CN108515242A - 一种用于精加工的刀头及刀片 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于精加工的刀头及刀片，所述刀头为圆周状结构，其边缘为圆周刃口，刀头的端面开设断屑槽，断屑槽包括第一槽壁、槽底面和第二槽壁；第二槽壁指向圆心方向开设至少一个卷屑槽，卷屑槽包括第三槽壁和第四槽壁，第三槽壁与第四槽壁连接并形成夹角γ，第二槽壁与第三槽壁、第四槽壁连接形成齿轮状的卷屑曲面；刀片包括刀头和用于固定刀头的基体。本申请所述的刀头及刀片具有新型结构的断屑槽，可以使铝屑进入卷屑槽更流畅，能提供不同的卷屑曲面以增加铝屑的附加变形，降低其塑性和韧性，更容易达到断屑的目的，有效避免条状的铝屑刮伤工件表面，避免工件划伤或刀具缠绕，降低了刀具非正常磨损性损坏的概率。

Description

一种用于精加工的刀头及刀片

技术领域

本申请涉及刀具加工领域，尤其涉及一种用于精加工的刀头及刀片。

背景技术

现代汽车轮毂表面形状样式比较多，对表面性能要求很高，一般选用铝合金材料加工而成。铝合金材料是由纯铝加入一定元素制备而成，保持纯铝质轻的优点同时，还具有较高的强度，σb值分别可达24～60kgf/mm²。这样使得其“比强度”(强度与比重的比值σb/ρ)胜过很多合金钢，成为理想的结构材料。

精加工过程中，去除材料少，会选用较小的切削速度，较小的进给量和切削深度，可是随着切削速度增大，切屑基本变形减小，卷屑直径增大，断屑效果也会变差；另外由于铝合金材质质轻、强度大，不易折断，随着切削速度增大，切削层未及充分变形即变为切屑，剪切上的应力还未达到破坏值，只有塑性滑移而无断裂，容易形成条状切屑。这些条状的铝屑容易刮伤工件表面，还会导致的工件划伤或刀具缠绕等问题，增加了刀具非正常磨损性损坏的概率，不能满足高速高效切削的要求。

发明内容

本申请提供了一种用于精加工的刀头及刀片，以解决加工过程中工件的铝屑出现的难断屑、划伤工件表面或缠绕刀具等问题。

第一方面，为实现上述目的，本申请提供了一种用于精加工的刀头，所述刀头为圆周状结构，所述刀头边缘为圆周刃口，所述刀头的端面上靠近所述圆周刃口侧开设断屑槽，所述断屑槽包括第一槽壁、槽底面和第二槽壁；所述第一槽壁端侧与所述圆周刃口连接，所述第一槽壁的底侧与所述槽底面的一侧连接，所述槽底面的另一侧与所述第二槽壁的底侧连接，所述第二槽壁的端侧与所述端面连接；

所述第二槽壁指向圆心方向开设至少一个卷屑槽，所述卷屑槽包括第三槽壁和第四槽壁，所述第三槽壁一侧与所述第二槽壁连接，所述第三槽壁的另一侧与所述第四槽壁的一侧连接并形成夹角γ，所述夹角γ的范围为30°～80°。

