CN110369743A - 一种带有断屑槽的pcbn刀具及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种带有断屑槽的PCBN刀具及制造方法，包括合金基体及位于合金基体一角的PCBN刀粒；PCBN刀粒与合金基体焊接连接；PCBN刀粒的截面是顶角为圆弧状的等腰三角形，等腰三角形的斜边与合金基体连接；等腰三角形的其余边与合金基体的外沿重合并且设有刃口；PCBN刀粒的上表面包括相互呈一角度设置的容屑面和挡屑面；容屑面外接于刃口；挡屑面内接于合金基体；容屑面与合金基体上表面间设有夹角A；挡屑面与合金基体上表面间设有夹角B；刃口、容屑面和挡屑面围成开口向上的断屑槽。本申请基于车削刀片的基体，并在此基体上焊接PCBN刀粒，在PCBN刀粒上通过激光雕出所需的槽形。各种断屑槽形满足于不同条件下的切削，适合不同场合加工淬火钢的断屑要求。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工设备技术领域，尤其涉及一种带有断屑槽的PCBN刀具及制造方法。
背景技术
对材料进行机加工切削时，切屑容易缠绕在刀具或工件上，进而引起刀具的破损或对工件加工面造成损伤。尤其是对于淬火钢材料，由于其加工性能及切削参数与一般材料存在较大差异，一旦出现上述现象，将对刀具及工件造成极大影响，因此，使用PCBN车刀片车削时，断屑的效果直接影响刀具及工件质量。
PCBN刀具(人造立方氮化硼刀具)最适合于铸铁、淬硬钢等材料的高速切削加工。由PCBN刀具切削铸铁及淬硬钢时刀具后刀面磨损与切削距离的关系可以看出：当切削速度超过一定限度后，切削速度越高，PCBN刀具后刀面磨损速度反而越小，即高速切削下刀具的寿命反而高，这一特点尤其适合现代高速切削加工。
现有技术中，为了实现PCBN车削刀片的断屑功能，通常在车削刀片上焊接PCBN刀粒，再通过激光加工技术对PCBN的形状改变形成断屑槽或断屑台。然而，由于现有PCBN车削刀片的结构单一，无法适应国际通用标准对车削刀片的限制及各种加工条件的断屑需求；并且随着科技发展，使得对于车削刀片的使用寿命要求不断提高，现有的PCBN刀片也无法获得较高的使用寿命及较高的工件加工质量。
发明内容
本发明的目的在于提出一种带有断屑槽的PCBN刀具及制造方法，以解决现有技术中PCBN车削刀片结构单一，适用性差，无法达到较高的使用寿命及加工质量的问题。
本申请提供了一种带有断屑槽的PCBN刀具，包括合金基体及位于所述合金基体一角的PCBN刀粒；所述PCBN刀粒与所述合金基体焊接连接；
所述PCBN刀粒的截面是顶角为圆弧状的等腰三角形，所述等腰三角形的斜边与所述合金基体连接；所述等腰三角形的其余边与所述合金基体的外沿重合并且设有刃口；
所述PCBN刀粒的上表面包括相互呈一角度设置的容屑面和挡屑面；所述容屑面外接于所述刃口；所述挡屑面内接于所述合金基体；
所述容屑面与所述合金基体上表面间设有夹角A；
所述挡屑面与所述合金基体上表面间设有夹角B；
所述刃口、所述容屑面和所述挡屑面围成开口向上的断屑槽。
可选的，所述挡屑面包括第一平面，第二平面，第三平面及第四平面；所述第一平面，第二平面，第三平面及第四平面顺次呈一定角度连接；所述第一平面与所述第四平面沿等腰三角形中线对称设置；所述第二平面与所述第三平面沿等腰三角形中线对称设置。
可选的，所述第一平面与所述第四平面底端距离刃口外沿的距离在0.05mm-0.3mm之间；所述第二平面与所述第三平面底端距离刃口外沿的距离在0.15mm-0.3mm之间；所述第一平面与所述第四平面与刃口外沿所在直线夹角为0°至30°。
可选的，所述第一平面与所述第四平面平行于刃口设置，且底端距离刃口外沿的距离为0.05mm-0.3mm之间。
