CN103862075A - 一种用于重型切削的pcbn刀片 - Google Patents

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张宗超
李克坤
袁千里
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • B23B27/18—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material with cutting bits or tips or cutting inserts rigidly mounted, e.g. by brazing

Abstract

本发明提供一种用于重型切削的PCBN刀片，所述基体的顶角处加工有用于安装刀头的内凹结构，所述刀头通过真空焊接嵌入匹配加工的内凹结构，所述内凹结构为类U型结构。类U型结构通过直线加圆弧的设计可以大大的提升刀片的强度，单边最大有效切深可从普通PCBN刀片的0.6mm左右增加到1.5-2.0mm，加工效率大幅度提高；很大程度地优化了目标焊接强度和加工性能，且该类U型结构的腰边与底边之间形成的角度为钝角，克服了传统锐角设计可能产生的由于容易折断而导致的可靠性不够的缺陷。

Description

一种用于重型切削的PCBN刀片
技术领域
本发明涉及机械和超硬工具技术领域，具体涉及一种用于重型切削的PCBN刀片。
背景技术
随着现代机械制造加工需求的强度和精度双方面的提升，相应的机械制造加工技术也须同步提升以适应加市场需求，对于在机械制造加工领域中占有相当比例的重型切削而言，重型切削用具的切割水平亟待优化。
对于常用于超硬材料切削的PCBN刀片，焊接强度和基体强度是影响最终切削性能的重要因素，而焊接强度的直接影响因素就是焊接面积的大小。
PCBN刀具领域的整体PCBN材料的价格高昂，加上现有技术的PCBN刀片绝大多数采用常规型的刀片结构，因其焊接面积不足、基体强度不足而容易引发刀头脱落、最大有效切深低、加工强度差等一系列问题，对应的焊接强度也不能满足重型切削的需求。
当前对于现有技术的改进也多仅限于直接的仿制和简易改进，结构设计思路一直被制约，对于产品新应用方面的开发力度不足，难以适应对于更大最大有效切深和切削强度的需求。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种用于重型切削的PCBN刀片，通过改变传统PCBN刀片的刀头结构的设计思路，较之于现有技术，在刀头面积减小的前提下，可实现2倍以上的最大有效切深。
本发明采用的技术方案具体为：一种用于重型切削的PCBN刀片，包括基体，所述基体的顶角处加工有用于安装刀头的内凹结构，所述刀头通过真空焊接嵌入所述内凹结构，所述内凹结构为类U型结构。
所述类U型结构包括对称的两侧腰边和底边，所述两侧腰边和底边之间通过圆弧连接，所述圆弧的尺寸为R0.4～0.8mm。
所述两侧腰边的夹角为40～60°。
所述刀头为无衬底层的整体PCBN。
所述刀头为由上下两半无衬底层的整体PCBN通过真空焊接而成。
单个所述刀头的面积为6～12mm2。
所述刀头的单边最大有效切深1.5～2.0mm。
所述刀头的正反面均加工有切削刃口。
本发明产生的有益效果是：
新型PCBN刀片类Ｕ型结构中的圆弧设计解决了现有技术的刀片基体容易折断的缺陷，两侧腰边与底边形成的角度为钝角，钝角加圆弧的设计可以最大程度地减小应力，大大的提升刀片的强度；
相比现有技术的同类产品，本发明的刀片用最小的PCBN材料使用面积达到了重型切削的目的，刀头的面积从动辄十几个平方毫米降到6～12mm2，在整体PCBN材料价格高昂的背景下，大大降低了产品的成本，且刀头的正反面均加工有切削刃口的双面刃口的设计也进一步提高了产品的性价比；
类U型结构的针对连续加工的整体PCBN和针对强断续加工条件的两半整体PCBN焊接的刀头的单边最大有效切深可从普通PCBN刀片的0.6mm增加到1.5-2.0mm，加工效率大幅度提高，很大程度地优化了目标焊接强度和加工性能，可实现对淬硬钢、轴承钢，高速钢、冷硬铸铁的粗车和精车，实质性地改善了刀片的切削性能。
附图说明
