CN106975760B - 一种切削刀片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种切削刀片，包括呈板状的刀片本体，刀片本体由上表面、下表面以及连接上下表面的侧面围成，上表面与侧面相交形成多个具有相同结构的切削单元，切削刃单元包括副切削刃、主切削刃和位于该副切削刃、主切削刃之间的拐角切削刃，副切削刃、主切削刃在刀片本体的周向相间设置，主切削刃包括第一切削刃、第二切削刃和连接第一切削刃、第二切削刃的过渡切削刃，以与切削刀片用于钻孔加工时的进给方向垂直的面为基准面O，在上表面方向上，副切削刃具有单一切削斜率，第一切削刃、第二切削刃和过渡切削刃分别具有切削斜率k1、k2和k3，应满足：0.03≤1.2k2≤k1≤‑0.8 k3≤0.35，具有切削精度高、切削振动小、使用寿命长等优点。

Description

一种切削刀片

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

切削刀片切削时，切削力主要由主切削刃承担，副切削刃只承担部分切削力，采用单段直线主切削刃的切削刀片切削时，切削力只能向单一方向，切削时刀片磨损迅速甚至易发生崩缺，极大地降低切削刀片的切削寿命，尤其是当切削刀片应用于大悬长切削时，由于切削刀片主切削力过于集中造成径向受力较大，切削时切削挠度加大、振动加剧，为了保证切削刀片表面质量和切削刀片的寿命，只能在低切削参数下完成切削，导致切削刀片加工效率降低。

现有技术中，为了提高切削性能，通常将切削刀片的切削刃设计成多段复杂角度的切削刃，虽然可以改善切削刀片切削刃的受力分配，但是主、副切削刃都设计成相同的复杂刃形及槽型结构，又降低了切削刀片的结构强度，且为了保证主、副切削刃都能进行正常切削，安装时，切削刀片的切削角度的旋转范围有很大的局限性；在进行高效切削时，主、副切削刃的切削工况差异较大，具有相同槽型结构的主、副切削刃同时参与切削时，难以保证主、副切削刃同时发挥出最佳切削性能，通常采用的保证主切削刃性能的结构形式易造成副切削刃的切削能力和切削工况不匹配，从而导致副切削刃磨损过快、使用寿命低。

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，提供一种切削精度高、切削振动小、使用寿命长的切削刀片。

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、下表面以及连接上下表面的侧面围成，所述上表面与侧面相交形成多个具有相同结构的切削单元，所述切削刃单元包括副切削刃、主切削刃和位于该副切削刃、主切削刃之间的拐角切削刃，所述副切削刃、主切削刃在所述刀片本体的周向相间设置，所述主切削刃包括第一切削刃、第二切削刃和连接所述第一切削刃、第二切削刃的过渡切削刃，以与所述切削刀片用于钻孔加工时的进给方向垂直的面为基准面O，在上表面方向上，所述副切削刃具有单一切削斜率，所述第一切削刃、第二切削刃和过渡切削刃分别具有切削斜率k1、k2和k3，应满足：0.03≤1.2k2≤k1≤-0.8 k3≤0.35。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述副切削刃在所述切削刀片用于钻孔加工时的进给方向上前角和刃宽逐渐减小、后角增大，所述主切削刃在径向向外方向上前角和刃宽逐渐增加、后角减少。

所述第一切削刃、第二切削刃和过渡切削刃的切削斜率k1、k2和k3应满足：0.03≤k1-k2≤0.25，0.05≤-k1-k3≤0.3。

所述副切削刃在刀片本体的中心区域刃宽、前角、后角分别为W₁、λ₁和θ₁，所述主切削刃在刀片本体的中心区域的短刃宽、前角、后角分别为W₂、λ₂和θ₂，应满足：0.02mm≤W₁-W₂≤0.15mm、2°≤λ₁-λ₂≤10°，2°≤θ₂-θ₁≤ 15°。

所述第一切削刃、第二切削刃和过渡切削刃为直线型切削刃，相对第一切削刃具有相对主切削刃之间的最大距离L1，相对第二切削刃之间的距离L2具有相对主切削刃之间的最小距离。

