CN1258421C - 可弃刀尖 - Google Patents

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Abstract

一种可弃尖端包括具有一前倾面和一侧面的尖端本体；位于并沿着该前倾面和该侧面相交处的一切刃形成棱部形成的一基本上平面倒角的面；和于该倒角面和该侧面之间的跨接棱部形成的一模拟圆弧面，在垂直于切刃形成棱部的截面中，模拟圆弧面由若干相互连接以提供一个总体凸出形状的线构成。本发明的可弃尖端具有提高的耐磨性和坚韧的切削刃，可防止出现毛刺，并能够消除碎片和断裂。

Description

可弃刀尖
技术领域
本发明涉及一种可弃刀尖，该刀尖可拆下地装在一于各种切削操作中使用的可弃切削工具的工具本体上。
背景技术
在熟知的一种此类型的可弃刀尖中，板状的刀尖本体具有一作为前倾面的主面和一作为侧面的周面，于该前倾面和该侧面之间的跨接棱部形成一切刃。近来，广泛使用一种CBN刀尖，其中切刃部分由高硬度的CBN(立方氮化硼)制成。这种CBN刀尖，虽然具有高硬度，但缺乏韧性，与硬金属或类似物相比易碎，易于产生碎片和断裂。因此，尤其对此种CBN刀尖，为了防止产生碎片和断裂，上述切刃形成棱部要经历珩磨以形成倒角面。在这种珩磨中，常见的作法是以钝角提供一个与前倾面和侧面相交的平面倒角面或在垂直于切刃形成棱部的截面提供一个弧形的倒圆面。还有一种情形，如图4所示，珩磨被用来在平面倒角面1和侧面2之间的棱部提供一个平面倒角面1和一个倒圆面3。
然而，这些传统可弃刀尖具有如下缺点。首先，在珩磨只提供平面倒角面的情况下，因为其角部仍是尖锐的，尽管珩磨了，倒角面和前倾面之间以及倒角面和侧面之间的跨接棱部易于产生碎片。其次，由于CBN的硬度，以目前的圆珩磨技术不能得到足够大的珩磨宽度。因此，在只采用圆珩磨情况下，若不付出高昂珩磨成本，不能得到例如通常要求的超过0.07mm的珩磨宽度，这使得该方法在在工业上不实用。
另一方面，如图4所示，在珩磨被用来在平面倒角面1之外还提供倒圆面3的情况下，与对要倒角的整个面进行圆珩磨相比不要求大的圆珩磨宽度。还是在这种情况下，然而为提高切刃的韧性，在上面参考的截面中的珩磨倒圆面3的半径R必须被增大，导致可弃刀尖具有大为减小的耐磨性。尤其在切削淬硬的钢时，容易产生毛刺。相反，如果上述半径R小，提高切刃韧性的效果就变小，导致在防止碎片和断裂上的提高不够。
发明内容
本发明克服上述缺点，本发明的一个目的是提供一种可弃刀尖，它具有提高的耐磨性和坚韧的切削刃，可防止产生毛刺，并能削除碎片和断裂。
为了实现上述目的，根据本发明，提供一种可弃刀尖，它包括一个具有一前倾面和一侧面的刀尖本体；一位于并沿着该前倾面和该侧面相交处的一切刃形成棱部形成的基本上平面倒角的面；和于该倒角面和该侧面之间的跨接棱部形成的一模拟圆弧面，在垂直于切刃形成棱的截面中，模拟圆弧面由若干相互连接以提供一个总体凸出形状的线构成。
在如此构造的可弃刀尖中，因为截面中的模拟圆弧面自倒角面到侧面形成一个弯回但总体凸出的形状，与其中倒角面和侧面之间的区域被圆珩磨的可弃刀尖相比，可以改进耐磨性。而且，因为相邻线的各交角平均大于倒角面和侧面的交角，提高了切刃的韧性，并且可以减少加工成本。附带地，这种模拟圆弧面可以通过以粘附有例如金刚石材料疏松颗粒的刷子磨刀尖本体容易地形成。
理想的是，靠近在垂直于切刃形成棱部的截面中以总体凸出形状连接的若干线的弧的半径，或者在截面中模拟圆弧面的模拟半径R，在0.02至0.07mm的范围内。如果半径小于上述，相邻线的交角变小，导致削弱在抗碎片性上的提高。相反，如果超过上述范围，会让人担心会削弱耐磨性上的提高。
