CN103846486A - 一种具有倒棱结构的可转位刀片 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有倒棱结构的可转位刀片，包括至少一对相邻的主切削刃，一对相邻的主切削刃于连接处形成刀尖部分，所述可转位刀片设有自刀尖部分延伸至主切削刃的负倒棱，自刀尖部分向远离刀尖部分的方向，所述负倒棱的倒棱宽度W逐渐减小，倒棱角度α逐渐增大。该具有倒棱结构的可转位刀片具有结构简单、使用寿命长、经济效益明显的优点。

Description

一种具有倒棱结构的可转位刀片
技术领域
本发明涉及金属切削加工领域，尤其涉及一种具有倒棱结构的可转位刀片。
背景技术
用于成形加工的可转位切削刀片至少要由一主切削刃和刀尖组成。这类刀片主要由粉末冶金方法进行球磨、压制和烧结制成，也可由压力加工制成毛坯后进行机械加工而成。
在进行切削加工时，有时需要设置倒棱结构来保证刀片的刃口强度。刀片的倒棱通常用倒棱宽度W和倒棱角度α两个参数来表征。其中倒棱宽度W是倒棱在前刀面上的宽度，倒棱角度α是倒棱面与前刀面的夹角。
在现有技术中，常用两种倒棱方式：一种是直棱，也称通棱，即倒棱宽度W与倒棱角度α沿主切削刃口方向上保持不变；另一种倒棱是斜棱，即倒棱宽度W沿刃口方向是变化的，倒棱宽度W由刀尖区向主刃区逐步减少，而倒棱角度α不变。
现有倒棱技术中，刀尖的耐磨性和主刃的抗边界破损能力不能兼得；刀片大的倒棱角度可以提高主切削刃的强度，减少刀片的边界破损，但是倒棱的角度大，切削阻力也就大，使得刀尖发热多温度高，耐磨性也差。反之，倒棱角度小，则主切削刃耐磨性好，但主切削刃的强度小，容易产生边界破损。倒棱宽度大也有类似的规律。这是现有技术的不足。因此，通棱刀片一致的倒棱角度和宽度无法兼顾刀尖处的耐磨性和主刃的抗边界破损能力，使两者得到同时提高。
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，提供一种结构简单、使用寿命长、经济效益明显的具有倒棱结构的可转位刀片。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种具有倒棱结构的可转位刀片，包括至少一对相邻的主切削刃，一对相邻的主切削刃于连接处形成刀尖部分，所述可转位刀片设有自刀尖部分延伸至主切削刃的负倒棱，自刀尖部分向远离刀尖部分的方向，所述负倒棱的倒棱宽度W逐渐减小，倒棱角度α逐渐增大。
所述负倒棱的倒棱长度H为所述主切削刃长度L的20%～70％。
所述负倒棱的倒棱长度H为所述主切削刃长度L的25%～40%。 
在所述刀尖部分，所述倒棱宽度W的范围为0.1mm～1.0mm，所述倒棱角度α的范围为5～25°；在所述主切削刃，所述倒棱宽度W的范围为0.03mm～0.6mm，所述倒棱角度α的范围为10°～35°。
在所述刀尖部分，所述倒棱宽度W的范围为0.1mm～0.6mm，所述倒棱角度α的范围为5°～20°；在所述主切削刃，所述倒棱宽度W的范围为0.1mm～0.4mm，所述倒棱角度α的范围为10°～25°。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的具有倒棱结构的可转位刀片，自刀尖部分向远离刀尖部分的方向，负倒棱的倒棱宽度W逐渐减小，倒棱角度α逐渐增大，提高了主切削刃的耐破损能力，提高了刀尖部分的耐磨性，从而兼顾了主切削刃和刀尖部分的耐用性，使可转位刀片的使用寿命得到延长，经济效益明显。
附图说明
图1是本发明的可转位刀片的立体结构示意图。
图2是本发明的可转位刀片的主视结构示意图。
图3是本发明的可转位刀片的右视结构示意图。
图中各标号表示：
1、主切削刃；2、刀尖部分；3、负倒棱。
具体实施方式