可选的，所述第一平面与所述第四平面平行于刃口设置，且底端距离刃口外沿的距离为0.2mm-0.3mm之间；所述第二平面与所述第三平面底端距离刃口外沿的距离在0.05mm-0.15mm之间；所述第二平面与所述第三平面均由互呈夹角的端面构成，且端面间夹角为60°-80°。
可选的，所述挡屑面包括垂直连接的第一曲面和第二曲面；所述第一曲面和所述第二曲面均设有多个交替设置的近刃口端和远刃口端；所述近刃口端底部距离刃口外沿的距离在0.05mm-0.15mm之间；所述远刃口端底部距离刃口外沿的距离为0.3mm。
可选的，所述夹角A在0°-10°之间范围取值；所述夹角B在0°-45°之间范围取值。
可选的，所述合金基体包括国际ISO标准的V型、C型、D型、T型、W型、S型的数控刀片。
本申请还提供了一种所述PCBN刀具的制造方法，包括：
根据断屑需求，选取相应的断屑槽形状；
根据断屑槽形状选取PCBN刀粒毛坯，并将PCBN刀粒毛坯焊接在合金基体上；
根据断屑槽形状，采用激光器将PCBN刀粒毛坯雕刻出相应的槽型。
本发明基于车削刀片的基体，并在此基体上焊接PCBN刀粒，在PCBN刀粒上通过激光雕出所需的槽形。各种断屑槽形满足于不同条件下的切削，适合不同场合加工淬火钢的断屑要求。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，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为本申请一种带有断屑槽的PCBN刀具的俯视图；
图2为本申请一种带有断屑槽的PCBN刀具的侧视图及局部剖视图；
图3为本申请一种带有断屑槽的PCBN刀具中PCBN刀粒在一种实施例下的结构示意图；
图4为图3所示实施例的一种实例图；
图5为本申请一种带有断屑槽的PCBN刀具中PCBN刀粒在另一种实施例下的结构示意图；
图6为本申请一种带有断屑槽的PCBN刀具中PCBN刀粒在又一种实施例下的结构示意图；
图7为图6所示实施例的一种实例图；
图8为图6所示实施例的第一种变形实施例结构示意图；
图9为图6所示实施例的第二种变形实施例结构示意图；
图10为本申请一种带有断屑槽的PCBN刀具中PCBN刀粒在第四种实施例下的结构示意图；
其中，1-合金基体，2-PCBN刀粒，21-刃口，22-容屑面，23-挡屑面，231-第一平面，232-第二平面，233-第三平面，234-第四平面，235-第一曲面，236-第二曲面，237-近刃口端，238-远刃口端，3-断屑槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，为本申请一种带有断屑槽的PCBN刀具的俯视图；
参见图2，为本申请一种带有断屑槽的PCBN刀具的侧视图及局部剖视图；
由图1和图2可知，本申请实施例提供了一种带有断屑槽的PCBN刀具，包括合金基体1及位于所述合金基体1一角的PCBN刀粒2；所述PCBN刀粒2与所述合金基体1焊接连接；在本实施例中，合金基体1的具体形状不限于一种，其可以为国际ISO标准的V型、C型、D型、T型、W型、S型的数控刀片的任意一种，而对于合金基体1的材质选取，应当依据实际需求，选取与PCBN刀粒焊接性能较优的材料，使得焊接后的融合区具有较高的连接强度及组织性能。
所述PCBN刀粒2的截面是顶角为圆弧状的等腰三角形，对于合金基体1形式的不同，等腰三角形的外廓应适应合金基体1的边缘，使二者形成完整体；所述等腰三角形的斜边与所述合金基体1连接；所述等腰三角形的其余边与所述合金基体1的外沿重合并且设有刃口21；
