CN211758776U - 切削刀具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种切削刀具。其包括切削刃和形成在切削刃上的涂层。该切削刃包括前刀面，后刀面和连接于前刀面和后刀面之间的刃口。该刃口包括一中间区域。该刃口中间区域包括一外凸曲面。该外凸曲面的曲率大于前刀面和后刀面的曲率。该涂层包括厚度渐变部分。该厚度渐变部分越靠近该外凸曲面部分的厚度越薄，越远离该外凸曲面的部分厚度越厚。该厚度渐变部分满足Tmin/Tmax≤0.58，其中，Tmin为涂层厚度渐变部分涂层最薄处的厚度，Tmax为涂层厚度渐变部分涂层最厚处的厚度。

Description

切削刀具

技术领域

本实用新型涉及机械精加工领域，尤其涉及一种超精加工切削刀具。

背景技术

随着科学技术的不断发展，对各类工件的精度加工需求越来越高。例如，金属切削加工已经从普通的粗、精加工逐渐发展至超精加工、纳米级加工阶段。金属工件表面的切削加工甚至也期望能够不需经后续处理，直接就达到镜面效果的要求。

以往，对于加工精度和表面粗糙度要求比较低的金属工件的切削，也可以采用无涂层的裸刀具进行加工。但是，对于高光洁度、切削表面高亮度，或者超精加工要求时，则必须采用硬质涂层保护的刀具进行加工。因为用无涂层裸刀具加工金属材料，刀具刃口容易粘屑，在快速铣削时，刃口会快速磨损，从而使切削出的金属表面发雾发蒙，不光亮，甚至产生横纹，所以无涂层裸刀具完全无法在金属的高精切削加工中应用。

硬质涂层具备高硬、抗氧化、耐磨损等特性，在刀具、模具及机械耐磨零件上有着广泛的应用，可有效解决刀具的性能及寿命需求。但是现有技术中使用涂层保护的切削刀具，也往往具有如下缺陷：刀具刃口涂层表面光洁度低及一致性较差，刃口处有液滴、凹坑、锯齿等缺陷；在切削加工过程中刃口涂层往往有微米及以上的大小的碎崩膜，易导致粘屑。在实际对各种涂层刀具的试用中发现，现有的各种涂层刀具良率较低，性能随机性大，上机良率低，还无法被大量应用。

实用新型内容

有鉴于此，有必要提供一种具有较低涂层内应力，不易粘屑，可实现超精加工的切削刀具。

本实用新型提供一种切削刀具。该切削刀具包括切削刃和形成在切削刃上的涂层。该切削刃包括前刀面，后刀面和连接于前刀面和后刀面之间的刃口。该刃口包括一中间区域，该刃口中间区域包括一外凸曲面。该外凸曲面的曲率大于前刀面和后刀面的曲率。该涂层包括厚度渐变部分。该厚度渐变部分越靠近该外凸曲面部分的厚度越薄，越远离该外凸曲面的部分厚度越厚。该厚度渐变部分满足Tmin/Tmax≤0.58，其中，Tmin为涂层厚度渐变部分涂层最薄处的厚度，Tmax为涂层厚度渐变部分涂层最厚处的厚度。

优选地，该厚度渐变部分包括位于前刀面侧的厚度渐变部分和位于后刀面侧的厚度渐变部分。

优选地，上述位于后刀面侧的厚度渐变部分涂层的长度大于位于前刀面侧的厚度渐变部分涂层的长度。

优选地，上述位于后刀面侧的厚度渐变部分的涂层最厚处的厚度等于位于前刀面侧的厚度渐变部分涂层最厚处的厚度。

优选地，该涂层包括厚度均一部分与厚度渐变部分中涂层厚度较厚的一端相连，该厚度均一部分的厚度等于上述涂层厚度较厚一端最厚处的厚度。

因为涂层切削刀具切削加工过程中只是刃口区域与工件发生作用，本实用新型通过将刃口附近的涂层设计为厚度渐变且保证该厚度渐变部分满足Tmin/Tmax≤0.58(其中，Tmin为涂层厚度渐变部分涂层最薄处的厚度，Tmax为涂层厚度渐变部分涂层最厚处的厚度)。使该厚度渐变部分越靠近该外凸曲面部分的厚度越薄，越远离该外凸曲面的部分厚度越厚。这样的设计确保了刃口与工件最直接发生作用部位的涂层厚度保持较薄，可以极大程度上避免或降低了刃口部位的液滴留存，同时克服了刃口部位应力过高导致的碎崩膜问题。