优选地，在垂直于切刃形成棱部的截面中，模拟圆弧面由若干直线构成，其中相邻直线以一种凸出方式相交。以这种方式，耐磨性和切刃韧性可以更有效地提高。在此种情况下，构成模拟圆弧面的直线的数目在垂直于切刃形成棱部的截面中优选为至少3条。如果截面中的模拟圆弧面由两或更少的直线形成，两直线的交角变小，可能导致削弱抗碎片性的提高。而且，在这种情况下，在垂直于切刃形成棱部的截面中的弧，延伸通过模拟圆弧面和倒角面之间的交点、模拟圆弧面和侧面之间的交点和构成模拟圆弧面的直线中的相邻直线的交点，其半径优选在0.02至0.07mm的范围内。
优选地，前倾面的表面粗糙度在自侧面和模拟圆弧面之间的跨接棱部100μm的区域内为侧面表面粗糙度的1/2或更小。这样，在切削工件中可以得到平稳的切屑流，从而防止在切刃和前倾面上产生粘结。更具体地，优选为前倾面的表面粗糙度在Rmax0.01至2.0μm的范围内，而侧面的表面粗糙度在Rmax0.1至5.0μm的范围内。
本发明的上述以及其它的目的和特点可以从下述接合附图的描述变得更清楚。
附图说明
图1为本发明的可弃刀尖一实施例的透视图；
图2是垂直于图1实施例的切刃形成棱部的局部剖视图；
图3是由图2点划线所围部分的放大图；
图4是垂直于传统的可弃刀尖的切刃形成棱部的剖视图。
具体实施方式
现在将参考附图介绍本发明的优选实施例。
图1至图3表示了本发明的一个实施例，在本实施例中，一刀尖本体11是由例如为硬质金属的硬质材料制成，并呈矩形板块形式。该板块的一矩形表面(主要表面)形成一前倾面12，其周面形成一侧面13，并且在前倾面12和侧面13之间的一跨接棱部构成了一切刃形成棱部14。在此，刀尖本体的一角被用钎焊或其他类似方法粘结上一切削刃尖端，该尖端是由例如为硬质烧结合金的一种硬质烧结体15和一种CBN烧结体16分层烧结成一体而构成的，CBN烧结体16位于前倾面12之侧。所述的切刃形成棱部14形成在CBN烧结体16的表面上。
如图2所示的垂直于切刃形成棱部的剖面图，在切刃形成棱部14上，一平面倒角面17形成在与前倾面12和侧面13成钝角跨接的方向上。而且，如放大的图3所示，一模拟圆弧面18形成在平面倒角面17和侧面13之间的跨接棱部上；该圆弧面18，例如在垂直于切刃形成棱部14的剖面图上所示，是由多条相互连接从而形成总体凸出形状的线所构成的。特别是在本实施例中，模拟圆弧面18是由多条(4条)直线相互接续连接成整体凸出、弯回的形式所构成的。换句话说，该模拟圆弧面18是由数目与上面所述直线数目相同的平面19数目所构成的，这些平面在平面倒角面17和侧面13之间沿切刃形成棱部14延伸，并且以钝角相交，从平面倒角面17至侧面13以凸出、连续的形式延伸。在本实施例中，在沿着上述直线方向上平面19的宽度相互相等，并且相邻的平面19...以相等的角度相交。因此，由相邻直线相交构成的三个弯回点O、模拟圆弧面18与平面倒角面17的交叉点P和模拟圆弧面18与侧面13的交叉点Q分别在上述截面中位于一圆弧上。在本实施例中，该圆弧的半径，即，在截面上模拟圆弧面18的模拟半径R在0.02～0.07mm的范围中。
另一方面，前倾面12的表面粗糙度按JISB0601定义的最大高度在本实施例中是在Rmax0.01～2.0μm范围内；从上述截面中的交叉点Q，也就是，从侧面13和模拟圆弧面18之间的跨接棱部至少100μm的范围内，侧面13的表面粗糙度是在Rmax0.1～5.0μm范围内的。而且，在本实施例中，从侧面13和模拟圆弧面18之间的跨接棱部100μm的范围内，前倾面12的表面粗糙度设定为侧面13的表面粗糙度的1/2或更小。
