CN104858460B - 一种可转位车削刀片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可转位车削刀片，上表面在切削刃形成的引导表面为前刀面，相邻两个侧壁通过圆柱面连接过渡，上表面、侧壁及圆柱面相交形成刀尖，前刀面对应刀尖刃、两个侧刃分成刀尖刃前刀面与两个侧刃前刀面，侧刃前刀面向刀尖刃前刀面过渡过程中，侧刃前刀面与刀尖刃前刀面的夹角逐渐变大，且刃宽逐渐减小，刀尖顶部正中设有断屑槽，断屑槽包括一个椭圆大凸球、两个椭圆小凸球与人字形分布的凸台组成，一个椭圆大凸球和两个椭圆小凸球呈放射线分布，凸台设置在椭圆小凸球远离刀尖的一侧，断屑槽底部为圆滑过渡，具有刀尖兼具锋利性和强度、切屑流向及形状可控、既可用于精加工又可有用半精加工等优点。

Description

一种可转位车削刀片

技术领域

本发明涉及金属切削加工领域，尤其涉及一种可转位车削刀片。

背景技术

在金属车削加工过程中，同一刀片通常无法同时适用于半精加工和精加工，即用于半精加工时控屑良好，而进行精加工时出现切屑不可控的情况，具体而言，同一个车削刀片在半精加工时具有良好的切削综合性能，而在精加工时，特别是在小切深小进给时，切屑难以折断及控制，进而缠绕到工件和刀具、夹具上，随着切削的继续进行，积累的切屑难免会划伤已加工表面，从而影响工件表面质量，甚至挤压在刀尖或打在刀片上造成刀片的非正常失效，特别是在加工软材、不锈钢等塑性和粘性较好的材料时，上述现象更加严重。因此，车削刀片的通用性问题一直是金属车削加工中的一大难题。

美国专利文献US5372463A公开了一种车削刀片，该刀片断屑台锥面放置在刀尖刃的后面，以引导小切深时形成的窄切屑，另外两个侧表面放置在主切削刃的切屑表面内侧，同样以引导窄切屑，这种结构在小切深、适当进给下控屑良好，但随着切深及进给增大，断屑台控屑效果减弱，从而出现切屑控制不良的结果。

瑞典专利文献SE1150869A1公开了一种车削刀片，刀片断屑台设计成刀尖刃后倾斜度变化的凸拱形凸块，该结构在一定的加工范围中可获得可控且良好的切屑，但在小切深或者大进给的情况下，切屑已经能够经过或者滑过断屑台锥面，从而不受锥面的影响，这时切屑将不被折断变碎，而是以不受控的形式排出。

中国专利文献CN103008697A公布了一种车削刀片，通过在刀片的刃角平面内设置小凸块及紧连小凸块的凸轮形状的大断屑台，来满足在不同切深及进给情况下的切屑控制，但这种结构设计在处理外圆及端面加工对切屑引导处理上仍存在一定的不足之处。

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，提供一种刀尖兼具锋利性和强度、切屑流向及形状可控、既可用于精加工又可有用半精加工的可转位车削刀片。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种可转位车削刀片，包括上表面、下表面以及连接所述上表面、下表面的多个侧壁，上表面在所述切削刃形成的引导表面为前刀面，相邻两个侧壁通过圆柱面连接过渡，所述上表面、侧壁及圆柱面相交形成刀尖，相邻两个侧壁之间的夹角为刀尖夹角α，所述切削刃包括刀尖刃以及两个侧刃，所述切削刃关于刀尖夹角α的几何平分线对称分布，所述刀尖刃位置高于所述两个侧刃，所述前刀面对应所述刀尖刃、两个侧刃分成刀尖刃前刀面与两个侧刃前刀面，侧刃前刀面向刀尖刃前刀面过渡过程中，所述侧刃前刀面与刀尖刃前刀面的夹角逐渐变大，且刃宽逐渐减小，所述刀尖顶部正中设有断屑槽，所述所述断屑槽包括一个椭圆大凸球、两个椭圆小凸球与人字形分布的凸台组成，所述一个椭圆大凸球和两个椭圆小凸球由刀尖向刀片中心呈放射线分布，所述凸台设置在所述椭圆小凸球远离所述刀尖的一侧，所述断屑槽底部为圆滑过渡。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述椭圆大凸球前端与刀尖刃前刀面的交点至刀尖刃的水平距离为c，至刀尖刃顶部的垂直距离为b，刀尖圆弧半径为r，0.95 r≤c≤r，0.1mm≤b≤0.3mm，所述椭圆小凸球后端通过凸台的凸台锥面与下表面相连。

所述凸台锥面具有包括两段与水平面的夹角分别为θ₁、θ₂的母线，15°≤θ₁≤25°，5°≤θ₁≤15°。

所述椭圆大凸球长半径取值范围为0.15-0.4mm，短半径取值范围为0.1-0.35mm，椭圆小凸球长半径取值范围为0.1-0.3，短半径取值范围为0.1-0.25mm。

