CN113399713B - 一种用于孔加工的刀片 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于孔加工的刀片，包括相对设置的上刀面和底面，以及在所述上刀面和底面之间延伸的侧面，所述上刀面与所述侧面相交形成切削刃；所述切削刃包括依次排列的第一切削刃、第二切削刃及第三切削刃；所述第一切削刃与所述第二切削刃形成夹角α，所述第二切削刃与所述第三切削刃形成夹角β，所述α<β；所述第一切削刃的长度L1小于或等于所述第二切削刃的长度L2，并大于所述第三切削刃的长度L3。本发明的目的在于解决孔加工的切屑效果与使用经济性之间的不平衡问题，提供一种有利生产和使用的孔加工刀片。

Description

一种用于孔加工的刀片

技术领域

本发明属于切削刀具领域，尤其涉及一种用于孔加工的刀片。

背景技术

在机械加工行业中，任何一种机器，没有孔是作不成的。要把零件连接起来，需要各种不同尺寸的螺钉孔、销钉孔或铆钉孔；为了把传动部件固定起来，需要各种安装孔；机器零件本身也有许多各种各样的孔(如油孔、工艺孔、减重孔等)。内孔表面是组成机械零件的重要表面之一。在机械零件中，带孔零件一般要占零件总数的50％～80％。而且孔加工的刀具有以下几点特征：

①大部分孔加工刀具为定尺寸刀具，刀具本身的尺寸精度和形状精度不可避免地对孔的加工精度有重要的影响。

②孔加工刀具尺寸由于受到加工孔直径的限制，刀具横截面尺寸较小，所以刀具刚性差，切削不稳定，易产生振动。

③孔加工刀具是在工件已加工表面的包围之中进行切削加工，切削呈封闭或半封闭的状态，因此排屑困难，切削液不易进入切削区，难以观察切削中的实际情况，对工件质量、刀具寿命都将产生不利的影响。

④孔加工刀具种类多、规格多。

因此在加工期间，通常考虑其安全性，希望得到理想的切屑，同时能希望降低切削力来保证刀体的稳定性。切屑的成形和顺利排出往往成为生产的关键问题。

目前市场上已知的孔加工刀片在切削工件时，大部分国产中心刀片如果切屑成形和切削力好的，一个刀片的有效刃口只有2～3个，经济性就不足。如果有效刃口达到四个(目前孔加工最多四个刃口)，切屑和切削力就不好，尤其是钻的深度和刀具直径比在4～5倍时，矛盾尤为突出。现在市面流通孔加工刀片的结构复杂，对生产工艺要求严格。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于解决孔加工的切屑效果与使用经济性之间的不平衡问题，提供一种有利生产和使用的孔加工刀片。

本专利方案提供一种用于孔加工的刀片，包括：相对设置的上刀面和底面，以及在所述上刀面和底面之间延伸的侧面，所述上刀面与所述侧面相交形成切削刃；所述切削刃包括依次排列的第一切削刃、第二切削刃及第三切削刃；所述第一切削刃与所述第二切削刃形成夹角α，所述第二切削刃与所述第三切削刃形成夹角β，所述α<β；所述第一切削刃的长度L1小于或等于所述第二切削刃的长度L2，并大于所述第三切削刃的长度L3。

进一步的，所述上刀面设有断屑槽，所述断屑槽沿所述切削刃设置。

进一步的，所述切削刃还包括第一过渡刃、第二过渡刃、第三过渡刃，并按以下顺序依次相接：所述第一过渡刃、所述第一切削刃、所述第二过渡刃、所述第二切削刃、所述第三过渡刃、所述第三切削刃。

进一步的，所述第一切削刃与所述第二过渡刃、第二切削刃的刃宽均相同，所述第一切削刃与所述第三切削刃的刃宽比值为0.7。

进一步的，所述L1/L2＝0.5～0.95，所述L3/L2＝0.15～0.5。

进一步的，所述L1/L2＝0.63，所述L3/L2＝0.37。

进一步的，所述侧面包括与所述上刀面相接的第一侧面，及与所述底面相接的第二侧面，所述切削刃与所述第一侧面形成的间隙角F，小于所述切削刃与所述第二侧面形成的间隙角E。

