CN113399723B - 一种铣削刀片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铣削刀片，包括刀片本体；所述刀片本体的轮廓投影为大致四边形形状；所述刀片本体具有上表面、底表面和侧面；所述刀片本体的四边的上表面与侧面相交构成所述铣削刀片的主切削刃，相邻的主切削刃之间在刀片本体的角部由圆弧过渡并形成刀尖，刀尖处具有圆弧切削刃；所述刀片本体的上表面由切削刃向中心部方向延伸顺序设有前刀面、下凹曲面和定位面；在所述下凹曲面内，对应于刀片本体的四边分布有多个水滴形加强筋和葫芦形断屑器，且水滴形加强筋和葫芦形断屑器呈交替分布。本发明可以加强刀片前刀面强度，增加刀片锁切削液能力，降低切削热，增加刀片断屑能力。

Description

一种铣削刀片

技术领域

本发明涉及刀具技术领域，特别是涉及一种铣削刀片。

背景技术

铣削刀具是机械制造中用于切削加工的工具，由于机械制造中使用的刀具基本上都用于铣削金属材料，因此这类刀具为金属切削刀具。随着加工制造技术的发展，对粗加工铣削的效率需求与日俱增，因此，拥有大金属去除率的快进给铣削刀片在航空航天，汽车模具等加工行业中得到广泛应用。现有技术的铣削刀片是安装在具有旋转轴线的刀柄上，通常采用小切削深度，大进给速率的加工方式，但是现有技术的铣削刀片主要存在以下问题：

1、在进行高金属去除率加工时，现有技术的铣削刀片的前刀面应力极大，易产生崩刃，使刀具提前失效。

2、在加工钛合金等难加工材料时，由于钛合金材料热传导性能差，切削热集中在切削刃带部，切削热上升；在高温下钛合金等难加工材料会与刀片材料产生化学反应，在刀片前刀面出现扩散磨损，最终导致崩刃；在加工高温合金、钛合金等需充分冷却的难加工材料时，由于高速加工，切削液难以充分与刀片和工件接触，降低加工温度，影响刀片寿命。

3、在加工钛合金等难加工材料时，切屑会发生硬化，现有技术的铣削刀片加工时，切屑与刀片前刀面接触区域大，在刀片前刀面发生剧烈磨擦，产生大量切削热，加剧刀片磨损。

4、在加工高塑性的材料时，由于刀具进给量较大，切屑难以折断，易划伤刀具或工件表面。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种铣削刀片，通过结构改进，不但可以加强刀片前刀面强度；增加刀片锁切削液能力，使切削液可以充分与刀具和工件接触，冷却能力提高；而且可以减少切屑与刀片表面接触区域，降低切削热；以及减小切屑的卷曲半径，增加刀片断屑能力。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种铣削刀片，包括刀片本体；所述刀片本体的轮廓投影为大致四边形形状；所述刀片本体具有上表面、底表面和侧面；所述刀片本体的四边的上表面与侧面相交构成所述铣削刀片的主切削刃，相邻的主切削刃之间在刀片本体的角部由圆角过渡并形成刀尖，刀尖处具有圆角切削刃；所述刀片本体的上表面由切削刃向中部方向延伸顺序设有前刀面、下凹曲面和定位面；在所述下凹曲面内，对应于刀片本体的四边分布有多个水滴形加强筋和葫芦形断屑器，且水滴形加强筋和葫芦形断屑器呈交替分布，其中，水滴形加强筋的对称中心线与主切削刃的夹角为α，水滴形加强筋的对称中心线和葫芦形断屑器的对称中心线的夹角为β，α取值范围为70°～110°，β取值范围为0°～30°。

所述刀片本体中，每边所对应的水滴形加强筋的数量为m个，葫芦形断屑器的数量为m-1个，其中m的取值范围为3-7。

所述水滴形加强筋具有大小头，所述水滴形加强筋的大头朝向刀片本体的内侧，所述水滴形加强筋的小头朝向刀片本体的外侧。

所述水滴形加强筋的顶面与水滴形加强筋的通过对称中心线的纵截面的交线含有一条直线和一个第一圆弧，并通过一个第一连接圆弧与所述下凹曲面连接；所述水滴形加强筋的顶面的直线与水平面具有一个夹角。