这种结构的可弃刀尖，由于模拟圆弧面18被形成在平面倒角面17和侧面13之间的跨接棱部上；与在其中平面倒角面17直接跨接至侧面的可弃刀尖结构相比较，在跨接棱部该刀尖强度可以被改善，并使切刃形成棱部14具有一定的韧性，并且事实上，如果采用CBN烧结体制成切刃形成棱部14，将可以避免发生碎片、破裂和类似的损坏。其次，与前倾面12和侧面13相交处的整个切刃形成棱部14均被圆珩磨的可弃刀尖结构相比较，由于在截面上模拟圆弧面18是由相互连接从而形成总体凸出形状的多条直线构成的，特别是在本实施例中，由于平面倒角面17和构成模拟圆弧面18的多个平面19都是平面型的，它的外形不需要采用高的加工技术进行加工，导致了加工费用减小。而且，与在其中在平面倒角面17和侧面之间的跨接棱部被圆珩磨的可弃刀尖结构相比较，由于模拟圆弧面18是由多个平面19...构成的，在相邻交叉点O，P和Q之间的每个平面19位于从模拟半径R的圆周缩回的状态，从而减少了与工件的接触和提高了耐磨性。如果淬硬的钢材或类似材料工件被切削，毛刺现象可以受到抑制，实现平稳工作。
如上所述，在本实施例中，模拟圆弧面18是由4个平面19构成的，或者，如在上述截面中，形成模拟圆弧面18的直线数目为4个。例如，如果该直线数目为2个，也就是，如果模拟圆弧面18是由只在交叉点P和Q之间的一点O弯回的两直线构成的；两平面19在交点O处的交叉角度变大，使得不可能可靠地防止碎片和类似的损坏。由于这个原因，尽管依赖于该尖端本体11的尺寸，从前倾面12至侧面13的整个珩磨宽度的尺寸和类似尺寸，在上述截面中的这种直线数目最好是3个或更多。相反地，如果提供太多数目的直线以至不可能与圆珩磨情况相区别，如上所述的效果不可以完全被实现。因此，尽管依赖于刀尖本体11的尺寸和珩磨宽度的尺寸，直线数目最好是3～10。
如上所述在本实施例中，由构成模拟圆弧面18的大体弯回直线形成的圆弧的模拟半径R在截面中是在0.2～0.07mm范围内。如果该模拟半径R比上述值小，模拟圆弧面18本身，尽管依赖于刀尖本体11和珩磨宽度，变得尖锐，这将有可能产生碎片和类似损坏。相反地，如果模拟半径超出上述值范围；模拟圆弧面18接近于平面，这将使得平面倒角面17和侧面13之间的跨接棱部对碎裂和类似损坏敏感。因此，如在本实施例中，模拟半径R最好是在0.02～0.07mm范围内。
顺便说明，在本实施例中，交叉点O，P和Q位于一圆弧。然而，应该注意，如果相邻平面19的交叉角度和它们的宽度(上述直线的长度)是不相等的，并且这些交叉点O、P或Q就不位于一圆弧，只要接近这些交叉点的圆弧之半径落在上述的范围内那就足够了。进一步说明，在上述截面上构成模拟圆弧面18的大体为弯回式的多条线段可以全部或部分被弯曲，只要整体为凸圆形状，可以包括一局部凹面部分。
如上所述在本实施例中，前倾面12的表面粗糙度设定为在模拟圆弧面18一侧的侧面13那部分的表面粗糙度的1/2或更小。由于这样，在切削加工期间切刃形成棱部产生的切屑能够获得平顺流动，否则该切屑将有可能擦伤前倾面；因此，可防止切屑在切刃形成棱部14和前倾面发生粘结，并且减小了切削力。此外，在本实施例中。前倾面12的表面粗糙度设定在Rmax0.01～2.0μm的范围内；侧面13的表面粗糙度设定在Rmax0.1～5.0μm的范围内，因此，可以更可靠地获得上述改善效果；因此不需要如此小心地控制侧面13的表面粗糙度，从而简化了可弃刀尖的制造工艺。
使用根据本发明实施例的可弃刀尖和如上面作为参考的传统可弃刀尖进行对比切削试验，试验结果如表1所示。在表1中倒角宽度C和倒圆宽度D如附图2所限定，整个珩磨宽度(C+D)通常是0.1mm。至于根据本发明的可弃刀尖，模拟圆弧面18形成在如附图2所示的倒圆宽度D上。本切削试验的切削条件如下所示：
切削速度：    Vc＝150m/min
每转进给量：  f＝0.1mm/rev
切削深度：    ap＝0.05mm
工件材料：    SCM440(HRC 60)
              干式切削加工
