CN207479632U - 一种刀尖圆弧非对称刃口结构的pcbn刀片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种刀尖圆弧非对称刃口结构的PCBN刀片，该刀片由括刀体(1)和刀尖(2)组成。刀体(1)的上表面具有与刀尖(2)形状相同的镶嵌槽，刀尖(2)紧密的镶嵌到刀体(1)中。该刀片的切削刃部分采用钝化处理，其中钝化后圆弧形切削刃(11、12)的钝圆半径是连续变化的，由圆弧形切削刃(11)向圆弧形切削刃(12)钝圆半径逐渐减小，直线形切削刃(9、10)钝圆半径为定值。本实用新型适用于连续、断续切削加工，其中圆弧形切削刃(12)由于钝圆半径相对较小，则适用于连续切削加工，圆弧切削刃(11)钝圆半径相对较大，抗冲击性好，适用于断续切削加工。本实用新型能够减少切削刃上的热力载荷，降低切削温度，减少刀具磨损，提高刀具寿命。同时，渐变刃口结构可减少工件表面塑性应变，提高工件表面质量。
Description
技术领域
本实用新型涉及硬切削加工领域，具体涉及一种适用于连续、断续切削加工的非对称刃口结构的PCBN刀片。
背景技术
在高速硬切削中，PCBN刀具是常用的刀具，其具有高硬度、耐磨性、高热稳定性、较好的化学稳定性、良好的导热性、较低的摩擦系数的特点。但由于刃磨后的各类刀具通过高倍显微镜观察还有崩刃、裂纹等缺陷，导致在切削加工是磨损速率加快，导致崩刃。且PCBN刀具材料价格昂贵，崩刃后会有较大的经济损失。因此，人们常采用刃口钝化的方法强化PCBN刀具刃口，钝化处理可有效降低刀具后刀面上的缺陷，提高刀具抗冲击性能，减缓刀具磨损率，延长刀具的使用寿命。
刃口钝圆半径较小，可以使切屑的卷曲半径减小，降低切削力，减小振动，同时，降低了加工表面的粗糙度值。刃口钝圆半径较大，则切削变形增大，刀具后刀面和工件之间的摩擦也同时增大，产生较多切削热，使切削温度升高，切削材料的热软化作用加大，从而使刀具切入切出时交变机械载荷变弱，适用于断续切削。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种刀尖圆弧非对称刃口结构的PCBN刀片，解决了现有刀具在切削加工中磨损速度快、易崩刃的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，设计了一种刀尖圆弧非对称刃口结构的PCBN刀片，该刀片包括刀体(1)和刀尖(2)。刀体(1)的上表面(3)具有与刀尖(2)形状相同的镶嵌槽，刀尖(2)紧密的镶嵌到刀体(1)中。该刀片的切削刃部分采用钝化处理。刀尖切削部分由直线切削刃(9、10)、圆弧切削刃(11、12)组成，A点为圆弧 形切削刃(11)的起始点，C点为圆弧形切削刃(12)的终点，B点是刀尖圆弧的中点，圆弧切削刃(11、12)在前刀面上投影的曲率半径相同，圆弧切削刃(11、12)相应的刃口半径不同，其中圆弧切削刃(11)的刃口钝圆半径小于圆弧切削刃(12)的刃口半径。其中圆弧切削刃(11)适用于连续切削，圆弧切削刃(12)适用于断续切削。
进一步的，刀尖切削部分部分圆弧切削刃(11、12)钝圆半径取值范围为0.1mm～0.2mm。
进一步的，圆弧切削刃(11、12)两段圆弧过度圆滑，圆弧切削刃(11)向圆弧切削刃(12)的钝圆半径逐渐变大，其变化范围不超过0.1mm。
进一步的，直线切削刃(9，10)的钝圆半径为定值，直线切削刃(9)钝圆半径为0.1mm，直线切削刃(10)钝圆半径为0.2mm。
进一步的，A点的钝圆半径大于B点和C点的钝圆半径，C点的钝圆半径小于B点的钝圆半径，A点的钝圆半径与直线形切削刃(10)的钝圆半径相同，C点的钝圆半径与直线形切削刃(9)的钝圆半径相同。
