端面到主切削刃的刃口垂直距离H2范围为0.05mm～0.25mm；所述主切削刃到辅助切削刃的刃口的垂直距离H1范围为0.1mm～0.4mm。

进一步地，所述过渡切削刃与主切削刃的连接点a与刃倾角α的最大值所处的点b的水平距离L2为0.1mm～2.5mm；所述刃倾角α的最大值所处的点b到过渡切削刃与辅助切削刃的连接点c的水平距离L3为1mm～3.5mm。

进一步地，在过角平分线且垂直支撑表面的参考平面内，所述第一切削引导面与支撑表面所呈的角度κ为10°～45°；所述第一切削引导面与支撑表面7的交线到圆弧切削刃的最长水平直线距离X范围为1.2mm～2mm。

进一步地，所述切屑引导凸起部其最高点到切削刃的水平距离S大于0.1mm。

进一步地，所述倒棱面的宽度范围W为0.04mm～0.08m；所述倒棱面与侧表面所呈的楔角β范围为80°～87°；前刀角与侧表面所呈的楔角θ范围为67°～75°。

进一步地，所述楔角β与楔角θ在圆弧侧面所呈的角度为最大值。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1)本发明的双面槽型切削刀片通过提高切削刃的锋利度，有效的避免切削时加工表面产生过度的加工硬化和切屑的塑性变形，以及有效的抑制“毛刺”的产生，减少切削边界处切削刃出现异常磨损。

2)双面槽型切削刀片通过在刃口处与前刀面之间设置倒棱面，有效的提高了刃口的稳固性，配合多段切削刃的设计，防止在加工有氧化皮的零件时刀片出现异常的破损。

3)本设计的双面槽型刀片的切削单元部的断屑台通过设置多个切削引导面，以及切屑引导凸起部的设置，配合多段切削刃的设计，有效的改善了精加工、小进给切深时，对断屑流向引导以及卷曲断裂排屑的效果。

附图说明

图1为实施例1中双面槽型切削刀片的立体结构示意图；

图2为实施例1中双面槽型切削刀片的侧面图；

图3为实施例1中双面槽型切削刀片的断屑凸起部的局部放大图；

图4为实施例1中双面槽型切削刀片的E-E的剖视图；

图5为实施例1中双面槽型切削刀片的F-F的剖视图；

图6为实施例1中双面槽型切削刀片的D-D的剖视图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

如图1所示，一种双面槽型切削刀片，上述刀片本体1为具有多边形的上下对称设置的几何结构，刀片本体1上设有位于几何中心的刀片定位孔3，上述刀片本体1由上端面、下端面4、连接上表面与下表面4的多个侧表面32、以及位于相邻的两个侧表面32之间的圆弧侧面31，在本实施例中，刀片本体1近似为等边非等角的六边形体的上下对称设置的几何结构。上端面与下端面4均设置有沿断屑台10边缘与定位孔2之间的支撑表面7，所述支撑表面7为上端面4的最高平面，且靠近切削引导面8的一侧，与第二切削引导面82连接；支撑表面7靠近定位孔2的一侧，通过一过渡面，将支撑表面7与定位孔2周边的上表面4相连接，形成一凸出的平台。

上述刀片本体1设置有不少于1个的切削单元部A；切削单元部A设置在刀片本体1的顶角处；切削单元部A由切削刃5、断屑台10、切屑引导凸起部9组成；所述断屑台10由前刀面6、多个切削引导面8组成；

如图1所示，切削刃8向内倾斜设置倒棱面61，倒棱面61的向内且朝下倾斜形成一平面为断屑台10的前刀面6，通过前刀面6前端设置倒棱面61的结构设计，有效的提高了刀片刃口的强度；上述切削引导面8包括：连接在位于圆弧切削刃51后端的前刀面6，且向内朝上倾斜的平面第一切削引导面81；与第一切削引导面81连接，向内朝上倾斜的平面为第二切削引导面82，上述第二切削引导面82的上端与支撑表面7连接；与第二切削引导面82相连接的平面，其平行于上端面4的平面为第三切削引导面83；所述第三切削引导面83的高度低于切削刃5；与前刀面6光滑连接，且与第三切削引导面83相连接的圆弧凹槽面为第四切削引导面84。

如图3所示，切削单元部A的顶角处设置有类“牛角”状的切屑引导凸起部9；切屑引导凸起部9的高度低于相邻的切削刃5的刃口；上述切屑引导凸起部9靠近顶角的前端与前刀面6光滑连接。在实施例1中，切屑引导凸起部9的两端，由切削引导面83上靠近凹陷的切削引导面84的部分伸出，并向前刀面6和圆弧切削刃51生长，最终嵌入前刀面6中。

