CN101605629B - 带涂层的切削刀片的表面处理方法 - Google Patents

带涂层的切削刀片的表面处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种表面处理新方法，该方法可在切削刃R和前刀面上进行涂层表面处理，同时保持切削刃R的曲率半径，并对前刀面进行均匀表面处理。本发明的表面处理方法包括：对固定装置在接近固定装置上表面的拐角处倒角提供开口，所述固定装置用来固定带涂层的切削刀片；将带涂层的切削刀片固定在开口内，从而使得带涂层的切削刀片的前刀面低于固定装置的上表面，但是高于倒角产生的固定装置开口的下边缘；以及对带涂层的切削刀片的切削刃R和前刀面进行表面处理。

Description

带涂层的切削刀片的表面处理方法
技术领域
本发明涉及一种切削刀片(cutting insert)的表面处理方法，尤其是涉及一种带涂层的切削刀片的表面处理方法，在切削刀片表面上涂有较宽硬度范围的陶瓷层，以延长刀片的寿命以及改善切削性能。
背景技术
对带涂层的切削刀片进行表面处理，从而去除涂层表面的缺陷，改善表面粗糙度，因此减小切削阻力，防止涂层表面与工件熔合。通常，使用喷丸、抛光、刷涂之类的方法对涂有CVD或PVD的切削刀片进行表面处理。对于这类表面处理而言，带涂层的切削刀片被固定在固定装置中，如图1所示。
传统的固定装置(2)只能固定住切削刀片(4)的下部，而切削刀片(4)的上部部分地从固定装置(2)的上表面突出来。通过这样做，通过刷涂等方式对切削刀片(4)进行表面处理。例如，可以使用旋转电刷进行表面处理。在使用旋转电刷进行的表面处理过程中，与前刀面(8)(rake surface)所承受的载荷相比，切削刃R(6)被施加一个更大的载荷，(该载荷主要包括电刷压力，部分地包括电刷的冲击力和摩擦力)。这是因为旋转时具有相对大的冲击力的旋转的电刷，首先击打突出的切削刃R(6)，然后用相对大的载荷刷过切削刃R(6)，然后继续用相对减小的冲击力和载荷刷涂前刀面(8)。由于这个原因，旋转电刷的载荷集中在切削刃R(6)上而不是在前刀面(8)上。相应地，在进行表面处理后(相比这种处理前)，切削刃R的磨损量(H)(表示在切削刃R处产生磨损的量，通常是沿着垂直于刀片下表面的表面，测量从切削刃R开始点到结束点的直线距离)或者切削刃R的曲率半径增加，即便是表面处理的时间、电刷压力、旋转速度等因素都得到控制。特别是靠近切削刃(R)的前刀面(8)的部分，在表面处理的过程中，与靠近侧面(10)的部分相比，发生更严重的磨损。结果是，靠近切削刃(R)的前刀面(8)的部分的曲率半径比靠近侧面(10)的部分变得更不对称。
因为切削刃R的曲率半径在表面处理的过程中会变得更大，问题在于使切削刀片的切削性能变差，由此不能执行精确的加工。这样就使得工件的表面粗糙度变差。特别是，如果越小越好的切削刃R的曲率半径在带PVD涂层的切削刀片中变大，那么带PVD涂层的切削刀片的切削性能会明显降低。
进一步，在传统的固定装置结构中，由于刀片(4)从固定装置(2)中突出来，因此表面处理的载荷会集中在刀片(4)上而不是在固定装置(2)上。如果载荷(例如来自旋转电刷)集中在刀片的前刀面上，该前刀面具有非常弯的形状的断屑槽(图中未示出)，从而使前刀面突出部分比前刀面凹陷部分承受更大的载荷。因此，相对于凹陷部分来说，突出部分会有严重损耗，而且对前刀面的涂层表面的处理会不一致。因而，在传统的固定装置结构中，刀片被固定并从固定装置中突出来的，很难在具有曲线形状断屑槽的前刀面完成均匀的表面处理。具有断屑槽的涂层前刀面接触并弯曲切削工序中产生的切屑，从而控制切屑的排出。经过非均匀处理并涂覆的前刀面阻碍切屑的顺利排出，从而导致切削性能的降低。
