CN106825719B - 切削刀片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种切削刀片，包括呈四边形板状的刀片本体，所述刀片本体由上表面、下表面以及连接上表面和下表面的侧面围成，所述上表面与侧面相交形成四条相同的主切削刃和位于相邻主切削刃之间的四条拐角切削刃，所述主切削刃包括直线切削刃和在上表面方向上呈弧形的弧形切削刃，所述弧形切削刃上设有在侧面方向上呈波形的波形切削刃，本发明的切削刀片具有切入稳定、切削振动小、加工表面质量好、适用于大悬伸加工等优点。

Description

切削刀片

技术领域

本发明涉及金属切削技术领域，尤其涉及一种切削刀片。

背景技术

切削刀片切削单元由主切削刃、副切削刃及位于主切削刃、副切削刃之间的拐角切削刃组成，行业内为了提高切削刀片的性价比，将部分切削刀片的主切削刃、副切削刃设计成具有相同切削结构的切削刃，即切削刀片切削单元由相邻的两条主切削刃位于该两主切削刃之间的拐角切削刃组成，从而增加单个切削刀片的切削单元的数量。切削刀片切削时主切削刃承受大部分切削力，而副切削刃或作为副切削刃的主切削刃只承受较小的切削力但决定加工表面质量，主切削刃的切削力的大小直接影响切削刀片的切削效率、寿命及切削的稳定性。

在切削速度、切削进给和切削深度等切削要素相同情况下，切削单元中切削力的大小主要取决于切削刃的切入角度（主切削刃和进给方向的夹角），和单位切削刃长度上承受的真实切削深度。为了降低切削刀片切削单元上切削力的大小，人们将切削刀片设计成具有复杂切削刃结构的切削刀片以优化切削刃的切入角度和切削刃单位的真实切削深度，采用关于直线对称的具有多个波形结构的切削刃的切削刀片在行业内得到广泛使用，该类切削刀片具有多个关于直线对称的波形切削刃，切削时，作为主切削刃的波形切削刃单位切削刃长度小于切削要素中切削深度，降低了切削刃单位长度的切削负载，提升了切削刀片的寿命并并一定程度上拓宽了切削刀片的在切削深度方面应用范围。该类切削刀片的切入角虽然发生周期性变化，但是实际切入角平均值基本没有发生变化，径向的切削力随着切削深度基本呈线性的增加，由于径向切削力的大小直接影响切削振动，该类切削刀片在进行高效切削时会产生大的振动，不适用精密切削加工，尤其是将该类切削刀片的应用于大悬伸加工时，随着切削深度的增加切削刀片产生剧烈震动，寿命急剧下降。

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，提供一种切入稳定、切削振动小、加工表面质量好且适用于大悬伸加工的切削刀片。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种切削刀片，包括呈四边形板状的刀片本体，所述刀片本体由上表面、下表面以及连接上表面和下表面的侧面围成，所述上表面与侧面相交形成四条相同的主切削刃和位于相邻主切削刃之间的四条拐角切削刃，所述主切削刃包括直线切削刃和在上表面方向上呈弧形的弧形切削刃，所述弧形切削刃上设有在侧面方向上呈波形的波形切削刃。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述波形切削刃设有多个相同的波形单元，所述波形单元包括波峰、波谷以及位于波峰、波谷之间的波牙，在所述上表面方向上，所述波峰、波谷为圆弧线，所述波牙为直线。

在所述侧面方向上，所述波形单元为余弦曲线。

在所述主切削刃的直线切削刃和弧形切削刃相交处，所述直线切削刃与弧形切削刃的切线之间的夹角为α，且满足：15°≤α≤35°。

所述弧形切削刃与相邻的拐角切削刃之间设有刃形与所述弧形切削刃不同的第三切削刃，所述第三切削刃在所述主切削刃延伸方向上的长度为H，且满足：0.2mm≤H≤1.2mm。

