CN115090913A - 可转位式刀片及车刀 - Google Patents

Abstract

本发明属于机加工刀具领域，具体公开了一种利于排出切屑的可转位式刀片及车刀。该可转位式刀片通过在刀片主体的周缘朝向其一侧延伸形成的回转部上开设弧形凹槽加工出切削部，该切削部相当于刀片主体周缘局部沿轴向朝外延伸形成的结构，其使用过程中需要使刀片主体朝进刀方向倾斜，以保证处于工作位的切削部朝前超出其他切削部，因此该可转位式刀片使用过程中存在自然倾斜的角度，对切削部正面流出的切屑具有一定的导向作用，利于使切屑朝一个方向卷曲外排，所以基本不会缠绕刀尖；同时，由于回转部上开设的是弧形凹槽，利于对切屑进行导排，因此切屑基本不会在工作位切削部的切削部正面与相邻的切削部的切削部背面之间形成堆积。

Description

可转位式刀片及车刀

技术领域

本发明属于机加工刀具领域，具体涉及一种可转位式刀片及车刀。

背景技术

可转位式刀片是可转位使用的刀片，其可以为多种，例如：螺纹车刀片、外径车刀片、外径槽刀片、端面槽刀片等等。

可转位式刀片一般具有多个切削部，当其中一个切削部磨损后，可旋转刀片使用另外的切削部进行切削。例如：授权公告号为CN213410682U的中国实用新型专利，就公开了一种立装式螺纹车刀片，其包括刀片主体，刀片主体上具有安装孔和至少两个切削部，各切削部以安装孔为中心圆周均布；各切削部的外轮廓面位于同一回转曲面上，回转曲面的轴线为安装孔的中心线，回转曲面的母线与螺纹牙型匹配；刀片主体周向上，切削部的一面为切削部正面，另一面为切削部背面，切削部正面与外轮廓面的交线为切削刃。

虽然上述的立装式螺纹车刀片将切削部设置在刀片主体周向上，便于加工，还可制得更多的切削部，并且容易保证切削刃和刀尖相对刀片中心的位置精度，但是其切削部相当于刀片主体周缘局部沿径向朝外延伸形成的结构，且其切削部的刀尖角的角平分线与刀片主体的轴心线保持垂直，又由于车削加工螺纹过程中切削部的刀尖角的角平分线必须与工件轴线保持垂直，否则会产生牙型歪斜问题，因此上述的立装式螺纹车刀片在使用过程中刀片主体的轴心线与工件轴线是保持平行的，刀片主体对切屑基本没有导向作用，切削时产生的切屑沿切削部正面流出后，容易堆积在工作位切削部的切削部正面与相邻的切削部的切削部背面之间，即刀片容屑槽中，进而出现切屑缠绕刀尖、加剧切削部的磨损、划伤工件等问题，不仅减少了刀片的使用寿命，而且降低了对工件的加工质量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种利于排出切屑的可转位式刀片。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：可转位式刀片，包括刀片主体，刀片主体上设有安装孔以及位于安装孔周向外围的切削部；