这样一来，根据传统的表面处理方法，切削刃R的曲率半径变大，前刀面也未得到均匀处理。因此，带涂层的切削刀片的切削性能降低，带涂层的切削刀片的使用寿命缩短。
发明内容
所要解决的技术问题
本发明的目的就是提供一种新的表面处理方法，所述表面处理方法用于在切削刃R和前刀面上执行涂层表面处理，从而保持切削刃R的弯曲曲率半径以及对前刀面的均匀表面处理。
技术方案
为了实现本发明的目的，本发明的表面处理方法包括以下步骤：
为具有上倒角的带涂层的切削刀片提供包括两个或两个以上固定壁的固定装置；
将带涂层的切削刀片插入到固定壁之间的开口内；
将带涂层的切削刀片固定在开口内，从而使得带涂层的切削刀片的前刀面比固定壁的上表面低；以及
在带涂层的切削刀片的切削刃R和前刀面上进行表面处理。
有益效果
根据本发明的表面处理方法，可以在保持切削刃R的曲率半径的同时进行表面处理。也可以对具有非常弯的形状的前刀面进行均匀的表面处理。通过保持侧面部分最初的涂层状态，可以为前刀面和侧面标记上不同的颜色。另外，用本发明的方法表面处理过的带涂层的切削刀片保持原始的曲率半径，从而执行精确的切削加工。进一步，前刀面得到均匀地处理，从而使得切屑可以被有效地排放出来。进而延长了切削刀片的寿命。
附图说明
图1是根据传统表面处理方法固定在固定装置内的带涂层的切削刀片的剖视图。
图2是根据本发明的表面处理方法固定在固定装置内的带涂层的切削刀片的剖视图。
图3是用图2所示的实施例表面处理过的带涂层的切削刀片的剖视图。
附图标记列表
2，12：固定装置；
4，14：带涂层的切削刀片(cutting insert)；
6，16：切削刃R；
8，18：前刀面；
10，20：侧面；
22：固定壁的上表面；
24：下边缘；
26，28：刀片固定壁
具体实施方式
本发明的优选实施例将结合以下附图进行详细描述。
在本发明中，用于固定带PVD或者CVD涂层的切削刀片的固定装置(12)具有用于接收切削刀片(14)的开口，如图2所示。所述开口被带涂层的切削刀片(14)的两个或两个以上的固定壁(26，28)限定。固定壁(26，28)的上边角被倒角。优选，倒角(α)为45±20度。
带涂层的切削刀片(14)被固定在固定装置(12)的开口中，从而使带涂层的刀片(14)的前刀面(18)低于固定壁(26，28)的上表面(22)。优选地，带涂层的刀片(14)的前刀面(18)和固定壁(26，28)的上表面(22)之间的间距为0.1-0.6毫米。当表面处理是在倒角(α)为45±20度、间距为0.1-0.6毫米的范围内进行时，最优的载荷可被施加到切削刃R(16)上。如果倒角(α)以及间距(d)偏离了以上范围，那么将不能提供足够大的载荷或者会导致产生过度载荷。优选地，带涂层的刀片(14)的前刀面(18)高于倒角部分的下边缘(24)，从而便于对切削刃R(16)进行处理。
优选采用刷涂方法进行表面处理。然而，这里明确的说明其它已公知的各种表面处理方法(例如，喷丸，抛光等)也可使用。水或金刚石颗粒可以被用作研磨材料。
固定装置(12)的材料可以是塑料。尽管固定装置(12)可以采用金属如碳钢或者其它材料制成，具有更低硬度的塑料固定装置优选用于在接收刀片的时候保护刀片表面的涂层。用于制作固定装置的塑料优选是耐热的增强塑料，以承受在表面处理比如刷涂的过程中摩擦产生的热量。
根据本发明的实施例，可以避免在表面处理过程中，例如，旋转电刷，对切削刃R(16)施加过度载荷。在刷子接触带涂层的刀片的切削刃R(16)之前，刷子碰撞固定壁(26，28)的上表面(22)，电刷载荷降低。然后，电刷接触切削刃R(16)。因此，可以避免对切削刃R(16)施加过度载荷。用这种方法，本发明解决了由于过度电刷载荷施加到切削刃R(16)上而导致在表面处理之后切削刃R的磨损量和曲率半径增加的问题。进一步，甚至在表面处理之后的切削刃R的磨损量和曲率半径可以保持得与表面处理之前一样。特别是，对具有较小的切削刃R曲率半径的PVD涂层刀片的切削刃而言，在表面处理过程可以保持其曲率半径。本发明同样适用于对CVD涂层刀片的表面处理。
