CN113145876A

CN113145876A - 一种带断屑效果的焊接pcbn刀片及其制造方法

Info

Publication number: CN113145876A
Application number: CN202110505373.4A
Authority: CN
Inventors: 王若愚; 曾敏; 施海燕
Original assignee: Shanghai Bupu Metal Cutting Technology Co ltd
Current assignee: Shanghai Bupu Metal Cutting Technology Co ltd
Priority date: 2021-05-10
Filing date: 2021-05-10
Publication date: 2021-07-23

Abstract

本发明提供一种带断屑效果的焊接PCBN刀片，包括硬质合金基体和PCBN刀头，所述硬质合金基体和所述PCBN刀头连接，所述硬质合金基体的一侧设置有凹槽，所述PCBN刀头与所述凹槽配合，所述硬质合金基体上设置有断屑槽；一种带断屑效果的焊接PCBN刀片的制造方法，包括以下步骤：PCBN刀头加工至预设刀头尺寸；硬质合金基体加工至预设基体尺寸；在所述硬质合金基体上切削出凹槽；将所述PCBN刀头焊接到所述凹槽；开设断屑槽；通过将PCBN刀头焊接在凹槽内，使得第一凹槽基体可以用于开设断屑槽，实现断屑槽参数的自由设计。

Description

一种带断屑效果的焊接PCBN刀片及其制造方法

技术领域

本发明涉及切削刀具领域，具体涉及一种带断屑效果的焊接PCBN刀片及其制造方法。

背景技术

机械加工行业，在淬硬材料(HRC50-65)的加工中，常规使用的硬质合金刀具或者高速钢刀具无法使用，通常采用聚晶立方氮化硼(以下简称PCBN)作为切削刀具。由于PCBN材料比较昂贵，通常采用在硬质合金刀片上设置PCBN材料作为切削刀具，实际加工中由PCBN材料作为切削的部位，硬质合金刀片是固定PCBN材料的载体。同时由于PCBN材料的特性(无法压制形成刀片槽形，从而断屑或者引导切屑流向)，通常是刀片是没有断屑槽形的，只能做不同的刃口处理，目前的刃口处理通常为倒圆及倒角两种形式。

本发明的发明人发现，目前制造该类产品主要有以下几类方法：

1.焊接PCBN刀具方法：使用硬质合金无槽形刀片，用电火花线切割刀槽，把切割好的PCBN材料放置在刀槽内，然后焊接在硬质合金刀片上，最后磨削PCBN材料形成切削刃口。该方案硬质合金刀片为双面无槽形刀片，仅具备切削能力，不具备强制断屑及控制切屑流向的作用。该类产品占据市场主要份额。

2.整体PCBN刀具方法：即整块的PCBN直接烧结成刀片进行使用，该方案烧结成的刀片没有断屑槽，成本较为昂贵，使用的场合和份额相对较小。

由于以上两种方案无法制造刀片断屑槽形，从而解决切屑成形、断屑、控制流向的问题，在很多零部件的加工中(比如汽车变速箱轴类零部件，机器人传动齿轮等)，无法做到切屑成形、断屑、流控制向，会导致切屑缠绕在工件或者刀具上，需要人工定时清理，造成机床停机时间增加；同时造成很多零件无法采用全自动化，无人值守加工的方案，在目前智能制造，无人值守制造的背景下，需要能够控屑，断屑的PCBN刀具的方案。因此，开发一种带断屑效果的焊接PCBN刀片是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种带断屑效果的焊接PCBN刀片及其制造方法，通过将PCBN刀头焊接在凹槽内，使得第一凹槽基体可以用于开设断屑槽，实现断屑槽参数的自由设计。

为实现上述目的，本发明采取了以下技术方案。

一种带断屑效果的焊接PCBN刀片，包括硬质合金基体和PCBN刀头，所述硬质合金基体和所述PCBN刀头连接，所述硬质合金基体的一侧设置有凹槽，所述PCBN刀头与所述凹槽配合，所述硬质合金基体上设置有断屑槽。

进一步，所述凹槽为通槽。

进一步，所述硬质合金基体上包括第一凹槽基体和第二凹槽基体，所述第一凹槽基体的厚度小于所述第二凹槽基体的厚度。

进一步，所述断屑槽设置在所述第一凹槽基体上。

进一步，所述断屑槽靠近所述PCBN刀头设置。

进一步，所述硬质合金基体与所述PCBN刀头通过焊接进行连接。

进一步，所述PCBN刀头的厚度为0.1-10毫米，所述PCBN刀头的长度为0.1-10毫米。

一种带断屑效果的焊接PCBN刀片的制造方法，包括以下步骤：PCBN刀头加工至预设刀头尺寸；硬质合金基体加工至预设基体尺寸；在硬质合金基体上切削出凹槽；将PCBN刀头焊接到凹槽；开设断屑槽。