切削部包括侧轮廓面、切削部正面和切削部背面；

刀片主体的周缘朝向背离刀片主体的其中一个侧面的方向延伸形成回转部，回转部的回转轴线与安装孔的轴心线共线；

回转部上开设有至少两个弧形凹槽，相邻的两个弧形凹槽之间形成的凸起即为切削部；

切削部的侧轮廓面处于回转部的回转曲面上，同一个切削部上的切削部正面和切削部背面各自对应于不同的弧形凹槽。

进一步的，切削部至少为两个，对应于同一个弧形凹槽的切削部正面和切削部背面通过弧形部平滑过渡连接。

进一步的，各切削部在以安装孔为中心的圆周上均匀分布。

进一步的，切削部正面为平面，切削部背面为弧形面。

进一步的，该可转位式刀片为螺纹加工用刀片，其回转部的横截面与待加工螺纹的牙型相匹配，且其回转部内表面的锥度C_内大于外表面的锥度C_外。

进一步的，切削部正面与侧轮廓面相交形成两条主切削刃，两条主切削刃之间的夹角为其所在切削部的刀尖角θ，30°≤θ≤60°。

本发明还提供了一种利于排出切屑的可转位式车刀，其包括刀杆和安装在刀杆上的刀片，刀片为上述的可转位式刀片；

刀杆的前端设有安装部，刀片通过刀片主体倾斜设置在安装部上，使处于工作位的切削部其刀尖朝前超出其他切削部的刀尖，以使工作过程中其他切削部不与工件产生干涉。

进一步的，该可转位式车刀为螺纹加工用车刀；

切削部的数量为八个，刀片主体与刀杆的轴心线之间的夹角为α，α＝75°；

处于工作位的切削部，其刀尖角的角平分线与刀杆的轴心线保持平行。

进一步的，刀片主体上设有定位部，定位部具有与切削部一一对应的第一定位结构；

刀杆上设有第二定位结构；

处于工作位的切削部，其所对应的第一定位结构与第二定位结构配合相连。

进一步的，第一定位结构为与定位部数量相等的第一定位孔；

第二定位结构为第二定位孔；

第二定位孔与所对应的第一定位孔通过定位件配合相连。

本发明的有益效果是：

1)通过在刀片主体的周缘朝向其一侧延伸形成的回转部上开设弧形凹槽加工出切削部，该切削部相当于刀片主体周缘局部沿轴向朝外延伸形成的结构，其使用过程中需要使刀片主体朝进刀方向倾斜，以保证处于工作位的切削部朝前超出其他切削部，确保其他切削部不与工件产生干涉，因此该可转位式刀片使用过程中存在自然倾斜的角度，对切削部正面流出的切屑具有一定的导向作用，利于使产生的切屑朝一个方向卷曲外排，所以基本不会缠绕刀尖；特别是加工螺纹时，因为切削部刀尖角的角平分线与刀片主体的轴心线之间的夹角通常是小于45°的，所以刀片主体的轴心线与工件轴线之间的夹角大于45°，更利于使切屑朝一个方向卷曲并顺利排出；同时，由于回转部上开设的是弧形凹槽，利于对切屑进行导排，因此切屑基本不会在工作位切削部的切削部正面与相邻的切削部的切削部背面之间形成堆积，进一步避免了切屑缠绕刀尖、加剧切削部的磨损、划伤工件等问题，保证了刀片的使用寿命和加工质量。

2)该可转位式刀片制作时，先加工出圆锥形结构的整体和安装孔，再在回转部上开设弧形凹槽加工出切削部即可，制造简单，很适合硬质合金刀片的压制和拔模，所需模具的结构也较为简单，没有额外的复杂曲面和定位装置，生产成本低；而且，利于保证切削刃和刀尖相对于刀片中心的位置精度；另外，所需配套的刀杆制造也很简单。

3)由于该可转位式刀片的切削部相当于刀片主体周缘局部沿轴向朝外延伸形成的结构，通过控制切削部的长度和倾斜的角度即可有效防止使用过程中未处于工作位的切削部与工件产生干涉，因此切削部可根据实际情况灵活设置，并利于设置更多的切削部，以增加刀片的使用寿命。

4)该可转位式刀片的适用于范围广，可作为螺纹车刀片、外径车刀片、外径槽刀片、端面槽刀片等使用。

附图说明

图1是本发明中可转位式刀片的实施结构示意图；

图2是本发明中可转位式刀片的正视图；

图3是沿图2中A-A线的剖视图；

图4是回转部开设弧形凹槽前刀片主体的实施结构示意图；

图5是回转部开设弧形凹槽前刀片主体的侧视图；

图6是沿图5中B-B线的剖视图；

图7是本发明中可转位式车刀的实施结构示意图；

图8是本发明中可转位式车刀的侧视图；

图9是刀杆的实施结构示意图；

图10是本发明中可转位式车刀加工螺纹的工作状态示意图一；

图11是本发明中可转位式车刀加工螺纹的工作状态示意图二；

图12是本发明中可转位式车刀加工螺纹的工作状态示意图三；

图13是本发明中可转位式车刀加工螺纹的工作状态示意图四；

图中标记为：刀片主体100、安装孔110、切削部120、侧轮廓面121、切削部正面122、切削部背面123、主切削刃124、弧形部125、刀尖126、角平分线127、定位部130、第一定位结构131、回转部200、回转轴线210、弧形凹槽220、回转曲面230、刀杆300、安装部310、第二定位结构320、工件400、切屑500。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“前”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。刀尖角是基面中测量的主切削刃和副切削刃的夹角。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

