CN117644221A - 一种切削稳定的切削刀片和切削刀具 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种切削稳定的切削刀片及切削刀具，切削刀片包括：相对设置的上表面和下表面；在上表面和下表面之间延伸的一对水平侧面和一对竖直侧面；贯穿上表面和下表面中部的通孔；其中，竖直侧面彼此相对设置；水平侧面彼此相对设置，水平侧面包括分别设置在两端的第一平面和第二平面，以及设置在第一平面和第二平面之间的、向外延伸的圆弧曲面；第一平面的上边缘和下边缘分别形成一对直线状的主切削刃；第二平面的上边缘和下边缘分别形成一对直线状的副切削刃；过度圆弧曲面的上边缘和下边缘分别形成一对圆弧修光切削刃。本发明的目的在于解决快进给切削加工中切削刀具切削深度接近最大时，刀具受损、工件加工表面质量差等问题。

Description

一种切削稳定的切削刀片和切削刀具

技术领域

本发明属于加工刀具制备领域，尤其涉及一种切削稳定的切削刀片和切削刀具。

背景技术

常用的金属加工方式中切削加工应用最广。切削加工中通常通过提高进给速度来达到高金属去除率，从而达到提高加工效率的目的。这种方式被称作快进给切削加工。为追求最大加工效率，当切削深度接近最大时，加工容易产生剧烈波动导致刀具受损、工件加工表面质量差等不良影响。因此快进给加工尤其是较大切深时，切削轻快、稳定的受力情况对加工时的稳定性有至关重要的作用；同时快进给产生大量切屑容易造成已加工表面划伤，切屑排出不流畅还容易堆积的切屑造成刀片的破损。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于解决快进给切削加工中切削刀具切削深度接近最大时，刀具受损、工件加工表面质量差等问题。

本申请方案提供一种切削稳定的切削刀片，包括：

相对设置的上表面和下表面；

在上表面和下表面之间延伸的一对水平侧面和一对竖直侧面；

贯穿上表面和下表面中部的通孔；

其中，竖直侧面彼此相对设置；

水平侧面彼此相对设置，水平侧面包括分别设置在两端的第一平面和第二平面，以及设置在第一平面和第二平面之间的、向外延伸的圆弧曲面；

所述上表面与下表面旋转对称，水平侧面彼此旋转对称，竖直侧面彼此旋转对称；

所述上表面和下表面以及侧面绕水平轴线和竖直轴线旋转对称；

水平侧面与上表面相交形成水平切削刃，水平切削刃依次包括：第一平面与上表面相交形成直线状的主切削刃、第二平面与上表面相交形成的副切削刃、圆弧曲面与上表面形成的圆弧修光切削刃；

所述上表面和下表面包括支撑部和切削部，所述切削部设有沿所述水平切削刃延伸的排屑槽，所述排屑槽的槽壁包括靠近水平切削刃一侧的、向内倾斜的前刀面，以及远离水平切削刃的、向外倾斜的第四表面；

所述第四表面与所述支撑部相交处形成一内凹的相交线，依次包括第一相交线、第三相交线和第二相交线；朝着所述上表面方向上看，所述第一相交线与所述主切削刃的夹角为θ1，第二相交线与所述副切削刃的夹角为θ2，θ1＜θ2。

具体的，所述第一平面与第二平面之间具有夹角α，100°≤α≤175°，优选120°≤α≤150°。

进一步地，水平切削刃从靠近主切削刃的一端至另一端逐渐向下倾斜延伸。

进一步地，所述前刀面至少包含从外向内排布的第一前刀面和第二前刀面，第一前刀面具有前角β1，第二前刀面具有前角β2，β1＜β2。

进一步地，所述前刀面还包括设置在内侧的第三前刀面，第三前刀面具有β3，β1＜β2＜β3。

具体的，2°≤β1≤10°，10°＜β2≤20°，优选5°≤β1≤7°。

具体的，15°≤θ1≤30°，30°＜θ2≤60°。优选15°≤θ1≤25°，40°≤θ2≤50°。

具体的，所述旋转对称包括相对水平轴线旋转对称和相对竖直轴线旋转对称.

