CN113787204B - 一种带断屑槽的立方氮化硼刀具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带断屑槽的立方氮化硼刀具，包括硬质合金基体和立方氮化硼复合片；立方氮化硼复合片固定在硬质合金基体的安装槽中；在对应于角部位置，立方氮化硼复合片的上面与侧面相交形成切削刃；切削刃向内设有断屑槽；断屑槽低于前刀面，断屑槽由切削刃向前刀面方向依次设有倒棱区域、一阶斜坡断屑台和二阶斜坡断屑台，且倒棱区域、一阶斜坡断屑台和二阶斜坡断屑台均相对于立方氮化硼复合片的角部的角平分线为对称结构。本发明不仅可以提升材料的去除率，而且可以有效地进行断屑，从而减少因切屑缠绕造成生产停机或者被加工工具表面划伤的现象发生，还能够降低刀具磨损程度，提高刀具寿命，实现综合加工成本的降低。

Description

一种带断屑槽的立方氮化硼刀具
技术领域
本发明涉及刀具技术领域，特别是涉及一种带断屑槽的立方氮化硼刀具。
背景技术
目前，高硬钢材料广泛应用于汽车、齿轮、轴承、机床等行业，在行业内通常采用平板焊接立方氮化硼刀具进行高硬钢材料的加工。立方氮化硼(CBN)是硬度仅次于金刚石的超硬材料，它不但具有金刚石的许多优良特性，而且有更高的热稳定性和对铁族金属及其合金的化学惰性。立方氮化硼极其坚硬，显微硬度HV7200～9800，硬度低于钻石。和钻石相似，立方氮化硼是一种绝缘体但却是一种极佳的导热体。结构类似於钻石的氮化硼形态，也叫正方体氮化硼、c-BN、β-BN、或z-BN(以闪锌矿(Zinc Blende)晶体结构命名)，是被广泛使用的工业钻磨工具。现有技术的立方氮化硼刀具通常是在多边形形状的硬质合金基体的角部位置开设安装槽，将平板式立方氮化硼复合片焊接固定在硬质合金基体的安装槽处，利用立方氮化硼复合片上表面和侧面相交所形成的切削刃进行高硬钢材料的加工，但是这种立方氮化硼刀具金属去除率低，因为连续切削无法断屑，会产生长切屑，长切屑极易卷曲缠绕刀具，造成生产停机，同时，这些切屑还会在生产过程中刮伤工件表面，影响加工表面质量；另一方面，切深较大时，切屑无法得到有效处理，切削热量无法及时排出，从而导致刀具磨损加快，刀具寿命大幅下降。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种带断屑槽的立方氮化硼刀具，通过结构改进，不仅可以提升材料的去除率，而且可以有效地进行断屑，从而减少因切屑缠绕造成生产停机或者被加工工具表面划伤的现象发生，还能够降低刀具磨损程度，提高刀具寿命，实现综合加工成本的降低。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种带断屑槽的立方氮化硼刀具，包括周边轮廓成多边形形状的硬质合金基体和立方氮化硼复合片；所述硬质合金基体的至少一个角部位置设有缺口形状的安装槽，所述立方氮化硼复合片设为与角部形状的安装槽相适配，并固定在所述安装槽中；在对应于角部位置，所述立方氮化硼复合片的作为前刀面的上面与作为后刀面的侧面相交形成切削刃；所述前刀面中，由切削刃向内设有断屑槽，断屑槽处于切削刃与前刀面之间；所述断屑槽低于前刀面，断屑槽由切削刃向前刀面方向依次设有倒棱区域、一阶斜坡断屑台和二阶斜坡断屑台，且倒棱区域、一阶斜坡断屑台和二阶斜坡断屑台均相对于立方氮化硼复合片的角部的角平分线为对称结构。
所述倒棱区域低于一阶斜坡断屑台，所述倒棱区域的顶端设有断屑槽底平面，所述一阶斜坡断屑台设在所述断屑槽底平面上；所述一阶斜坡断屑台低于二阶斜坡断屑台，所述一阶斜坡断屑台的顶端设有一阶平台面，所述二阶斜坡断屑台设在所述断屑槽底平面上，所述二阶斜坡断屑台的顶端与所述前刀面相接。