结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述第一槽壁为斜面或内凹弧面。

结合第一方面，在第一方面第二种可能的实现方式中，所述槽底面为直面或内凹弧面。

结合第一方面，在第一方面第三种可能的实现方式中，所述第二槽壁为斜面或内凹弧面。

结合第一方面，在第一方面第四种可能的实现方式中，所述第二槽壁、第三槽壁与第四槽壁的底侧还与过渡面连接，所述过渡面为内凹弧面。

结合第一方面第二种可能的实现方式，在第一方面第五种可能的实现方式中，所述第一槽壁与圆周刃口端面形成前角α，α的范围为10°～30°，优选为15°～25°。

结合第一方面第三种可能的实现方式，在第一方面第六种可能的实现方式中，所述第二槽壁与刀头的端面形成后角β，β的范围为10°～30°，优选为15°～25°。

结合第一方面第四种可能的实现方式，在第一方面第七种可能的实现方式中，所述第三槽壁与所述第四槽壁为斜面或内凹弧面。

结合第一方面，在第一方面第八种可能的实现方式中，所述第三槽壁与所述第四槽壁的相交线与刀头的端面形成夹角θ，θ的范围为30°～90°，优选为50°～70°。

第二方面，本申请还提供了一种用于精加工的刀片，包括基体，还包括第一方面所述的刀头，所述刀头固定在所述基体上。

由以上技术方案可知，本申请的用于精加工的金刚石刀头及刀片，在刀头的端面上靠近圆周刃口侧开设断屑槽，第一槽壁的端侧与所述圆周刃口连接，所述第二槽壁的端侧与所述端面连接；所述第二槽壁指向圆心方向再开设至少一个卷屑槽，所述卷屑槽包括第三槽壁和第四槽壁，所述第三槽壁一侧与所述第二槽壁连接，所述第三槽壁的另一侧与所述第四槽壁的一侧连接并形成夹角γ，断屑槽的第二槽壁与第三槽壁、第四槽壁连接形成齿轮状的卷屑曲面，铝屑从圆周刃口完成基本变形后流入断屑槽后，通过卷屑曲面形成附加变形，进一步硬化和脆化，当卷曲的铝屑碰撞到工件或后刀面上时，就能很容易被折断，不会形成长条状的铝屑。本申请所述的新型结构的断屑槽可以使铝屑进入卷屑槽更流畅，第二槽壁上形成齿轮状的卷屑曲面可以增加铝屑的附加变形，降低其塑性和韧性，更容易达到断屑的目的，有效避免条状的铝屑刮伤工件表面，避免工件划伤或刀具缠绕，降低了刀具非正常磨损性损坏的概率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的用于精加工的刀头的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的用于精加工的刀头的主视结构示意图；

图3为本申请实施例提供的用于精加工的刀头的俯视结构示意图；

图4为图3的A-A方向的剖视图；

图5为图3的B-B方向的剖视图；

图6为本申请实施例提供的斜面时的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的曲面时的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的用于精加工的刀片的结构示意图；

图9为本申请实施例提供的刀片精加工的效果示意图；

图10为图9效果图的局部放大示意图；

图11为图9效果图的另一个局部放大图；

图12为图10局部放大示意图中C、D位置的横截面示意图；

图13为图11局部放大示意图中E位置的横截面示意图；

图14为图11局部放大示意图中F位置的横截面示意图。

附图说明：

刀头-100、端面-1、圆周刃口-2、断屑槽-3、第一槽壁-31、槽底面-32、第二槽壁-33、卷屑槽-34、过渡面-35、第三槽壁-341、第四槽壁-342；基体-200。

具体实施方式

下面通过对本申请进行详细说明，本申请的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”、“左”和“右”等指示的方位或位置关系为基于本申请工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本申请人发现，精加工过程中，去除材料少，会选用较小的进给量和切削深度，走刀速度慢，可是随着切削速度增大，切屑基本变形减小，卷屑直径增大，断屑效果也会变差；切削深度增大时，切削困难；另外由于铝合金材质质轻、强度大，不易折断，随着切削速度增大，切削层未及充分变形即变为切屑，剪切上的应力还未达到破坏值，只有塑性滑移而无断裂，容易形成条状切屑。这些条状的铝屑容易刮伤工件表面，还会导致的工件划伤或刀具缠绕等问题，增加了刀具非正常磨损性损坏的概率。为避免上述现象的发生，申请人基于现有金刚石刀头及刀片，对其结构进行了改进。

下面结合附图，详细介绍本申请的具体实施例。

图1为根据一优选实施例示出的用于精加工的刀头的结构示意图，图2为图1所示刀头的主视结构示意图。如图1、图2所示，所述刀头为圆周状结构，所述刀头边缘为圆周刃口2，所述刀头的端面1上靠近所述圆周刃口2侧开设断屑槽3，所述断屑槽3包括第一槽壁31、槽底面32和第二槽壁33；所述第一槽壁31的端侧与所述圆周刃口2连接，所述第一槽壁31的底侧与所述槽底面32的一侧连接，所述槽底面32的另一侧与所述第二槽壁33的底侧连接，所述第二槽壁33的端侧与所述端面1连接；

所述第二槽壁33指向圆心方向开设至少一个卷屑槽34，所述卷屑槽34包括第三槽壁341和第四槽壁342，所述第三槽壁341一侧与所述第二槽壁33连接，所述第三槽壁341的另一侧与所述第四槽壁342的一侧相交并形成夹角γ，第二槽壁33与卷屑槽34的第三槽壁341和第四槽壁342共同形成了齿轮状的卷屑曲面，圆周刃口2切割后的铝屑弯曲过渡到第二槽壁33，铝屑的弯曲面与所述第二槽壁33接触，受到所述第二槽壁33给予的作用力，铝屑进一步卷曲，当卷曲到极限时就会折断；

圆周刃口2切割后的铝屑弯曲过渡到卷屑槽34，形成夹角γ的第三槽壁341和第四槽壁342这两个面会对铝屑与之接触的面产生作用力，铝屑在该力的作用下产生塑性变形，其横截面由直面变为曲面并向上弯曲，因附加变形而卷曲，卷曲的铝屑在作用力的作用下继续卷曲到极限变形程度时就会折断，不会形成条状的铝屑而刮伤工件表面或缠绕刀具。