所述第三切削刃为直线型切削刃，在所述上表面中，所述第三切削刃和该第三切削刃对应主切削刃中的直线切削刃之间的夹角为β，且满足：5°≤β≤20°。

所述第三切削刃为圆弧切削刃，所述第三切削刃的半径为R1，且满足：5mm≤R1≤50mm。

所述弧形切削刃呈向所述切削刀片中心凹进的圆弧形，圆弧半径为R，相对的两条直线切削刃之间的距离为L1，且满足：1.5L1≤R≤4 L1。

所述刀片本体的中心设有穿过所述上表面和下表面的中心孔，所述切削刀片关于所述中心孔的中心轴轴对称。

四条所述弧形切削刃具有共同的内切圆，所述内切圆的圆心位于所述中心轴上，所述内切圆的直径为D，且满足：0.8 L1≤D≤L1。

沿所述波形切削刃的延伸方向，各所述波形单元对应的波形的波长逐渐缩小。

所述侧面包括与所述主切削刃对应的主侧面以及与所述拐角切削刃对应的拐角面，所述主侧面包括分别与所述直线切削刃、弧形切削刃、波形切削刃对应的直侧面、弧侧面和波侧面。

所述弧侧面位于相邻的拐角面、直侧面之间并和该相邻的拐角面、直侧面相连，所述波侧面位于同一主侧面上的直侧面、弧侧面之间并与该直侧面、弧侧面相连，所述直侧面、弧侧面为平面，所述波侧面为波形侧面，所述弧侧面后角为γ，所述波侧面的后角为γ’，且满足：2°≤γ’-γ≤6°。

在所述上表面方向上，所述弧形切削刃与波形切削刃之间的最大距离为L2，且满足：0.1mm≤L2≤0.4mm。

在所述上表面方向上，单个所述波形单元上相邻的向外波牙之间的夹角为λ，且满足：100°≤λ≤150°。

单个所述主切削刃上的波形切削刃上设有M个波形单元，且满足：2≤M≤5。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的切削刀片，四个主切削刃均包括直线切削刃和弧形切削刃，而弧形切削刃上设有波形切削刃，波形切削刃跟随弧形切削刃发生规律变化，在切削过程中，较现有技术中普通的波形刃切削刀片，主切削刃单位长度上承受的真实切削深度较小，切入角随着切削深度动态改变从而降低切削力，使切削刀片小切深时十分轻快，而大切深时振动小、切削稳定，具有优秀的表面加工能力，可广泛用于大悬伸、高精度加工，适用范围广。

本发明的切削刀片应用于铣削加工时，由于主切削刃包括直线和弧形两种刃形结构，切削单元由主切削刃、副切削刃（与主切削刃相邻的直线切削刃）和主切削刃、副切削刃之间的拐角切削刃组成，主切削刃单位切削刃长度上承受十分小的真实切削深度，从而降低切削刀片单位切削刃上的负载，提高切削刃的抗冲击能力，因此，本发明的切削刀片可适用于切削深度较大的铣削加工中；同时，由于弧形切削刃上具有波形切削刃，在进行小切深的切削时，主切削刃具有大的平均切入角，切削时十分轻快稳定，平均切入角随切深度增加而快速减小直至主切削刃中直线切削刃的切入角的最小值，切削力增加部分主要集中在轴向方向，径向只有小幅度的变化，本发明公开的切削刀片铣削时合理分配主切削刃的真实切削深度和切入角，实现小切深铣削时切削轻快，且大切深铣削振动小、切削稳定，即使应用于大悬伸、高精度加工，仍具有优秀的表面加工质量。

本发明的切削刀片应用于钻孔、扩孔加工时，由于主切削刃包括直线和弧形两种刃形结构，切削单元由主切削刃、副切削刃（与主切削刃相邻的直线切削刃）和主切削刃、副切削刃之间的拐角切削刃组成，主切削刃单位切削刃长度上承受十分小的真实切削深度，降低切削刀片单位切削刃负载，提高切削刃的抗冲击能力、切削寿命，大幅提升切削效率。小径向切削深度加工时，直线切削刃可以保证切入工件时的稳定，同时，由于弧形切削刃上具有波形切削刃，在进行小切深的切削时，主切削刃具有大的平均切入角，产生大的径向向外的径向力，快速平衡直线切削刃产生的径向向内的切削力，随着切削深度的增加，波形切削刃平均切入角随切削深度增加而减少至最小值，切削力增加部分主要集中在轴向方向，径向只有小幅度的变化，本发明公开的切削刀片应用于孔加工时，能合理分配主切削刃的真实切削深度和切入角，实现小径向切深孔加工时切削轻快，大径向切深铣削振动小、切削稳定，即使应用于大悬伸、高精度孔加工，仍具有优秀的表面加工质量。

附图说明

图1是本发明切削刀片第一种实施例的立体图。

图2是本发明切削刀片第一种实施例的主视图。

图3是本发明切削刀片第一种实施例的后视图。

图4是本发明切削刀片第一种实施例的仰视图。

图5是图2中A-A视图。

图6是本发明切削刀片第二种实施例的主视图。

图中各标号表示：

1、刀片本体；2、上表面；3、下表面；4、侧面；41、主侧面；411、直侧面；412、弧侧面；413、波侧面；42、拐角面；5、主切削刃；6、拐角切削刃；7、直线切削刃；8、弧形切削刃；9、波形切削刃；10、波形单元；101、波峰；102、波谷；103、波牙；11、第三切削刃；12、中心孔；13、中心轴；14、内切圆。

