CN109365846B - 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，该可转位车削刀片的第二前刀面、第一断屑槽底圆弧、第二断屑槽底圆弧依次光顺相切相连接，共同构成完整无突兀的光滑曲面，使刀片的断屑槽形成变前角(α)、变槽深(H)、变槽宽(W2)以及变半径(R1、R2)的复杂曲面结构，使刀片在小切削参数下能保证刀片的锋利性使切削轻快并能使切屑顺利地被引导流动、卷曲并折断从而做到控屑精准，同时在较大的切削参数下能保证刀片受力合理性，同时变前角结构使刀片的刃口强度得到了提高，以及变断屑槽深度和宽度改善了刀片断屑槽的容屑空间使加工工况更稳定，该可转位车削刀片所适用的切削加工参数能包含部分精加工参数、全部半径加工参数以及部分粗加工参数。

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

近几年来，随着车削加工的工况、材料、切削参数、加工效率需求等发生变化，市场对车削刀片槽型的需求也发生了变化。机械制造领域为压低加工成本，对高质量，高效率，通用性能强的高性价比数控车削刀片有了更多、更迫切的需求。现今在多数车削加工场合，工厂通常为了节约成本以及时间，被加工工件的粗加工工序至精加工工序都在同一个数控机床上用同一片刀片加工完成，而同一刀片无法同时满足精加工、半精加工以及粗加工切削参数要求，即无法做到在精加工时具有良好的控屑性能，而在半精加工和粗加工时刀片能保证拥有良好的切削刃强度，此种情况下各工厂往往会选择一款适用于半精加工亦或是适用于粗加工槽型的车削刀片对代加工工件进行整个加工，然而在小切深小进给的精加工参数下时切屑难以折断和控制方向，从而引发切削缠绕工件或缠绕刀具的现象，从而导致切屑刮伤已加工表面或切屑挤压刀片导致刀片非正常失效而影响工件已加工表面的表面质量。因此，在这些新的要求下，车削刀片通用性的问题被日益放大，如何提高车削刀片的通用性成为了金属切削领域需要解决的首要问题。

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。

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。

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。

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，提供一种控屑精准、容屑空间增大、适用于精加工和粗加工、加工工况更稳定的可转位车削刀片。