具体的，切削刃两端点之间的高度距离和水平距离的比值为K，其中K3>K1>K2，且0.08＜K1≤0.18，0.04≤K2≤0.08，0.18＜K3≤0.4。

具体的，所述第一前刀面具有宽度W1，所述第二前刀面具有宽度W2，W1<W2，0.1mm≤W1≤0.5mm，优选0.15mm≤W1≤0.3mm。

进一步地，所述水平切削刃倒圆角，其圆角的直径为R，0.02mm≤R≤0.05mm，且R：W1在4%-50%之间。优选0.03mm≤R≤0.045mm，R：W1在10%-30%之间。

还提供一种切削稳定的切削刀具，包括刀体以及上述技术方案中任一项所述的切削刀片，所述刀体设有安装槽，切削刀片通过螺钉固定安装在刀体的安装槽内。

本申请的改进带来如下优点：本申请实施例提供一种切削稳定的切削刀具，适用于快进给加工、铣槽加工，斜坡铣加工等。该刀具的刀片为双面负型刀片：直线状的主切削刃提供稳定的切削力方向，避免加工时切削力方向变化带来的剧烈波动，尤其在切深接近最大切深时刀片受力方向基本恒定在垂直于主切削刃方向上。

附图说明

图1为本申请实施例一种切削稳定的切削刀片的立体结构示意图；

图2为本申请实施例一种切削稳定的切削刀片的侧面结构示意图；

图3为本申请实施例一种切削稳定的切削刀片的另一侧面结构示意图；

图4为本申请实施例一种切削稳定的切削刀片的俯视结构示意图；

图5为图4中沿N-N的剖面结构示意图；

图6为图5中P处的局部放大图；

图7为本申请一种切削稳定的切削刀片另一实施例的立体结构示意图；

图8为本申请实施例一种切削稳定的切削刀具的立体结构示意图；

图9为本申请实施例一种切削稳定的切削刀具进行切削加工时的状态示意图；

图10为本申请实施例一种切削稳定的切削刀片安装在安装槽时的状态示意图；

图11为现有技术中无刃倾角的切削刀片的安装状态示意图；

图12为本申请实施例具有正刃倾角的一种切削稳定的切削刀片的安装状态示意图；

图13为本申请实施例一种切削稳定的切削刀片的排屑槽相对已加工表面和待加工表面的状态示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

快进给切削加工中，因切削刀片需要承受较大的作用力，尤其是切深较大时，切削刃形状不规则导致受力方向不稳，刀片形状复杂装夹定位不稳固，引起加工的震动。排屑不流畅导致切屑堆积等现象。这些现象最终导致刀片提前磨损，加工面的质量下降。

请参阅图1-7，本申请实施例一种切削稳定的切削刀片100，包括：

相对设置的上表面1和下表面2；

在上表面1和下表面2之间延伸的一对水平侧面3a、3b和一对竖直侧面4a、4b；

贯穿上表面1和下表面2中部的通孔5；

其中，竖直侧面4a、4b彼此相对设置且旋转对称；

水平侧面3a、3b彼此相对设置且旋转对称，水平侧面3a、3b包括分别设置在两端的第一平面31和第二平面32，以及设置在第一平面31和第二平面32之间的、向外延伸即外凸的圆弧曲面33；

上表面1和下表面2旋转对称；

水平侧面3a的第一平面31的上边缘或下边缘形成直线状的主切削刃34a，水平侧面3b的第一平面31的上边缘或下边缘形成直线状的主切削刃34b；

水平侧面3a的第二平面32的上边缘或下边缘分别形成直线状的副切削刃35a，水平侧面3b的第二平面32的上边缘或下边缘分别形成直线状的副切削刃35b；

水平侧面3a的过度圆弧曲面33的上边缘或下边缘形成圆弧修光切削刃36a，水平侧面3b的过度圆弧曲面33的上边缘或下边缘形成圆弧修光切削刃36b。

本申请的切削刀片100的圆弧修光切削刃36a、36b不但可以改善加工表面质量，还可以保护直线状的主切削刃34a、34b。刀片100加工时底部的圆弧切削刃36a、36b先接触工件起到缓冲作用，避免直线状的主切削刃34a、34b过于锋利且直接先接触工件，而导致主切削刃34a、34b被破损。

图9为本申请的切削刀具进行切削加工时的状态示意图，如图9所示，直线状的主切削刃34a、34b可以将切削角度（即主偏角）控制在一个恒定的值附近，在一定的切深下恒定的切削角度使得刀具受力方向稳定，从而避免因切削力方向的变化而带来加工过程的剧烈波动。因为第一平面31为平坦面，刀具切削过程中，切深处的切削刃延伸线与被加工件的角度始终保持不变，这样可以提供一个稳定的加工受力方向。

稳定的切削力方向有助于减少切削过程中的振动和偏差，从而保证工件的加工精度。另外，稳定的切削力方向使刀具受力均匀平稳，从而减少刀具因切削力的剧烈波动造成的各部位磨损不一致，从而延长刀具的使用寿命。

第一平面31与第二平面32之间具有夹角α，120°≤α≤150°。

图10为本申请切削刀片100安装在安装槽201时的状态示意图，如图10所示，因为第二平面32为平坦面，所以刀体200安装槽201上与第二平面32对应的位置加工成平面即可，平面加工简单且精度高。而安装槽201如果加工成不规则曲面则加工难度大，加工精度相对较低。

