CN109365844B - 一种用于内孔加工的切削刀片及切削刀具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于内孔加工的切削刀片，包括前表面、后表面、垂直连接于前表面与后表面之间的主侧面、切削部和安装部，所述切削部位于主侧面上，所述安装部位于后表面中部上，所述后表面上设有两个以上凸台，所述安装凸台沿安装部周向设置，所述安装部在远离后表面一侧的外周壁上设有锁紧面，本发明还提供一种切削刀具，包括刀杆，紧固螺钉和刀片，所述刀片为前述的切削刀片，所述刀杆前端开设有用于容纳刀片的定位槽，所述刀杆前端的外周面上开设有用于安装紧固螺钉的螺纹孔，本发明具有强度高且定位准确的优点。

Description

一种用于内孔加工的切削刀片及切削刀具

技术领域

本发明涉及金属切削加工技术领域，尤其涉及用于内孔加工的切削刀片及切削刀具。

背景技术

在小直径内孔（D_min≥6mm）加工领域中，切削刀片可拆卸地紧固在刀杆上的连接机构很多种，大部分都是通过在切削刀片端面中心位置设计螺钉沉台孔，通过螺钉从端面将刀片锁紧固定在刀杆上（例如专利CN103347630A、美国专利US20110200408、德国专利DE29807797U1等）。然而该类型切削刀片和刀杆截面尺寸本来就很小，螺钉沉台孔和螺纹孔大大降低了切削刀片和刀杆的强度，严重影响加工效率和加工稳定性。

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，提供一种强度高且定位准确的用于内孔加工的切削刀片及切削刀具。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于内孔加工的切削刀片，包括前表面、后表面、垂直连接于前表面与后表面之间的主侧面、切削部和安装部，所述切削部位于主侧面上，所述安装部位于后表面中部上，所述后表面上设有两个以上凸台，所述凸台沿安装部周向设置，所述安装部在远离后表面一侧的外周壁上设有锁紧面。

作为对上述技术方案的进一步改进：

所述安装部包括定心柱和与定心柱连接的锁紧柱，所述锁紧柱远离后表面一侧设置，所述锁紧面设置于锁紧柱的外周壁上。

所述锁紧柱的半径为R1，所述定心柱的半径为R2，0.1mm≤R2-R1≤0.3mm。

所述定心柱关于中心轴A对称，在垂直于锁紧面且经过中心轴A的投影平面上，所述锁紧面的投影线与中心轴A的投影线之间的夹角为δ₁，应满足：5°≤δ₁≤10°。

所述锁紧柱还设有避空面和过渡面，所述避空面通过过渡面与锁紧面连接，在垂直于锁紧面且经过中心轴A的投影平面上，所述锁紧面的投影线与锁紧面的投影线之间的夹角为δ₂，应满足：δ₂≥100°。

所述凸台包括依次连接的定位侧表面、凸起顶面和螺旋侧面，所述定位侧表面垂直于后表面设置，所述凸起顶面平行于后表面设置，所述螺旋侧面倾斜于后表面并沿安装部螺旋设置。

在平行于后表面的投影平面上，所述定位侧表面的投影线与水平线之间的夹角为α，所述螺旋侧面在靠近后表面一侧的投影线与定位侧表面的投影线之间的夹角为β1，应满足：0°＜α＜90°，60°≤β1≤135°。

在平行于后表面的投影平面上，两相邻凸台的定位侧表面的投影线之间的夹角为γ，满足：-5°≤γ≤5°。

所述安装部相对于后表面的高度为H，所述凸台相对于后表面的高度为h，应满足：2h≤H≤3h。

在平行于后表面的投影平面上，所述切削刀片外接圆的半径为R3，应满足：2R2≤R3≤4R2。

所述主侧面包括上平面、下平面和连接于上平面、下平面之间的圆柱侧面，所述切削部安装于圆柱侧面上。

在垂直于锁紧面且垂直于中心轴A的投影平面上，所述锁紧面的投影线与任意平行于上平面的平面投影线的夹角为θ，应满足：3°≤θ≤8°。

所述切削部包括主切削刃、副切削刃以及位于主切削刃和副切削刃之间的刀尖圆弧。

在垂直于前表面的投影平面内，靠近于前表面一侧的刀尖圆弧相对于前表面的最大垂直距离为f，应满足：0.2mm≤f≤1mm。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一种用于内孔加工的切削刀具，包括刀杆，紧固螺钉和刀片，所述刀片为前述的切削刀片，所述刀杆前端开设有用于容纳刀片的定位槽，所述刀杆前端的外周面上开设有用于安装紧固螺钉的螺纹孔。