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5示出了本发明切削刀片的第一种实施例，该切削刀片包括呈四边形板状的刀片本体1，刀片本体1由上表面2、下表面3以及连接上表面2和下表面3的侧面4围成，上表面2与侧面4相交形成四条相同的主切削刃5和位于相邻主切削刃5之间的四条拐角切削刃6，主切削刃5包括直线切削刃7和在上表面2方向上呈弧形的弧形切削刃8，弧形切削刃8上设有在侧面4方向上呈波形的波形切削刃9，四个主切削刃5均包括直线切削刃7和弧形切削刃8，而弧形切削刃8上设有呈波形的波形切削刃9，波形切削刃9跟随弧形切削刃8发生规律变化，在切削过程中，较现有技术中的波形刃切削刀片，主切削刃5单位长度上承受的真实切削深度较小，切入角随着切削深度动态改变从而降低切削力，使切削刀片小切深时十分轻快，而大切深时振动小、切削稳定，具有优秀的表面加工能力，可广泛用于大悬伸、高精度加工，适用范围广。

本发明的切削刀片应用于铣削加工时，由于主切削刃5包括直线和弧形两种刃形结构，切削单元由主切削刃、副切削刃（与主切削刃相邻的直线切削刃）和主切削刃、副切削刃之间的拐角切削刃6组成，主切削刃6单位切削刃长度上承受十分小的真实切削深度，从而降低切削刀片单位切削刃上的负载，提高切削刃的抗冲击能力，因此，本发明的切削刀片可适用于切削深度较大的铣削加工中；同时，由于弧形切削刃8上具有波形切削刃9，在进行小切深的切削时，主切削刃具有大的平均切入角，切削时十分轻快稳定，平均切入角随切深度增加而快速减小直至主切削刃中直线切削刃的切入角的最小值，切削力增加部分主要集中在轴向方向，径向只有小幅度的变化，本发明公开的切削刀片铣削时合理分配主切削刃的真实切削深度和切入角，实现小切深铣削时切削轻快，且大切深铣削振动小、切削稳定，即使应用于大悬伸、高精度加工，仍具有优秀的表面加工质量。

本发明的切削刀片应用于钻孔、扩孔加工时，由于主切削刃5包括直线和弧形两种刃形结构，切削单元由主切削刃、副切削刃（与主切削刃相邻的直线切削刃）和主切削刃、副切削刃之间的拐角切削刃6组成，主切削刃单位切削刃长度上承受十分小的真实切削深度，降低切削刀片单位切削刃负载，提高切削刃的抗冲击能力、切削寿命，大幅提升切削效率。小径向切削深度加工时，直线切削刃可以保证切入工件时的稳定，同时，由于弧形切削刃8上具有波形切削刃9，在进行小切深的切削时，主切削刃具有大的平均切入角，产生大的径向向外的径向力，快速平衡直线切削刃产生的径向向内的切削力，随着切削深度的增加，波形切削刃9平均切入角随切削深度增加而减少至最小值，切削力增加部分主要集中在轴向方向，径向只有小幅度的变化，本发明公开的切削刀片应用于孔加工时，能合理分配主切削刃的真实切削深度和切入角，实现小径向切深孔加工时切削轻快，大径向切深铣削振动小、切削稳定，即使应用于大悬伸、高精度孔加工，仍具有优秀的表面加工质量。

本实施例中，波形切削刃9设有多个相同的波形单元10，波形单元10包括波峰101、波谷102以及位于波峰101、波谷102之间的波牙103，为了便于切削刀片的成型模具的制作和便于检测，降低切削刀片的制造难度并提高尺寸精度，在上表面2方向上，波峰101、波谷102为圆弧线，波牙103为直线。

本实施例中，在侧面4方向上，为了保证切波形单元10的刃部切削强度和切削效果，在侧面上切削斜率k的数值应控制在-1至1内，且先切入工件的波峰101具有小的切削斜率，为了保证切削效果，将波形单元10设计成余弦曲线，不仅保证侧面上的切削斜率动态变化且变化范围合理，同时先切入工件的波峰切削斜率为零，极大的提高切削刃切入工件的抗冲性能。

