CN111283231A - 一种pcbn刃口及刀片 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种PCBN刃口，设置在固定于刀片端部的刀粒的外侧，所述刃口由若干个曲率半径不同的圆弧刃相连构成；还公开了一种PCBN刀片，包括合金基体和位于所述合金基体两端的刀粒，所述刀粒的外侧设有所述PCBN刃口。本申请通过设置不同曲率半径的修光刃口，使得刀片对待加工表面进行修光过程中，修光余量被多次修光过程所分解，降低了每次修光时对刀片的切削阻力，还有利于提高工件加工表面的光洁度；并且本申请的刀片加工后的工件表面应变较小，刀片加工过程更加稳定，适用于刚性不好的加工情况。
Description
技术领域
本发明涉及超硬切削技术领域，尤其涉及一种PCBN刃口以及设置有该种形式刃口的刀片。
背景技术
修光刃是一种切削刀具结构，主要起到增加刀尖抗冲击能力和降低加工件表面粗糙度值的作用。目前市场上较为常用的PCBN修光刃刀片，一般分为直线修光刃、圆弧修光刃的刀片。
设置直线修光刃的刀片，在稳定工况下其刃口始终保持与加工面以0°角贴合，以此获得较高的加工表面质量。然而，采用直线修光刃的刀片在加工过程中的车削阻力较大，在机床刚性不好的情况下适用性较差，并且较大的车削阻力加速了刃口磨损，使刃口与加工面形成了一定夹角而不能完全贴合，降低了修光效果。对于上述不足之处，采用圆弧修光刃刀片虽然具有较小的车削阻力，降低刃口磨损速度并且提高了适用性，但其刀片由于不能与加工面始终保持贴合，仍然无法到达与直线修光刃刀片相同的修光效果。
发明内容
本发明的目的在于提出一种PCBN刃口及带有这种刃口的刀片，以解决现有刀具无法兼顾适应性与修光效果的问题。
第一方面，本申请提供了一种PCBN刃口，设置在固定于刀片端部的刀粒的外侧，所述刃口由若干个曲率半径不同的圆弧刃相连构成。
可选的，所述刃口包括依次平滑连接的第一圆弧、第二圆弧、顶圆弧、第三圆弧和第四圆弧；
所述第一圆弧和所述第四圆弧对称设置于所述顶圆弧的两侧；
所述第二圆弧和所述第三圆弧对称设置于所述顶圆弧的两侧；
所述顶圆弧的曲率半径小于所述第二圆弧的曲率半径；
所述第二圆弧的曲率半径小于所述第一圆弧的曲率半径。
可选的，所述第二圆弧的曲率半径为所述顶圆弧的曲率半径的2-5倍。
可选的，所述第一圆弧和所述第四圆弧的中部设有修光极限点；所述第三圆弧和第四圆弧的第一交点与所述修光极限点之间的落差值H1在0.05mm-0.1mm之间；所述第三圆弧和顶圆弧的第二交点与所述修光极限点之间的落差值H2在0.1mm-0.2mm之间。
可选的，所述第四圆弧和所述合金基体的第三交点与所述修光极限点之间的落差值在0.005mm-0.01mm之间。
可选的，所述第一交点和所述修光极限点之间的距离在0.5mm-1mm之间；所述第二交点和所述第一交点之间的距离在0.3mm-0.5mm之间。
可选的，所述刃口包括顶圆弧以及在所述顶圆弧两侧对称设置的一次修光圆弧、二次修光圆弧以及三次修光圆弧；在所述顶圆弧的一侧，所述一次修光圆弧、二次修光圆弧以及三次修光圆弧沿所述顶圆弧至所述合金基体的方向顺次连接，且曲率半径依次减小。
第二方面，本申请还提供了一种PCBN刀片，所述刀片包括合金基体和位于所述合金基体两端的刀粒，所述刀粒的外侧设有第一方面所述的PCBN刃口。
本申请通过设置不同曲率半径的修光刃口，使得刀片对待加工表面进行修光过程中，修光余量被多次修光过程所分解，降低了每次修光时对刀片的切削阻力，还有利于提高工件加工表面的光洁度；并且本申请的刀片加工后的工件表面应变较小，刀片加工过程更加稳定，适用于刚性不好的加工情况。