进一步的，刀片刃口钝化后的钝圆圆弧的圆心均在过钝圆圆弧与上表面(6)、侧面(8a、8b)相切的切点垂直于上表面(6)、侧面(8a、8b)的垂线相交点上。
(三)有益效果
本实用新型提供了一种刀尖圆弧非对称刃口结构的PCBN刀片。具备以下有益效果：
1、减少工件表面塑性应变，减少塑性损伤，提高工件的表面质量。
2、有效的降低刀具表面力热载荷，降低切削温度，减少刀具磨损，提高刀具寿命。
附图说明
下面结合附图说明对本实用新型进行进一步说明：
图1为本实用新型刀片示意图；
图2为本实用新型刀尖切削部分的视图；
图3为本实用新型图2中A处、B处、C处钝圆区域的截面图；
图4为用本实用新型加工轴类零件的俯视图；
图5为用本实用新型加工轴类零件的主视图。
具体实施方式
如图1所示，一种刀尖圆弧非对称刃口结构的PCBN刀片，车削刀片由刀体1和刀尖2组成。刀体1是由上表面3、下表面4以及垂直上表面3、下表面4的4个侧面5a、5b所围成，上表面3和下表面4均为水平面，对刀体1的上表面3和侧面5a、5b的相交处进行钝化处理，钝圆半径为定值不变，上表面3和侧面5a相交处的钝圆半径为100μm，上表面3与侧面5b相交处的钝圆半径为200μm。刀体1的上表面可为三角形、正方形、以及各个角度的菱形，在刀体1的中部有通孔，方便安装刀夹。刀尖2则为半圆状，同样刀尖2是由上边面6、下表面7及垂直于上、下表面的侧面8a、8b所围成，对刀尖2的上表面6和侧面8的相交处进行钝化处理，并使其钝圆半径沿刀尖圆弧逐渐减小。在刀体1上表面3有与刀尖2的下表面7形状相同的镶嵌槽，所述刀尖2紧密嵌入刀体1中。由于PCBN材料较昂贵，所以刀体1材料选用硬质合金，而刀尖2选用PCBN材料。
该车削刀片为菱形刀片，刀尖角度为锐角有利于切削加工，如图1所示，刀尖2的角度为80度。在刀体1的上表面3和下表面4与侧面5a、5b相交处均有钝化处理，刀尖2的上表面6、下表面7与侧面8a、8b相交处也均有钝化处理，且由圆弧形切削刃11向圆弧形切削刃12钝圆半径逐渐变小，侧面5a和侧面8a相接处的钝圆半径相同，同理侧面5b和侧面8b相接处的钝圆半径也相同。
如图2、3所示，图2为刀尖2的放大图，侧面8b与上表面6相交处起始端的钝圆半径为200μm，侧面8a与上表面6相交处末尾端的钝圆半径为100μm，沿刀尖圆弧从A点开始钝圆半径逐渐减小。刀尖2的刀尖圆弧半径为rε＝1.2mm。图3为图2的3个点位的剖面图，A点为刀尖圆弧半径的起始点，A点的钝圆半径rA＝200μm，C点为刀尖圆弧半径的终点，C点的钝圆半径rC＝100μm，B点的钝圆半径范围在100μm～200μm之间，B点的钝圆半径大于C点的钝圆半径小于A点的钝圆半径，并且B点在刀尖圆弧的中点上，A点为刀尖圆弧的起始端点，A点的钝圆半径为最大值，C点为刀尖圆弧的末尾端点，C点的钝圆半径为最小值。即rC＜rB＜rA。刀尖圆弧起始点A与直线形切削刃10相切，且在相交处过度圆滑，直线形切削刃10的钝圆半径与A点的钝圆半径相同。刀尖圆弧半径的末尾端点C与直线形切削刃9相切，且在相交处过度圆滑，直线形切削刃9的钝圆半径与C点的钝圆半径相同。在切削部分，圆弧形切削刃11与圆弧形切削刃12在前刀面上的圆弧半径相同，且 相切，在交点B过度圆滑。由于在圆弧形切削刃11、12上钝圆圆弧与上表面6和侧面8a或侧面8b相切且过度圆滑，所以钝圆圆弧的圆心均在过钝圆圆弧与上表面6、侧面8a或侧面8b相切的切点垂直于上表面6、侧面8a或侧面8b的垂线相交点上。圆弧形切削刃11具有相对较小的刃口钝圆半径，由于相对较小的钝圆半径，可以使切屑的卷曲半径减小，切屑的卷曲半径越小，对切削力的波动就越小，切削力波动小使切削过程平稳，降低了加工表面的粗糙度，对切削过程越有利，所以圆弧形切削刃11更适合用于连续切削加工。圆弧形切削刃12有相对较大的刃口钝圆半径，由于相对较大的钝圆半径增大了切削变形以及刀具后刀面和工件之间的摩擦，产生较多切削热，使切削温度升高，切削材料的热软化加大，从而使刀具切入切出时交变机械载荷变弱，所以圆弧形切削刃12更适用于断续切削。