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，包括刀片本体，所述刀片本体为多边体结构，所述刀片本体设有中心孔，所述刀片本体关于所述中心孔的中心轴旋转对称，所述刀片本体包括上表面、下表面以及连接上表面和下表面的多个侧面，相邻两个侧面之间通过圆柱面连接且三者形成一个顶角，所述上表面于每个顶角处设有一个切削单元，所述切削单元包括切削刃和断屑槽，所述切削刃和断屑槽关于顶角的角平分面对称，所述切削刃包括刀尖圆弧刃和位于刀尖圆弧刃两侧的两个侧切削刃，所述刀尖圆弧刃与顶角的角平分面相交，所述断屑槽包括沿刀尖圆弧刃向中心孔的方向依次设置的负倒棱平面、第二前刀面、第一断屑槽底圆弧、第二断屑槽底圆弧、第一过渡圆弧和第一断屑台，所述第二前刀面与第一断屑槽底圆弧圆滑连接，所述第二前刀面包括与刀尖圆弧刃、两个侧切削刃一一对应的刀尖圆弧刃第二前刀面和两个侧切削刃第二前刀面，两个侧切削刃第二前刀面向刀尖圆弧刃第二前刀面过渡时，所述侧切削刃第二前刀面与上表面之间的夹角α2逐渐增大，且侧切削刃第二前刀面的宽度W2逐渐减小，所述第一断屑台设置在第二断屑槽底圆弧上且二者之间通过所述第一过渡圆弧圆滑连接，所述第一断屑槽底圆弧与第二断屑槽底圆弧圆滑连接并共同构成断屑槽底圆弧，所述第一断屑槽底圆弧与第二断屑槽底圆弧的相交点为断屑槽底圆弧的最低点，所述第一断屑槽底圆弧包括与刀尖圆弧刃、两个侧切削刃一一对应的刀尖圆弧刃第一断屑槽底圆弧、两个侧切削刃第一断屑槽底圆弧，所述第二断屑槽底圆弧包括与刀尖圆弧刃、两个侧切削刃一一对应的刀尖圆弧刃第二断屑槽底圆弧、两个侧切削刃第二断屑槽底圆弧，两个侧切削刃第一断屑槽底圆弧向刀尖圆弧刃第一断屑槽底圆弧过渡时，所述侧切削刃第一断屑槽底圆弧的半径R1逐渐减小，两个侧切削刃第二断屑槽底圆弧向刀尖圆弧刃第二断屑槽底圆弧过渡时，所述侧切削刃第二断屑槽底圆弧的半径R2逐渐减小，并且所述断屑槽底圆弧的最低点与上表面之间的垂直高度H逐渐增大。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述刀尖圆弧刃和侧切削刃都包括有负倒棱平面，所述负倒棱平面与上表面之间的夹角为β，-15°≤β≤0°。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述第二前刀面具有第一前刀面，所述第二前刀面通过第一前刀面与负倒棱平面连接。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述第一前刀面包括与刀尖圆弧刃、两个侧切削刃一一对应的刀尖圆弧刃第一前刀面和两个侧切削刃第一前刀面，两个侧切削刃第一前刀面向刀尖圆弧刃第一前刀面过渡时，所述侧切削刃第一前刀面与上表面之间的的夹角α1逐渐增大，且侧切削刃第一前刀面的宽度W1逐渐减小，α1＜α2。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，10°≤α2≤25°，7°≤α1≤15°，0.12mm≤W1≤0.2mm ，0.25mm≤W2≤0.5mm。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，0.5mm≤R1≤2.0mm，0.6mm≤R2≤3.8m，0.30mm≤H≤0.8mm。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述第一断屑台为Y字形凸台，所述第一过渡圆弧的半径为R11，满足：0.2mm≤R11≤0.7mm，第一断屑台与第一过渡圆弧的相交点至刀尖圆弧刃的水平距离为a，满足：0.6mm≤a≤0.9mm。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述断屑槽还包括第二断屑台，所述第二断屑台一端通过第二过渡圆弧与第一断屑台圆滑连接，另一端通过第三过渡圆弧与上表面圆滑连接。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述第二断屑台为椭球结构，长半径取值范围为2.2mm～2.5mm，短半径取值范围为0.17mm～0.22mm，所述第二过渡圆弧半径为R22，满足：0.15mm≤R22≤0.4mm，所述第三过渡圆弧半径为R33，满足：0.3mm≤R33≤0.5mm，所述第二断屑台与第二过渡圆弧的交点至刀尖圆弧刃顶部的水平距离为b，满足：1.5mm≤b≤1.9mm。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述下表面与上表面的结构完全相同。

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，第二前刀面、第一断屑槽底圆弧、第二断屑槽底圆弧依次光顺相切相连接，共同构成完整无突兀的光滑曲面，使刀片的断屑槽形成变前角（α2）、变槽深（H）、变槽宽（W2）以及变半径（R1、R2）的复杂曲面结构，这使刀片在小切削参数下能保证刀片的锋利性使切削轻快并能使切屑顺利地被引导流动、卷曲并折断从而做到控屑精准，同时在较大的切削参数下能保证刀片受力合理性，同时变前角结构使刀片的刃口强度得到了提高，以及变断屑槽深度和宽度改善了刀片断屑槽的容屑空间使加工工况更稳定，该可转位车削刀片所适用的切削加工参数能包含部分精加工参数、全部半径加工参数以及部分粗加工参数，同时又具有控屑性能优异、使用寿命高的特点，通用性较同类型竞争产品相比具有很大的提升。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图。