当本发明的切削刀片用于孔加工刀具的外刀片时，直线切削刃7作为主切削刃，和直线切削刃7相邻的弧切削刃8作为副切削刃参与切削，为了防止弧形切削刃8和工件表面形成大面积挤压，弧形切削刃8倾斜于加工表面设置，但是该弧形切削刃8在和作为主切削刃外侧的直线刃削刃7之间的拐角切削刃6相交处的形状将直接影响加工表面质量，且随着直线切削刃7进给的增加，表面质量明显下降，因此，在弧形切削刃8与相邻的拐角切削刃6之间设有刃形与弧形切削刃8不同的第三切削刃11，具体而言，第三切削刃11为直线型切削刃，第三切削刃11在主切削刃5延伸方向上的长度为H，在上表面2方向上，第三切削刃11和该第三切削刃11对应主切削刃5中的直线切削刃7之间的夹角为β，应满足0.2mm≤H≤1.2mm，5°≤β≤20°，本实施例中，β=15°，H=0.6mm。

弧形切削刃8呈向切削刀片中心凹进的圆弧形，圆弧半径为R，相对的两条直线切削刃7之间的距离为L1，刀片本体1的中心设有穿过上表面2和下表面3的中心孔12，切削刀片关于中心孔12的中心轴13轴对称，四条弧形切削刃8具有共同的内切圆14，内切圆14的圆心位于中心轴13上，内切圆14的直径为D，在上表面2方向上，弧形切削刃8与波形切削刃9之间的最大距离为L2，为了保证同一规格切削刀片1的直线切削刃7、弧形切削刃8组合能完成一定范围内不同孔的全部材料去除加工，在切削时，直线切削刃7、弧形切削刃有序平缓切入工件，直线切削刃7、弧形切削刃8能独立形成切屑并排出，不产生应力集中，应满足：1.5L1≤R≤4 L1，0.8 L1≤D≤L1，0.1mm≤L2≤0.4mm，本实施例中：L1=6mm，L2=0.2mm，R=20mm，D=5.3mm。

为了合理分配不同切削深度时主切削刃5上的波形切削刃9的切入角变化范围，在同一主切削刃5的直线切削刃7和弧形切削刃8相交处，直线切削刃7与弧形切削刃8的切线夹角α应满足：15°≤α≤35°，本实施例中，α=20°。

本实施例中，为了保证切屑和加工表面发生挤压降低表面质量，沿波形切削刃9的延伸方向，各波形单元10对应的波形的波长逐渐缩小，从而波形切削刃9在折断面处的的切屑宽度小于波形切削刃9的实际宽度，避免切屑和加工表面发生干涉，使排屑更加流畅，提高加工表面质量。

本实施例中，侧面4包括与主切削刃5对应的主侧面41以及与拐角切削刃6对应的拐角面42，主侧面41包括分别与直线切削刃7、弧形切削刃8、波形切削刃9对应的直侧面411、弧侧面412和波侧面413。

本实施例中，弧侧面412位于相邻的拐角面42、直侧面411之间并和该相邻的拐角面42、直侧面411相连，波侧面413位于同一主侧面41上的直侧面411、弧侧面412之间并与该直侧面411、弧侧面412相连，直侧面411、弧侧面412为平面，波侧面413为波形侧面，弧侧面412后角为γ，波侧面413的后角为γ’，为了保证切削刀片定位稳定、波形切削刃9具有好的强度，切削刀片的定位面直侧面411应具有一定接触面积、尺寸精度，弧侧面412后角大小直接影响直侧面411的大小，同时切削刀片压制成型过程中，弧侧面412的波形状成型复杂烧结过程中变形较大，为了消除弧侧面412对直侧面411大小和变形的影响，应满足：2°≤γ’-γ≤6°。为了充分提高切削刀片的强度和定位稳定性，本实施例中，γ’=11°，γ=8°。

为了保证波形切削刃9具有较高强度和较高的抗冲击性，切削轻快并具有较好的断屑、碎屑能力，同时为了保证波形切削刃9、工件间形成具有孔加工导向能力的多个凹凸结构从而抑制切削振动，提升切削刀片的应用范围，在上表面2方向上，单个波形单元10的相邻向外波牙103之间夹角为λ，应满足：100°≤λ≤150°，单个主切削刃5上的波形切削刃9上设有M个波形单元10，应满足：2≤M≤5，本实施例中，λ=130°，M=3。

图6示出了本发明切削刀片的第二种实施例，该实施例与第一种实施例基本相同，区别仅在于：第三切削刃11为弧形，第三切削刃11的半径为R1，为了进一步提高加工表面质量，减少切削振动，应满足：5mm≤R1≤50mm，本实施例中，将第三切削刃11设计为R1等于30mm的圆弧切削刃。

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 (14)