当结合附图考虑时，能够更完整更好地理解本发明。此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明一种用于重型切削的PCBN刀片的结构示意图；
图2为本发明一种用于重型切削的PCBN刀片俯视示意图；
图3-1为本发明一种用于重型切削的PCBN刀片的基体局部结构示意图；
图3-2-1为本发明一种用于重型切削的PCBN刀片的整体PCBN刀头的局部结构示意图；
图3-2-2为本发明一种用于重型切削的PCBN刀片的上下两半整体PCBN空焊而成的刀头的局部结构示意图。
图中：1、基体2、刀头3、内凹结构。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步详细的说明。
如图1-2所示的一种用于重型切削的PCBN刀片，包括硬质合金基体1和基体1顶角处加工的用于安装刀头2的内凹结构3，刀头1通过真空焊接嵌入基体2的内凹结构3，真空焊接技术增加了焊接面积，增强了PCBN刀头2和硬质合金基体1的结合强度，在保证切削深度的同时大大降低了刀头面积。
内凹结构3为类U型结构，类U形结构的设计进一步如图3-1所示，所述类U型结构包括对称的两侧腰边和底边，两侧腰边和底边之间通过圆弧连接，圆弧的尺寸为R0.4～0.8mm，两侧腰边的夹角为40～60°。由于类U型结构的腰边与底边之间形成的角度为钝角，相比于锐角设计，钝角设计部容易折断，可靠性高；
作为标准，刀头2的切削刃长为2.5mm。单个刀头2的面积为6～12mm2，大大降低了产品的成本；单边最大有效切深1.5～2.0mm，切削效率显著提高；刀头2的正反面均加工有切削刃口，双面刃口的设计进一步提高了产品的性价比，最大程度地满足了用户对重型切削的加工需求。
实施例1
如图3-2-1所示，刀头2的材料为无衬底层的整体PCBN（聚晶立方氮化硼），整体PCBN不仅使得刀头强度高，且刀头面积的显著减小对成本控制、最大有效切深对切削效率两方面的优化均有明显的贡献。
实施例2
如图3-2-2所示，整体PCBN刀头的性能固然优良，但是该种结构往往只适于连续加工，在强断续加工中整体PCBN很可能出现整体崩坏，则会导致整个刀头2的正反面都不能正常使用，为了更好地适应各种加工条件和加工环境，将实施例的整体PCBN变成由上下两半完全相同的整体PCBN通过真空焊接而成，这样的结构设计，保证了即使刀头2的一面整体PCBN崩坏的情况下，另一面还可以正常使用，保证了在不同加工条件下的可靠性和适用性。
如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，显然，只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果、对本领域的技术人员来说是显而易见的变形，也均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于重型切削的PCBN刀片，其特征在于，所述基体的顶角处加工有用于安装刀头的内凹结构，所述刀头通过真空焊接嵌入所述内凹结构；所述内凹结构为类U型结构。
2.根据权利要求1所述的一种用于重型切削的PCBN刀片，其特征在于，所述类U型结构包括对称的两侧腰边和底边，所述两侧腰边和底边之间通过圆弧连接，所述圆弧的尺寸为R0.4～0.8mm。
3.根据权利要求2所述的一种用于重型切削的PCBN刀片，其特征在于，所述类U型结构的两侧腰边的夹角为40～60°。
4.根据权利要求1所述的一种用于重型切削的PCBN刀片，其特征在于，所述刀头为无衬底层的整体PCBN。
5.根据权利要求1所述的一种用于重型切削的PCBN刀片，其特征在于，所述刀头为由上下两半无衬底层的整体PCBN通过真空焊接而成。
6.根据权利要求1所述的一种用于重型切削的PCBN刀片，其特征在于，单个所述刀头的面积为6～12mm2。
7.根据权利要求1所述的一种用于重型切削的PCBN刀片，其特征在于，所述刀头的单边最大有效切深1.5～2.0mm。
8.根据权利要求1所述的一种用于重型切削的PCBN刀片，其特征在于，所述刀头的正反面均加工有切削刃口。
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