所述倒棱区域的倒棱角度设为15°～45°；倒棱区域的顶端至所述后刀面的垂直距离为0～0.2mm。倒棱角度设置在此范围内，使得切屑能够得到较好地处理，同时能提高刀具寿命。当倒棱角度小于15°时，刀具磨损较快，刀具寿命较差；当倒棱角度大于45°时，刀具寿命提升不明显，同时切削阻力增大，切屑温度升高。倒棱区域的顶端至所述后刀面的垂直距离即倒棱宽度为0～0.2mm，当宽度超过0.2mm后，切屑变得无法流入槽型，全部由倒棱进行切削，断屑台不起作用。
所述一阶斜坡断屑台包括五个斜坡面，所述五个斜坡面分别包括处于中间的第一圆弧面、第一圆弧面两边的第一平面和第一平面外侧的第二平面；所述第一圆弧面处在所述立方氮化硼复合片的角部的角平分线上，所述两个第一平面的各一边分别连接在第一圆弧面的两边，两个第一平面的各另一边分别连接两个第二平面的各一边，两个第二平面的各另一边分别连接至所述二阶斜坡断屑台。
所述一阶斜坡断屑台的斜坡面与水平面的夹角为15°～45°；所述一阶斜坡断屑台的顶端至所述断屑槽底平面的高度为0.08～0.15mm。
所述两个第一平面相交在所述断屑槽底平面上投影的夹角为60°～140°，相交圆弧半径为0.05～0.4mm。
所述第二平面的底端至所述后刀面的垂直距离为3～8倍的所述倒棱区域的顶端至所述后刀面的垂直距离；沿着所述立方氮化硼复合片的角部的角平分线，所述一阶斜坡断屑台的顶端至所述后刀面的垂直距离为0.3～0.6mm。
所述二阶斜坡断屑台包括三个斜坡面，所述三个斜坡面包括处于中间的第二圆弧面和第二圆弧面两边的第三平面；所述第二圆弧面处在所述立方氮化硼复合片的角部的角平分线上，所述两个第三平面的各一边分别连接在第二圆弧面的两边，两个第三平面的各另一边分别连接在由倒棱角度所形成的斜面上。
所述二阶斜坡断屑台的斜坡面与水平面的夹角与所述一阶斜坡断屑台的斜坡面与水平面的夹角相同；所述二阶斜坡断屑台的顶端至所述断屑槽底平面的高度为0.2～0.3mm。
所述两个第三平面相交在所述断屑槽底平面上投影的夹角为80°～150°，相交圆弧半径为0.2～1mm；沿着所述立方氮化硼复合片的角部的角平分线，所述二阶斜坡断屑台的顶端至所述后刀面的垂直距离为0.6～1mm。
与现有技术相比较，本发明的有益效果是：
本发明由于采用了将断屑槽设于切削刃与前刀面之间；且所述断屑槽低于前刀面，断屑槽由切削刃向前刀面方向依次设有倒棱区域、一阶斜坡断屑台和二阶斜坡断屑台，倒棱区域、一阶斜坡断屑台和二阶斜坡断屑台均相对于立方氮化硼复合片的角部的角平分线为对称结构，倒棱区域低于一阶斜坡断屑台，一阶斜坡断屑台低于二阶斜坡断屑台。本发明的这种结构，不仅可以提升材料的去除率，而且可以有效地进行断屑，从而减少因切屑缠绕造成生产停机或者被加工工具表面划伤的现象发生，还能够降低刀具磨损程度，提高刀具寿命，实现综合加工成本的降低。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种带断屑槽的立方氮化硼刀具不局限于实施例。
附图说明
图1是本发明的实施例的立体构造示意图；
图2是本发明的实施例的A部放大示意图；
图3是本发明的实施例的立方氮化硼复合片的角部结构示意图；
图4是沿图3中的B-B线的剖视图。
图中：1、硬质合金基体；11、硬质合金基体的安装槽；2、立方氮化硼复合片；3、断屑槽；4、倒棱区域；5、断屑槽底平面；6、一阶斜坡断屑台；7、一阶平台面；8、二阶斜坡断屑台；9、前刀面；10、后刀面；12、切削刃。
具体实施方式
实施例
参见图1至图4所示，本发明的一种带断屑槽的立方氮化硼刀具，包括周边轮廓成多边形形状的硬质合金基体1和立方氮化硼复合片2；本实施例中，硬质合金基体1为三角形形状，具有三个角部；所述硬质合金基体1的三个角部位置均设有缺口形状的安装槽11，所述立方氮化硼复合片2设为与角部形状的安装槽11相适配，并固定在所述安装槽11中；硬质合金基体1的三个安装槽11分别装有一块立方氮化硼复合片2；在对应于角部位置，所述立方氮化硼复合片2的作为前刀面9的上面与作为后刀面10的侧面相交形成切削刃12；所述前刀面9中，由切削刃12向内设有断屑槽3，断屑槽3处于切削刃12与前刀面9之间；所述断屑槽3低于前刀面9，断屑槽3由切削刃12向前刀面9方向依次设有倒棱区域4、一阶斜坡断屑台6和二阶斜坡断屑台8，且倒棱区域4、一阶斜坡断屑台6和二阶斜坡断屑台8均相对于立方氮化硼复合片的角部的角平分线O为对称结构。由于设有倒棱区域4，因此，切削刃12的高度低于前刀面9。