1.一种切削刀片，包括呈四边形板状的刀片本体（1），所述刀片本体（1）由上表面（2）、下表面（3）以及连接上表面（2）和下表面（3）的侧面（4）围成，所述上表面（2）与侧面（4）相交形成四条相同的主切削刃（5）和位于相邻主切削刃（5）之间的四条拐角切削刃（6），其特征在于：所述主切削刃（5）包括直线切削刃（7）和在上表面（2）方向上呈弧形的弧形切削刃（8），所述弧形切削刃（8）上设有在侧面（4）方向上呈波形的波形切削刃（9），所述波形切削刃（9）的整体延伸方向在上表面（2）方向上呈弧形，所述侧面（4）包括与所述主切削刃（5）对应的主侧面（41）以及与所述拐角切削刃（6）对应的拐角面（42），所述主侧面（41）包括分别与所述直线切削刃（7）、弧形切削刃（8）、波形切削刃（9）对应的直侧面（411）、弧侧面（412）和波侧面（413），所述弧侧面（412）位于相邻的拐角面（42）、直侧面（411）之间并和该相邻的拐角面（42）、直侧面（411）相连，所述波侧面（413）位于同一主侧面（41）上的直侧面（411）、弧侧面（412）之间并与该直侧面（411）、弧侧面（412）相连，所述直侧面（411）、弧侧面（412）为平面，所述波侧面（413）为波形侧面，所述弧侧面（412）后角为γ，所述波侧面（413）的后角为γ’,且满足：2°≤γ’-γ≤6°。

2.根据权利要求1所述的切削刀片，其特征在于：所述波形切削刃（9）设有多个相同的波形单元（10），所述波形单元（10）包括波峰（101）、波谷（102）以及位于波峰（101）、波谷（102）之间的波牙（103），在所述上表面（2）方向上，所述波峰（101）、波谷（102）为圆弧线，所述波牙（103）为直线。

3.根据权利要求2所述的切削刀片，其特征在于：在所述侧面（4）方向上，所述波形单元（10）为余弦曲线。

4.根据权利要求1所述的切削刀片，其特征在于：在所述主切削刃（5）的直线切削刃（7）和弧形切削刃（8）相交处，所述直线切削刃（7）与弧形切削刃（8）的切线之间的夹角为α，且满足：15°≤α≤35°。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的切削刀片，其特征在于：所述弧形切削刃（8）与相邻的拐角切削刃（6）之间设有刃形与所述弧形切削刃（8）不同的第三切削刃（11），所述第三切削刃（11）在所述主切削刃（5）延伸方向上的长度为H，且满足：0.2mm≤H≤1.2mm。

6.根据权利要求5所述的切削刀片，其特征在于：所述第三切削刃（11）为直线型切削刃，在所述上表面（2）中，所述第三切削刃（11）与该第三切削刃（11）对应主切削刃（5）中的直线切削刃（7）之间的夹角为β，且满足：5°≤β≤20°。

7.根据权利要求5所述的切削刀片，其特征在于：所述第三切削刃（11）为圆弧切削刃，所述第三切削刃（11）的半径为R1，且满足：5mm≤R1≤50mm。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的切削刀片，其特征在于：所述弧形切削刃（8）呈向所述切削刀片中心凹进的圆弧形，圆弧半径为R，相对的两条直线切削刃（7）之间的距离为L1，且满足：1.5L1≤R≤4 L1。

9.根据权利要求8所述的切削刀片，其特征在于：所述刀片本体（1）的中心设有穿过所述上表面（2）和下表面（3）的中心孔（12），所述切削刀片关于所述中心孔（12）的中心轴（13）轴对称。

10.根据权利要求9所述的切削刀片，其特征在于：四条所述弧形切削刃（8）具有共同的内切圆（14），所述内切圆（14）的圆心位于所述中心轴（13）上，所述内切圆（14）的直径为D，且满足：0.8 L1≤D≤L1。

11.根据权利要求1至4中任一项所述的切削刀片，其特征在于：沿所述波形切削刃（9）的延伸方向，各所述波形单元（10）对应的波形的波长逐渐缩小。

12.根据权利要求1至4中任一项所述的切削刀片，其特征在于：在所述上表面（2）方向上，所述弧形切削刃（8）与波形切削刃（9）之间的最大距离为L2,且满足：0.1mm≤L2≤0.4mm。

13.根据权利要求2或3所述的切削刀片，其特征在于：在所述上表面（2）方向上，单个所述波形单元（10）上相邻的向外波牙（103）之间夹角为λ，且满足：100°≤λ≤150°。

14.根据权利要求2或3所述的切削刀片，其特征在于：单个所述主切削刃（5）上的波形切削刃（9）上设有M个波形单元（10），且满足：2≤M≤5。