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PCBN刃口的结构示意图；
图2为本申请一种PCBN刃口中刃口局部结构示意图；
图3为本申请一种PCBN刃口的刃口在另一种实施例下的结构示意图。
其中，1-合金基体，2-刀粒，21-刃口，211-第一圆弧，212-第二圆弧，213-顶圆弧，214-第三圆弧，215-第四圆弧，216-一次修光圆弧，217-二次修光圆弧，218-三次修光圆弧，22-修光极限点，23-第一交点，24-第二交点，25-第三交点。
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PCBN刃口的结构示意图；
由图1可知，本申请实施例提供了一种PCBN刃口，设置在刀粒2的外侧，刀粒2固定在刀片的端部并与合金基体1相连接。
在本实施例中的刃口21为加工时与被加工工件的接触部位，用于提供修光作用；由于刀粒2是嵌设于所述合金基体1的端部的，因此为了整体结构一致，通常合金基体1端部事先加工出与刃口21形状一致的外边缘以及与刀粒相同大小的凹槽，这样使得刀粒2与合金基体1连接时能够完全对应。
在本实施例中，刀粒2和合金基体1的连接方式可以是焊接连接的方式，使二者连接位置更稳定，也可以采用其他连接方式。
进一步的，为了提高切削、修光效果，在一些可行性实施例中，所述刃口21在实施加工前可进行负倒棱处理或钝化处理，其中钝化尺寸大小可根据加工需要在0.005mm～0.02mm之间的范围内进行选取。
在本申请中，所述刃口21由若干个曲率半径不同的圆弧刃相连构成，由于各个圆弧刃的曲率不同，当修光刀片以指定方向与待加工表面接触时，随着刀片的运动，刀片上不同曲率半径的圆弧刃先后与待加工表面接触，进而对待加工表面产生不同厚度的修光效果。具体的，本实施例中是先采用曲率半径相对较大的圆弧刃先与待加工表面接触，即先进行一次修光，再采用曲率半径稍小一些的圆弧刃与待加工表面接触，由于曲率的变化导致修光余量不同，该部分圆弧刃相当于对待加工表面进行了二次修光；以此类推，经过两次及两次以上的修光，每一部分圆弧刃都承担一部分修光功能，不仅能够保证加工面的光洁度，还减小了单次修光的应变，提高了修光过程刀片的稳定性。
进一步的，在图2所示的一种可行性实施例中，所述刃口21包括依次平滑连接的第一圆弧211、第二圆弧212、顶圆弧213、第三圆弧214和第四圆弧215；其中，
所述第一圆弧211和所述第四圆弧215对称设置于所述顶圆弧213的两侧；第一圆弧211和第四圆弧215的形状相同且对称设置；
所述第二圆弧212和所述第三圆弧214对称设置于所述顶圆弧213的两侧；第二圆弧212和第三圆弧214的形状相同且对称设置；
所述顶圆弧213的曲率半径小于所述第二圆弧212的曲率半径；所述第二圆弧212的曲率半径小于所述第一圆弧211的曲率半径。
需要说明的是，本实施例中各个圆弧之间的连接位置均采用光滑过渡。
上述实施例是采用了三种不同曲率半径的圆弧刃的一种情况，在此情况下，刀片的修光过程为：以顶圆弧213的一侧为例，当刀片与待加工表面接触后，首先由顶圆弧213接触，当接触点到达第三圆弧214的一端后，开始由第三圆弧214进行一次修光，由于第三圆弧214的曲率半径一定，因此当接触点从其一端到达另一端时，被加工工件表面获得了第三圆弧所要完成的修光量；之后，接触点由第三圆弧214进入到第四圆弧215，由于两处圆弧的曲率半径不同，导致修光量不同，第四圆弧215的修光量要大于第三圆弧214的修光量，因此当接触点沿第四圆弧215运动至另一端时，由第四圆弧215进行基于第三圆弧214加工后的二次修光，当接触点到达第四圆弧215末端时，被加工工件表面即获得了第四圆弧所要完成的修光量。在本实施例中，由于是二次修光以达到修光效果，因此此时第四圆弧的修光量应为最终的修光量。