图1至图3示出了本发明的一种具有倒棱结构的可转位刀片，包括至少一对相邻的主切削刃1，一对相邻的主切削刃1于连接处形成刀尖部分2，可转位刀片设有自刀尖部分2延伸至主切削刃1的负倒棱3，自刀尖部分2向远离刀尖部分2的方向，负倒棱3的倒棱宽度W逐渐减小，倒棱角度α逐渐增大。负倒棱3的倒棱长度H为主切削刃1长度L的20%～70％，优选的，负倒棱3的倒棱长度H为主切削刃1长度L的25%～40%。 
在刀尖部分2，倒棱宽度W的范围为0.1mm～1.0mm，优选范围为0.1mm～0.6mm，倒棱角度α的范围为5～25°，优选范围为5°～20°；在主切削刃1，倒棱宽度W的范围为0.03mm～0.6mm，优选范围为0.1mm～0.4mm，倒棱角度α的范围为10°～35°，优选范围为10°～25°。
本实施例中，负倒棱3的倒棱长度H为主切削刃1长度L的65％，在刀尖部分2，倒棱宽度W最大值为0.4mm，倒棱角度α最小值为10°，在主切削刃1，倒棱宽度W最小值为0.3mm，倒棱角度α最大值为15°。
本发明的具有倒棱结构的可转位刀片，自刀尖部分2向远离刀尖部分2的方向，负倒棱3的倒棱宽度W逐渐减小，倒棱角度α逐渐增大，提高了主切削刃1的耐破损能力，提高了刀尖部分2的耐磨性，从而兼顾了主切削刃1和刀尖部分2的耐用性，使可转位刀片的使用寿命得到延长，经济效益明显。
下面结合本发明的五种不同参数的刀片与现有刀片的对比实验，对本发明作进一步说明。
对比实验1：
本发明刀片A：负倒棱3的倒棱长度H为主切削刃1长度L的35%，在刀尖部分2，倒棱宽度W最大值为0.4mm，倒棱角度α最小值为10°，在主切削刃1，倒棱宽度W最小值为0.3mm，倒棱角度α最大值为15°。
对比刀片A：其结构和材质与本发明刀片A相同，区别在于其倒棱结构为通棱，倒棱宽度W＝0.4mm，倒棱角度α＝15°。
对比刀片A’：其结构和材质与本发明刀片A相同，区别在于其倒棱结构为斜棱，倒棱角度α＝15°，最大倒棱宽度为0.6mm，倒棱长度为8mm。
将上述三种刀片进行铣削加工45＃钢（HB为170～220）的切削试验，切削参数如下：
切削深度：ap＝3.5mm
每齿进给量：fz＝0.3mm
切削速度：v＝180m/min
试验结果：本发明刀片A在14.6分钟时刀尖的侧面磨损量达到0.22mm，而对比刀片A在8分钟时刀尖的侧面磨损量达到该值，对比刀片A’在6分钟时就出现了较大的边界破损，无法再继续进行加工。
对比实验2：
本发明刀片B：负倒棱3的倒棱长度H为主切削刃1长度L的25%，在刀尖部分2，倒棱宽度W最大值为0.1mm，倒棱角度α最小值为5°，在主切削刃1，倒棱宽度W最小值为0.05mm，倒棱角度α最大值为15°。
对比刀片B：其结构和材质与本发明刀片B相同，区别在于其倒棱结构为通棱，倒棱宽度W＝0.1mm，倒棱角度α＝10°；
对比刀片B’：其结构和材质与本发明刀片B相同，区别在于其倒棱结构为斜棱，倒棱角度α＝10°，最大倒棱宽度为0.2mm，倒棱长度为6mm。
将上述三种刀片进行铣削加工45＃钢（HB为170～220）的切削试验，采取干式切削方式精铣平面，切削参数如下：
切削深度：ap＝0.5mm
每齿进给量：fz＝0.15mm
切削速度：v＝300m/min
试验结果：本发明刀片B在加工65个零件后侧面磨损量达到换刀要求，而对比刀片B在加工48个零件后到换刀要求，对比刀片B’加工40个零件后因破损而停止切削。
对比实验3：
本发明刀片C：负倒棱3的倒棱长度H为主切削刃1长度L的40%，在刀尖部分2，倒棱宽度W最大值为0.2mm，倒棱角度α最小值为15°，在主切削刃1，倒棱宽度W最小值为0.1mm，倒棱角度α最大值为25°。
对比刀片C：其结构和材质与本发明刀片C相同，区别在于其倒棱结构为通棱，倒棱宽度W＝0.1mm，倒棱角度α＝20°；
对比刀片C’：其结构和材质与本发明刀片C相同，区别在于其倒棱结构为斜棱，倒棱角度α＝20°，最大倒棱宽度为0.2mm，倒棱长度为8mm。
将上述三种刀片进行干式铣削加工1Cr18Ni9Ti（HB180）的切削试验，切削参数如下：
切削深度：ap＝1mm
切削宽度：aw＝60mm
每齿进给量：fz＝0.2mm