所述水滴形加强筋的顶面直线长度为L，直线与水平面夹角为a，第一圆弧的半径为R1，第一连接圆弧的半径为R2，交线的最高点和最低点在竖直方向的距离为h；设D为刀片本体的四边形内切圆直径，所述直线长度L的取值范围为0.03Dmm-0.15Dmm，夹角a的取值范围为3°～20°，半径R1的取值范围为0.5mm-10mm，半径R2的取值范围为0.1mm-0.8mm，距离h的取值范围为0.01-0.25mm。

所述水滴形加强筋的垂直与水滴形加强筋的对称中心线的横截面的面积沿着水滴形加强筋的对称中心线由外向内呈逐渐增大；所述水滴形加强筋的横截面方向，由顶面的平台通过两边的第二圆弧分别与两个斜面连接，并通过两个第一连接圆弧与下凹曲面连接。

所述水滴形加强筋的横截面方向，所述水滴形加强筋的顶面宽度为w，两斜面之间的夹角为b，第二圆弧的半径为R3；其中，顶面宽度w的取值范围为0.02mm-0.1mm，夹角b的取值范围为60°～150°,半径R3的取值范围为0.1mm-1mm。

所述葫芦形断屑器由多个顺序连接的凸起构成，所述多个凸起由外向内呈渐次增大。

所述葫芦形断屑器由三个顺序连接的凸起构成，且每个凸起的凸起面均为圆弧面，圆弧面的半径由外向内呈渐次增大。

所述葫芦形断屑器的顶面与葫芦形断屑器的通过对称中心线的纵截面的交线中，相邻的两个凸起之间均通过圆弧连接，最内侧的一个凸起与下凹曲面之间也通过圆弧连接。

所述刀片本体为高速钢、硬质合金、CBN和PCD中的一种或多种材料制作而成。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：

1、本发明由于采用了在所述下凹曲面内，对应于刀片本体的四边分布有多个水滴形加强筋和葫芦形断屑器，且水滴形加强筋和葫芦形断屑器呈交替分布，其中，水滴形加强筋的对称中心线与主切削刃的夹角为α，水滴形加强筋的对称中心线和葫芦形断屑器的对称中心线的夹角为β，α取值范围为70°～110°，β取值范围为0°～30°。本发明的这种结构，由于在刀片槽内采用水滴形加强筋和葫芦形断屑器交替排布，可以降低加工时刀片前刀面应力，同时减少切屑与刀片前刀面接触面积，减少切屑与刀片前刀面摩擦，减少切削热；并且形成密闭空间，切削加工时，提高刀片锁切削液能力，使切削液可以充分与刀具和工件接触，提高冷却能力，降低切削温度，减少扩散磨损，提高刀片加工寿命。

2、本发明由于采用了将水滴形加强筋设计成具有大小头，所述水滴形加强筋的大头朝向刀片本体的内侧，所述水滴形加强筋的小头朝向刀片本体的外侧。本发明的这种结构，可以既保证刀片的容屑空间和锁切削液空间，又可以保证刀片前刀面强度。

3、本发明由于采用了在水滴形加强筋的横截面方向，水滴形加强筋的顶面宽度为w，且顶面宽度w的取值范围为0.02mm-0.1mm。本发明的这种结构，是将水滴形加强筋的顶部采用平台设计，可以避免切屑与加强筋点接触，应力过大，造成加强筋提前失效的弊端。

4、本发明由于采用了将葫芦形断屑器设计成由多个顺序连接的凸起构成，且所述多个凸起由外向内呈渐次增大。本发明的这种结构，是将葫芦形断屑器采用断屑凸点结构设计，使刀片在不同进给参数下使切屑被卷曲并折断从而达到良好的断屑效果。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种铣削刀片不局限于实施例。