如图4、5所示，图4为切削加工过程的俯视图，图5为切削加工过程的主视图。图4中(I)为切削刀片，切削刀片通过中心孔安装在刀杆上，(II)为工件装夹在机床卡盘中。工件(II)绕中心线C以速度V旋转，切削刀片(I)沿箭头P方向移动，进给量为f，切削深度用ap表示。(Ⅲ)为切削刀片的主切削刃，起主要去除材料的作用。图5中看到切削刀片的安装角度，侧前角和背前角均为-5度。在钝圆半径的逐渐增大会影响切削加工的切削效率，加工表面完整性、切削温度、刀具寿命等。由于是负前角切削，刀具与工件之间的推挤熨压作用强于剪切作用，导致切向力Fc大于其它两个方向Fz、Ft的力，更有利于工件材料的去除，提高了切削加工的切削效率。由于刀具刃口钝圆半径逐渐增大，刀具与切屑的接触面积和刀具与工件的接触面积增加，热对流面积增大，使从刀具传出的热量也增大，导致切削温度降低。由于变钝圆的刃口结构设计，随着钝圆半径的增加，变钝圆半径结构有效的降低了力热载荷，降低了切削温度，提高刀具的抗冲击性能，延长刀具的使用寿命。
Claims (6)
1.一种刀尖圆弧非对称刃口结构的PCBN刀片，该刀片包括刀体(1)和刀尖(2)，刀体(1)的上表面具有与刀尖(2)形状相同的镶嵌槽，刀尖(2)紧密的镶嵌到刀体(1)中，其特征在于：该刀片的切削刃部分采用钝化处理，刀尖切削部分由直线形切削刃(9、10)、圆弧形切削刃(11、12)组成，A点为圆弧形切削刃(11)的起始点，C点为圆弧形切削刃(12)的终点，B点是刀尖圆弧的中点，其中圆弧形切削刃(11、12)在前刀面上的投影刃线的曲率半径相同，圆弧形切削刃(11、12)相应的钝圆半径不同，其中圆弧切削刃(11)的钝圆半径大于圆弧切削刃(12)的钝圆半径。
2.根据权利要求1所述的一种刀尖圆弧非对称刃口结构的PCBN刀片，其特征在于：所述刀尖切削部分圆弧形切削刃(11、12)钝圆半径取值范围为0.1mm～0.2mm。
3.根据权利要求1所述的一种刀尖圆弧非对称刃口结构的PCBN刀片，其特征在于：所述圆弧形切削刃(11、12)两段圆弧相交处过度圆滑，圆弧形切削刃(11)向圆弧形切削刃(12)的钝圆半径逐渐变小，其变化范围不超过0.1mm。
4.根据权利要求1所述的一种刀尖圆弧非对称刃口结构的PCBN刀片，其特征在于：所述直线形切削刃(9，10)的钝圆半径为定值，直线形切削刃(9)钝圆半径为0.1mm，直线形切削刃(10)钝圆半径为0.2mm。
5.根据权利要求1所述的一种刀尖圆弧非对称刃口结构的PCBN刀片，其特征在于：所述A点的钝圆半径大于B点和C点的钝圆半径，B点的钝圆半径大于C点的钝圆半径，A点的钝圆半径与直线形切削刃(9)的钝圆半径相同，C点的钝圆半径与直线形切削刃(10)的钝圆半径相同。
6.根据权利要求1所述的一种刀尖圆弧非对称刃口结构的PCBN刀片，其特征在于：所述刀片刃口钝化后的钝圆圆弧的圆心均在过钝圆圆弧与上表面(6)、侧面(8a、8b)相切的切点垂直于上表面(6)、侧面(8a、8b)的垂线相交点上。
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