结合图1至图6所示，可转位式刀片，包括刀片主体100，刀片主体100上设有安装孔110以及位于安装孔110周向外围的切削部120；

切削部120包括侧轮廓面121、切削部正面122和切削部背面123；

刀片主体100的周缘朝向背离刀片主体100的其中一个侧面的方向延伸形成回转部200，回转部200的回转轴线210与安装孔110的轴心线共线；

回转部200上开设有至少两个弧形凹槽220，相邻的两个弧形凹槽220之间形成的凸起即为切削部120；

切削部120的侧轮廓面121处于回转部200的回转曲面230上，同一个切削部120上的切削部正面122和切削部背面123各自对应于不同的弧形凹槽220。

该可转位式刀片通过在刀片主体100的周缘朝向其一侧延伸形成的回转部200上开设弧形凹槽220加工出切削部120，该切削部120相当于刀片主体100周缘局部沿轴向朝外延伸形成的结构，其使用过程中需要使刀片主体100朝进刀方向倾斜，以保证处于工作位的切削部120朝前超出其他切削部120，确保其他切削部120不与工件400产生干涉，因此该可转位式刀片使用过程中存在自然倾斜的角度，对切削部正面122流出的切屑500具有一定的导向作用，利于使产生的切屑500朝一个方向卷曲外排，所以基本不会缠绕刀尖，如图10所示；特别是加工螺纹时，因为切削部120刀尖角的角平分线127与刀片主体100的轴心线之间的夹角通常是小于45°的，所以刀片主体100的轴心线与工件400轴线之间的夹角大于45°，更利于使切屑500朝一个方向卷曲并顺利排出；同时，由于回转部200上开设的是弧形凹槽220，利于对切屑500进行导排，因此切屑500基本不会在工作位切削部120的切削部正面122与相邻的切削部120的切削部背面123之间形成堆积，进一步避免了切屑500缠绕刀尖、加剧切削部120的磨损、划伤工件400等问题，保证了刀片的使用寿命和加工质量。

该可转位式刀片制作时，先加工出圆锥形结构的整体和安装孔110，再在回转部200上开设弧形凹槽220加工出切削部120即可，制造简单，很适合硬质合金刀片的压制和拔模，所需模具的结构也较为简单，没有额外的复杂曲面和定位装置，生产成本低；而且，利于保证切削刃和刀尖相对于刀片中心的位置精度；另外，所需配套的刀杆制造也很简单。改变弧形凹槽220的数量和形状即可制得不同数量的切削部120，且由于该可转位式刀片的切削部120相当于刀片主体100周缘局部沿轴向朝外延伸形成的结构，通过控制切削部120的长度和倾斜的角度即可有效防止使用过程中未处于工作位的切削部120与工件400产生干涉，因此切削部120可根据实际情况灵活设置，并利于设置更多的切削部120，以增加刀片的使用寿命。图1和图2实施方式为具有八个切削部120的刀片。

其中，刀片主体100为该可转位式刀片的基体，其通常为中心对称结构，优选圆锥台形结构；安装孔110是开设在刀片主体100上，用于与刀杆300或刀盘进行连接的通孔；一般将安装孔110开设在刀片主体100的中央部位，通常采用螺钉、螺栓等连接件穿过安装孔110将刀片主体100与刀杆300或刀盘连接在一起。

切削部120是刀片主体100上用于切削工件400的结构；侧轮廓面121是指切削部120的内外两侧面及内外两侧面之间的过渡面；切削部正面122是切削部120的前刀面，是直接作用于被切削的金属层,并控制切屑500沿其排出的刀面；切削部背面123是切削部120上切削部正面122背向侧的表面，可用于导向切屑500。

该可转位式刀片的适用于范围广，可作为螺纹车刀片、外径车刀片、外径槽刀片、端面槽刀片等使用。若是用于加工三角形螺纹或“V”形槽时，则使切削部正面122与侧轮廓面121相交形成“V”形的切削刃；若是用于加工梯形螺纹或梯形槽时，则使切削部正面122与侧轮廓面121相交形成“︹”形的切削刃；若是用于加工矩形螺纹或矩形槽时，则使切削部正面122与侧轮廓面121相交形成“凵”形的切削刃；若是用于加工弧形螺纹或弧形槽时，则使切削部正面122与侧轮廓面121相交形成“∩”形的切削刃；同理，若用于加工其他形状的螺纹或槽时，则使切削部正面122与侧轮廓面121相交形成相应轮廓形状的切削刃即可。