如图10所示，水平侧面3a、3b用于定位的第二平面32与竖直侧面4b形成锐角，使得刀片100在刀体200安装槽201中安装受力更加稳固牢靠。

上表面1和下表面2近似长方形，但其宽度边向外凸起，即水平侧面一侧向外凸起。

竖直侧面4a、4b分别与上表面1和下表面2垂直或基本垂直，水平侧面3a、3b分别与上表面1和下表面2垂直或基本垂直。

竖直侧面4a、4b的最大长度大于水平侧面3a、3b的最大长度。

竖直侧面4a、4b相对竖直轴线7旋转对称，水平侧面3a、3b相对竖直轴线7旋转对称。

竖直侧面4a、4b与水平侧面3a、3b之间通过一圆弧凸面8连接，圆弧凸面8的上边缘和下边缘分别形成一对圆角切削刃15。

作为一个实施例

一对水平侧面3a、3b的上边缘或下边缘形成水平切削刃37a、37b，依次包括主切削刃34a、34b、副切削刃35a、35b和圆弧修光切削刃36a、36b，水平切削刃37a、37b从靠近主切削刃34a、34b的一端至另一端逐渐向下倾斜延伸。

如图2所示，主切削刃34a、34b、圆弧修光切削刃36a、36b、副切削刃35a、35b依次相连，且距离下表面2的高度逐渐减小，获得正刃倾角，得以减小切削力。图11为现有技术中无刃倾角的切削刀片的安装状态示意图，如图11所示，负型刀片安装在刀体的安装槽上必须提供一个负的径向角才能正常工作。而负的径向角导致切削力变大，从而影响工件表面质量和刀具寿命。图12为本申请具有正刃倾角的切削刀片100的安装状态示意图，如图12所示，刀片100正的刃倾角将抵消负径向角导致的大切削力带来的不良后果，从而使得负型刀片100仍然具有低切削力，良好的工件表面质量，延长刀具寿命。

每个水平侧面3a、3b共有上、下一对水平切削刃。

如图4所示，同一表面1、2（即上表面1或下表面2）侧的一对主切削刃34a、34b彼此对角相对设置，或在靠近对角处彼此相对设置。

如图4所示，同一表面侧的一对副切削刃35a、35b彼此对角相对设置，或在靠近对角处彼此相对设置。

上表面1和下表面2相对水平轴线6和竖直轴线7旋转对称，水平侧面3a、3b彼此相对水平轴线6和竖直轴线7旋转对称，竖直侧面4a、4b彼此相对水平轴线6和竖直轴线7旋转对称。

上表面1和下表面2包括支撑部16和切削部17，切削部17设有一对沿水平切削刃37a、37b延伸的排屑槽9a、9b，排屑槽9a、9b的槽壁包括靠近水平切削刃37a、37b一侧的、向内倾斜的、从外向内排布的第一前刀面10、第二前刀面11和第三前刀面12，以及远离水平切削刃37a、37b的、向外倾斜的第四表面13；第一前刀面10具有前角β1，第二前刀面11具有前角β2，第三前刀面12具有β3，β1＜β2＜β3。

5°≤β1≤7°，10°＜β2≤20°。

第一前角β1使得刀片100具有正前角，更锋利，加工使用时切削力更低；β1＜β2＜β3使得第二第三前刀面12不参与切削，当切屑从宽度较小的第一前刀面10流出时开始卷曲，使得切屑不用流经排屑槽9a、9b底部而提前卷曲；提供更大的容纳切屑的空间，使得切屑不容易堵塞。

如图7所示，作为另一实施例，切削部17设有沿水平切削刃37a、37b延伸的排屑槽9a、9b，排屑槽9a、9b的槽壁包括靠近水平切削刃37a、37b一侧的、向内倾斜的、从外向内排布的第一前刀面10和第二前刀面11，以及远离水平切削刃37a、37b的、向外倾斜的第四表面13；第一前刀面10具有前角β1，第二前刀面11具有前角β2，β1＜β2。

第四表面13与支撑部16相交处形成一内凹的相交线14，依次包括第一相交线141、第三相交线143和第二相交线142。

第一相交线141与主切削刃34a、34b的夹角为θ1，第二相交线142与副切削刃35a、35b的夹角为θ2，θ1＜θ2。

15°≤θ1≤25°，40°≤θ2≤50°。

第四表面13朝外，而前刀面10、11、12（第一至第三前刀面）朝内，第四表面13与前刀面10、11、12朝向相反，第四表面13上的三段相交线14（即第一至第三相交线143）和水平切削刃37a、37b呈相反的V形或U形，启到更好反屑作用。夹角θ1，使得切屑在靠待加工表面方向比靠已加工表面方向卷曲更紧，并且引导切屑是朝着待加工表面方向流出。图13为本申请切削刀片100的排屑槽9a、9b相对已加工表面和待加工表面的状态示意图，如图13所示，由于θ1＜θ2，使得排屑槽9a、9b在靠近待加工表面处保持开放，留给切屑更多流出的空间，而在靠近已加工表面处较封闭，而具有反屑作用。