进一步的，所述间隙角F在4°～11°之间，所述间隙角E在9°～26°之间。

进一步的，所述间隙角F为7°，所述间隙角E为22.6°。

本专利的改进带来如下优点：

(1)本申请实施例的刀片一侧面上同时拥有三段不同的切削刃(第一、第二及第三切削刃)。发明人根据长期的使用和制造经验，设计了这三段切削刃相互之间形成不同的夹角。并且通过计算和模拟及几百次的试验，确定了不同切削刃(第一、第二及第三切削刃)的长度及相对角度。按照这个长度和相对角度制造而成的刀片，可以在使用该刀片进行工件切削加工时，改变切屑的成形和分屑，达到更好排屑和降低切削力的目的，即保证刀片性能的同时，也具有更经济的刃口数量，而且外形更方便生产。具体的原理是：使用该刀片进行工件切削加工时，被三段不同切削刃从工件上切削下来的切屑，因为切削刃的角度及长度的不同，切屑从不同的方位一起向刀片的中部方向延伸、聚拢，然后从多个角度向刀片中部延伸的多条切屑互相碰撞、互相纠缠、互相拉扯、互相作用，加速了切屑的断裂，让切屑更加细小，大幅度地降低了排屑的难度。而且切屑在经过切削刃后，切屑会互相作用或者形成C型屑，从而更有利于切屑的断裂和排出。

(2)三段切削刃的另一优点是在总体上加大了该刀片和切屑的接触长度，具体到每段切削刃(第一、第二及第三切削刃)，实际上减小了每段切削刃(第一、第二及第三切削刃)与切屑的接触长度。这样的设计，减少了切削刃在单位长度上承受的切削力，保证切削液跟刀片和切屑接触更充分。极大加强了刀片和切屑的散热，增加了刀具的寿命。

(3)同时，该刀片的上刀面可以设计为近似四边形，在近似四边形的每条边上都可以与侧面相交形成切削刃(每条边上都形成一段第一、第二及第三切削刃)。那么该刀片的有效刃口将达到12个，与现有技术中仅有的两三个刃口相比，大大提升了该刀片的经济性能。

(4)作为进一步改进，上刀面上的断屑槽沿着切削刃设置，断屑槽之间也与切削刃一样，相互之间形成多个夹角。流向断屑槽的切屑被引导着向刀片的中部方向进一步地延伸、聚拢，让从多个角度向刀片中部延伸的多条切屑更加充分地进行碰撞、纠缠、拉扯和相互作用，进一步加剧了切屑的断裂。

附图说明

图1为本申请实施例一种用于孔加工的刀片的立体结构示意图；

图2为本申请实施例一种用于孔加工的刀片的俯视结构示意图；

图3为本申请实施例一种用于孔加工的刀片的剖面结构示意图；

其中，1为上刀面，2为底面，3为侧面，31为第一侧面，32为第二侧面，4为切削刃，41为第一切削刃，42为第二切削刃，43为第三切削刃，44为第一过渡刃，45为第二过渡刃，46为第三过渡刃，5为断屑槽，6为安装孔。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

为了让本领域技术人员可以更好地理解本申请，下面将对发明人的发明思路进行详细阐述。

如上文背景技术所述的，目前市场上的刀片难以在切屑、切削力和经济性方面上形成平衡，达成最佳效果。具体是如果切屑成形和切削力好的，一个刀片的有效刃口一般只有2～3个，经济性就不足。如果有效刃口达到四个(目前孔加工最多四个刃口)，切屑和切削力就不好，尤其是钻的深度和刀具直径比在4～5倍时，矛盾尤为突出。而且现在市面流通孔加工刀片的结构复杂，对生产工艺要求严格。

有鉴于此，发明人就希望能设计出一种既可以拥有良好切削力、切屑成形和顺利排出，又拥有多个刃口，刀片使用寿命长，可以同步提高刀片的经济性能的可用于孔加工的刀片。

由于现有的大部分孔加工刀具为定尺寸刀具，刀具本身的尺寸精度和形状精度不可避免地对孔的加工精度有重要的影响。那么可以让刀片具有多段不同长度和角度的切削刃4，让一片刀片就具有现有技术中多片刀片的加工性能。

再者，现有的孔加工刀具尺寸由于受到加工孔直径的限制，刀具横截面尺寸较小，所以刀具刚性差，切削不稳定，易产生振动。那么可以适当加长切削刃4的长度，以及设计一个巧妙的相对角度，让刀片刚性和切削力之间达成最优解。

接着，孔加工刀具是在工件已加工表面的包围之中进行切削加工，切削呈封闭或半封闭的状态，因此排屑困难，切削液不易进入切削区，难以观察切削中的实际情况，对工件质量、刀具寿命都将产生不利的影响。要尽可能地将切屑变得更加细小，让细小的切屑可以更加顺畅地从封闭或半封闭的空间中排出，并让切削液更容易进入，在加强了散热的同时，提高刀片的使用寿命。