优选的，结合图1、图2和图3所示，切削部120至少为两个，对应于同一个弧形凹槽220的切削部正面122和切削部背面123通过弧形部125平滑过渡连接。弧形部125不仅能够将切削部正面122和切削部背面123平滑过渡连接，提高该可转位式刀片的整体性和强度，而且可以对沿切削部正面122排出的切屑500进行导向，提高排屑效果。

为了提高该可转位式刀片的稳定性和转位使用的便利性，如图2所示，优选使各切削部120在以安装孔110为中心的圆周上均匀分布。

为了进一步提高该可转位式刀片的排屑效果，如图1和图3所示，将切削部正面122设置为平面，将切削部背面123设置为弧形面。如此，在切削部正面122排出的切屑500通过弧形部125导向后，能够通过弧形结构的切削部背面123进一步对切屑500导向，可使得切屑500顺切削部背面123卷绕并朝回转部200的切线方向导向，同时与具有自然倾斜角度的刀片主体100协同作用，进一步利于使切屑500朝一个方向卷曲外排，如图10所示。

回转部200是刀片主体100上加工出切削部120的结构，如图4和图6所示，回转部200通常为沿着自身的延伸方向回转部200的厚度逐渐减小的结构；回转轴线210是回转部200的轴心线，也作为该可转位式刀片转位过程中绕着转动的中心线；弧形凹槽220是开设在回转部200上的槽，也作为刀片容屑槽，其曲率与回转部200的回转曲面230的曲率相同。

如图3所示，任意相邻的两个切削部120之间的弧形凹槽220，其槽底面主要由其中一个切削部120的切削部正面122、另一个切削部120的切削部背面123、以及将彼此相对应的切削部正面122与切削部背面123平滑过渡连接的弧形部125构成。可见，切削部背面123为弧形凹槽220底面的主要部分，将切削部背面123设置为弧形面还利于使弧形凹槽220有效避让工件400，防止刀片其他部分与工件400发生干涉，如图10、图11、图12和图13所示。

作为本发明的一种优选方案，再结合图1至图6所示，该可转位式刀片为螺纹加工用刀片，其回转部200的横截面与待加工螺纹的牙型相匹配，且其回转部200内表面的锥度C_内大于外表面的锥度C_外。由于车削加工螺纹过程中切削部120的刀尖角的角平分线127必须与工件400的轴线保持垂直，为了便于使处于工作位的切削部120朝前超出，并防止其他切削部120与工件400产生干涉，因此需要使得回转部200内表面的锥度C_内大于外表面的锥度C_外，如此方可使切削部120刀尖角的角平分线127朝外倾斜，便于使用。

在上述基础上，为了便于加工三角形螺纹，结合图3和图8所示，使切削部正面122与侧轮廓面121相交形成两条主切削刃124，两条主切削刃124之间的夹角为其所在切削部120的刀尖角θ，30°≤θ≤60°。因为作为平面的切削部正面122相当于基面，所以其两条主切削刃124之间的夹角为其所在切削部120的刀尖角；优选使切削部120的刀尖角为55°。

本发明还提供了一种可转位式车刀，结合图1至图8所示，包括刀杆300和安装在刀杆300上的刀片，刀片为上述的可转位式刀片；

刀杆300的前端设有安装部310，刀片通过刀片主体100倾斜设置在安装部310上，使处于工作位的切削部120其刀尖126朝前超出其他切削部120的刀尖126；也即，处于工作位的切削部120，其刀尖126位于其他切削部120的刀尖126的前侧；从而确保工作过程中其他切削部120不与工件400产生干涉。安装部310可以为多种结构，优选为与刀片主体100相适配的半槽。

结合图10、图11、图12和图13所示，利用上述可转位式车刀加工工件400时，需要对处于工作位的切削部120的上下部分做干涉检查；若存在干涉，需要更换其他尺寸的刀片。从图13可以直观看出，处于工作位的切削部120对工件400进行切削，其他切削部120与工件400保持一定间隔，特别是与工作位切削部120上下相邻的两个切削部120。

优选的，如图8所示，该可转位式车刀为螺纹加工用车刀；

切削部120的数量为八个，刀片主体100与刀杆(300)的轴心线之间的夹角为α，α＝75°；

处于工作位的切削部120，其刀尖角的角平分线127与刀杆300的轴心线保持平行。如此，利于该可转位式车刀的装夹使用，并保证其稳定性，而且利于提高其使用寿命并确保加工精度。