作为对上述技术方案的进一步改进：

所述定位槽包括用于容纳安装部的定位孔和容纳凸台的安装凹部。

所述安装凹部设有与凸台的定位侧表面相配合的两定位侧面，所述两定位侧面的径向厚度分别为S1和S2，应满足：0mm≤S1-S2≤0.8mm。

所述刀杆包括位于刀杆前端的切削端和位于刀杆后端的夹持端，所述定位槽位于切削端，所述夹持端的外周面为夹持端侧面，所述夹持端侧面设有用于切削刀具水平定位的定位平面。

所述刀杆的夹持端关于中心轴D-D对称，所述螺纹孔关于中心轴F-F对称，在垂直于中心轴D-D的投影平面上，所述刀杆夹持端关于轴线E-E对称，轴线E-E与中心轴F-F的投影线平行，且轴线E-E与中心轴F-F的投影线之间的间距为L，应满足：0.1mm≤L≤0.6mm。

刀杆还包括连接切削端和夹持端的颈部，在垂直于中心轴D-D的投影平面上，所述颈部沿水平轴线C-C方向的最大外形尺寸为D1，沿轴线E-E方向最大外形尺寸为D2，满足：D2≥D1。

在平行于中心轴D-D且过中心轴F-F的投影平面上，中心轴F-F与中心轴D-D之间的夹角为ε，应满足：ε=90°－δ₁。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的切削刀片，后表面设有两个以上凸台，安装部设有锁紧面，可采用顶丝锁紧刀片，刀片安装简单、方便，凸台起定位和锁紧作用，安装部起定心锁紧作用。由于刀片无中心孔结构，刀具有强度高、定位稳定、结构紧凑，可以在小直径孔内完成大切深的切槽加工。

2、本发明的切削刀具，紧固螺钉的轴线E-E与中心轴F-F的投影线之间的间距L，刀片锁紧面的投影线与中心轴A的投影线之间的夹角δ1，安装刀片过程中，螺纹孔偏心设计，拧紧紧固螺钉，刀片的凸起顶面更加可靠的贴紧刀杆安装凹部的定位侧面，锁紧面压紧，使得刀片牢牢锁定在定位槽内。

附图说明

图1是本发明切削刀片的立体结构示意图。

图2是本发明切削刀片的另一视角立体结构示意图。

图3是本发明切削刀片的主视图。

图4是本发明切削刀片的俯视图。

图5是本发明切削刀片的左视图。

图6是本发明切削刀具的组装结构示意图。

图7是本发明切削刀具的分解结构示意图。

图8是本发明刀杆的立体结构示意图。

图9是图8中P处的局部放大图。

图10是本发明刀杆的左视图。

图11是本发明刀杆的螺纹孔和定位孔的结构示意图。

图中各标号表示：

10、刀片；15、前表面；16、后表面；17、主侧面；171、上平面；172、下平面；173、圆柱侧面；25、切削部；251、主切削刃；252、副切削刃；253、刀尖圆弧；30、安装部；34、凸台；341、定位侧表面；343、螺旋侧面；342、凸起顶面；48、定心柱；52、锁紧柱；521、锁紧面；523、避空面；524、过渡面；60、刀杆；61、定位槽；62、安装凹部；621、定位侧面；622、定位底面；623、定位螺旋面；66、定位孔；70、定位凸面；82、颈部；83、夹持端侧面；90、定位平面；92、螺纹孔；95、紧固螺钉。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1至5所示，本实施例的用于内孔加工的切削刀片，包括前表面15、后表面16、垂直连接于前表面15与后表面16之间的主侧面17、切削部25和安装部30，切削部25位于主侧面17上，安装部30位于后表面16中部上，后表面16上设有两个以上凸台34，凸台34沿安装部30周向对称设置，安装部30在远离后表面16一侧的外周壁上设有锁紧面521。

本发明的切削刀片，后表面16设有两个以上凸台34，安装部30设有锁紧面521，可采用顶丝锁紧刀片，刀片安装简单、方便，凸台34起定位作用和锁紧作用，安装部30起定心锁紧作用。刀片无中心孔结构，刀具有强度高、定位稳定、结构紧凑，可以在小直径孔内完成大切深的切槽加工。