请参阅图1-3，本申请实施例1一种用于孔加工的刀片，包括相对设置的上刀面1和底面2，以及在所述上刀面1和底面2之间延伸的侧面3；

该上刀面1和底面2相对设置，基本平行；

如图2所示，可选的，上刀面1可以为一个十二边形，该十二边形近似于一个方形；或者该十二边形可以认为是由3个同心而不同直径大小的内切圆的方形按照设计角度组合而成；该十二边形可以为圆角；

所述上刀面1与所述侧面3相交形成切削刃4；

该切削刃4可以在上刀面1与侧面3相交形成的边上都具备，也可以是只在其中一侧的边上具备；例如，上刀面1为前述一个近似方形的十二边形，切削刃4可以该十二边形的所有十二条边上都形成，也可以只在其中一侧的三条边上形成(如图2所示)；该切削刃4在上刀面1上具有一定的刃宽；

可选的，侧面3包括与上刀面1相接的第一侧面31，及与底面2相接的第二侧面32，第一侧面31与第二侧面32之间具有一定的夹角，而切削刃4与第一侧面31形成的间隙角F，小于切削刃4与第二侧面32形成的间隙角E；

侧面3与垂直于上刀面1、底面2的面的夹角形成刀片的后角，由F和E组成；

可选的，间隙角F在4°～11°之间，间隙角E在9°～26°之间；优选的，间隙角F在5°～10°之间，间隙角E在10°～25°之间；更加优选的，间隙角F为7°，间隙角E为22.6°；

所述切削刃4包括依次排列的第一切削刃41、第二切削刃42及第三切削刃43；所述第一切削刃41与所述第二切削刃42形成夹角α，所述第二切削刃42与所述第三切削刃43形成夹角β，所述α<β；所述第一切削刃41长度L1小于或等于所述第二切削刃42长度L2，并大于所述第三切削刃43长度L3；

如图2所示的，第一切削刃41和第三切削刃43均向内(即向刀片中部)倾斜；

刀片的大小由与切削刃4相切的IC值决定，外形由L1、L2、L3的占比及角度α、β决定；

可选的，L1/L2＝0.5～0.95，L3/L2＝0.15～0.5；优选的，L1/L2＝0.5～0.9，L3/L2＝0.2～0.5；更加优选的，L1/L2＝0.63，L3/L2＝0.37。

按照这个长度和相对角度设计的切削刃4，可以在使用该刀片进行工件切削加工时，改变切屑的成形和分屑，达到更好排屑和降低切削力的目的，即保证刀片性能的同时，也具有更经济的刃口数量，而且外形更方便生产。

具体的原理是：使用该刀片进行工件切削加工时，被三段不同切削刃4从工件上切削下来的切屑，因为切削刃4的角度及长度的不同，切屑从不同的方位一起向刀片的中部方向延伸、聚拢，然后从多个角度向刀片中部延伸的多条切屑互相碰撞、互相纠缠、互相拉扯、互相作用，加速了切屑的断裂，让切屑更加细小，大幅度地降低了排屑的难度。而且切屑在经过切削刃4后，切屑会互相作用或者形成C型屑，从而更有利于切屑的断裂和排出。

而且，三段切削刃4在总体上加大了该刀片和切屑的接触长度，具体到每段切削刃4，实际上减小了每段切削刃4与切屑的接触长度。这样的设计，即减小了切削力，又保证切削液跟刀片和切屑接触更充分。极大加强了刀片和切屑的散热，增加了刀具的寿命。

进一步的，切削刃4还包括第一过渡刃44、第二过渡刃45、第三过渡刃46，并按以下顺序依次相接：第一过渡刃44、第一切削刃41、第二过渡刃45、第二切削刃42、第三过渡刃46、第三切削刃43。

切削刃4的宽度(第一过渡刃44、第一切削刃41、第二过渡刃45、第二切削刃42、第三过渡刃46、第三切削刃43的刃宽)根据应用场合的变化会有不同组合，形成刃口强度和锋利的最佳组合。

优选的，第一切削刃41与所述第二过渡刃45、第二切削刃42的刃宽相同，且与所述第三切削刃43的刃宽比值为0.7；第三切削刃43通过或更接近中心，切削速度在中心处是零，因此需要加大刃带处理加强刃口强度，提高刃口的安全性；更加优选的，第一切削刃41、第二过渡刃45、第二切削刃42的刃宽取值0.07毫米，第三切削刃43的刃宽取值0.1毫米。