在上述实施例中，第三圆弧的修光量与第四圆弧的修光量可分别采用落差值H1和落差值H2来表示，H1为一次修光后为二次修光的预留量，H2为二次修光刃与刀尖圆弧节点的落差。定义落差值H1及H2的方式为：在所述第一圆弧211和所述第四圆弧215的中部设有修光极限点22，修光极限点22为将待加工工件产生最大修光量的点；通常将所述第三圆弧214和第四圆弧215的第一交点23与所述修光极限点22之间的落差值H1设置在0.05mm-0.1mm之间；将所述第三圆弧214和顶圆弧213的第二交点24与所述修光极限点22之间的落差值H2设置在0.1mm-0.2mm之间。
进一步的，所述第四圆弧215和所述合金基体1的第三交点25与所述修光极限点22之间的落差值在0.005mm-0.01mm之间；这样设置的目的在于，当第四圆弧完成二次修光后，避免后续经过修光的工件表面与合金基体相互接触，从而影响修光后的表面。
进一步的，在本实施例中，完成一次修光及二次修光过程的时长一是与刀片运行速度相关，二是还与各交点、节点间的距离有关，即图中的L1、L2；这两个长度值过小容易导致修光不彻底、修光效果不佳，若过长则容易导致修光效率低下，浪费资源。因此在一种较优实施例中，优选设置所述第一交点23和所述修光极限点22之间的距离在0.5mm-1mm之间；所述第二交点24和所述第一交点23之间的距离在0.3mm-0.5mm之间。
进一步的，在上述实施例中，为了更加平均各圆弧间承担的修光余量，通常将所述第二圆弧212的曲率半径设为所述顶圆弧213的曲率半径的2-5倍。
进一步的，本申请中所提供的刃口还具备可修磨的功能，具体的，就是当上述实施例中的刃口使用一段时间后，可能第二圆弧212或第三圆弧214出现了较大磨损，不能达到较高的一次修光效果，此时，则可以通过对第二圆弧212或第三圆弧214、包括顶圆弧213一起进行修磨，并将这三个圆弧的曲率半径修磨至与第一圆弧211或第四圆弧215保持一致，这样，经修磨后的刃口可继续作为一次修光的修光刃使用，从而减少了报废率，增加了刀刃利用率。同理，可以将原来可进行三次修光的刃口修磨至可进行二次修光的刃口，在此不再赘述。
与上述实施例类似的，本申请不限于两次修光的情况，当进行三次修光时，如图3所示，此时的刃口21包括顶圆弧213以及在所述顶圆弧213两侧对称设置的一次修光圆弧216、二次修光圆弧217以及三次修光圆弧218；在所述顶圆弧213的一侧，所述一次修光圆弧216、二次修光圆弧217以及三次修光圆弧218沿所述顶圆弧213至所述合金基体1的方向顺次连接，且曲率半径依次减小。本实施例可参见上述实施例中各部分的说明或由上实施例中的说明推得，在此不再赘述。
需要说明的是，本申请提供的方案理论上可以设置多个圆弧过渡，即进行多次修光。但是当圆弧设置过多时，可能导致刀片的加工比较困难，并不利于量产，因此，通常将不同曲率半径的圆弧设置为两个或三个即可，即进行二次或三次修光，从而达到修光效果与经济性的平衡。
由上述技术方案可知，本申请提供了一种PCBN刃口，包括合金基体和位于所述合金基体两端的刀粒，所述刀粒的外侧设有刃口，其特征在于，所述刃口由若干个曲率半径不同的圆弧刃相连构成。本申请通过设置不同曲率半径的修光刃口，使得刀片对待加工表面进行修光过程中，修光余量被多次修光过程所分解，降低了每次修光时对刀片的切削阻力，还有利于提高工件加工表面的光洁度；并且本申请的刀片加工后的工件表面应变较小，刀片加工过程更加稳定，适用于刚性不好的加工情况。