本实施例中，所述倒棱区域4低于一阶斜坡断屑台6，所述倒棱区域4的顶端设有断屑槽底平面5，所述一阶斜坡断屑台6设在所述断屑槽底平面5上；所述一阶斜坡断屑台6低于二阶斜坡断屑台8，所述一阶斜坡断屑台6的顶端设有一阶平台面7，所述二阶斜坡断屑台7设在所述断屑槽底平面5上，所述二阶斜坡断屑台8的顶端与所述前刀面9相接。
本实施例中，所述倒棱区域4的倒棱角度α1设为15°～45°；倒棱区域4的顶端至所述后刀面10的垂直距离w1为0～0.2mm。倒棱角度α1设置在此范围内，使得切屑能够得到较好地处理，同时能提高刀具寿命。当倒棱角度α1小于15°时，刀具磨损较快，刀具寿命较差；当倒棱角度α1大于45°时，刀具寿命提升不明显，同时切削阻力增大，切屑温度升高。倒棱区域4的顶端至所述后刀面9的垂直距离即倒棱宽度w1为0～0.2mm，当宽度w1超过0.2mm后，切屑变得无法流入槽型，全部由倒棱进行切削，断屑台不起作用。
本实施例中，所述一阶斜坡断屑台6包括五个斜坡面，所述五个斜坡面分别包括处于中间的第一圆弧面63、第一圆弧面63两边的第一平面62、64和第一平面62、64外侧的第二平面61、65；所述第一圆弧面63处在所述立方氮化硼复合片的角部的角平分线O上，所述两个第一平面62、64的各一边分别连接在第一圆弧面63的两边，两个第一平面62、64的各另一边分别连接两个第二平面61、65的各一边，两个第二平面61、65的各另一边分别连接至所述二阶斜坡断屑台8。
本实施例中，所述一阶斜坡断屑台6的斜坡面与水平面的夹角α2为15°～45°；所述一阶斜坡断屑台6的顶端至所述断屑槽底平面的高度h1为0.08～0.15mm。
本实施例中，所述两个第一平面62、63相交在所述断屑槽底平面5上投影的夹角β1为60°～140°，相交圆弧半径R1为0.05～0.4mm。
本实施例中，所述第二平面61、65的底端至所述后刀面10的垂直距离w4为3～8倍的所述倒棱区域的顶端至所述后刀面的垂直距离即3w1～8w1；沿着所述立方氮化硼复合片的角部的角平分线，所述一阶斜坡断屑台6的顶端至所述后刀面的垂直距离即一阶斜坡断屑台宽度w2为0.3～0.6mm。
本实施例中，所述二阶斜坡断屑台8包括三个斜坡面，所述三个斜坡面包括处于中间的第二圆弧面82和第二圆弧面两边的第三平面81、83；所述第二圆弧面82处在所述立方氮化硼复合片的角部的角平分线上，所述两个第三平面81、83的各一边分别连接在第二圆弧面82的两边，两个第三平面81、83的各另一边分别连接在由倒棱角度所形成的斜面上。
本实施例中，所述二阶斜坡断屑台8的斜坡面与水平面的夹角α3与所述一阶斜坡断屑台的斜坡面与水平面的夹角α2相同；所述二阶斜坡断屑台8的顶端至所述断屑槽底平面的高度h2为0.2～0.3mm。
本实施例中，所述两个第三平面81、83相交在所述断屑槽底平面上投影的夹角β2为80°～150°，相交圆弧半径R2为0.2～1mm；沿着所述立方氮化硼复合片的角部的角平分线，所述二阶斜坡断屑台8的顶端至所述后刀面的垂直距离即二阶斜坡断屑台宽度w3为0.6～1mm。
本发明的一种带断屑槽的立方氮化硼刀具，采用了将断屑槽4设于切削刃12与前刀面9之间；且所述断屑槽3低于前刀面9，断屑槽3由切削刃向前刀面方向依次设有倒棱区域4、一阶斜坡断屑台6和二阶斜坡断屑台8，倒棱区域4、一阶斜坡断屑台6和二阶斜坡断屑台8均相对于立方氮化硼复合片的角部的角平分线为对称结构，倒棱区域4低于一阶斜坡断屑台6，一阶斜坡断屑台6低于二阶斜坡断屑台8。本发明的这种结构，不仅可以提升材料的去除率，而且可以有效地进行断屑，从而减少因切屑缠绕造成生产停机或者被加工工具表面划伤的现象发生，还能够降低刀具磨损程度，提高刀具寿命，实现综合加工成本的降低。