为了便于在转位调节后，快速将刀片定位固定在刀杆300上，结合图7至图9所示，刀片主体100上设有定位部130，定位部130具有与切削部120一一对应的第一定位结构131；

刀杆300上设有第二定位结构320；

处于工作位的切削部120，其所对应的第一定位结构131与第二定位结构320配合相连。通过第一定位结构131与第二定位结构320配合，不仅利于将需要用到的切削部120快速调节至工作位，而且可防止刀片切削时受力导致刀片主体100旋转。

第一定位结构131和第二定位结构320可以为多种，例如：卡扣结构、相匹配的凸起和凹槽、定位销和定位孔等等。

为了便于加工并保证良好的定位效果，再结合图7和图9所示，第一定位结构131为与定位部130数量相等的第一定位孔；

第二定位结构320为第二定位孔；

第二定位孔与所对应的第一定位孔通过定位件配合相连。定位件可以为多种，例如：紧定螺钉、插销等等。

Claims (10)

1.可转位式刀片，包括刀片主体(100)，刀片主体(100)上设有安装孔(110)以及位于安装孔(110)周向外围的切削部(120)；

切削部(120)包括侧轮廓面(121)、切削部正面(122)和切削部背面(123)；其特征在于：

刀片主体(100)的周缘朝向背离刀片主体(100)的其中一个侧面的方向延伸形成回转部(200)，回转部(200)的回转轴线(210)与安装孔(110)的轴心线共线；

回转部(200)上开设有至少两个弧形凹槽(220)，相邻的两个弧形凹槽(220)之间形成的凸起即为切削部(120)；

切削部(120)的侧轮廓面(121)处于回转部(200)的回转曲面(230)上，同一个切削部(120)上的切削部正面(122)和切削部背面(123)各自对应于不同的弧形凹槽(220)。

2.根据权利要求1所述的可转位式刀片，其特征在于：切削部(120)至少为两个，对应于同一个弧形凹槽(220)的切削部正面(122)和切削部背面(123)通过弧形部(125)平滑过渡连接。

3.根据权利要求2所述的可转位式刀片，其特征在于：各切削部(120)在以安装孔(110)为中心的圆周上均匀分布。

4.根据权利要求2所述的可转位式刀片，其特征在于：切削部正面(122)为平面，切削部背面(123)为弧形面。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的可转位式刀片，其特征在于：该可转位式刀片为螺纹加工用刀片，其回转部(200)的横截面与待加工螺纹的牙型相匹配，且其回转部(200)内表面的锥度C_内大于外表面的锥度C_外。

6.根据权利要求5所述的可转位式刀片，其特征在于：切削部正面(122)与侧轮廓面(121)相交形成两条主切削刃(124)，两条主切削刃(124)之间的夹角为其所在切削部(120)的刀尖角θ，30°≤θ≤60°。

7.可转位式车刀，包括刀杆(300)和安装在刀杆(300)上的刀片，其特征在于：刀片为权利要求1至6中任意一项所述的可转位式刀片；

刀杆(300)的前端设有安装部(310)，刀片通过刀片主体(100)倾斜设置在安装部(310)上，使处于工作位的切削部(120)其刀尖(126)朝前超出其他切削部(120)的刀尖(126)，以使工作过程中其他切削部(120)不与工件(400)产生干涉。

8.根据权利要求7所述的可转位式车刀，其特征在于：该可转位式车刀为螺纹加工用车刀；

切削部(120)的数量为八个，刀片主体(100)与刀杆(300)的轴心线之间的夹角为α，α＝75°；

处于工作位的切削部(120)，其刀尖角的角平分线(127)与刀杆(300)的轴心线保持平行。

9.根据权利要求7或8所述的可转位式车刀，其特征在于：刀片主体(100)上设有定位部(130)，定位部(130)具有与切削部(120)一一对应的第一定位结构(131)；

刀杆(300)上设有第二定位结构(320)；

处于工作位的切削部(120)，其所对应的第一定位结构(131)与第二定位结构(320)配合相连。

10.根据权利要求9所述的可转位式车刀，其特征在于：第一定位结构(131)为与定位部(130)数量相等的第一定位孔；

第二定位结构(320)为第二定位孔；

第二定位孔与所对应的第一定位孔通过定位件配合相连。

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