附图说明

图1为本实用新型实施方式中的铣刀的立体示意图。

图2为图1所示的铣刀的切削刃在圆圈II处的局部放大，但另一角度观察的示意图。

主要元件符号说明

铣刀 100

刀柄 10

切削部 20

第一切削刃 21

第二切削刃 22

第一排屑槽 23

第二排屑槽 24

刀头 25

第一前刀面 211

第一后刀面 212

第一排屑面 231

第二排屑面 232

前刀面 221

后刀面 222

刃口 223

近前刀面区域 226

近后刀面区域 228

中间区域 229

近前刀面刃口涂层 252

近后刀面刃口涂层 254

均厚涂层 257，259

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当一个元件被认为是″连接″另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中设置的元件。当一个元件被认为是″设置在″另一个元件，它可以是直接设置在另一个元件上或者可能同时存在居中设置的元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语″及/或″包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参考图1，为本实用新型构思应用于一铣刀100的实施方式。但应当指出的是，本实用新型渐变厚度涂层结构实用新型构思的应用，不仅局限于铣刀，还可以应用于其他切削工具，例如：丝锥、钻头、铰刀、镗刀等。这些应用本实用新型构思的切削刀具，皆应视为本实用新型保护范围之内。

所述铣刀100包括刀柄10及设于所述刀柄10一端的切削部 20。所述刀柄与所述切削部20为一体成型。所述铣刀也可以是刀盘和刀片结合的组合刀具，在这种情况下，切削刃20设置在刀片上。无论是一体刀具还是组合刀具，都应视为本实用新型的保护范围之内。

本实施方式中，所述刀柄10及所述切削部20由硬质合金制成，所述切削部20的材料也可用其他材料代替，如碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、陶瓷等，都应视为本实用新型的保护范围之内。

所述切削部20包括第一切削刃21、第二切削刃22、第一排屑槽23及第二排屑槽24，以及形成在切削刃21，22上的涂层。本实施例中，涂层的材料为AlCrN涂层，但是本实用新型构思并不局限于特定材料，涂层的材料也可用其他材料代替，如DLC涂层、立方氮化硼涂层、TiN涂层、TiC涂层、TiCN涂层、TiAlN涂层、 CrN涂层，TiSiN涂层、Al2O3涂层等或者各种复合涂层，例如氮化物/氮化物涂层、氮化物/碳化物涂层、氮化物或碳化物/金属涂层、氮化物/氧化物涂层等，都应视为本实用新型的保护范围之内。

在所述第一切削刃21与所述第二切削刃22的交接处形成一刀头25，所述刀头25大致呈圆弧形。所述第一切削刃21包括第一前刀面211与第一后刀面212。所述第一排屑槽23包括第一排屑面 231与第二排屑面232。所述第一排屑槽23、第二排屑槽24对金属屑起到导向的作用，从而切削时产生的金属屑能够从所述第一排屑槽23及第二排屑槽24顺利排出。

在本实施例中，该铣刀100有两个切削刃21，22。但应当指出的是，本实用新型的切削刃并不局限于特定数量，具有至少一个切削刃的切削工具，只要采用本实用新型涂层结构构思的，皆应视为本实用新型保护范围之内。

请参照图2，图2是第二切削刃22的刃口处的结构放大，但从另一角度观察的示意图。该第二切削刃22包括前刀面221，后刀面222和连接于前刀面和后刀面之间的刃口223。该刃口223包括与前刀面相接的近前刀面区域226，与后刀面相接的近后刀面区域228，以及连接于该近前刀面区域和近后刀面区域之间的中间区域229。

该刃口中间区域229包括一外凸曲面。该外凸曲面的曲率大于前刀面221和后刀面222的曲率。微观上，一般可以通过扫描电子显微镜观察到，前刀面221与后刀面22向刃口223方向延伸，最后延伸到用于与工件接触摩擦、进行切削的刃口223区域。