进一步，在开设断屑槽后，还包括以下步骤：添加涂层。

进一步，所述涂层包括TiN，ArN，TiAlN，TiCN或金刚石涂层。

本发明一种带断屑效果的焊接PCBN刀片及其制造方法的积极效果是：

(1)本发明通过通过将PCBN刀头焊接在凹槽内，使得第一凹槽基体可以用于开设断屑槽，实现断屑槽参数的自由设计，可以实现稳定的产品加工效果。

(2)本发明改变了以往的PCBN刀片前刀面的加工均为砂轮磨削加工简单平面及平面组合，只能实现0度前角或者负前角的现状。通过采用本发明的制造方法，可以精准加工断屑槽，制造的PCBN刀片可以控制材料的断屑及切屑的流向，使切屑不影响加工，极大的提升了工艺的稳定性。并且可以在自动化产线及智能制造中使用，对于批量生产制造有极其重要的意义。

(3)本发明改变了以往采用刀片前刀面机械压紧的方式设置断屑槽的方法，可以精确定位，应用在所有工况下，适用范围加大，加工精度更高。

附图说明

图1是本发明实施例提供的硬质合金基体示意图。

图2是本发明实施例提供的切削出凹槽后的硬质合金基体示意图。

图3是本发明实施例提供的焊接PCBN刀头后的硬质合金基体示意图。

图4是本发明实施例提供的成品示意图。

图5是本发明实施例提供的流程图。

图中的标号分别为：

1、硬质合金基体；2、PCBN刀头；3、凹槽；4、断屑槽；5、第一凹槽基体；6、第二凹槽基体。

具体实施方式

以下结合附图给出对本发明一种带断屑效果的焊接PCBN刀片及其制造方法的具体实施方式，但是需要指出：所述具体实施方式并不用于限定本发明的具体实施。凡是采用本发明的相似结构及其相似变化均应列入本发明的保护范围。以下实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。实施例中所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「顶」、「底」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。

参见图1至图5。一种带断屑效果的焊接PCBN刀片，包括硬质合金基体和PCBN刀头，所述硬质合金基体和所述PCBN刀头连接，所述硬质合金基体的一侧设置有凹槽，所述PCBN刀头与所述凹槽配合，所述硬质合金基体上设置有断屑槽。本实施例中，所述凹槽为通槽，具体实施时，所述凹槽也可以采用不贯通的槽，即图2中，远离硬质合金基体中轴线处为凹槽，靠近硬质合金基体中轴线出为硬质合金基体，并不贯通，即只将PCBN刀头作为主切削刃，可以使刀片稳定性提高。硬质合金基体的形状包括“C”形，“D”形，“S”形，“T”形，“W”形，“V”形或不规则的特殊形状,本实施例中，硬质合金基体采用“D”形。

所述硬质合金基体上包括第一凹槽基体和第二凹槽基体，即图2中，硬质合金基体开设凹槽后，凹槽上方的硬质合金基体为第一凹槽基体，凹槽下方的硬质合金基体为第二凹槽基体，所述第一凹槽基体的厚度小于所述第二凹槽基体的厚度，所述第一凹槽基体的厚度由断屑槽的高度决定，确保断屑槽的高度符合设计要求。所述断屑槽设置在所述第一凹槽基体上，所述断屑槽靠近所述PCBN刀头设置。断屑槽的深度为正好将PCBN刀头露出为宜，即需要将PCBN刀头做为刀片的主切削刃。所述硬质合金基体与所述PCBN刀头通过焊接进行连接，本实施例中，采用高频焊接机，设置50KHz～400KHz的高频电流把PCBN刀头镶嵌焊接到硬质合金基体上的凹槽处。

所述PCBN刀头的厚度为0.1-10毫米，所述PCBN刀头的长度为0.1-10毫米，本实施例中，所述PCBN刀头的厚度为3毫米，所述PCBN刀头的长度为7毫米。断屑槽总高度为0.01-5毫米，本实施例中，断屑槽总高度为1.2毫米；断屑槽的第一断屑面角度为0-170°，本实施例中，断屑槽的第一断屑面角度为45°；断屑槽的第二断屑面角度为0-170°，本实施例中，断屑槽的第二断屑面角度为10°；断屑槽的第一断屑面高度为0.1-8毫米，本实施例中，断屑槽的第一断屑面高度为0.8毫米。带断屑效果的焊接PCBN刀片的前刀片宽度为0.01-5毫米，本实施例中，前刀片宽度为1毫米；带断屑效果的焊接PCBN刀片的刀片切削高度为1.59-12.0毫米，本实施例中，刀片切削高度为8毫米；带断屑效果的焊接PCBN刀片的前角角度为20°至负30°，本实施例中，前角角度为5°；带断屑效果的焊接PCBN刀片的刀片顶角角度为10-170度，本实施例中，刀片顶角角度为55度。