图2是本发明的主视结构示意图。

图3是图2中J处放大图。

图4是图2中G-G视图（一）。

图5是图2中G-G视图（二）。

图6是图2中F-F视图。

图中各标号表示：

1、刀片本体；10、负倒棱平面；11、第一前刀面；111、刀尖圆弧刃第一前刀面；112、侧切削刃第一前刀面；12、第二前刀面；121、刀尖圆弧刃第二前刀面；122、侧切削刃第二前刀面；13、第一断屑槽底圆弧；131、刀尖圆弧刃第一断屑槽底圆弧；132、侧切削刃第一断屑槽底圆弧；14、第二断屑槽底圆弧；141、刀尖圆弧刃第二断屑槽底圆弧；142、侧切削刃第二断屑槽底圆弧；15、第一过渡圆弧；16、第一断屑台；17、第二过渡圆弧；18、第二断屑台；19、第三过渡圆弧；2、中心孔；20、断屑槽底圆弧；3、上表面；4、下表面；5、侧面；6、圆柱面；8、切削刃；81、刀尖圆弧刃；82、侧切削刃；9、断屑槽。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1至图6所示，本实施例的可转位车削刀片，包括刀片本体1，刀片本体1为WN型80°刀尖角为凸三角形刀片，刀片本体1设有中心孔2，刀片本体1关于中心孔2的中心轴旋转对称，刀片本体1包括上表面3、下表面4以及连接上表面3和下表面4的多个侧面5，相邻两个侧面5之间通过圆柱面6连接且三者形成一个顶角，上表面3于每个顶角处设有一个切削单元，切削单元包括切削刃8和断屑槽9，切削刃8和断屑槽9关于顶角的角平分面对称，切削刃8包括刀尖圆弧刃81和位于刀尖圆弧刃81两侧的两个侧切削刃82，刀尖圆弧刃81与顶角的角平分面相交，断屑槽9包括沿刀尖圆弧刃81向中心孔2的方向依次设置的负倒棱平面10、第二前刀面12、第一断屑槽底圆弧13、第二断屑槽底圆弧14、第一过渡圆弧15和第一断屑台16，第二前刀面12与第一断屑槽底圆弧13圆滑连接，第二前刀面12包括与刀尖圆弧刃81、两个侧切削刃82一一对应的刀尖圆弧刃第二前刀面121和两个侧切削刃第二前刀面122，两个侧切削刃第二前刀面122向刀尖圆弧刃第二前刀面121过渡时，侧切削刃第二前刀面122与上表面3之间的夹角α2逐渐增大，且侧切削刃第二前刀面122的宽度W2逐渐减小，第一断屑台16设置在第二断屑槽底圆弧14上且二者之间通过第一过渡圆弧15圆滑连接，第一断屑槽底圆弧13与第二断屑槽底圆弧14圆滑连接并共同构成断屑槽底圆弧20，第一断屑槽底圆弧13与第二断屑槽底圆弧14的相交点为断屑槽底圆弧20的最低点，第一断屑槽底圆弧13包括与刀尖圆弧刃81、两个侧切削刃82一一对应的刀尖圆弧刃第一断屑槽底圆弧131、两个侧切削刃第一断屑槽底圆弧132，第二断屑槽底圆弧14包括与刀尖圆弧刃81、两个侧切削刃82一一对应的刀尖圆弧刃第二断屑槽底圆弧141、两个侧切削刃第二断屑槽底圆弧142，两个侧切削刃第一断屑槽底圆弧132向刀尖圆弧刃第一断屑槽底圆弧131过渡时，侧切削刃第一断屑槽底圆弧132的半径R1逐渐减小，两个侧切削刃第二断屑槽底圆弧142向刀尖圆弧刃第二断屑槽底圆弧141过渡时，侧切削刃第二断屑槽底圆弧142的半径R2逐渐减小，并且断屑槽底圆弧20的最低点与上表面3之间的垂直高度H逐渐增大。

两个侧切削刃第二前刀面122向刀尖圆弧刃第二前刀面121过渡时，侧切削刃第二前刀面122与上表面3之间的夹角α2逐渐增大，且侧切削刃第二前刀面122的宽度W2逐渐减小，，即由刀尖圆弧刃81和两个侧切削刃82组成的第二前刀面12为变前角变第二前刀面12宽度的结构。侧切削82对应的第一断屑槽底圆弧13和第二断屑槽底圆弧14分别向刀尖圆弧刃81对应的第一断屑槽底圆弧13和第二断屑槽底圆弧14过渡时，其第一断屑槽底圆弧13和第二断屑槽底圆弧14的圆弧半径（R1、R2）都逐渐增大，断屑槽底圆弧20的最低点距刀片的上表面3垂直距离H也逐渐增加，因此，第二前刀面12、第一断屑槽底圆弧13、第二断屑槽底圆弧14依次光顺相切相连接，共同构成完整无突兀的光滑曲面，使刀片的断屑槽9形成变前角（α2）、变槽深（H）、变槽宽（W2）以及变半径（R1、R2）的复杂曲面结构，这使刀片在小切削参数下能保证刀片的锋利性使切削轻快并能使切屑顺利地被引导流动、卷曲并折断从而做到控屑精准，同时在较大的切削参数下能保证刀片受力合理性，同时变前角结构使刀片的刃口强度得到了提高，以及变断屑槽深度和宽度改善了刀片断屑槽的容屑空间使加工工况更稳定。本发明的一种可转位车削刀片所适用的切削加工参数能包含部分精加工参数、全部半径加工参数以及部分粗加工参数，同时又具有控屑性能优异、使用寿命高的特点，通用性较同类型竞争产品相比具有很大的提升。而现有技术中，不论是精加工还是粗加工，断屑槽的参数都是固定不变的。