所述PCBN刀粒2的上表面包括相互呈一角度设置的容屑面22和挡屑面23；所述容屑面22外接于所述刃口21；所述挡屑面23内接于所述合金基体1；在本实施例中，所述容屑面22用于断屑及对断屑提供导向，所述挡屑面23用于对断屑提供遮挡，防止断屑伸向工件或刀具方向，并且，由挡屑面提供的反作用力与容屑面配合，增加断屑变形程度，更有助于成功断屑，避免断屑积聚、缠绕。
由图2可知，所述容屑面22与所述合金基体1上表面间设有夹角A；具体的，所述夹角A可在0°-10°之间范围取值，即当夹角A为0°时，容屑面22为相对于合金基体1表面水平的平面，此时切割后的断屑沿水平方向移动至挡屑面；当夹角A增大时，容屑面22逐渐朝着挡屑面的方向向下倾斜，即此时切割后的断屑沿斜向下的方向移动至挡屑面，在挡屑面角度不变的情况下，增加了断屑在容屑面至挡屑面的角度变化量，可以一定程度增加断屑的可能性。
所述挡屑面23与所述合金基体1上表面间设有夹角B；具体的，所述夹角B在0°-45°之间范围取值；与夹角A类似，当夹角B从0°逐渐变为45°时，在容屑面角度不变的情况下，断屑在容屑面至挡屑面的角度变化量不断增加，同样可以一定程度增加断屑的可能性。
所述刃口21、所述容屑面22和所述挡屑面23围成开口向上的断屑槽3；本申请的技术方案中，根据容屑面22和挡屑面23的不同设置，将会使形成的断屑槽3具有多种形式，在实际应用中，根据加工工况的不同，例如切深不同、刀具进给不同或切削参数不同等，需要调节断屑槽的具体形状、宽度以及距离刃口的距离值，以获得最优的断屑效果，具体的，可采用如下几种实施例所示的方案对断屑槽的形式进行示例说明：
实施例一
参见图3，为本申请一种带有断屑槽的PCBN刀具中PCBN刀粒在一种实施例下的结构示意图；
由图3可知，在一种可行性实施例下，所述挡屑面23包括第一平面231，第二平面232，第三平面233及第四平面234；所述第一平面231，第二平面232，第三平面233及第四平面234顺次呈一定角度连接，并且，四个平面所形成的形状与刃口21的形状相似，每个平面对应着刃口的其中一段；所述第一平面231与所述第四平面234沿等腰三角形中线对称设置；所述第二平面232与所述第三平面233沿等腰三角形中线对称设置，这样以刃口21尖端为中心，其两端相同位置的切削后断屑槽截面相同，并且，由于每个平面与刃口21的距离可不同，因此可以通过调节各平面与刃口21的间距，使不同位置的切削屑对应不同横截面槽型的断屑槽，从而使各个位置均可获得最佳的断屑效果。
所述第一平面231与所述第四平面234底端距离刃口21外沿的距离在0.05mm-0.3mm之间，这里是指第一平面和第四平面为与刃口所在平面具有夹角的平面，其中距离刃口的最近距离为0.05mm，最远距离为0.3mm；所述第二平面232与所述第三平面233底端距离刃口21外沿的距离在0.15mm-0.3mm之间，即第二平面、第三平面上距离刃口最近为0.15mm，最远为0.3mm。
进一步的，由图4的一种实例所示，此时可以将第一平面、第二平面与刃口的夹角设置为10°(可以设置为0°～30°之间)，而将平面与刃口间的距离控制在0.15-0.3mm之间，并使顶点距离刃口的距离控制在0.08-0.3mm之间。
此外，当第一平面、第二平面与刃口的夹角设置为0°时，即将所述第一平面231与所述第四平面234平行于刃口21设置，且底端距离刃口21外沿的距离为0.05mm-0.3mm之间；因此，本实施例中位于第一平面和第四平面处的切削屑具有相同大小的断屑槽形式。
实施例二
参见图5，为本申请一种带有断屑槽的PCBN刀具中PCBN刀粒在另一种实施例下的结构示意图；
与实施例一不同之处在于，所述第二平面232与所述第三平面233构成一个的圆弧面。
实施例三
参见图6，为本申请一种带有断屑槽的PCBN刀具中PCBN刀粒在又一种实施例下的结构示意图；