表1对比了用传统的表面处理方法和本发明提供的表面处理方法，对PVD或CVD涂层刀片(以ISO标准命名)的切削刃R的磨损程度。如表1所示，采用传统的表面处理方法，切削刃R的磨损量增加，然而采用本发明提供的表面处理方法，切削刃R的磨损量几乎没有改变。
表1
Figure G2006800564794D00051
在图1所示的传统的固定装置结构中，由于载荷过度地集中在从固定装置(2)突出的刀片(4)上，因此过度的压力被施加到刀片(4)上。特别是在刀片(4)的前刀面(8)的突出部分处产生应力集中。因此，很难对前刀面(8)的突出部分和凹陷处进行均匀的表面处理。这种传统固定装置结构中的载荷集中在切削刃R(6)的附近最为严重。因此，接近切削刃R(6)的突出部分承受更大的载荷，并产生很严重的磨损。然而，在本发明中，刀片(14)低于固定壁(26，28)的上表面。因此，与传统的固定装置结构不同，电刷碰撞固定壁(26，28)的上表面(22)之后，会以较弱的作用力去接触刀片(14)的前刀面(18)。另外，还可以减小作用在突出部分(图中未示出)和凹陷部分(图中未示出)上的载荷的差异。这样，即使前刀面(18)具有不同弯曲表面形状的断屑槽，相比于凹陷部分，突出部分可以避免过度的载荷和刷涂磨损。这样，前刀面(18)可得到均匀地表面处理。
图3示出了根据用本发明经过表面处理的带涂层的切削刀片的剖视图。如图3所示，带涂层的切削刀片保持了良好的曲率半径，前刀面(18)得到均匀地表面处理。带涂层的切削刀片较好地保持了切削刃R的曲率半径，以执行精确的切削过程。进一步，前刀面得到均匀地处理，从而使得切屑可有效地排出。因此，延长了切削刀片的寿命。同时，如图2所示，本发明实施例中的侧面(20)被固定壁(26，28)遮掩住。这样，如图3所示，侧面(20)在表面处理的过程中不会被表面处理，从而保持其原始的涂层厚度。这样，也避免了侧面的耐磨性降低。同时，也可以对前刀面和侧面给予不同的颜色，来保证前刀面具有良好的粗糙度。
尽管通过具体实施例对本发明进行了描述，显然各种替代和变型不会超出本发明的范围。而且，这些替代同样落入本发明的保护范围之内。例如，本发明提到的表面处理方法可以应用于不同形状的切削刀片，例如三角形的，长方形的等等。用于固定切削刀片的固定装置的固定壁的大小与形状也不受限制。

Claims (6)

1.一种对带涂层的切削刀片进行表面处理的方法，包括：
为具有上倒角的带涂层的切削刀片提供包括两个或两个以上固定壁的固定装置；
将带涂层的切削刀片插入到固定壁之间的开口内；
将带涂层的切削刀片固定到开口内，从而使带涂层的切削刀片的前刀面低于固定壁的上表面；以及
在带涂层的切削刀片的切削刃R和前刀面上进行表面处理，
其中带涂层的切削刀片的前刀面高于固定壁倒角部分的下边缘。
2.如权利要求1所述的方法，其中固定壁的倒角范围在25°-65°之间，并且带涂层的切削刀片的前刀面和固定壁的上表面之间的间距在0.1毫米-0.6毫米的范围内。
3.如权利要求1-2中任一项所述的方法，其中通过刷涂实施表面处理。
4.如权利要求3所述的方法，其中带涂层的切削刀片为带PVD涂层的切削刀片。
5.如权利要求1所述的方法，其中带涂层的切削刀片的侧面没有经过表面处理。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述固定装置由耐热增强塑料制成。
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