相对的两个副切削刃之间的距离为L3，且满足0.02mm≤L1－L3≤0.5mm，0.02mm≤L3－L2≤0.25mm。

两个所述副切削刃相对于所述刀片本体的中心轴中心对称，两个所述主切削刃相对于所述中心轴中心对称，所述拐角切削刃在所述中心轴的轴向上具有相同的高度。

与所述副切削刃对应的侧面为短侧面，与所述主切削刃对应的侧面为长侧面，在所述下表面上，所述短侧面分别与相邻的两个长侧面相交形成夹角钝角β₁、锐角β₂，且满足：3°≤β₁-β₂≤10°。

所述第二切削刃和相邻的拐角切削刃之间设有第三切削刃，所述第三切削刃在其自身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，所述第三切削刃与相邻的副切削刃的夹角为α，且满足：87°≤α≤93°。

所述第三切削刃为弧型切削刃，所述第三切削刃的最大曲率半径为R，且满足：5mm≤R≤200mm。

所述副切削刃上设有至少一个弧形的凹刃，所述凹刃的最大深度为A，且满足：0.1mm≤A≤0.3mm。

所述凹刃在上表面上对应槽型向相邻的第一切削刃倾斜角度ω，且满足：0.5°≤ω≤8°。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的切削刀片，切削刃由副切削刃、拐角切削刃和主切削刃组成，相邻的副切削刃、主切削刃和位于该副切削刃、主切削刃的拐角切削刃组成该切削刀片的切削单元，主切削刃由第一切削刃、第二切削刃和连接第一切削刃、第二切削刃的过渡切削刃组成，以与切削刀片用于钻孔加工时的进给方向垂直的面为基准面O，在上表面方向上，副切削刃具有单一切削斜率，第一切削刃、第二切削刃和过渡切削刃分别具有切削斜率k1、k2和k3，且满足0.03≤1.2k2≤k1≤-0.8 k3≤0.35，既保证第一切削刃71、第二切削刃72均具有足够的强度，又使第一切削刃、第二切削刃具有相同的倾斜方向，即第一切削刃、第二切削刃均逐步切入工件，且第一切削刃、第二切削刃不会同时切入工件，因而主切削刃可以平缓切入工件并形成薄而宽且连续的切屑，降低单位长度主切削刃上的切削力的大小，便于切屑的折断、排出，且在切削刀片的周向上，主切削力双向或三向分布，可以有效降低切削刀片切削振动，提高切削刀片的切削精度和使用寿命。此外，本发明的切削刀片的主、副切削刃具有独立的切削结构，保证主切削刃性能的同时简化副切削刃的结构，从而提高切削刀片的整体结构强度，提高切削刀片的抗冲击能力，降低副切削刃形状对主切削刃安装角度的影响，从而进一步提高切削刀片的切削性能。

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是图2的A-A剖视图；

图4是图2的B-B剖视图；

图5是本发明切削刀片第一种实施例的后视图；

图6是本发明切削刀片第二种实施例的立体图；

图7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、短侧面；42、长侧面；6、副切削刃；61、凹刃；7、主切削刃；71、第一切削刃；72、第二切削刃；73、过渡切削刃；74、第三切削刃；8、拐角切削刃；9、中心轴。