可选的，在上刀面1上设有凹陷的断屑槽5，该断屑槽5沿着切削刃4设置，断屑槽5的外缘与切削刃4相接，内缘与上刀面1的平面部分相接，断屑槽5具有一定深度；该刀片进行切削加工时，切屑沿断屑槽5到达的外缘流出，切屑在刚和工件分离时，热量很高，随着切屑从刃口向断屑槽5流出，热量逐渐降低，通常切屑通过切削液来冷却。

具体的，断屑槽5包括第一断屑槽、第二断屑槽和第三断屑槽，第一断屑槽、第二断屑槽和第三断屑槽分别与第一切削刃41、第二切削刃42、第三切削刃43相接或相邻。

断屑槽5之间也与切削刃4一样，相互之间形成多个夹角。流向断屑槽5的切屑被引导着向刀片的中部方向进一步地延伸、聚拢，让从多个角度向刀片中部延伸的多条切屑更加充分地进行碰撞、纠缠、拉扯和相互作用，进一步加剧了切屑的断裂。

本申请实施例2一种用于孔加工的刀片，包括相对设置的一个上刀面1和一个底面2，上刀面1和底面2均是一个近似方形的十二边形，底面2比上刀面1略小，并且是一个光滑的平面；在上刀面1和底面2之间延伸的侧面3，上刀面1和底面及侧面3之间相接包围形成一个近似台型的立体形状；上刀面1与侧面3相交形成切削刃4，共形成12段切削刃4；刀片的中部为沿着刀片轴线延伸的安装孔6，安装孔6贯穿上刀面1和底面2；上刀面1上凹陷有断屑槽5，该断屑槽5沿切削刃4延伸，该断屑槽5具有一定深度，其外缘连接着切削刃4的内侧，其内缘连接上刀面1的其余平面部分；侧面3包括第一侧面31和第二侧面32，第一侧面31与上刀面1相接，第二侧面32与底面2相接，第一侧面31和第二侧面32之间具有一个稍小的夹角，第二侧面32相对第一侧面31更加向刀片中部倾斜(即向内倾斜)；切削刃4与第一侧面31形成的间隙角F，小于切削刃4与第二侧面32形成的间隙角E，间隙角F为7°，间隙角E为22.6°；切削刃4包括依次排列的第一过渡刃44、第一切削刃41、第二过渡刃45、第二切削刃42、第三过渡刃46、第三切削刃43；第一切削刃41、第二过渡刃45、第二切削刃42的刃宽取值取值0.07毫米，第三切削刃43的刃宽取值0.1毫米；第一切削刃41与第二切削刃42形成的夹角α小于第二切削刃42与第三切削刃43形成夹角β；第一切削刃41长度L1相比第二切削刃42长度L2为0.63，第三切削刃43长度L3相比第二切削刃42长度L2为0.37。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种用于孔加工的刀片，其特征在于，包括相对设置的上刀面和底面，以及在所述上刀面和底面之间延伸的侧面，所述上刀面与所述侧面相交形成切削刃；所述切削刃包括依次排列的第一过渡刃、第一切削刃、第二过渡刃、第二切削刃、第三过渡刃、第三切削刃；所述第一切削刃与所述第二切削刃形成夹角α，所述第二切削刃与所述第三切削刃形成夹角β，且α<β；所述第一切削刃的长度L1小于或等于所述第二切削刃的长度L2，并大于所述第三切削刃的长度L3；所述第一切削刃与所述第三切削刃的刃宽比值为0.7；所述第一切削刃与所述第二过渡刃、第二切削刃的刃宽均相同；所述侧面包括与所述上刀面相接的第一侧面，及与所述底面相接的第二侧面；所述切削刃与所述第一侧面形成的间隙角F，小于所述切削刃与所述第二侧面形成的间隙角E。

2.根据权利要求1所述的一种用于孔加工的刀片，其特征在于，所述上刀面设有断屑槽，所述断屑槽沿所述切削刃设置。

3.根据权利要求1所述的一种用于孔加工的刀片，其特征在于，所述L1/L2＝0.5～0.95，所述L3/L2＝0.15～0.5。

4.根据权利要求3所述的一种用于孔加工的刀片，其特征在于，所述L1/L2＝0.63，所述L3/L2＝0.37。

5.根据权利要求1所述的一种用于孔加工的刀片，其特征在于，所述间隙角F在4°～11°之间，所述间隙角E在9°～26°之间。

6.根据权利要求5所述的一种用于孔加工的刀片，其特征在于，所述间隙角F为7°，所述间隙角E为22.6°。

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