                                  表1
  珩磨形状   珩磨宽度(mm)   直线数目   切削时间   使用寿命结束原因
  倒角宽度C   倒圆宽度D
  传统举例  倒角   0.1   -   -   1   断裂
 倒圆   -   0.1   -   8   毛刺
 倒角+倒圆   0.07   0.03   -   7   断裂
  0.05   0.05   -   9   毛刺
实施例1 0.07 0.03   2   10   VB＝0.1mm
  3   25   VB＝0.1mm
  5   30   VB＝0.1mm
  10   28   VB＝0.1mm
实施例2 0.05 0.05   2   12   VB＝0.1mm
  3   21   VB＝0.1mm
  5   25   VB＝0.1mm
  10   23   VB＝0.1mm
实施例3 - 0.1   2   9   VB＝0.1mm
  3   11   VB＝0.1mm
  5   16   VB＝0.1mm
  10   8   毛刺
从表1所示的试验结果可见，仅仅珩磨一倒角平面，或珩磨一倒角平面和一具有小圆形宽度D的倒圆平面，此种可弃刀尖的切刃形成棱部易断裂或缩短其使用寿命；而且，仅仅圆珩磨，或者珩磨一倒角平面和一具有大宽度D的倒圆平面，这种可弃刀尖的耐磨性能差，易受裂纹损害。相反的，根据本实施例的可弃刀尖端，整体上都没有观察到断裂和毛刺，并且侧面磨损VB总体维持在大约0.1mm水平。顺便说明，在表1中下部的、具有形成在整个0.1mm珩磨宽度上的模拟圆弧面的可弃刀尖，如果最接近前倾面的平面采用倒角表面时，该可弃刀尖可作为本发明的一实施例。这种带有许多上述直线的可弃刀尖接近于仅进行圆珩磨的可弃刀尖形式，并且使毛刺增多。因此，构成模拟圆弧面的直线数目最好是3至10。
如上文所述，根据本发明，在减少加工成本的同时可以防止刀尖碎片和断裂发生，并且改善了耐磨性能；延长了刀尖的使用寿命和提高了精加工精度。

Claims (7)

1.一种可弃尖端，包括：
一具有一前倾面和一侧面的尖端本体；
位于并沿着所述前倾面和所述侧面相交处的一切刃形成棱部形成的一基本上平面倒角的面；
在所述倒角面和所述侧面之间的跨接棱部形成的模拟圆弧面，在垂直于所述切刃形成棱部的横截面中，所述模拟圆弧面由若干互相连接以提供一个总体凸出形状的线构成。
2.根据权利要求1的可弃尖端，其特征在于靠近在垂直于切刃形成棱部的截面中以总体凸出形状连接的所述若干线的弧的半径在0.02至0.07mm的范围内。
3.根据权利要求2的可弃尖端，其特征在于在垂直于切刃形成棱部的截面中，所述模拟圆弧面由若干直线构成，其中相邻直线以一种凸出方式相交。
4.根据权利要求3的可弃尖端，其特征在于在垂直于切刃形成棱部的横截面中构成所述模拟圆弧面的所述直线的数目是至少3条。
5.根据权利要求3或4的可弃尖端，其特征在于，在垂直于切刃形成棱部的截面中的弧，延伸穿过所述模拟圆弧面和所述倒角面之间的交点、所述模拟圆弧面和所述侧面之间的交点和构成所述模拟圆弧面的所述直线中的相邻直线的交点，其半径在0.02至0.07mm的范围内。
6.根据权利要求1的可弃尖端，其特征在于所述前倾面的表面粗糙度在自所述侧面和所述模拟圆弧面之间的跨接棱部100μm的区域内为所述侧面的表面粗糙度的1/2或更小。
7.根据权利要求1或6的可弃尖端，其特征在于所述前倾面的表面粗糙度在Rmax0.01至2.0μm的范围内，所述侧面的表面粗糙度在Rmax0.1至5.0μm的范围内。
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