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，该实施例的切削刀片包括呈板状的刀片本体1，刀片本体1由上表面2、下表面3以及连接上下表面的侧面4围成，上表面2与侧面4相交形成多个具有相同结构切削单元，切削刃单元包括副切削刃6、主切削刃7和位于该副切削刃6、主切削刃7之间的拐角切削刃8，副切削刃6、主切削刃7在刀片本体1的周向相间设置，主切削刃7包括第一切削刃71、第二切削刃72和连接第一切削刃71、第二切削刃72的过渡切削刃73，以与切削刀片用于钻孔加工时的进给方向垂直的面为基准面O，在上表面2方向上，副切削刃6具有单一切削斜率，第一切削刃71、第二切削刃72和过渡切削刃73分别具有切削斜率k1、k2和k3，应满足：0.03≤1.2k2≤k1≤-0.8 k3≤0.35，既保证第一切削刃71、第二切削刃72均具有足够的强度，又使第一切削刃71、第二切削刃72具有相同的倾斜方向，第一切削刃71、第二切削刃72均逐步切入工件，且第一切削刃71、第二切削刃72不会同时切入工件，因而主切削刃7可以平缓切入工件并形成薄而宽且连续的切屑，降低单位长度主切削刃7上的切削力的大小，便于切屑的折断、排出，且在切削刀片的周向上，主切削力双向或三向分布，可以有效降低切削刀片切削振动，提高切削刀片的切削精度和使用寿命，此外，在保证主切削刃7性能的同时简化副切削刃6的结构，降低切削刀片的制作难度，提高切削刀片的定位精度，采用单段斜率的副切削刃6安装角度灵活，拓宽了主切削刃7安装角度范围，从而进一步提高切削刀片的切削性能。在实际加工过程中，副切削刃6、主切削刃7切削工况差异较大，基于副切削刃6、主切削刃7的切削工况对副切削刃6、主切削刃7进行单独设计，可以保证副切削刃6、主切削刃7切削性能最大化，通过副切削刃6和主切削刃7寿命相配匹实现切削刀片寿命最大化。

本实施例中，副切削刃6在切削刀片用于钻孔加工时的进给方向上前角和刃宽逐渐减小、后角增大，主切削刃7在径向向外方向上前角和刃宽逐渐增加、后角减少，切削刀片用于钻孔加工时的进给方向如图2中箭头所示，图4和图5示出了副切削刃6、主切削刃7在切削刀片的中心区域的槽型截面形状，孔加工过程中，用于外环区加工的副切削刃6较用于中心区加工的主切削刃7具有更大的力臂，即使副切削刃6、主切削刃7具有相等切削力时，仍能产生更大的回旋扭矩，实际上，副切削刃6承受切削力大于主切削刃7，从而如果副切削刃6、主切削刃7具有相同刃形和槽型时，中心区对应的主切削刃7将不能平衡外环区加工的副切削刃6产生的扭矩，切削时易产生切削振动，另外由于副切削刃6的材料除去率大于主切削刃7许多，副切削刃6会快速磨损，实际使用时，副切削刃6切削寿命一般不足主切削刃7寿命的一半，导致刀片需要频繁更换，操作十分不便。由于副切削刃6、主切削刃7实际工况差别较大，随着刀片应用于钻削加工时切削半径的增大，副切削刃6的前角和刃宽逐渐增加、后角减少，主切削刃7的前角和刃宽逐渐增加、后角减少。

为了既保证第一切削刃71、第二切削刃72和过渡切削刃73的强度，同时又便于切削刀片的加工，第一切削刃71、第二切削刃72和过渡切削刃73的切削斜率k1、k2和k3应满足：0.03≤k1-k2≤0.25，0.05≤-k1-k3≤0.3。本实施例中：k1=0.2，k2=0.08，k3=-0.28。

为了组合主切削刃效果消除副切削刃6、主切削刃7先后切入切出工件时，具有切出时切削力小切入、切出过渡平缓，保证后切入、切出工件的主、副切削刃切削稳定并提高工件边缘的加工表面质量，副切削刃6在刀片本体1的中心区域刃宽、前角、后角分别为W1、λ1和θ1，主切削刃7在刀片本体1的中心区域的短刃宽、前角、后角分别为W2、λ2和θ2，应满足：0.02mm≤W₁-W₂≤0.15mm、2°≤λ₁-λ₂≤10°，2°≤θ₂-θ₁≤ 15°。本实施例中，本实施例中：W₁=0.2mm，W₂ =0.15mm，λ₁=5°，λ₂=0°，θ₁=8°，θ₂=15°。

本实施例中，第一切削刃71、第二切削刃72和过渡切削刃73为直线型切削刃，减低切削刀片的加工难度，本发明不仅限于此，为了进一步提升切削刀片的性能，也可以副切削刃6和主切削刃7的第一切削刃71、第二切削刃72和过渡切削刃73设计成连续曲率变化的单段切削刃结构。