由图6可知，在又一种可行性实施例下，所述挡屑面23包括第一平面231，第二平面232，第三平面233及第四平面234；所述第一平面231，第二平面232，第三平面233及第四平面234顺次呈一定角度连接，并且，四个平面所形成的形状与刃口21的形状相似，每个平面对应着刃口的其中一段；所述第一平面231与所述第四平面234沿等腰三角形中线对称设置；所述第二平面232与所述第三平面233沿等腰三角形中线对称设置，这样以刃口21尖端为中心，其两端相同位置的切削后断屑槽截面相同，并且，由于每个平面与刃口21的距离可不同，因此可以通过调节各平面与刃口21的间距，使不同位置的切削屑对应不同横截面槽型的断屑槽，从而使各个位置均可获得最佳的断屑效果。
所述第一平面231与所述第四平面234平行于刃口21设置，且底端距离刃口21外沿的距离为0.2mm-0.3mm之间；所述第二平面232与所述第三平面233底端距离刃口21外沿的距离在0.05mm-0.15mm之间；此实施例中将第一平面和第四平面位置的断屑槽截面面积扩大，主要适用于切深较大，断屑宽度较宽的情况，提高断屑宽度。
进一步的，由图7的一种实例所示，此时可以将顶点距离刃口边缘的距离控制在0.05-0.15mm之间，而将端部平面间的夹角设为70°(可以设置为60°至80°)。
本实施例还具有多种变形，如图8、图9示出了两种不同结构形式的断屑槽，通过调整第二平面232及第三平面233距离刃口的距离，使其断屑槽的边缘形状可呈弯折状或弯曲状，在同样具备上述有益效果的前提下，可根据实际加工要求进行有针对性的刀具选择。
实施例四
参见图10，为本申请一种带有断屑槽的PCBN刀具中PCBN刀粒在第四种实施例下的结构示意图；
由图10可知，在第四种可行性实施例下，所述挡屑面23包括垂直连接的第一曲面235和第二曲面236；所述第一曲面235和所述第二曲面236均设有多个交替设置的近刃口端237和远刃口端238，两个曲面的表面凹凸不平，相当于是多个具有不同角度的平面的组合面；所述近刃口端237底部距离刃口21外沿的距离在0.05mm-0.15mm之间；所述远刃口端238底部距离刃口21外沿的距离为0.3mm。
本申请并不限于上述四种实施例所示的方案，并且，在实际应用中，多种形式的断屑槽可同时使用，例如将带有不同形式断屑槽的PCBN刀粒焊接与合金基体的多个角上，这样在需要更换刀具时仅需要将合金基体进行旋转即可。
由上述技术方案可知，本申请提供了一种带有断屑槽的PCBN刀具，包括合金基体及位于所述合金基体一角的PCBN刀粒；所述PCBN刀粒与所述合金基体焊接连接；所述PCBN刀粒的截面是顶角为圆弧状的等腰三角形，所述等腰三角形的斜边与所述合金基体连接；所述等腰三角形的其余边与所述合金基体的外沿重合并且设有刃口；所述PCBN刀粒的上表面包括相互呈一角度设置的容屑面和挡屑面；所述容屑面外接于所述刃口；所述挡屑面内接于所述合金基体；所述容屑面与所述合金基体上表面间设有夹角A；所述挡屑面与所述合金基体上表面间设有夹角B；所述刃口、所述容屑面和所述挡屑面围成开口向上的断屑槽。本申请基于车削刀片的基体，并在此基体上焊接PCBN刀粒，在PCBN刀粒上通过激光雕出所需的槽形。各种断屑槽形满足于不同条件下的切削，适合不同场合加工淬火钢的断屑要求。
本申请还提供了一种上述带有断屑槽的PCBN刀具的制造方法，所述方法包括：
根据断屑需求，选取相应的断屑槽形状；
根据断屑槽形状选取PCBN刀粒毛坯，并将PCBN刀粒毛坯焊接在合金基体上；
根据断屑槽形状，采用激光器将PCBN刀粒毛坯雕刻出相应的槽型。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (10)
1.一种带有断屑槽的PCBN刀具，其特征在于，所述刀具包括合金基体(1)及位于所述合金基体(1)一角的PCBN刀粒(2)；所述PCBN刀粒(2)与所述合金基体(1)焊接连接；