安装部30包括定心柱48和与定心柱48连接的锁紧柱52，锁紧柱52远离后表面16一侧设置，锁紧面521设置于锁紧柱52的外周壁上。

本实施例中，锁紧柱52的半径为R1，定心柱48的半径为R2，0.1mm≤R2-R1≤0.3mm。

本实施例中，定心柱48关于中心轴A对称，在垂直于锁紧面521且经过中心轴A的投影平面上，锁紧面521的投影线与中心轴A的投影线之间的夹角为δ1，应满足：5°≤δ1≤10°，在满足刀片锁紧的前提下，结构更加紧凑，本实施例中，δ1=8°

本实施例中，锁紧柱52还设有避空面523和过渡面524，避空面523通过过渡面524与锁紧面521连接，在垂直于锁紧面521且经过中心轴A的投影平面上，锁紧面521的投影线与锁紧面521的投影线之间的夹角为δ2，应满足：δ2≥100°。

凸台34包括依次连接的定位侧表面341、凸起顶面342和螺旋侧面343，定位侧表面341垂直于后表面16设置，凸起顶面342平行于后表面16设置，螺旋侧面343倾斜于后表面16并沿安装部30螺旋设置。本实施例中，凸台34的数量为两个，沿后表面16周向方向设置，螺旋侧面343倾斜连接于后表面16和凸起顶面342之间。

本实施例中，凸台34的数量为两个，其中一凸台34的定位侧表面341与另一凸台34的螺旋侧面343相对设置。在平行于后表面16的投影平面上，定位侧表面341的投影线与水平线之间的夹角为α，螺旋侧面343在靠近后表面16一侧的投影线与定位侧表面341的投影线之间的夹角为β1，应满足：0°＜α＜90°，60°≤β1≤135°。夹角α的存在可以更好的分解切削过程中刀片传递过来的切削力，本实施例中，α=45°

在平行于后表面16的投影平面上，两相邻凸台34的定位侧表面341的投影线之间的夹角为γ，应满足：-5°≤γ≤5°，这样能使刀片定位更加可靠，避免加工过程中刀片与刀杆60存在沿定位侧表面341方向的相对移动，本实施例中，γ=1°。

安装部30相对于后表面16的高度为H，凸台34相对于后表面16的高度为h，应满足：2h≤H≤3h。在平行于后表面16的投影平面上，切削刀片外接圆的半径为R3，应满足：2R2≤R3≤4R2。刀片定心柱48的定心作用更加可靠，凸台34的强度也能得到满足，在本实施例中，H=2h，R3=2R2。

本实施例中，主侧面17包括上平面171、下平面172和连接于上平面171、下平面172之间的圆柱侧面173，切削部25安装于圆柱侧面173上。切削刀片一体成型。

本实施例中，上表面171与其中一凸台34的凸起顶面342相交，下表面172与另一凸台34的凸起顶面342相交，与上表面171相交的凸台34起定位作用，与下表面172相交的凸台34起锁紧作用。

轴线A-A与圆柱侧面173的中心线重合。

在垂直于锁紧面521且垂直于中心轴A的投影平面上，锁紧面521的投影线与任意平行于上平面171的平面投影线的夹角为θ，应满足：3°≤θ≤8°。

切削部25包括主切削刃251、副切削刃252以及位于主切削刃251和副切削刃252之间的刀尖圆弧253本实施例中，刀尖圆弧253分别与主切削刃251和副切削刃252相切。

本实施例中，靠近前表面15一侧的刀尖圆弧253相对于前表面15的最大垂直距离为f，应满足：0.2mm≤f≤1mm。

如图6至11所示，本发明的一种用于内孔加工的切削刀具，包括刀杆60，紧固螺钉95和刀片10，刀片10为根据权利要求1至14中任一项的切削刀片，刀杆60前端开设有用于容纳刀片10的定位槽61，刀杆60前端的外周面上开设有用于安装紧固螺钉95的螺纹孔92。

刀片10通过紧固螺钉95可拆卸地保持在定位槽61内。紧固螺钉95通过螺纹孔92，将紧固螺钉95前部端面压在刀片10的锁紧面521上，从而锁紧切削刀片10。

刀杆60可以由一种材料或者多种材料制成，刀片10由一种较硬的材料制成。例如，刀杆60可以由钢制成，或者由钢与硬质合金共同制成，刀片10可以由硬质合金制成。

如图9所示，定位槽61包括用于容纳安装部30的定位孔66和容纳凸台34的安装凹部62。

本实施例中，安装凹部62设有与凸台34的定位侧表面341相配合的两定位侧面621，两定位侧面621的径向厚度分别为S1和S2，应满足：0mm≤S1-S2≤0.8mm，有利于提高切削刀具的刚性，其中径向厚度较小的定位侧面621靠近切削部25一侧设置并与刀片10的其中一凸台34的凸起顶面342接触。