在具体应用实例中，刀尖圆弧刃81和侧切削刃82都包括有负倒棱平面10，负倒棱平面10与上表面3之间的夹角为β，-15°≤β≤0°本实施例中，β取值-12°。负倒棱平面10的作用主要是提高刃口强度，防止切削加工过程中刃口崩缺。

本实施例中，第二前刀面12具有第一前刀面11，第二前刀面12通过第一前刀面11与负倒棱平面10连接。第一前刀面11包括与刀尖圆弧刃81、两个侧切削刃82一一对应的刀尖圆弧刃第一前刀面111和两个侧切削刃第一前刀面112，两个侧切削刃第一前刀面112向刀尖圆弧刃第一前刀面111过渡时，侧切削刃第一前刀面112与上表面3之间的的夹角α1逐渐增大，且侧切削刃第一前刀面112的宽度W1逐渐减小，α1＜α2。第一前刀面11主要是连接第二前刀面12与负倒棱平面10，使其二者之间不会存在较大的尖角。

本实施例中，α1、α2、W1、W2、R1、R2、H可变的范围分别为：10°≤α2≤25°，7°≤α1≤15°，0.12mm≤W1≤0.2mm ，0.25mm≤W2≤0.5mm，0.5mm≤R1≤2.0mm，0.6mm≤R2≤3.8m，0.30mm≤H≤0.8mm。

本实施例中，第一断屑台16为Y字形凸台，第一过渡圆弧15的半径为R11，R11的取值范围为0.2mm≤R11≤0.7mm，第一断屑台16与第一过渡圆弧15的相交点至刀尖圆弧刃81的水平距离为a，a的取值范围满足：0.6mm≤a≤0.9mm。断屑槽9还包括第二断屑台18，第二断屑台18一端通过第二过渡圆弧17与第一断屑台16圆滑连接，另一端通过第三过渡圆弧19与上表面3圆滑连接。第二断屑台18为椭球结构，长半径取值范围为2.2mm～2.5mm，短半径取值范围为0.17mm～0.22mm，第二过渡圆弧17半径为R22，R22的取值范围满足：0.15mm≤R22≤0.4mm，第三过渡圆弧19半径为R33，R33的取值范围满足：0.3mm≤R33≤0.5mm，第二断屑台18与第二过渡圆弧17的交点至刀尖圆弧刃81顶部的水平距离为b，b的取值范围满足：1.5mm≤b≤1.9mm。本实施例中，优选的，R11=0.25mm，R22=0.25 mm，R33=0.45 mm，a=0.72mm，b=1.7mm。

本实施例中，上表面3和下表面4具有完全相同的结构，即二者为对称结构。

除本实施例外，刀片本体1也可以是边数大于三的四边体或五边体等。

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 (10)

1.一种可转位车削刀片，包括刀片本体（1），所述刀片本体（1）为多边体结构，所述刀片本体（1）设有中心孔（2），所述刀片本体（1）关于所述中心孔（2）的中心轴旋转对称，所述刀片本体（1）包括上表面（3）、下表面（4）以及连接上表面（3）和下表面（4）的多个侧面（5），相邻两个侧面（5）之间通过圆柱面（6）连接且三者形成一个顶角，所述上表面（3）于每个顶角处设有一个切削单元，其特征在于：所述切削单元包括切削刃（8）和断屑槽（9），所述切削刃（8）和断屑槽（9）关于顶角的角平分面对称，所述切削刃（8）包括刀尖圆弧刃（81）和位于刀尖圆弧刃（81）两侧的两个侧切削刃（82），所述刀尖圆弧刃（81）与顶角的角平分面相交，所述断屑槽（9）包括沿刀尖圆弧刃（81）向中心孔（2）的方向依次设置的负倒棱平面（10）、第二前刀面（12）、第一断屑槽底圆弧（13）、第二断屑槽底圆弧（14）、第一过渡圆弧（15）和第一断屑台（16），所述第二前刀面（12）与第一断屑槽底圆弧（13）圆滑连接，所述第二前刀面（12）包括与刀尖圆弧刃（81）、两个侧切削刃（82）一一对应的刀尖圆弧刃第二前刀面（121）和两个侧切削刃第二前刀面（122），两个侧切削刃第二前刀面（122）向刀尖圆弧刃第二前刀面（121）过渡时，所述侧切削刃第二前刀面（122）与上表面（3）之间的夹角α2逐渐增大，且侧切削刃第二前刀面（122）的宽度W2逐渐减小，所述第一断屑台（16）设置在第二断屑槽底圆弧（14）上且二者之间通过所述第一过渡圆弧（15）圆滑连接，所述第一断屑槽底圆弧（13）与第二断屑槽底圆弧（14）圆滑连接并共同构成断屑槽底圆弧（20），所述第一断屑槽底圆弧（13）与第二断屑槽底圆弧（14）的相交点为断屑槽底圆弧（20）的最低点，所述第一断屑槽底圆弧（13）包括与刀尖圆弧刃（81）、两个侧切削刃（82）一一对应的刀尖圆弧刃第一断屑槽底圆弧（131）、两个侧切削刃第一断屑槽底圆弧（132），所述第二断屑槽底圆弧（14）包括与刀尖圆弧刃（81）、两个侧切削刃（82）一一对应的刀尖圆弧刃第二断屑槽底圆弧（141）、两个侧切削刃第二断屑槽底圆弧（142），两个侧切削刃第一断屑槽底圆弧（132）向刀尖圆弧刃第一断屑槽底圆弧（131）过渡时，所述侧切削刃第一断屑槽底圆弧（132）的半径R1逐渐减小，两个侧切削刃第二断屑槽底圆弧（142）向刀尖圆弧刃第二断屑槽底圆弧（141）过渡时，所述侧切削刃第二断屑槽底圆弧（142）的半径R2逐渐减小，并且所述断屑槽底圆弧（20）的最低点与上表面（3）之间的垂直高度H逐渐增大。