附图说明

图1是本发明的实施例的立体构造示意图；

图2是本发明的实施例的俯视图；

图3是本发明的实施例的水滴形加强筋位置处的放大示意图；

图4是沿图3中的A-A线的剖视图；

图5是沿图3中的B-B线的剖视图；

图6是本发明的实施例的葫芦形断屑器位置处的放大示意图；

图7是沿图6中的C-C线的剖视图。

图中，1、刀片本体；2、主前刀面；3、底表面；4、主后刀面；5、主切削刃；6、定位面；7、下凹曲面；8、刀尖；9、圆角切削刃；10、葫芦形断屑器；11、水滴形加强筋。

具体实施方式

实施例

参见图1至图7所示，本发明的一种铣削刀片，包括刀片本体1；所述刀片本体1的轮廓投影为大致四边形形状；所述刀片本体1具有上表面、底表面3和侧面；所述刀片本体1的四边的上表面与侧面相交构成所述铣削刀片的主切削刃5，相邻的主切削刃5之间在刀片本体的角部由圆角过渡并形成刀尖8，刀尖处具有圆角切削刃9；所述刀片本体1的上表面由切削刃向中心部方向延伸顺序设有前刀面、下凹曲面7和定位面6；对应于主切削刃5的上面设有主前刀面2，对应于主切削刃5的侧面设有主后刀面4；在所述下凹曲面7内，对应于刀片本体的四边分布有多个水滴形加强筋11和葫芦形断屑器10，且水滴形加强筋11和葫芦形断屑器10呈交替分布，其中，如图2所示，水滴形加强筋11的对称中心线与主切削刃5的夹角为α，水滴形加强筋11的对称中心线和葫芦形断屑器10的对称中心线的夹角为β，α取值范围为70°～110°，β取值范围为0°～30°。

本实施例中，所述刀片本体1中，每边所对应的水滴形加强筋的数量为m个，葫芦形断屑器的数量为m-1个，其中m为4个。

如图2、图3所示，本实施例中，所述水滴形加强筋11具有大小头，所述水滴形加强筋11的大头111朝向刀片本体1的内侧，所述水滴形加强筋11的小头112朝向刀片本体1的外侧。

如图4所示，本实施例中，所述水滴形加强筋11的顶面与水滴形加强筋11的通过对称中心线的纵截面的交线含有一条直线113和一个第一圆弧，第一圆弧的半径为R1，并通过一个第一连接圆弧与所述下凹曲面7连接，第一连接圆弧的半径为R2；所述水滴形加强筋11的顶面的直线113与水平面具有一个夹角。

本实施例中，所述水滴形加强筋11的顶面直线113长度为L，直线113与水平面夹角为a，交线的最高点和最低点在竖直方向的距离为h；设D为刀片本体1的四边形内切圆直径，所述直线长度L的取值范围为0.03Dmm-0.15Dmm，夹角a的取值范围为3°～20°，半径R1的取值范围为0.5mm-10mm，半径R2的取值范围为0.1mm-0.8mm，距离h的取值范围为0.01-0.25mm。

如图3、图5所示，本实施例中，所述水滴形加强筋11的垂直与水滴形加强筋的对称中心线的横截面的面积沿着水滴形加强筋11的对称中心线由外向内呈逐渐增大；所述水滴形加强筋11的横截面方向，由顶面的平台114通过两边的第二圆弧分别与两个斜面115连接，并通过两个第一连接圆弧与下凹曲面7连接，其中，第二圆弧的半径为R3。

本实施例中，所述水滴形加强筋11的横截面方向，所述水滴形加强筋11的顶面的平台114宽度为w，两斜面115之间的夹角为b；其中，顶面的平台114宽度w的取值范围为0.02mm-0.1mm，夹角b的取值范围为60°～150°,半径R3的取值范围为0.1mm-1mm。