本实施例中，安装凹部62还设有与凸台34的凸起顶面342相配合的定位底面622，与凸台34的螺旋侧面343相配合的定位螺旋面623，两安装凹部62之间还设有与刀片10后表面16相配合的定位凸面70。

定位侧面621与定位侧表面341接触，定位底面622与凸起顶面342相接触，定位凸面70与后表面16接触。

定位孔66的内壁与刀片10中定心柱48的外周面接触，紧固螺钉95的底面通过螺纹作用与锁紧柱52的锁紧面521接触。

本实施例中，刀杆60包括位于刀杆60前端的切削端和位于刀杆60后端的夹持端，定位槽61位于切削端，夹持端的外周面为夹持端侧面83，夹持端侧面83设有用于切削刀具水平定位的定位平面90。

本实施例中，刀杆60的夹持端关于中心轴D-D对称，螺纹孔92关于中心轴F-F对称，在垂直于中心轴D-D的投影平面上，刀杆60夹持端关于轴线E-E对称，轴线E-E与中心轴F-F的投影线平行，且轴线E-E与中心轴F-F的投影线之间的间距为L，应满足：0.1mm≤L≤0.6mm，螺纹孔92采用偏心设计，当拧紧紧固螺钉95时，刀片10的凸起顶面342更加可靠的贴紧刀杆60安装凹部62的定位侧面621，锁紧面521压紧，刀片10可以更可靠的固定在刀杆60的定位槽61内，本实施例中，θ=5°，L=0.4mm。

本实施例中，在平行于中心轴D-D且过中心轴F-F的投影平面上，中心轴F-F的投影线与中心轴D-D之间的夹角为ε，应满足：ε=90°－δ₁。

刀杆60还包括连接切削端和夹持端的颈部82，螺纹孔92位于颈部82的外周壁上并靠近切削端一侧设置，颈部82的截面为非圆形结构，近似椭圆结构，在垂直于中心轴D-D的投影平面上，颈部82具有最小尺寸D1和最大尺寸D2，其中最小尺寸D1与中心线C-C投影线重合，最大尺寸D2与轴线E-E投影线重合，为了提高刀具刚性，要求D2＞D1。

为了提高刀杆60的抗冲击性能，刀杆60的切削端截面采用非圆形设计，增加垂直于轴线C-C方向的尺寸值，同时增加远离切削部25一侧设置定位侧面621的径向厚度，这样可以在满足加工要求的前提下，尽可能提高刀杆强度。

图7中，轴线B-B位于前表面15所在平面内且垂直于中心轴A-A，并与上平面171、下平面172平行。中心线C-C平行于定位平面90，也与轴线B-B平行，轴线D-D与刀杆60夹持端的轴线重合，与轴线A-A平行，但不一定重合。

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 (20)

1.一种用于内孔加工的切削刀片，包括前表面（15）、后表面（16）、垂直连接于前表面（15）与后表面（16）之间的主侧面（17）、切削部（25）和安装部（30），其特征在于：所述切削部（25）位于主侧面（17）上，所述安装部（30）位于后表面（16）中部上，所述后表面（16）上设有两个以上凸台（34），所述凸台（34）沿安装部（30）周向设置，所述安装部（30）在远离后表面（16）一侧的外周壁上设有锁紧面（521）；所述安装部（30）相对于后表面（16）的高度为H，所述凸台（34）相对于后表面（16）的高度为h，应满足：2h≤H≤3h。

2.根据权利要求1所述的切削刀片，其特征在于：所述安装部（30）包括定心柱（48）和与定心柱（48）连接的锁紧柱（52），所述锁紧柱（52）远离后表面（16）一侧设置，所述锁紧面（521）设置于锁紧柱（52）的外周壁上。

3.根据权利要求2所述的切削刀片，其特征在于，所述锁紧柱（52）的半径为R1，所述定心柱（48）的半径为R2，0.1mm≤R2-R1≤0.3mm。

4.根据权利要求2所述的切削刀片，其特征在于：所述定心柱（48）关于中心轴A对称，在垂直于锁紧面（521）且经过中心轴A的投影平面上，所述锁紧面（521）的投影线与中心轴A的投影线之间的夹角为δ₁，应满足：5°≤δ₁≤10°。

5.根据权利要求4所述的切削刀片，其特征在于：所述锁紧柱（52）还设有避空面（523）和过渡面（524），所述避空面（523）通过过渡面（524）与锁紧面（521）连接，在垂直于锁紧面（521）且经过中心轴A的投影平面上，所述锁紧面（521）的投影线与避空面（523）的投影线之间的夹角为δ₂，应满足：δ₂≥100°。