一种带断屑效果的焊接PCBN刀片的制造方法，包括以下步骤：PCBN刀头加工至预设刀头尺寸，本实施例中，采用电火花线切割机床(慢走丝机床，铜丝直径选用0.05-0.25mm)把整体PCBN材料切成所需的尺寸。硬质合金基体加工至预设基体尺寸，先准备硬质合金基体，硬质合金基体的制作遵循常规工艺路线，但是硬质合金基体的厚度会比标准的硬质合金基体厚0.1-2.5mm，具体厚度根据断屑槽的设计来确定。在硬质合金基体上切削出凹槽，根据不同的实施例的要求，可以选择电火花、激光或者磨削加工的方式切削出凹槽。将PCBN刀头焊接到凹槽，本实施例中，采用高频焊接机，设置50KHz～400KHz的高频电流把PCBN刀头镶嵌焊接到硬质合金基体上的凹槽处。开设断屑槽，使用专用磨床磨制PCBN刀片的刃口处理及尺寸，遵循常规工艺路线即可；或者先根据设计的断屑槽，用砂轮磨削或者电火花加工断屑槽，再利用专用磨床磨制PCBN刀片的刃口处理及尺寸。在开设断屑槽后，还包括以下步骤：添加涂层，所述涂层包括TiN，ArN，TiAlN，TiCN或金刚石涂层，在添加涂层前，需要清洁PCBN刀片，然后再通过物理气相沉淀涂层或者化学气相沉淀涂层的方法进行涂层。

本发明公开了一种通过镶嵌式焊接，然后进行断屑槽加工的新工艺方法，和不同形状刀片焊接后，满足客户从粗加工到精加工的各种加工需求。其在刀片上的定位精度可以达到+/-0.005mm。本发明改变了以往的PCBN刀片前刀面的加工均为砂轮磨削加工简单平面及平面组合，只能实现0度前角或者负前角的现状。通过采用本发明的制造方法，可以精准加工断屑槽，制造的PCBN刀片可以控制材料的断屑及切屑的流向，使切屑不影响加工，极大的提升了工艺的稳定性。并且可以在自动化产线及智能制造中使用，对于批量生产制造有极其重要的意义。

Claims

1.一种带断屑效果的焊接PCBN刀片，其特征在于，包括硬质合金基体和PCBN刀头，所述硬质合金基体和所述PCBN刀头连接，所述硬质合金基体的一侧设置有凹槽，所述PCBN刀头与所述凹槽配合，所述硬质合金基体上设置有断屑槽。

2.根据权利要求1所述的带断屑效果的焊接PCBN刀片，其特征在于，所述凹槽为通槽。

3.根据权利要求2所述的带断屑效果的焊接PCBN刀片，其特征在于，所述硬质合金基体上包括第一凹槽基体和第二凹槽基体，所述第一凹槽基体的厚度小于所述第二凹槽基体的厚度。

4.根据权利要求3所述的带断屑效果的焊接PCBN刀片，其特征在于，所述断屑槽设置在所述第一凹槽基体上。

5.根据权利要求4所述的带断屑效果的焊接PCBN刀片，其特征在于，所述断屑槽靠近所述PCBN刀头设置。

6.根据权利要求1所述的带断屑效果的焊接PCBN刀片，其特征在于，所述硬质合金基体与所述PCBN刀头通过焊接进行连接。

7.根据权利要求1所述的带断屑效果的焊接PCBN刀片，其特征在于，所述PCBN刀头的厚度为0.1-10毫米，所述PCBN刀头的长度为0.1-10毫米。

8.一种带断屑效果的焊接PCBN刀片的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

PCBN刀头加工至预设刀头尺寸；

硬质合金基体加工至预设基体尺寸；

在所述硬质合金基体上切削出凹槽；

将所述PCBN刀头焊接到所述凹槽；

开设断屑槽。

9.根据权利要求8带断屑效果的焊接PCBN刀片的制造方法，其特征在于，在开设断屑槽后，还包括以下步骤：

添加涂层。

10.根据权利要求9带断屑效果的焊接PCBN刀片的制造方法，其特征在于，所述涂层包括TiN，ArN，TiAlN，TiCN或金刚石涂层。