切削速度：v＝120m/min
试验结果：本发明刀片C在切削33.5分钟后侧面磨损量达到0.20mm，而对比刀片C在切削23分钟后侧面磨损量达到0.21mm，对比刀片C’在切削18分钟后出现刀尖烧损的现象。
对比实验4：
本发明刀片D：负倒棱3的倒棱长度H为主切削刃1长度L的30%，在刀尖部分2，倒棱宽度W最大值为0.4mm，倒棱角度α最小值为15°，在主切削刃1，倒棱宽度W最小值为0.2mm，倒棱角度α最大值为25°。
对比刀片D：其结构和材质与本发明刀片D相同，区别在于其倒棱结构为通棱，倒棱宽度W＝0.4mm，倒棱角度α＝20°；
对比刀片D’：其结构和材质与本发明刀片D相同，区别在于其倒棱结构为斜棱，倒棱角度α＝25°，最大倒棱宽度为0.2mm，倒棱长度为8mm。
将上述三种刀片进行干式铣削加工45＃锻钢（HB为240～270）的切削试验，切削参数如下：
切削深度：ap＝2mm
每齿进给量：fz＝0.3mm
切削速度：v＝120m/min
试验结果：本发明刀片D在切削125分钟后侧面磨损量达到0.21mm，而对比刀片D在切削90分钟后侧面磨损量达到0.25mm，对比刀片D’在切削75分钟后出现刃口崩缺的现象。
对比实验5：
本发明刀片E：负倒棱3的倒棱长度H为主切削刃1长度L的35%，在刀尖部分2，倒棱宽度W最大值为0.5mm，倒棱角度α最小值为20°，在主切削刃1，倒棱宽度W最小值为0.3mm，倒棱角度α最大值为30°。
对比刀片E：其结构和材质与本发明刀片E相同，区别在于其倒棱结构为通棱，倒棱宽度W＝0.5mm，倒棱角度α＝25°；
对比刀片E’：其结构和材质与本发明刀片E相同，区别在于其倒棱结构为斜棱，倒棱角度α＝25°，最大倒棱宽度为0.5mm，倒棱长度为10mm。
将上述三种刀片进行干式铣削加工铸造不锈钢（HB为220～260）的切削试验，切削参数如下：
切削深度：ap＝3mm
每齿进给量：fz＝0.20mm
切削速度：v＝100m/min
试验结果：本发明刀片E在切削100分钟后侧面磨损量达到0.25mm，而对比刀片E在切削78分钟后侧面磨损量达到0.25mm，对比刀片E’在切削60分钟后出现边界破损的现象。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该提出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种具有倒棱结构的可转位刀片，包括至少一对相邻的主切削刃（1），一对相邻的主切削刃（1）于连接处形成刀尖部分（2），所述可转位刀片设有自刀尖部分（2）延伸至主切削刃（1）的负倒棱（3），其特征在于：自刀尖部分（2）向远离刀尖部分（2）的方向，所述负倒棱（3）的倒棱宽度W逐渐减小，倒棱角度α逐渐增大。
2.根据权利要求1所述的具有倒棱结构的可转位刀片，其特征在于：所述负倒棱（3）的倒棱长度H为所述主切削刃（1）长度L的20%～70％。
3.根据权利要求2所述的具有倒棱结构的可转位刀片，其特征在于：所述负倒棱（3）的倒棱长度H为所述主切削刃（1）长度L的25%～40%。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的具有倒棱结构的可转位刀片，其特征在于：在所述刀尖部分（2），所述倒棱宽度W的范围为0.1mm～1.0mm，所述倒棱角度α的范围为5～25°；在所述主切削刃（1），所述倒棱宽度W的范围为0.03mm～0.6mm，所述倒棱角度α的范围为10°～35°。
5.根据权利要求4所述的具有倒棱结构的可转位刀片，其特征在于：在所述刀尖部分（2），所述倒棱宽度W的范围为0.1mm～0.6mm，所述倒棱角度α的范围为5°～20°；在所述主切削刃（1），所述倒棱宽度W的范围为0.1mm～0.4mm，所述倒棱角度α的范围为10°～25°。
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