6.根据权利要求1至5任一项所述的切削刀片，其特征在于：所述凸台（34）包括依次连接的定位侧表面（341）、凸起顶面（342）和螺旋侧面（343），所述定位侧表面（341）垂直于后表面（16）设置，所述凸起顶面（342）平行于后表面（16）设置，所述螺旋侧面（343）倾斜于后表面（16）并沿安装部（30）螺旋设置。

7.根据权利要求6所述的切削刀片，其特征在于：在平行于后表面（16）的投影平面上，所述定位侧表面（341）的投影线与水平线之间的夹角为α，所述螺旋侧面（343）在靠近后表面（16）一侧的投影线与定位侧表面（341）的投影线之间的夹角为β₁，应满足：0°＜α＜90°，60°≤β₁≤135°。

8.根据权利要求6所述的切削刀片，其特征在于：在平行于后表面（16）的投影平面上，两相邻凸台（34）的定位侧表面（341）的投影线之间的夹角为γ，满足：-5°≤γ≤5°。

9.根据权利要求3至5中任一项所述的切削刀片，其特征在于：在平行于后表面（16）的投影平面上，所述切削刀片外接圆的半径为R3，应满足：2R2≤R3≤4R2。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的切削刀片，其特征在于：所述主侧面（17）包括上平面（171）、下平面（172）和连接于上平面（171）、下平面（172）之间的圆柱侧面（173），所述切削部（25）安装于圆柱侧面（173）上。

11.根据权利要求10所述的切削刀片，其特征在于：在垂直于锁紧面（521）且垂直于中心轴A的投影平面上，所述锁紧面（521）的投影线与任意平行于上平面（171）的平面投影线的夹角为θ，应满足：3°≤θ≤8°。

12.根据权利要求10所述的切削刀片，其特征在于：所述切削部（25）包括主切削刃（251）、副切削刃（252）以及位于主切削刃（251）和副切削刃（252）之间的刀尖圆弧（253）。

13.根据权利要求12所述的切削刀片，其特征在于：在垂直于前表面（15）的投影平面内，位于前表面（15）一侧的刀尖圆弧（253）相对于前表面（15）的最大垂直距离为f，应满足：0.2mm≤f≤1mm。

14.一种用于内孔加工的切削刀具，包括刀杆（60），紧固螺钉（95）和刀片（10），其特征在于：所述刀片（10）为根据权利要求1至13中任一项所述的切削刀片，所述刀杆（60）前端开设有用于容纳刀片（10）的定位槽（61），所述刀杆（60）前端的外周面上开设有用于安装紧固螺钉（95）的螺纹孔（92）。

15.根据权利要求14所述的切削刀具，其特征在于：所述定位槽（61）包括用于容纳安装部（30）的定位孔（66）和容纳凸台（34）的安装凹部（62）。

16.根据权利要求15所述的切削刀具，其特征在于：所述安装凹部（62）设有与凸台（34）的定位侧表面（341）相配合的两定位侧面（621），所述两定位侧面（621）的径向厚度分别为S1和S2，应满足：0mm≤S1-S2≤0.8mm。

17.根据权利要求14至16中任一项所述的切削刀具，其特征在于：所述刀杆（60）包括位于刀杆（60）前端的切削端和位于刀杆（60）后端的夹持端，所述定位槽（61）位于切削端，所述夹持端的外周面为夹持端侧面（83），所述夹持端侧面（83）设有用于切削刀具水平定位的定位平面（90）。

18.根据权利要求14至16中任一项所述的切削刀具，其特征在于：所述刀杆（60）的夹持端关于中心轴D-D对称，所述螺纹孔（92）关于中心轴F-F对称，在垂直于中心轴D-D的投影平面上，所述刀杆（60）夹持端关于轴线E-E对称，轴线E-E与中心轴F-F的投影线平行，且轴线E-E与中心轴F-F的投影线之间的间距为L，应满足：0.1mm≤L≤0.6mm。

19.根据权利要求18所述的切削刀具，其特征在于：所述刀杆（60）还包括连接切削端和夹持端的颈部（82），在垂直于中心轴D-D的投影平面上，所述颈部（82）沿水平轴线C-C方向的最大外形尺寸为D1，沿轴线E-E方向最大外形尺寸为D2，满足：D2≥D1。

20.根据权利要求18所述的切削刀具，其特征在于：在平行于中心轴D-D且过中心轴F-F的投影平面上，中心轴F-F与中心轴D-D之间的夹角为ε，应满足：ε=90°－δ₁。

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