CN105899316B - 切削刀具 - Google Patents

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Abstract

一种切削刀具包括：前刀面；后刀面；切削刃，其形成在前刀面与后刀面彼此相交的脊部处；刃带，其沿着切削刃布置在前刀面上；断屑槽，其布置在刃带内侧的前刀面上；以及弯曲表面，其形成在断屑槽的沟槽表面与刃带之间，其中，弯曲表面的曲率半径为0.5mm以上。

Description

切削刀具
技术领域
本发明涉及一种即具有高刀刃强度又具有耐月牙洼磨损性的切削刀具。
背景技术
需要具有高刀刃强度的一些切削刀具具有通过沿着切削刃在前刀面上形成刃带而被强化的刀刃(见专利文献1)。
当切削刀具特别需要具有高刀刃强度时，减小刃带部的前角、形成具有负前角的负倒棱或增大刃带宽度。
当切削刀具需要具有耐月牙洼磨损性时，使用例如增大刃带部的前角、减小刃带宽度或省略刃带等方法。
例如，在专利文献2中，将没有刃带的切削刃布置在具有圆弧状刀刃的拐角部分处。这预期具有提高耐月牙洼磨损性的效果。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本未经审查的专利申请公开No.9-57507
专利文献2：日本未经审查的专利申请公开No.2002-66812
发明内容
技术问题
当减小切削刀具的刃带部的前角或增大刃带宽度以满足高刀刃强度的要求时，切削刀具变得不耐月牙洼磨损。
当增大切削刀具的刃带部的前角、减小刃带宽度或省略刃带以满足耐月牙洼磨损的要求时，切削刀具的刀刃强度很可能减小。
因此，难以满足高刀刃强度和耐月牙洼磨损性这两者的要求，因为这些要求之间存在一定的权衡。
本发明的目的在于实现一种这样的切削刀具：该切削刀具既具有高刀刃强度又具有耐月牙洼磨损性，并因此提高切削刀具的耐久性。
解决问题的技术方案
为了实现该目的，根据本发明的切削刀具包括：前刀面；后刀面；切削刃，其形成在前刀面与后刀面相交的脊部处；刃带，其沿着切削刃设置在前刀面上；断屑槽，其设置在刃带内侧的前刀面中；以及弯曲表面，其形成在断屑槽的沟槽表面与刃带之间。弯曲表面的曲率半径为0.5mm以上。
本发明的有益效果
上述切削刀具既可以具有高刀刃强度又可以具有耐月牙洼磨损性。
附图说明
图1是根据本发明的切削刀具的实例的平面图。
图2是图1的切削刀具的锐角拐角部分的放大平面图。
图3是沿着图2的线D-D截取的截面图。
图4是沿着图2的线E-E截取的截面图。
图5是示出了切屑在刃带与断屑槽的沟槽表面之间的弯曲表面上滑动的同时被排出的示意图。
图6是示出了在刃带与断屑槽的沟槽表面之间未设置弯曲表面的情况下切屑被排出的示意图。
图7是示出了在评估试验中测量前刀面的月牙洼磨损的结果的曲线图。
图8示出了在评估试验中测量月牙洼磨损宽度的方法。
具体实施方式
在下文中，将参考图1至图4对根据本发明实施例的切削刀具进行描述。
图1示出了对用于车削加工的菱形切削刀具应用本发明的实例。
本实例中的切削刀具1是负型切削刀具，在该切削刀具中，作为后刀面3的侧面与作为前刀面2的上表面垂直。前刀面2与后刀面3相交处的脊部用作切削刃4。
切削刃4包括：拐角切削刃4a，其具有预定的刀尖半径R；以及直线切削刃4b，其布置在相邻拐角切削刃4a之间。
切削刀具1的前刀面2设置有：刃带5，其沿着切削刃4延伸；断屑槽6，其自刃带5的位置起下降；断屑脊部7；以及中央平台部8。
如果切削刀具1是单面切削刀具，则下表面(未示出)是平坦表面。如果切削刀具1是双面切削刀具，则下表面设置有与上表面的断屑槽、断屑脊部和中央平台部一样的断屑槽、断屑脊部和中央平台部8，并且上表面和下表面被加工成具有相同的形状。
必要时，在中央平台部8的中心处形成从上表面延伸至下表面的用于安装的贯穿孔(未示出)。
图2是图1的切削刀具1的锐角拐角部分9的放大平面图。图3示出了沿着拐角部分9的拐角角度的二等分线(图2中的线D-D)截取的截面。
图4示出了沿着与直线切削刃4b垂直的图2的线E-E截取的截面。图2中的线E-E位于与拐角的端部相距距离C的位置。距离C比拐角部分9的刀尖半径R大。
可以从图3和图4看到的是，在本实例中，切削刀具1的刃带5是具有正前角θ1和θ2的正刃带。然而，刃带5可以是前角为0°或负角的负倒棱。前角是相对于与中央平台部8的上表面平行的线的角度。
考虑到布置刃带5的效果(提高了刀刃强度)，适当的是，刃带5的前角θ1和θ2在约-10°至+15°的范围内。前角θ1和前角θ2可以相同或可以不相同。
如图3所示，拐角部分9的作为断屑槽6的沟槽表面6a的前刀面2具有前角θ4。考虑到切屑的平稳排出与刀刃强度之间的平衡，适当的是，θ4在约20°至70°的范围内。
弯曲表面10布置在刃带5与自刃带5的内端起下降的前刀面2之间，即，沟槽表面6a具有前角θ4。弯曲表面10具有凸形形状，并且弯曲表面10的一端与刃带5平滑地连接。弯曲表面10的另一端可以如图所示那样与断屑槽6的沟槽表面6a平滑地连接，或可以经由成角度部分或台阶部与沟槽表面6a连接。
在图3中弯曲表面10的曲率半径为0.5mm以上。通过在刃带5与断屑槽6的沟槽表面6a之间布置具有比较大的曲率半径的这种弯曲表面，可以在保持高刀刃强度的同时减少月牙洼磨损。