图3为刀头的俯视结构示意图，图4为图3的A-A方向剖视图，图5为图3的B-B方向的剖视图。如图4、图5所示，所述夹角γ的范围为30°～80°，优选为40°～70°，因为如果夹角γ的角度过大，则铝屑卷曲比较困难，如果夹角γ的角度过小则铝屑卷曲度不够，则起不到断屑的作用。

金属切削过程中，切屑是否容易折断，与切屑的变形有直接联系。切削过程中所形成的切屑，由于经过了比较大的塑性变形，它的硬度将会有所提高，而塑性和韧性则显著降低，这种现象叫冷作硬化。经过冷作硬化以后，切屑变得硬而脆，当它受到交变的弯曲或冲击载荷时就容易折断。本申请人发现，本申请断屑槽的第二槽壁33与第三槽壁341、第四槽壁342连接形成齿轮状的卷屑曲面，切削过程中断屑槽可以增加铝屑的塑性变形，硬脆现象显著，使铝屑受到更明显的交变弯曲和冲击载荷，折断变得容易，从而达到快速断屑的目的，防止形成的长条状铝屑刮伤工件表面，导致工件划伤或刀具缠绕等问题，增加了刀具非正常磨损性损坏的概率。

如图2、图4所示，在其中一个实施例中，所述第一槽壁31为斜面或内凹弧面，铝屑从圆周刃口2通过第一槽壁31过渡到第二槽壁33及卷屑槽34；所述第一槽壁31与圆周刃口2端面形成前角α，如果没有前角α或α的角度过大会降低圆周刃口2的强度，容易在加工过程造成崩刃；如果前角α过小，导致第一槽壁31的长度远远大于铝屑在第一槽壁31上的接触长度，弯曲的铝屑将离开第一槽壁31的后段部分，后段部分会失去卷屑的作用，所以α的范围为10°～30°，优选为15°～25°；另外所述第一槽壁31为斜面或内凹弧面，斜面能保证强度，提供较大的作用力，利于变形；内凹弧面能顺应弯曲的铝屑使其平滑过渡，而且能提供较大的接触面积，增加受力时长，使铝屑沿着凹陷的形状做塑性卷曲变形，利于卷曲；相反的外凸弧面会抵抗铝屑，不能顺着断屑槽弯曲成理想的形状；如果所述第一槽壁31为内凹弧面，则所述前角α为内凹弧面的切线延长线与圆周刃口2端面形成的夹角。

进一步地，所述槽底面32为直面或内凹弧面，当直面时，与弯曲的铝屑接触时给予的作用力更大，利于铝屑的弯曲变形；内凹弧面能顺应弯曲的铝屑使其平滑过渡，使铝屑沿着凹陷的形状做塑性卷曲变形，而且能提供较大的接触面积，增加受力时长，利于卷曲；，如果槽底面32为内凹弧面，还能起到良好的排屑作用。

如图2、图5所示，在其中一个实施例中，所述第二槽壁33为斜面或内凹弧面，弯曲的铝屑与其接触时，受到作用力产生附加变形，斜面能保证强度，提供较大的作用力，利于变形；内凹弧面能使铝屑沿着凹陷的形状做塑性卷曲变形，提供较大的接触面积，增加受力时长，利于卷曲；所述第二槽壁33与刀头的端面1形成后角β，如果没有后角β或β的角度过大会减小接触面积，受力时长减少会影响铝屑的变形；如果后角β过小，导致第二槽壁33的长度过长，提供的作用力被分散，会导致附加变形程度小，不利于铝屑的卷曲，所以β的范围为10°～30°，优选为15°～25°。所述第二槽壁33在A-A方向的截面为矩形或倒置梯形。

如图2所示，在其中另一个实施例中，所述第二槽壁33、第三槽壁341与第四槽壁342的底侧还与过渡面35连接，所述过渡面35为内凹弧面。所述过渡面35使铝屑沿圆周刃口2流出后圆滑过渡到第二槽壁33或第三槽壁341与第四槽壁342，利于铝屑形成卷曲；所述过渡面35为内凹弧面时，可以保证铝屑圆滑过渡，与铝屑卷曲面的接触面积大，产生的冲击力小，防止产生崩刃现象。所述过渡面的倾斜角可根据所述第二槽壁33、第三槽壁341与第四槽壁342的形状参数等进行调整，保证铝屑能圆滑过渡即可，在此不做具体限定。