在刀片本体1中，切削刃5、断屑台10、切屑引导凸起部9均朝顶角汇拢，且以所述顶角的角平分线M所处的、且垂直于支撑表面7的平面为基准面对称。在实施例中，刀片本体1的顶角处设置切屑引导凸起部9，其作用在于可以有效的减少刀屑接触面积的同时，保证排屑的流畅性，降低切削温度。

通过在切屑方面设置由多个形状大小结构不同的切削引导面8，结合设置在顶角处的切屑引导凸起部9的结构设计，使得刀片进行精加工，或者小进给切深加工时，可以对断屑的流向引导，以及卷曲断裂排屑的起到必要的优化和引导。

刀片本体1的切削刃5由圆弧切削刃51、主切削刃52、过渡切削刃53、辅助切削刃54组成；圆弧切削刃51由上端面4与圆弧侧面31相交形成；主切削刃52、过渡切削刃53与辅助切削刃54均由上端面4与侧表面32相交形成；圆弧切削刃51的两端连接主切削刃52，主切削刃52连接过渡切削刃53，过渡切削刃53连接辅助切削刃54。其中过渡切削刃53为曲线切削刃。

如图2所示，在刀片本体1的侧面3中心横向设置一中心水平面NP，其中心水平面NP平行于支撑表面7；且主切削刃52与辅助切削刃54平行于中心水平面NP；过渡切削刃53上各点与主切削刃51所呈的角度为刃倾角α；上述刃倾角α的大小由0°逐渐增大，待到最大值时，刃倾角α逐渐减小，直到0°为止；刃倾角α的最大值范围为3°～15°；过渡切削刃53与主切削刃52的连接点a与刃倾角α的最大值所处的点B的水平距离L2为0.1mm～2.5mm，；上述刃倾角α的最大值所处的点b到过渡切削刃53与辅助切削刃54的连接点c的水平距离L3为1mm～3.5mm，所述主切削刃52的长度L1为0.2mm～1mm。在实施例中，主切削刃52的长度L1为0.7mm；水平距离L2为1mm；水平距离L3为2.8mm。

上端面4到主切削刃52的刃口垂直距离H2范围为0.05mm～0.25mm；上述主切削刃52到辅助切削刃54的刃口的垂直距离H1范围为0.1mm～0.4mm。在实施例中，H2＝0.2，H1＝0.18。

如图5所示，在过角平分线M且垂直支撑表面7的参考平面内，第一切削引导面81与支撑表面7所呈的角度κ为10°～45°，且第一切削引导面81与支撑表面7的交线到圆弧切削刃51的最长水平直线距离X范围为1.2mm～2mm。在本实施例中，角度κ为15°；最长水平直线距离X为1.6

如图6所示，切屑引导凸起部9其最高点到切削刃5的水平距离S大于0.1mm。在本实施例中，水平距离S为0.25。

如图4所示，倒棱面61的宽度范围W为0.04mm～0.08m；倒棱面61与侧表面3所呈的楔角β范围为80°～87°；前刀角6与侧面3所呈的楔角θ范围为67°～75°；其中楔角β与楔角θ在圆弧侧面32所呈的角度为最大值，在实施例中，刀片的楔角β为81°；楔角θ为72°；宽度W为0.06mm。

在刀片本体1的结构设计中，减小楔角θ的角度，使得刀片在加工过程中，刀片锋利性强，配合多个切削引导面8以及切屑引导凸起部9对断屑的流向和卷曲断裂排屑的效果，断屑排屑能力流畅，有效的减少了切削的压力，同时断屑凸起部的结构设计，降低了切削温度，从而有效的对积屑瘤起到抑制的效果。

同时，通过设置倒棱面61与多段组成的切削刃5，使得刀片本体1既增加了刃口的强度，有效的防止传统切削刀在加工存在有氧化皮的表层的加工零件时，出现刀片异常破损的现象；通过设置有效的倒棱面61的宽度W和楔角β的大小，能有效的解决宽度W和角β过大或过小，而导致刀片变钝或过于锋利的问题，使刀片具有良好的综合性能。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种双面槽型切削刀片，刀片本体(1)为具有多边形的上下对称设置的几何结构，刀片本体(1)上设有位于几何中心的刀片定位孔(2)；所述刀片本体(1)由上端面、下端面(4)、连接上端面与下端面的多个侧表面(32)、以及位于相邻的两个侧表面(32)之间的圆弧侧面(31)，其特征在于，所述上端面与下端面(4)均设置有沿断屑台(10)边缘与定位孔(2)之间的支撑表面(7)；