相对第一切削刃71具有相对主切削刃7之间的最大距离L1，相对第二切削刃72之间的距离L2具有相对主切削刃7之间的最小距离相对的两个副切削刃6之间的距离为L3，在切削时，为了保证主切削刃7能平缓切入工件形成薄而连续的切屑，切屑易于排出，应满足：0.02mm≤L1－L3≤0.5mm，0.02mm≤L3－L2≤0.25mm。本实施例中，L1=6.2mm，L2=5.9mm，L3=6mm。

本实施例中，两个副切削刃6相对于刀片本体1的中心轴9中心对称，两个主切削刃7相对于中心轴9中心对称，拐角切削刃8在中心轴9的轴向上具有相同的高度。

本实施例中，与副切削刃6对应的侧面4为短侧面41，与主切削刃7对应的侧面4为长侧面42，在下表面3上，短侧面41分别与相邻的两个长侧面42相交形成夹角钝角β1、锐角β2，为了保证副切削刃6、主切削刃7的切削稳定性和加工表面质量，侧面需给刀片本体1提供足够的强度和定位精度，应满足：3°≤β₁-β₂≤10°，本实施例中：β₁=93°,β₂=87°。

另外，当切削刀片的主切削刃7长度无法满足实际切削宽度、深度要求时，可能通过切削刀片的主切削刃7、副切削刃6组而成一条新的完整的主切削刃，如应用于钻孔加工，两个刀槽内的切削刀片组成新的主切削刃，主切削刃7作为外切削宽度的主切削，副切削刃6作为内切削宽度的主切刃，任一部分主切削刃切入工件时，都能保证切入、切出工件的切削刀片有较好的强度和切削锋利性，从而保证切入、切出工件时，切削刀片不易发生崩缺，同时保证切削刀片切入、切出时切削力大小过渡平缓；保证后切入、切出工件的主、副切削刃切削稳定并提高工件边缘的加工表面质量。当副切削刃6作为组合主切削刃的一部分参与切削时，主切削刃7的第二切削刃72决定加工表面质量，为了提升加工表面质量，第二切削刃72和相邻的拐角切削刃8之间设有第三切削刃74，第三切削刃74为直线型切削刃，第三切削刃74在其自身延伸方向上的长度为H，第三切削刃74与相邻的副切削刃6的夹角为α，且满足：0.2mm≤H≤1.2mm， 87°≤α≤93°，本实施例中，α=90°，H=0.6mm。

图6与图7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：副切削刃6上设有两个弧形的凹刃61，保证副切削刃6个有较小切削受力，而且可以降低切削刃上的平均负载，为了保证切屑按照凹槽61设计的方向排出，避免切屑刮伤加工表面提高加工表面质量，凹刃61在上表面2上对应槽型向相邻的第一切削刃71倾斜角度ω，应满足：0.5°≤ω≤8°，本实施中，ω=5°。

凹刃61的最大深度为A，为了保证凹刃61可以有效降低短切切削刃6的平均负载，准确引导切屑的方向，应满足：0.1mm≤A≤0.3mm，本实施中，A=0.15mm。

为了进一步提高加工表面质量、减少切削振动，将第三切削刃74设置为弧型切削刃，第三切削刃74的最大曲率半径为R，且满足：5mm≤R≤200mm，本实施例中，将第三切削刃74设置为R等于98mm的圆弧切削刃。

以上实施例中，切削刀片采用四边形结构，本发明不仅限于此，根据工况应用不同，也可以将切削刀片设计成六边形等其它形状。

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 (13)