上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。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作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同化的等效实施例。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 (7)

1.一种带断屑槽的立方氮化硼刀具，包括周边轮廓成多边形形状的硬质合金基体和立方氮化硼复合片；所述硬质合金基体的至少一个角部位置设有缺口形状的安装槽，所述立方氮化硼复合片设为与角部形状的安装槽相适配，并固定在所述安装槽中；在对应于角部位置，所述立方氮化硼复合片的作为前刀面的上面与作为后刀面的侧面相交形成切削刃；其特征在于：所述前刀面中，由切削刃向内设有断屑槽，断屑槽处于切削刃与前刀面之间；所述断屑槽低于前刀面，断屑槽由切削刃向前刀面方向依次设有倒棱区域、一阶斜坡断屑台和二阶斜坡断屑台，且倒棱区域、一阶斜坡断屑台和二阶斜坡断屑台均相对于立方氮化硼复合片的角部的角平分线为对称结构；所述倒棱区域低于一阶斜坡断屑台，所述倒棱区域的顶端设有断屑槽底平面，所述一阶斜坡断屑台设在所述断屑槽底平面上；所述一阶斜坡断屑台低于二阶斜坡断屑台，所述一阶斜坡断屑台的顶端设有一阶平台面，所述二阶斜坡断屑台设在所述断屑槽底平面上，所述二阶斜坡断屑台的顶端与所述前刀面相接；所述倒棱区域的倒棱角度设为15°～45°；倒棱区域的顶端至所述后刀面的垂直距离为0～0.2mm；所述一阶斜坡断屑台包括五个斜坡面，所述五个斜坡面分别包括处于中间的第一圆弧面、第一圆弧面两边的第一平面和第一平面外侧的第二平面；所述第一圆弧面处在所述立方氮化硼复合片的角部的角平分线上，所述两个第一平面的各一边分别连接在第一圆弧面的两边，两个第一平面的各另一边分别连接两个第二平面的各一边，两个第二平面的各另一边分别连接至所述二阶斜坡断屑台。
2.根据权利要求1所述的带断屑槽的立方氮化硼刀具，其特征在于：所述一阶斜坡断屑台的斜坡面与水平面的夹角为15°～45°；所述一阶斜坡断屑台的顶端至所述断屑槽底平面的高度为0.08～0.15mm。
3.根据权利要求1所述的带断屑槽的立方氮化硼刀具，其特征在于：所述两个第一平面相交在所述断屑槽底平面上投影的夹角为60°～140°，相交圆弧半径为0.05～0.4mm。
4.根据权利要求1所述的带断屑槽的立方氮化硼刀具，其特征在于：所述第二平面的底端至所述后刀面的垂直距离为3～8倍的所述倒棱区域的顶端至所述后刀面的垂直距离；沿着所述立方氮化硼复合片的角部的角平分线，所述一阶斜坡断屑台的顶端至所述后刀面的垂直距离为0.3～0.6mm。
5.根据权利要求1所述的带断屑槽的立方氮化硼刀具，其特征在于：所述二阶斜坡断屑台包括三个斜坡面，所述三个斜坡面包括处于中间的第二圆弧面和第二圆弧面两边的第三平面；所述第二圆弧面处在所述立方氮化硼复合片的角部的角平分线上，所述两个第三平面的各一边分别连接在第二圆弧面的两边，两个第三平面的各另一边分别连接在由倒棱角度所形成的斜面上。
6.根据权利要求5所述的带断屑槽的立方氮化硼刀具，其特征在于：所述二阶斜坡断屑台的斜坡面与水平面的夹角与所述一阶斜坡断屑台的斜坡面与水平面的夹角相同；所述二阶斜坡断屑台的顶端至所述断屑槽底平面的高度为0.2～0.3mm。
7.根据权利要求5所述的带断屑槽的立方氮化硼刀具，其特征在于：所述两个第三平面相交在所述断屑槽底平面上投影的夹角为80°～150°，相交圆弧半径为0.2～1mm；沿着所述立方氮化硼复合片的角部的角平分线，所述二阶斜坡断屑台的顶端至所述后刀面的垂直距离为0.6～1mm。
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