本发明的这种水滴形加强筋11，可以保证增加刀片结构强度的同时，保证前刀面前端的容屑空间和锁切削液空间，有利于刀具排屑，避免切屑划伤工件和刀片，切削液充分冷却，降低刀片和工件表面温升。同时减低刀片的接触应力，保持加强筋结构完整，延长刀具加工寿命。

如图2、图6、图7所示，本实施例中，所述葫芦形断屑器10由三个顺序连接的凸起101、102、103构成，三个凸起中，凸起101靠最外侧，凸起103靠最内侧，凸起102处于中间，三个凸起101、102、103由外向内呈渐次增大，即凸起103最大，凸起101最小，且每个凸起的凸起面均为圆弧面，圆弧面的半径由外向内呈渐次增大，凸起101的圆弧半径为R41，凸起102的圆弧半径为R42，凸起103的圆弧半径为R43，R43＞R42＞R41，并满足职下关系式：R42＝(1.1-2.5)×R41，R43＝(1.5-3)×R41，R41的取值范围为0.25mm-1mm。

如图7所示，本实施例中，所述葫芦形断屑器10的顶面与葫芦形断屑器10的通过对称中心线的纵截面的交线中，相邻的两个凸起之间均通过圆弧连接，最内侧的一个凸起与下凹曲面之间也通过圆弧连接，即凸起101与凸起102之间通过半径为R51的圆弧连接，凸起102与凸起103之间通过半径为R52的圆弧连接，凸起103与下凹曲面7之间通过半径为R53的圆弧连接；R51的取值范围为0.05mm-0.5mm；R52的取值范围为0.05mm-0.5mm；R53的取值范围为0.05mm-0.5mm。

本发明的这种葫芦形断屑器10，可以在加强刀片前刀面强度的前提下，使刀片在不同进给参数下使切屑被卷曲并折断从而达到良好的断屑效果。

本实施例中，所述刀片本体1为高速钢、硬质合金、CBN(立方氮化硼)和PCD(聚晶金刚石)中的一种或多种材料制作而成。

本发明的一种铣削刀片，采用了在所述下凹曲面7内，对应于刀片本体1的四边分布有多个水滴形加强筋11和葫芦形断屑器10，且水滴形加强筋11和葫芦形断屑器10呈交替分布，其中，水滴形加强筋11的对称中心线与主切削刃5的夹角为α，水滴形加强筋11的对称中心线和葫芦形断屑器10的对称中心线的夹角为β，α取值范围为70°～110°，β取值范围为0°～30°。本发明的这种结构，由于在刀片槽内采用水滴形加强筋11和葫芦形断屑器10交替排布，可以降低加工时刀片前刀面应力，同时减少切屑与刀片前刀面接触面积，减少切屑与刀片前刀面摩擦，减少切削热；水滴形加强筋11和葫芦形断屑器10交替分布，形成密闭空间，切削加工时，提高刀片锁切削液能力，使切削液可以充分与刀具和工件接触，提高冷却能力，降低切削温度，减少扩散磨损，提高刀片加工寿命。

本发明的一种铣削刀片，采用了将水滴形加强筋11设计成具有大小头，所述水滴形加强筋11的大头111朝向刀片本体1的内侧，所述水滴形加强筋11的小头112朝向刀片本体1的外侧。本发明的这种结构，可以既保证刀片的容屑空间和锁切削液空间，又可以保证刀片前刀面强度。

本发明的一种铣削刀片，采用了在水滴形加强筋11的横截面方向，水滴形加强筋的顶面的平台114宽度为w，且顶面的平台114宽度w的取值范围为0.02mm-0.1mm。本发明的这种结构，是将水滴形加强筋的顶部采用平台设计，可以避免切屑与加强筋点接触，应力过大，造成加强筋提前失效的弊端。

本发明的一种铣削刀片，采用了将葫芦形断屑器10设计成由三个顺序连接的凸起101、102、103构成，且所述三个凸起101、102、103由外向内呈渐次增大。本发明的这种结构，是将葫芦形断屑器采用断屑凸点结构设计，使刀片在不同进给参数下使切屑被卷曲并折断从而达到良好的断屑效果。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。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作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同化的等效实施例。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)