2.根据权利要求1所述的可转位车削刀片，其特征在于：所述刀尖圆弧刃（81）和侧切削刃（82）都包括有负倒棱平面（10），所述负倒棱平面（10）与上表面（3）之间的夹角为β，-15°≤β≤0°。

3.根据权利要求1所述的可转位车削刀片，其特征在于：所述第二前刀面（12）具有第一前刀面（11），所述第二前刀面（12）通过第一前刀面（11）与负倒棱平面（10）连接。

4.根据权利要求3所述的可转位车削刀片，其特征在于：所述第一前刀面（11）包括与刀尖圆弧刃（81）、两个侧切削刃（82）一一对应的刀尖圆弧刃第一前刀面（111）和两个侧切削刃第一前刀面（112），两个侧切削刃第一前刀面（112）向刀尖圆弧刃第一前刀面（111）过渡时，所述侧切削刃第一前刀面（112）与上表面（3）之间的的夹角α1逐渐增大，且侧切削刃第一前刀面（112）的宽度W1逐渐减小，α1＜α2。

5.根据权利要求4所述的可转位车削刀片，其特征在于：10°≤α2≤25°，7°≤α1≤15°，0.12mm≤W1≤0.2mm ，0.25mm≤W2≤0.5mm。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的可转位车削刀片，其特征在于：0.5mm≤R1≤2.0mm，0.6mm≤R2≤3.8m，0.30mm≤H≤0.8mm。

7.根据权利要求1至5任意一项所述的可转位车削刀片，其特征在于：所述第一断屑台（16）为Y字形凸台，所述第一过渡圆弧（15）的半径为R11，满足：0.2mm≤R11≤0.7mm，第一断屑台（16）与第一过渡圆弧（15）的相交点至刀尖圆弧刃（81）的水平距离为a，满足：0.6mm≤a≤0.9mm。

8.根据权利要求7所述的可转位车削刀片，其特征在于：所述断屑槽（9）还包括第二断屑台（18），所述第二断屑台（18）一端通过第二过渡圆弧（17）与第一断屑台（16）圆滑连接，另一端通过第三过渡圆弧（19）与上表面（3）圆滑连接。

9.根据权利要求8所述的可转位车削刀片，其特征在于：所述第二断屑台（18）为椭球结构，长半径取值范围为2.2mm～2.5mm，短半径取值范围为0.17mm～0.22mm，所述第二过渡圆弧（17）半径为R22，满足：0.15mm≤R22≤0.4mm，所述第三过渡圆弧（19）半径为R33，满足：0.3mm≤R33≤0.5mm，所述第二断屑台（18）与第二过渡圆弧（17）的交点至刀尖圆弧刃（81）顶部的水平距离为b，满足：1.5mm≤b≤1.9mm。

10.根据权利要求8所述的可转位车削刀片，其特征在于：所述下表面（4）与上表面（3）的结构完全相同。

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