作为一个实施例

切削刃两端点之间的高度距离和水平距离的比值为K，其中K3>K1>K2，且0.08＜K1≤0.18，0.04≤K2≤0.08，0.18＜K3≤0.4。切削刃是指主切削刃34a、34b、副切削刃35a、35b、圆弧修光切削刃36a、36b或水平切削刃37a、37b中的一个或多个。主切削刃34a、34b两端点的水平距离M1，高度距离N1，N1:M1=K1；修光圆弧修光刃两端点的水平距离M2，高度距离N2，N2:M2=K2；副切削刃35a、35b两端点的水平距离M3，高度距离N3，N3:M3=K3。通过控制K值可以改变切削刃的刃倾角。

第一前刀面10具有宽度W1，第二前刀面11具有宽度W2，W1<W2，0.15mm≤W1≤0.3mm。

水平切削刃37a、37b倒圆角，其圆角的直径为R，0.03mm≤R≤0.045mm，且R：W1在10%-30%之间。

请参阅图8，本申请实施例一种切削稳定的切削刀具，包括刀体200以及切削刀片100，刀体200设有安装槽201，切削刀片100通过螺钉300固定安装在刀体200的安装槽201内。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种切削稳定的切削刀片，其特征在于，包括：

相对设置的上表面和下表面；

在上表面和下表面之间延伸的一对水平侧面和一对竖直侧面；

贯穿上表面和下表面中部的通孔；

其中，竖直侧面彼此相对设置且旋转对称；

水平侧面彼此相对设置且旋转对称，水平侧面包括分别设置在两端的第一平面和第二平面，以及设置在第一平面和第二平面之间的、向外延伸的圆弧曲面；

所述上表面与下表面旋转对称；

水平侧面与上表面相交形成水平切削刃，水平切削刃依次包括：第一平面与上表面相交形成直线状的主切削刃、第二平面与上表面相交形成的副切削刃、圆弧曲面与上表面形成的圆弧修光切削刃；

所述上表面和下表面包括支撑部和切削部，所述切削部设有沿所述水平切削刃延伸的排屑槽，所述排屑槽的槽壁包括靠近水平切削刃一侧的、向内倾斜的前刀面，以及远离水平切削刃的、向外倾斜的第四表面；

所述第四表面与所述支撑部相交处形成一内凹的相交线，依次包括第一相交线、第三相交线和第二相交线；所述第一相交线与所述主切削刃的夹角为θ1，第二相交线与所述副切削刃的夹角为θ2，θ1＜θ2。

2.根据权利要求1所述的切削刀片，其特征在于，所述第一平面与第二平面之间具有夹角α，100°≤α≤175°。

3.根据权利要求1所述的切削刀片，其特征在于，水平切削刃从靠近主切削刃的一端至另一端逐渐向下倾斜延伸。

4.根据权利要求1所述的切削刀片，其特征在于，所述前刀面至少包含从外向内排布的第一前刀面和第二前刀面，第一前刀面具有前角β1，第二前刀面具有前角β2，β1＜β2。

5.根据权利要求4所述的切削刀片，其特征在于，2°≤β1≤10°，10°＜β2≤20°。

6.根据权利要求5所述的切削刀片，其特征在于，所述前刀面还包括设置在内侧的第三前刀面，第三前刀面具有前角β3，β1＜β2＜β3。

7.根据权利要求4所述的切削刀片，其特征在于，所述第一前刀面具有宽度W1，所述第二前刀面具有宽度W2，W1<W2，0.1mm≤W1≤0.5mm。

8.根据权利要求7所述的切削刀片，其特征在于，所述水平切削刃倒圆角，其圆角的直径为R，0.02mm≤R≤0.05mm，且R：W1在4%-50%之间。

9.根据权利要求1所述的切削刀片，其特征在于，15°≤θ1≤30°，30°＜θ2≤60°。

10.根据权利要求1所述的切削刀片，其特征在于，所述旋转对称包括相对水平轴线旋转对称和相对竖直轴线旋转对称。

11.根据权利要求1所述的切削刀片，其特征在于，切削刃两端点之间的高度距离和水平距离的比值为K，其中K3>K1>K2。

12.根据权利要求11所述的切削刀片，其特征在于，0.08＜K1≤0.18，0.04≤K2≤0.08，0.18＜K3≤0.4。

13.一种切削稳定的切削刀具，其特征在于，包括刀体以及权利要求1-12任一项所述的切削刀片，所述刀体设有安装槽，切削刀片通过螺钉固定安装在刀体的安装槽内。