如图6、图7所示，在其中一个实施例中，所述第三槽壁341与所述第四槽壁342为斜面或内凹弧面，实际应用时可以根据加工材料所需的卷曲度选择。如果所述第三槽壁341与所述第四槽壁342为内凹弧面，所述夹角γ为内凹弧面的切线延长线形成的夹角。圆周刃口2切割后的铝屑弯曲过渡到卷屑槽34，形成夹角γ的第三槽壁341和第四槽壁342这两个面会对铝屑与之接触的面产生作用力，铝屑在该力的作用下产生塑性变形，其横截面由直面变为曲面并向上弯曲，因经过了比较大的塑性变形，铝屑的硬度将会有所提高，而塑性和韧性则显著降低，铝屑变得硬而脆，当它受到交变的弯曲或冲击载荷时就容易折断。

所述第三槽壁341与所述第四槽壁342的相交线H与刀头的端面1形成夹角θ，θ的范围为30°～90°，优选为50°～70°。形成夹角θ后，所述第三槽壁341与所述第四槽壁342的表面积增加，即提供较大的接触面积，增加受力时长，利于铝屑卷曲。当所述第三槽壁341与所述第四槽壁342为内凹弧面时，夹角θ为弧面切线与刀头端面1形成的夹角。

如图8所示，本申请还提供了一种用于精加工的刀片，包括基体200，包括上述刀头100，所述刀头100焊接固定在所述基体200上。所述基体200可以为任意的形状，材质可以为碳化钨或高硬度材质。刀片断屑效果如图9所示，图10、图11为图9的局部放大图。图10中C、D位置的截面为直面，如图12所示；图11中E位置的横截面为直面，F位置的横截面为曲面，如图13、图14所示。

本申请中将刀头的工作端面上开槽，形成齿轮状的卷屑曲面，铝屑经过第一槽壁完成基本变形后，与第二槽壁的卷屑曲面接触后进一步发生附加变形，铝屑经过附加的再卷曲变形以后，进一步硬化和脆化，当它碰撞到工件或后刀面上时，就很容易被折断了。本申请所述的新结构的断屑槽使铝屑进入卷屑槽更流畅，齿轮状的卷屑曲面，能适应不同卷曲率的要求，增加了铝屑的附加变形，降低其塑性和韧性，可以达到快速断屑的目的。

本申请所述的刀头及刀片主要用于汽车轮毂、机械制造、船舶、及化学工业中有色金属制品中仿行加工的精加工过程，有效避免精加工过程中长条状铝屑不易折断而划伤工具或缠绕刀具的问题。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种用于精加工的刀头，所述刀头为圆周状结构，其特征在于，所述刀头边缘为圆周刃口(2)，所述刀头的端面(1)上靠近所述圆周刃口(2)侧开设断屑槽(3)，所述断屑槽(3)包括第一槽壁(31)、槽底面(32)和第二槽壁(33)；所述第一槽壁(31)端侧与所述圆周刃口(2)连接，所述第一槽壁(31)的底侧与所述槽底面(32)的一侧连接，所述槽底面(32)的另一侧与所述第二槽壁(33)的底侧连接，所述第二槽壁(33)的端侧与所述端面(1)连接；

所述第二槽壁(33)指向圆心方向开设至少一个卷屑槽(34)，所述卷屑槽(34)包括第三槽壁(341)和第四槽壁(342)，所述第三槽壁(341)一侧与所述第二槽壁(33)连接，所述第三槽壁(341)的另一侧与所述第四槽壁(342)的一侧连接并形成夹角γ，所述夹角γ的范围为30°～80°。

2.根据权利要求1所述的用于精加工的刀头，其特征在于，所述第一槽壁(31)为斜面或内凹弧面。

3.根据权利要求1所述的用于精加工的刀头，其特征在于，所述槽底面(32)为直面或内凹弧面。

4.根据权利要求1所述的用于精加工的刀头，其特征在于，所述第二槽壁(33)为斜面或内凹弧面。

5.根据权利要求1所述的用于精加工的刀头，其特征在于，所述第二槽壁(33)、第三槽壁(341)与第四槽壁(342)的底侧还与过渡面(35)连接，所述过渡面(35)为内凹弧面。

6.根据权利要求2所述的用于精加工的刀头，其特征在于，所述第一槽壁(31)与圆周刃口(2)端面形成前角α，α的范围为10°～30°，优选为15°～25°。

7.根据权利要求4所述的用于精加工的刀头，其特征在于，所述第二槽壁(33)与刀头的端面(1)形成后角β，β的范围为10°～30°，优选为15°～25°。

8.根据权利要求5所述的用于精加工的刀头，其特征在于，所述第三槽壁(341)与所述第四槽壁(342)为斜面或内凹弧面。

9.根据权利要求1所述的用于精加工的刀头，其特征在于，所述第三槽壁(341)与所述第四槽壁(342)的相交线与刀头的端面(1)形成夹角θ，θ的范围为30°～90°，优选为50°～70°。

10.一种用于精加工的刀片，包括基体(200)，其特征在于，还包括权利要求1-9任一项所述的刀头(100)，所述刀头(100)固定在所述基体(200)上。