所述刀尖刃前刀面与上表面形成夹角γ，且5°≤γ≤ 25°，所述侧刃前刀面与上表面形成夹角为γ’ ，且3≤γ’≤20°。

所述前刀面在刀尖刃和侧刃区都包括有第一前刀面和第二前刀面，第一前刀面分别与上表面形成第一前角γ1、γ1’， 第二前刀面分别与上表面形成第二前角γ₂、γ₂’， 5°≤γ₁≤10°，3°≤γ₁’≤ 8°，10°≤γ₂≤25°，8°≤γ₂’≤20°。

所述刀尖刃与对称的侧刃的在刀片厚度方向上的最大距离为a且0.1mm≤a≤0.4mm。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的可转位车削刀片，侧刃前刀面向刀尖刃前刀面过渡过程中，侧刃前刀面与刀尖刃前刀面的夹角逐渐变大，且刃宽逐渐减小，既刀夹刃和两个侧刃组成的切削刃为变刃宽、变前角的结构，侧刃前刀面与刀尖刃前刀面的夹角逐渐变大切刃宽逐渐减小，在保证刀尖锋利的同时，又形成完整无突兀点的光顺曲面，切削刃高强度的结构搭配增强附加卷曲的椭圆小凸球与双槽背角的人字形凸台组成的断屑槽，使切屑能顺利地被引导流动、卷曲并折断排出，从而获得良好的表面质量，从而既能适用于精加工又能用于半精加工。

附图说明

图1是本发明可转位车削刀片的立体结构图。

图2是本发明可转位车削刀片的局部立体图。

图3是图2的俯视图。

图4是图2的A-A视图。

图5是图2的B-B视图。

图6是图2的C向视图。

图中各标号表示：

1、上表面；2、下表面；3，31，32、侧壁；4、切削刃；41，42、侧刃；43、刀尖刃；5、前刀面；51、刀尖刃前刀面；52，53、侧刃前刀面；6、圆柱面；7、刀尖；81、椭圆大凸球；82、椭圆小凸球；9、凸台；91、凸台锥面；10、断屑槽；511，521、第一前刀面；512，522、第二前刀面。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

图1至图6示出了本发明可转位车削刀片的一种实施例，该可转位车削刀片包括上表面1、下表面2以及连接上表面1、下表面2的多个侧壁3，上表面1在切削刃4形成的引导表面为前刀面5，相邻两个侧壁31、32通过圆柱面6连接过渡，上表面1、侧壁31、32及圆柱面6相交形成刀尖7，相邻两个侧壁31、32之间的夹角为刀尖夹角α，切削刃4包括刀尖刃43以及两个侧刃41、42，切削刃4关于刀尖夹角α的几何平分线对称分布，刀尖刃43位置高于两个侧刃41、42，前刀面5对应刀尖刃43、两个侧刃41、42分成刀尖刃前刀面51与两个侧刃前刀面52、53，侧刃前刀面52、53向刀尖刃前刀面51过渡过程中，侧刃前刀面52、53与刀尖刃前刀面51的夹角逐渐变大，且刃宽逐渐减小，刀尖7顶部正中设有断屑槽10，断屑槽10包括一个椭圆大凸球81、两个椭圆小凸球82与人字形分布的凸台9组成，一个椭圆大凸球81和两个椭圆小凸球82由刀尖7向刀片中心呈放射线分布，凸台9设置在椭圆小凸球82远离刀尖7的一侧，断屑槽10底部为圆滑过渡，侧刃前刀面52、53向刀尖刃前刀面51过渡过程中，侧刃前刀面52、53与刀尖刃前刀面51的夹角逐渐变大，且刃宽逐渐减小，即刀夹刃43和两个侧刃41、42组成的切削刃4为变刃宽、变前角的结构，侧刃前刀面52、53与刀尖刃前刀面51的夹角逐渐变大切刃宽逐渐减小，在保证刀尖7锋利的同时，又形成完整无突兀点的光顺曲面，切削刃4高强度的结构配合增强附加卷曲的椭圆小凸球82与双槽背角的人字形凸台9组成的断屑槽10，使切屑能顺利地被引导流动、卷曲并折断排出，从而获得良好的表面质量，从而既能适用于精加工又能用于半精加工。

椭圆大凸球81前端与刀尖刃前刀面51的交点至刀尖刃43的水平距离为c，至刀尖刃43顶部的垂直距离为b，刀尖圆弧半径为r，0.75 r≤c≤r，0.1mm≤b≤0.3mm，本实施例中， c=0.9r，b=0.15mm，椭圆小凸球82后端通过凸台9的凸台锥面91与下表面2相连。

椭圆大凸球81长半径取值范围为0.15-0.4mm，短半径取值范围为0.1-0.35mm，椭圆小凸球82长半径取值范围为0.1-0.3mm，短半径取值范围为0.1-0.25mm，本实施例中，上述取值分别为0.35mm、0.2mm、0.25mm以及0.15mm。椭圆小凸球82、椭圆大凸球81的尺寸及位置约束是为了实现在小切深、不同进给的情况下切屑能得到良好的控制，进而实现精加工时工件的良好表面质量。