即使当形成具有0.5mm以上的曲率半径的弯曲表面10时，与未设置弯曲表面10的情况相比，刃带5的厚度也未显著减小。因此，可以保持高刀刃强度。
当布置弯曲表面10时，减小了刃带5的有效宽度。因此，如图5所示，切屑A在与弯曲表面10在较大区域上接触的同时(在弯曲表面10上滑动的同时)被弯曲表面10引导并被排出。因此，切屑A对前刀面2施加的接触压力被分散并且减少了月牙洼磨损。
如图6所示，如果沟槽表面6a经由成角度部分与刃带5连接，则已与刃带5的表面接触的切屑A趋于在与沟槽表面6a分开的同时被排出。因此，表面压力集中在切屑A与刃带5的表面接触的接触点上，并且月牙洼磨损增大。
上述弯曲表面10有效地解决了该问题。通过设置弯曲表面10，即使刃带5的前角减小(因此提高了刀刃强度)，也减少了月牙洼磨损的发生。
当使用粉末冶金法制造切削刀具1时，模具的用于避免应力集中的弯曲表面形状(具有约0.2mm的曲率半径)被转移至刃带5与沟槽表面6a之间的相交部分。然而，因为曲率半径太小，所以不会产生分散切屑A的接触压力的效果。
图3示出了从拐角切削刃4a至沿着拐角切削刃4a形成的刃带5与弯曲表面10之间的连接点的距离l。适当的是，距离l在约0.05mm至1/3L(这里，在本发明中被称为刃带宽度L的L是从切削刃4至作为刃带5的延伸的假想平面与作为沟槽表面6a的延伸的假想平面的交点的距离)的范围内。如果距离l小于0.05mm，则难以得到高刀刃强度。
如果距离l大于1/3L，则更有可能切屑A在没有到达弯曲表面10的情况下与刃带5的表面接触，从而降低了布置弯曲表面10的效果。
图4示出了本实例中的切削刀具1的包括直线切削刃4b的部分。在该部分中，刃带宽度L在约0.15mm至0.8mm的范围内，并且断屑槽6的具有前角θ3的沟槽表面6a经由弯曲表面11与刃带5连接。直线切削刃4b形成在如下区域中：该区域与切削刀具的拐角的一端以比刀尖半径R大得多的距离间隔开。
弯曲表面11设置在包括直线切削刃4b的部分中，以去除边缘。因此，弯曲表面11的曲率半径非常小。例如，在图4中，弯曲表面11的曲率半径为0.2mm以下。
适当的是，与拐角部分9处的沟槽表面6a的前角θ4一样，在该位置处的沟槽表面6a的前角θ3在约20°至70°的范围内。拐角部分9处的沟槽表面6a的前角θ4和直线切削刃部分处的沟槽表面6a的前角θ3可以相同或可以不相同。
因为如本实例中的切削刀具1那样在沿着直线切削刃4b的区域中不太可能发生月牙洼磨损，所以上述区域优选地设计为与沿着拐角切削刃4a的区域相比更强调强度。通过组合使用图3所示的横截面结构以及图4所示的横截面结构，可以实现整体上具有高强度的切削刀具1。
断屑脊部7包括中央平台部8以及包围中央平台部8的断屑壁部7a。断屑脊部7是这种脊部：对切屑施加排出阻力的断屑壁部7a自断屑槽6的沟槽底部起朝向中央平台部8倾斜地上升。断屑脊部7成形为在沿着拐角切削刃4a的二等分线的方向上以及在朝向位于直线切削刃4b的纵向中央部分处的切削刃的方向上凸出。断屑脊部7的形状可以是任意合适的形状，并且不限于附图所示的形状。
在本实例的切削刀具1中，钝角拐角部分的沿着拐角角度的二等分线的横截面形状与锐角拐角部分9的沿着拐角角度的二等分线的横截面形状相同。
如果没有频繁使用切削刀具的钝角拐角，则钝角拐角处的前刀面2的月牙洼磨损不太可能显著地增加。因此，钝角拐角不需要具有将刃带5与断屑槽6的沟槽表面6a彼此连接在一起的弯曲表面。
下文将描述根据本发明的切削刀具1的性能评估试验的结果。进行评估试验以检验布置在刃带5和断屑槽6的沟槽表面6a之间的弯曲表面10的曲率半径与在前刀面2上产生的月牙洼磨损的宽度之间的关系。
具有下述特性的切削刀具的样品被制造并在评估试验中使用。材料：硬质合金，锐角拐角的拐角角度：80°，直线切削刃4b的内切圆的直径：12.7mm，刃带宽度L：0.2mm和0.3mm；以及断屑槽6的沟槽表面6a的前角(图3中θ4：25°)。
评估试验中所使用的10个切削刀具的图3所示弯曲表面10的曲率半径为0mm以及0.2mm至1.0mm(增量为0.1mm)。
在各个样品中，刃带5的前角θ2和断屑槽6的沟槽表面6a的前角θ4如下：
θ2：0°
θ4：25°。
通过使用这些样品，在相同的条件(切削速度v：120m/min，切削深度ap：25mm，进给速度f：0.3mm/rev)下对由SUS316制成的工件进行车削加工，并且检验前刀面上的月牙洼磨损的发生程度。图7示出了结果。
通过在与图8所示的直线切削刃4b垂直的方向上测量宽度w来得到图7所示的月牙洼磨损宽度。
图7所示的评估试验的结果确认了将曲率半径为0.5mm以上的弯曲表面布置在拐角部分9的刃带5与断屑槽6的沟槽表面6a之间的有效性。
通过布置弯曲表面，可以提供即具有高刀刃强度又具有耐月牙洼磨损性的切削刀具并能够提高切削刀具的耐久性。
在以上描述中，菱形切削刀具用作实例。然而，本发明也可以应用于具有例如三角形或矩形等其他形状的切削刀具。
附图标记列表
1 切削刀具
2 前刀面
3 后刀面
4 切削刃
4a 拐角切削刃
4b 直线切削刃
5 刃带
6 断屑槽
6a 沟槽表面
7 断屑脊部
7a 断屑壁部
8 中央平台部
9 拐角部分
10，11 弯曲表面
l 从拐角切削刃至刃带与弯曲表面之间的连接点的距离
L 刃带宽度
θ1，θ2 刃带的前角
θ3，θ4 断屑槽的沟槽表面的前角
A 切屑
w 月牙洼磨损宽度