所述刀片设置有不少于1个的切削单元部(A)；所述切削单元部(A)设置在刀片本体(1)的顶角处；所述切削单元部(A)由切削刃(5)、断屑台(10)、切屑引导凸起部(9)组成；所述断屑台(10)由前刀面(6)、多个切削引导面(8)组成；所述切屑引导凸起部(9)设置在切削单元部(A)的顶角处；所述切屑引导凸起部(9)与前刀面(6)光滑连接；所述切削刃(5)、断屑台(10)、切屑引导凸起部(9)均朝顶角汇拢，且以所述顶角的角平分线(M)所处的、且垂直于支撑表面(7)的平面为基准面对称；

所述切削刃(5)由刀片本体的上端面或下端面(4)与侧表面(32)，以及上端面或下端面(4)与圆弧侧面(31)相交形成的；倒棱面(61)的向内且朝下倾斜形成一平面为断屑台(10)的前刀面(6)；所述切削引导面(8)包括：连接在位于圆弧切削刃(51)后端的前刀面(6)，且向内朝上倾斜的平面为第一切削引导面(81)；与第一切削引导面(81)连接，向内朝上倾斜的平面为第二切削引导面(82)，第二切削引导面(82)的上端与支撑表面(7)连接；与第二切削引导面(82)相连接的平面，其平行于上端面(4)的平面为第三切削引导面(83)；所述第三切削引导面(83)的高度低于切削刃(5)；与前刀面(6)光滑连接，且与第三切削引导面(83)相连接的圆弧凹槽面为第四切削引导面(84)；

所述切削刃(5)由圆弧切削刃(51)、主切削刃(52)、过渡切削刃(53)、辅助切削刃(54)组成；所述圆弧切削刃(51)由上端面(4)与圆弧侧面(31)相交形成；主切削刃(52)、过渡切削刃(53)与辅助切削刃(54)均由上端面或下端面(4)与侧表面(32)相交形成；所述圆弧切削刃(51)的两端连接主切削刃(52)，主切削刃(52)连接过渡切削刃(53)，过渡切削刃(53)连接辅助切削刃(54)；

所述过渡切削刃(53)与主切削刃(52)所呈的角度为刃倾角α；所述刃倾角α的大小由0°逐渐增大，待到最大值时，刃倾角α逐渐减小，直到0°为止；所述刃倾角α的最大值范围为3°～15°；

所述过渡切削刃(53)与主切削刃(52)的连接点a与刃倾角α的最大值所处的点b的水平距离L2为0.1mm～2.5mm；所述刃倾角α的最大值所处的点b到过渡切削刃(53)与辅助切削刃(54)的连接点c的水平距离L3为1mm～3.5mm。

2.根据权利要求1所述的一种双面槽型切削刀片，其特征在于，所述切削单元部(A)的顶角处设置有类“牛角”状的切屑引导凸起部(9)；所述切屑引导凸起部(9)的高度低于相邻的切削刃(5)的刃口。

3.根据权利要求1所述的一种双面槽型切削刀片，其特征在于，所述支撑表面(7 )到主切削刃(52)的刃口垂直距离H2范围为0.05mm～0.25mm；所述主切削刃(52)到辅助切削刃(54)的刃口的垂直距离H1范围为0.1mm～0.4mm。

4.根据权利要求1所述的一种双面槽型切削刀片，其特征在于，在过角平分线(M)且垂直支撑表面(7)的参考平面内，所述第一切削引导面(81)与支撑表面(7)所呈的角度κ为10°～45°；所述第一切削引导面(81)与支撑表面(7)的交线到圆弧切削刃(51)的最长水平直线距离X范围为1.2mm～2mm。

5.根据权利要求2所述的一种双面槽型切削刀片，其特征在于，所述切屑引导凸起部(9)其最高点到切削刃(5)的水平距离S大于0.1mm。

6.根据权利要求1所述的一种双面槽型切削刀片，其特征在于，所述倒棱面(61)的宽度范围W为0.04mm～0.08m；所述倒棱面(61)与侧面(3)所呈的楔角β范围为80°～87°；前刀角(6)与侧表面(3)所呈的楔角θ范围为67°～75°。

7.根据权利要求6所述的一种双面槽型切削刀片，其特征在于，所述楔角β与楔角θ在圆弧侧面(31)所呈的角度为最大值。

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