凸台锥面91具有包括两段与水平面的夹角分别为θ₁、θ₂的母线，15°≤θ₁≤25°，5°≤θ₂≤15°，本实施例中，θ₁₌20°，θ₂=10°。

刀尖刃前刀面51与上表面1形成夹角γ，且5°≤γ≤ 25°，侧刃前刀面52、53与上表面1形成夹角为γ’ ，且3≤γ’≤20°，本实施例中，γ等于10°，γ’等于15°。

前刀面5在刀尖刃43和侧刃41、42区都包括有第一前刀面511、521和第二前刀面512、522，第一前刀面511、521分别与上表面1形成第一前角γ₁、γ₁’， 第二前刀面512、522分别与上表面1形成第二前角γ₂、γ₂’， 5°≤γ₁≤10°，3°≤γ₁’≤ 8°，10°≤γ₂≤25°，8°≤γ₂’≤20°，本实施例中，γ₁为8°，γ₂为17°，γ₁为为5°，γ₂’为15°，前角以渐变的形式过渡是为了实现不同切深情况时切屑都能获得稳定的控制，进而实现刀片槽型通用加工性能的提升。

本实施例中，刀尖刃43与对称的侧刃41、42的在刀片厚度方向上的最大距离为a，且0.1mm≤a≤0.4mm。

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做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。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 (6)

1.一种可转位车削刀片，包括上表面（1）、下表面（2）以及连接所述上表面（1）、下表面（2）的多个侧壁（3），所述上表面（1）与侧壁（3）相交形成切削刃（4），上表面（1）在所述切削刃（4）形成的引导表面为前刀面（5），相邻两个侧壁（31，32）通过圆柱面（6）连接过渡，所述上表面（1）、侧壁（31、32）及圆柱面（6）相交形成刀尖（7），相邻两个侧壁（31，32）之间的夹角为刀尖夹角α，所述切削刃（4）包括刀尖刃（43）以及两个侧刃（41，42），所述切削刃（4）关于刀尖夹角α的几何平分线对称分布，所述刀尖刃（43）位置高于所述两个侧刃（41，42），其特征在于：所述前刀面（5）对应所述刀尖刃（43）、两个侧刃（41，42）分成刀尖刃前刀面（51）与两个侧刃前刀面（52，53），侧刃前刀面（52，53）向刀尖刃前刀面（51）过渡过程中，所述侧刃前刀面（52，53）与刀尖刃前刀面（51）的夹角逐渐变大，且刃宽逐渐减小，所述刀尖（7）顶部正中设有断屑槽（10），所述断屑槽（10）包括一个椭圆大凸球（81）、两个椭圆小凸球（82）与人字形分布的凸台（9），所述一个椭圆大凸球（81）和两个椭圆小凸球（82）由刀尖（7）向刀片中心呈放射线分布，所述凸台（9）设置在所述椭圆小凸球（82）远离所述刀尖（7）的一侧，所述断屑槽（10）底部为圆滑过渡，所述椭圆大凸球（81）长半径取值范围为0.15-0.4mm，短半径取值范围为0.1-0.35mm，椭圆小凸球（82）长半径取值范围为0.1-0.3mm，短半径取值范围为0.1-0.25mm。

2.根据权利要求1所述的可转位车削刀片，其特征在于：所述椭圆大凸球（81）前端与刀尖刃前刀面（51）的交点至刀尖刃（43）的水平距离为c，至刀尖刃（43）顶部的垂直距离为b，刀尖圆弧半径为r，0.75 r≤c≤r，0.1mm≤b≤0.3mm，所述椭圆小凸球（82）后端通过凸台（9）的凸台锥面（91）与上表面（1）相连。

3.根据权利要求2所述的可转位车削刀片，其特征在于：所述凸台锥面（91）包括两段与水平面的夹角分别为θ₁、θ₂的母线，15°≤θ₁≤25°，5°≤θ₂≤15°。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的可转位车削刀片，其特征在于：所述刀尖刃前刀面（51）与上表面（1）形成夹角为γ，侧刃前刀面（52、53）与上表面（1）形成夹角为γ’ ，且5°≤γ≤25°，3°≤γ’≤ 20°。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的可转位车削刀片，其特征在于：所述前刀面（5）在刀尖刃（43）区包括第一刀尖前刀面（511）和第二刀尖前刀面（512），所述前刀面（5）在侧刃（41、42）区包括第一侧刃前刀面（521）和第二侧刃前刀面（522），第一刀尖前刀面（511）与上表面（1）形成第一前角γ₁，第二刀尖前刀面（512）与上表面（1）形成第二前角γ₂，第一侧刃前刀面（521）与上表面（1）形成第一前角γ₁’，第二侧刃前刀面（522）与上表面（1）形成第二前角γ₂’， 5°≤γ₁≤10°，3°≤γ₁’≤ 8°，10°≤γ₂≤25°，8°≤γ₂’≤20°。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的可转位车削刀片，其特征在于：所述刀尖刃（43）与对称的侧刃（41、42）的在刀片厚度方向上的最大距离为a，且0.1mm≤a≤0.4mm。