在刃口223区域内，刃口近前刀面区域226和刃口近后刀面区域228继续延伸最后连接到一个外凸且曲率较大的一个曲面，俗称 R角。这个外凸曲面从宏观上观察也就是该切削刃最锋利的刀刃锋尖位置，也是与被加工产品发生接触摩擦，进行切削的主要作用区域。本实用新型将刃口处包含该外凸曲面的区域定义为刃口中间区域229。

该涂层包括形成于刃口223近前刀面区域226的近前刀面刃口涂层252，和形成于刃口近后刀面区域228的近后刀面刃口涂层 254。形成于中间区域229的涂层(图未标号)厚度最薄。该近前刀面刃口涂层252和该近后刀面刃口涂层254的厚度都沿着靠近刃口中间区域229的方向上逐渐降低。

但应当指出的是，根据不同加工工件的切削需要，切削刃的齿形设计会有相应变化，因此，在某些切削刃齿形结构的情形下，可以仅将该近前刀面刃口涂层252或该近后刀面刃口涂层254二者任意之一的厚度设计为沿着靠近刃口中间区域229的方向上逐渐降低，而另一侧刃口涂层的厚度仍保持均厚。这些变化设计的切削刀具，皆应视为本实用新型保护范围之内。

本实施例中，该涂层还包括形成于前刀面221均厚涂层257与近前刀面刃口涂层252的较厚一端相连，和形成于后刀面222的均厚涂层259与该近后刀面刃口涂层254的较厚一端相连。但应当指出的是，均厚涂层257和近前刀面刃口涂层252的连接位置并不局限于某固定位置，可以设置于于前刀面221或者刃口的近前刀面区域226。

同样，均厚涂层259和近后刀面刃口涂层254的连接位置也并不局限于某固定位置，可以设置于处于后刀面222或者刃口的近后刀面区域228。这些变化设计的切削刀具，皆应视为本实用新型保护范围之内。

优选地，可以将上述该近后刀面刃口涂层254厚度渐变区间的长度设计为大于近前刀面刃口涂层252厚度渐变区间的长度。本实施例中，上述该近后刀面刃口涂层254厚度最厚处的厚度等于近前刀面刃口涂层252厚度最厚处的厚度。

本申请人经大量实验发现，将刃口处的涂层厚度处理为渐变分布，且刃口最锋利处，也就是刃口曲率最大的区域涂层厚度处理为仅最薄的涂层覆盖，且保证该厚度渐变部分满足Tmin/Tmax≤ 0.58，切削性能就能得到显著提升。

本实用新型通过将该刃口处涂层设计为渐变厚度，并且将其中中间区域设计为涂层的最薄区域，同时保证该厚度渐变部分满足 Tmin/Tmax≤0.58，这样做极大程度上避免或降低了刃口部位的液滴产生，同时也一并解决了刃口部位涂层应力过高而导致的碎崩膜问题。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种切削刀具，包括切削刃和形成在切削刃上的涂层，其特征在于：该切削刃包括前刀面，后刀面和连接于前刀面和后刀面之间的刃口，该刃口包括一中间区域，该刃口中间区域包括一外凸曲面，该外凸曲面的曲率大于前刀面和后刀面的曲率，该涂层包括厚度渐变部分，该厚度渐变部分越靠近该外凸曲面部分的厚度越薄，越远离该外凸曲面的部分厚度越厚，该厚度渐变部分满足Tmin/Tmax≤0.58，其中，Tmin为涂层厚度渐变部分涂层最薄处的厚度，Tmax为涂层厚度渐变部分涂层最厚处的厚度。

2.如权利要求1所述的切削刀具，其特征在于：该厚度渐变部分包括位于前刀面侧的厚度渐变部分和位于后刀面侧的厚度渐变部分。

3.如权利要求2所述的切削刀具，其特征在于：上述位于后刀面侧的厚度渐变部分涂层的长度大于位于前刀面侧的厚度渐变部分涂层的长度。

4.如权利要求2所述的切削刀具，其特征在于：上述位于后刀面侧的厚度渐变部分的涂层最厚处的厚度等于位于前刀面侧的厚度渐变部分涂层最厚处的厚度。

5.如权利要求1所述的切削刀具，其特征在于：该涂层包括厚度均一部分与厚度渐变部分中涂层厚度较厚的一端相连，该厚度均一部分的厚度等于上述涂层厚度较厚一端最厚处的厚度。

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