本申请还提供了一种PCBN刀片，所述刀片包括合金基体1和位于所述合金基体1两端的刀粒2，所述刀粒2的外侧设有上述任一实施例中所述的PCBN刃口。在本实施例中，对于合金基体1的材料选择不作限制，并且合金基体1的形状设置为通常刀具所具有的形式，例如图1所示的类似菱形的形状；另外，本申请中的设置在两端的刀粒2为完全相同的结构，其中任何一端的刃口均可参照上述进行说明；应当理解的是，根据不同的加工需要，刀粒2可以不限于设置为一端，其可以位于各种形状合金基体的端部或角部。
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 (8)
1.一种PCBN刃口，设置在固定于刀片端部的刀粒(2)的外侧，其特征在于，所述刃口由若干个曲率半径不同的圆弧刃相连构成。
2.根据权利要求1所述的一种PCBN刃口，其特征在于，所述刃口包括依次平滑连接的第一圆弧(211)、第二圆弧(212)、顶圆弧(213)、第三圆弧(214)和第四圆弧(215)；
所述第一圆弧(211)和所述第四圆弧(215)对称设置于所述顶圆弧(213)的两侧；
所述第二圆弧(212)和所述第三圆弧(214)对称设置于所述顶圆弧(213)的两侧；
所述顶圆弧(213)的曲率半径小于所述第二圆弧(212)的曲率半径；
所述第二圆弧(212)的曲率半径小于所述第一圆弧(211)的曲率半径。
3.根据权利要求2所述的一种PCBN刃口，其特征在于，所述第二圆弧(212)的曲率半径为所述顶圆弧(213)的曲率半径的2-5倍。
4.根据权利要求3所述的一种PCBN刃口，其特征在于，所述第一圆弧(211)和所述第四圆弧(215)的中部设有修光极限点(22)；所述第三圆弧(214)和第四圆弧(215)的第一交点(23)与所述修光极限点(22)之间的落差值H1在0.05mm-0.1mm之间；所述第三圆弧(214)和顶圆弧(213)的第二交点(24)与所述修光极限点(22)之间的落差值H2在0.1mm-0.2mm之间。
5.根据权利要求4所述的一种PCBN刃口，其特征在于，所述第四圆弧(215)和所述合金基体(1)的第三交点(25)与所述修光极限点(22)之间的落差值在0.005mm-0.01mm之间。
6.根据权利要求5所述的一种PCBN刃口，其特征在于，所述第一交点(23)和所述修光极限点(22)之间的距离在0.5mm-1mm之间；所述第二交点(24)和所述第一交点(23)之间的距离在0.3mm-0.5mm之间。
7.根据权利要求1所述的一种PCBN刃口，其特征在于，所述刃口包括顶圆弧(213)以及在所述顶圆弧(213)两侧对称设置的一次修光圆弧(216)、二次修光圆弧(217)以及三次修光圆弧(218)；在所述顶圆弧(213)的一侧，所述一次修光圆弧(216)、二次修光圆弧(217)以及三次修光圆弧(218)沿所述顶圆弧(213)至所述合金基体(1)的方向顺次连接，且曲率半径依次减小。
8.一种PCBN刀片，所述刀片包括合金基体(1)和位于所述合金基体(1)两端的刀粒(2)，其特征在于，所述刀粒(2)的外侧设有权利要求1至7中任意一项所述的PCBN刃口。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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