1.一种切削刀片，包括呈板状的刀片本体（1），所述刀片本体（1）由上表面（2）、下表面（3）以及连接上下表面的侧面（4）围成，所述上表面（2）与侧面（4）相交形成多个具有相同结构的切削单元，所述切削单元包括副切削刃（6）、主切削刃（7）和位于该副切削刃（6）、主切削刃（7）之间的拐角切削刃（8），所述副切削刃（6）、主切削刃（7）在所述刀片本体（1）的周向相间设置，其特征在于：所述主切削刃（7）包括第一切削刃（71）、第二切削刃（72）和连接所述第一切削刃（71）、第二切削刃（72）的过渡切削刃（73），以与所述切削刀片用于钻孔加工时的进给方向垂直的面为基准面O，在上表面（2）方向上，所述副切削刃（6）具有单一切削斜率，所述第一切削刃（71）、第二切削刃（72）和过渡切削刃（73）分别具有切削斜率k1、k2和k3，应满足：0.03≤1.2k2≤k1≤-0.8 k3≤0.35。

2.根据权利要求1所述的切削刀片，其特征在于：所述副切削刃（6）在所述切削刀片用于钻孔加工时的进给方向上前角和刃宽逐渐减小、后角增大，所述主切削刃（7）在径向向外方向上前角和刃宽逐渐增加、后角减少。

3.根据权利要求1所述的切削刀片，其特征在于：所述第一切削刃（71）、第二切削刃（72）和过渡切削刃（73）的切削斜率k1、k2和k3应满足：0.03≤k1-k2≤0.25，0.05≤-k1-k3≤0.3。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的切削刀片，其特征在于：所述副切削刃（6）在刀片本体（1）的中心区域刃宽、前角、后角分别为W₁、λ₁和θ₁，所述主切削刃（7）在刀片本体（1）的中心区域刃宽、前角、后角分别为W₂、λ₂和θ₂，应满足：0.02mm≤W₁-W₂≤0.15mm，2°≤λ₁-λ₂≤10°，2°≤θ₂-θ₁≤ 15°。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的切削刀片，其特征在于：所述第一切削刃（71）、第二切削刃（72）和过渡切削刃（73）为直线型切削刃，相对第一切削刃（71）具有相对主切削刃（7）之间的最大距离L1，相对第二切削刃（72）之间的距离L2具有相对主切削刃（7）之间的最小距离。

6.根据权利要求5所述的切削刀片，其特征在于：相对的两个副切削刃（6）之间的距离为L3，且满足0.02mm≤L1－L3≤0.5mm，0.02mm≤L3－L2≤0.25mm。

7.根据权利要求5所述的切削刀片，其特征在于：两个所述副切削刃（6）相对于所述刀片本体（1）的中心轴（9）中心对称，两个所述主切削刃（7）相对于所述中心轴（9）中心对称，所述拐角切削刃（8）在所述中心轴（9）的轴向上具有相同的高度。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的切削刀片，其特征在于：与所述副切削刃（6）对应的侧面（4）为短侧面（41），与所述主切削刃（7）对应的侧面（4）为长侧面（42），在所述下表面（3）上，所述短侧面（41）分别与相邻的两个长侧面（42）相交形成夹角钝角β₁、锐角β₂，且满足：3°≤β₁-β₂≤10°。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的切削刀片，其特征在于：所述第二切削刃（72）和相邻的拐角切削刃（8）之间设有第三切削刃（74），所述第三切削刃（74）在其自身延伸方向上的长度为H，且满足：0.2mm≤H≤1.2mm。

10.根据权利要求9所述的切削刀片，其特征在于：所述第三切削刃（74）为直线型切削刃，所述第三切削刃（74）与相邻的副切削刃（6）的夹角为α，且满足：87°≤α≤93°。

11.根据权利要求9所述的切削刀片，其特征在于：所述第三切削刃（74）为弧型切削刃，所述第三切削刃（74）的最大曲率半径为R，且满足：5mm≤R≤200mm。

12.根据权利要求1至3中任一项所述的切削刀片，其特征在于：所述副切削刃（6）上设有至少一个弧形的凹刃（61），所述凹刃（61）的最大深度为A，且满足：0.1mm≤A≤0.3mm。

13.根据权利要求12所述的切削刀片，其特征在于：所述凹刃（61）在上表面（2）上对应槽型向相邻的第一切削刃（71）倾斜角度ω，且满足：0.5°≤ω≤8°。