1.一种铣削刀片，包括刀片本体；所述刀片本体的轮廓投影为大致四边形形状；所述刀片本体具有上表面、底表面和侧面；所述刀片本体的四边的上表面与侧面相交构成所述铣削刀片的主切削刃，相邻的主切削刃之间在刀片本体的角部由圆弧过渡并形成刀尖，刀尖处具有圆弧切削刃；所述刀片本体的上表面由切削刃向中部方向延伸顺序设有前刀面、下凹曲面和定位面；其特征在于：在所述下凹曲面内，对应于刀片本体的四边分布有多个水滴形加强筋和葫芦形断屑器，且水滴形加强筋和葫芦形断屑器呈交替分布，其中，水滴形加强筋的对称中心线与主切削刃的夹角为α，水滴形加强筋的对称中心线和葫芦形断屑器的对称中心线的夹角为β，α取值范围为70°～110°，β取值范围为0°～30°。

2.根据权利要求1所述的铣削刀片，其特征在于：所述刀片本体中，每边所对应的水滴形加强筋的数量为m个，葫芦形断屑器的数量为m-1个，其中m的取值范围为3-7。

3.根据权利要求1或2所述的铣削刀片，其特征在于：所述水滴形加强筋具有大小头，所述水滴形加强筋的大头朝向刀片本体的内侧，所述水滴形加强筋的小头朝向刀片本体的外侧。

4.根据权利要求3所述的铣削刀片，其特征在于：所述水滴形加强筋的顶面与水滴形加强筋的通过对称中心线的纵截面的交线含有一条直线和一个第一圆弧，并通过一个第一连接圆弧与所述下凹曲面连接；所述水滴形加强筋的顶面的直线与水平面具有一个夹角。

5.根据权利要求4所述的铣削刀片，其特征在于：所述水滴形加强筋的顶面直线长度为L，直线与水平面夹角为a，第一圆弧的半径为R1，第一连接圆弧的半径为R2，交线的最高点和最低点在竖直方向的距离为h；设D为刀片本体的四边形内切圆直径，所述直线长度L的取值范围为0.03Dmm-0.15Dmm，夹角a的取值范围为3°～20°，半径R1的取值范围为0.5mm-10mm，半径R2的取值范围为0.1mm-0.8mm，距离h的取值范围为0.01-0.25mm。

6.根据权利要求5所述的铣削刀片，其特征在于：所述水滴形加强筋的垂直于 水滴形加强筋的对称中心线的横截面的面积沿着水滴形加强筋的对称中心线由外向内呈逐渐增大；所述水滴形加强筋的横截面方向，由顶面的平台通过两边的第二圆弧分别与两个斜面连接，并通过两个第一连接圆弧与下凹曲面连接。

7.根据权利要求6所述的铣削刀片，其特征在于：所述水滴形加强筋的横截面方向，所述水滴形加强筋的顶面宽度为w，两斜面之间的夹角为b，第二圆弧的半径为R3；其中，顶面宽度w的取值范围为0.02mm-0.1mm，夹角b的取值范围为60°～150°,半径R3的取值范围为0.1mm-1mm。

8.根据权利要求1或2所述的铣削刀片，其特征在于：所述葫芦形断屑器由多个顺序连接的凸起构成，所述多个凸起由外向内呈渐次增大。

9.根据权利要求8所述的铣削刀片，其特征在于：所述葫芦形断屑器由三个顺序连接的凸起构成，且每个凸起的凸起面均为圆弧面，圆弧面的半径由外向内呈渐次增大。

10.根据权利要求9所述的铣削刀片，其特征在于：所述葫芦形断屑器的顶面与葫芦形断屑器的通过对称中心线的纵截面的交线中，相邻的两个凸起之间均通过圆弧连接，最内侧的一个凸起与下凹曲面之间也通过圆弧连接。

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