所述PCBN刀粒(2)的截面是顶角为圆弧状的等腰三角形，所述等腰三角形的斜边与所述合金基体(1)连接；所述等腰三角形的其余边与所述合金基体(1)的外沿重合并且设有刃口(21)；
所述PCBN刀粒(2)的上表面包括相互呈一角度设置的容屑面(22)和挡屑面(23)；所述容屑面(22)外接于所述刃口(21)；所述挡屑面(23)内接于所述合金基体(1)；
所述容屑面(22)与所述合金基体(1)上表面间设有夹角A；
所述挡屑面(23)与所述合金基体(1)上表面间设有夹角B；
所述刃口(21)、所述容屑面(22)和所述挡屑面(23)围成开口向上的断屑槽(3)。
2.根据权利要求1所述的一种带有断屑槽的PCBN刀具，其特征在于，所述挡屑面(23)包括第一平面(231)，第二平面(232)，第三平面(233)及第四平面(234)；所述第一平面(231)，第二平面(232)，第三平面(233)及第四平面(234)顺次呈一定角度连接；所述第一平面(231)与所述第四平面(234)沿等腰三角形中线对称设置；所述第二平面(232)与所述第三平面(233)沿等腰三角形中线对称设置。
3.根据权利要求2所述的一种带有断屑槽的PCBN刀具，其特征在于，所述第一平面(231)与所述第四平面(234)底端距离刃口(21)外沿的距离在0.05mm-0.3mm之间；所述第二平面(232)与所述第三平面(233)底端距离刃口(21)外沿的距离在0.15mm-0.3mm之间；所述第一平面(231)与所述第四平面(234)与刃口(21)外沿所在直线夹角为0°至30°。
4.根据权利要求3所述的一种带有断屑槽的PCBN刀具，其特征在于，所述第二平面(232)与所述第三平面(233)构成一个的圆弧面。
5.根据权利要求3所述的一种带有断屑槽的PCBN刀具，其特征在于，所述第一平面(231)与所述第四平面(234)平行于刃口(21)设置，且底端距离刃口(21)外沿的距离为0.05mm-0.3mm之间。
6.根据权利要求2所述的一种带有断屑槽的PCBN刀具，其特征在于，所述第一平面(231)与所述第四平面(234)平行于刃口(21)设置，且底端距离刃口(21)外沿的距离为0.2mm-0.3mm之间；所述第二平面(232)与所述第三平面(233)底端距离刃口(21)外沿的距离在0.05mm-0.15mm之间；所述第二平面(232)与所述第三平面(233)均由互呈夹角的端面构成，且端面间夹角为60°-80°。
7.根据权利要求1所述的一种带有断屑槽的PCBN刀具，其特征在于，所述挡屑面(23)包括垂直连接的第一曲面(235)和第二曲面(236)；所述第一曲面(235)和所述第二曲面(236)均设有多个交替设置的近刃口端(237)和远刃口端(238)；所述近刃口端(237)底部距离刃口(21)外沿的距离在0.05mm-0.15mm之间；所述远刃口端(238)底部距离刃口(21)外沿的距离为0.3mm。
8.根据权利要求1所述的一种带有断屑槽的PCBN刀具，其特征在于，所述夹角A在0°-10°之间范围取值；所述夹角B在0°-45°之间范围取值。
9.根据权利要求1所述的一种带有断屑槽的PCBN刀具，其特征在于，所述合金基体(1)包括国际ISO标准的V型、C型、D型、T型、W型、S型的数控刀片。
10.根据权利要求1至9任意一项所述的PCBN刀具的制造方法，其特征在于，所述方法包括：
根据断屑需求，选取相应的断屑槽形状；
根据断屑槽形状选取PCBN刀粒毛坯，并将PCBN刀粒毛坯焊接在合金基体上；
根据断屑槽形状，采用激光器将PCBN刀粒毛坯雕刻出相应的槽型。
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