Claims (5)

1.一种切削刀具，包括：
前刀面；
后刀面；
切削刃，其形成在所述前刀面与所述后刀面相交的脊部处；
刃带，其沿着所述切削刃设置在所述前刀面上；
断屑槽，其设置在所述刃带内侧的所述前刀面中；以及
弯曲表面，其形成在所述断屑槽的沟槽表面与所述刃带之间，
其中，所述切削刃包括拐角切削刃和直线切削刃，
从所述拐角切削刃至所述刃带与所述弯曲表面之间的连接点的距离l为0.05mm以上，并小于或等于沿着所述直线切削刃形成的所述刃带的刃带宽度L的1/3，并且
设置在包括所述拐角切削刃的部分中的所述弯曲表面的曲率半径为0.5mm以上，并且大于设置在包括所述直线切削刃的部分中的所述弯曲表面的曲率半径。
2.根据权利要求1所述的切削刀具，其中，沿着所述直线切削刃形成的所述刃带的所述刃带宽度L在0.15mm至0.8mm的范围内。
3.根据权利要求1所述的切削刀具，其中，沿着所述拐角切削刃形成的所述断屑槽的所述沟槽表面的前角在20°至70°的范围内。
4.根据权利要求2所述的切削刀具，其中，沿着所述拐角切削刃形成的所述断屑槽的所述沟槽表面的前角在20°至70°的范围内。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的切削刀具，还包括断屑脊部，其中，所述断屑脊部包括断屑壁部，所述断屑壁部自所述断屑槽的沟槽底部起朝向所述断屑脊部的中央平台部上升。
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