一種切削刀片的制作方法

本發明涉及金屬切削技術領域，尤其涉及一種切削刀片。

背景技術：

切削刀片切削時，切削力主要由主切削刃承擔，副切削刃只承擔部分切削力，采用單段直線主切削刃的切削刀片切削時，切削力只能向單一方向，切削時刀片磨損迅速甚至易發生崩缺，極大地降低切削刀片的切削壽命，尤其是當切削刀片應用于大懸長切削時，由于切削刀片主切削力過于集中造成徑向受力較大，切削時切削撓度加大、振動加劇，為了保證切削刀片表面質量和切削刀片的壽命，只能在低切削參數下完成切削，導致切削刀片加工效率降低。

現有技術中，為了提高切削性能，通常將切削刀片的切削刃設計成多段復雜角度的切削刃，雖然可以改善切削刀片切削刃的受力分配，但是主、副切削刃都設計成相同的復雜刃形及槽型結構，又降低了切削刀片的結構強度，且為了保證主、副切削刃都能進行正常切削，安裝時，切削刀片的切削角度的旋轉范圍有很大的局限性；在進行高效切削時，主、副切削刃的切削工況差異較大，具有相同槽型結構的主、副切削刃同時參與切削時，難以保證主、副切削刃同時發揮出最佳切削性能，通常采用的保證主切削刃性能的結構形式易造成副切削刃的切削能力和切削工況不匹配，從而導致副切削刃磨損過快、使用壽命低。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種切削精度高、切削振動小、使用壽命長的切削刀片。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種切削刀片，包括呈板狀的刀片本體，所述刀片本體由上表面、下表面以及連接上下表面的側面圍成，所述上表面與側面相交形成多個具有相同結構的切削單元，所述切削刃單元包括副切削刃、主切削刃和位于該副切削刃、主切削刃之間的拐角切削刃，所述副切削刃、主切削刃在所述刀片本體的周向相間設置，所述主切削刃包括第一切削刃、第二切削刃和連接所述第一切削刃、第二切削刃的過渡切削刃，以與所述切削刀片用于鉆孔加工時的進給方向垂直的面為基準面o，在上表面方向上，所述副切削刃具有單一切削斜率，所述第一切削刃、第二切削刃和過渡切削刃分別具有切削斜率k1、k2和k3，應滿足：0.03≤1.2k2≤k1≤-0.8k3≤0.35。

作為上述技術方案的進一步改進：

所述副切削刃在所述切削刀片用于鉆孔加工時的進給方向上前角和刃寬逐漸減小、后角增大，所述主切削刃在徑向向外方向上前角和刃寬逐漸增加、后角減少。

所述第一切削刃、第二切削刃和過渡切削刃的切削斜率k1、k2和k3應滿足：0.03≤k1-k2≤0.25，0.05≤-k1-k3≤0.3。

所述副切削刃在刀片本體的中心區域刃寬、前角、后角分別為w1、λ1和θ1，所述主切削刃在刀片本體的中心區域的短刃寬、前角、后角分別為w2、λ2和θ2，應滿足：0.02mm≤w1-w2≤0.15mm、2°≤λ1-λ2≤10°，2°≤θ2-θ1≤15°。

所述第一切削刃、第二切削刃和過渡切削刃為直線型切削刃，相對第一切削刃具有相對主切削刃之間的最大距離l1，相對第二切削刃之間的距離l2具有相對主切削刃之間的最小距離。

相對的兩個副切削刃之間的距離為l3，且滿足0.02mm≤l1－l3≤0.5mm，0.02mm≤l3－l2≤0.25mm。

兩個所述副切削刃相對于所述刀片本體的中心軸中心對稱，兩個所述主切削刃相對于所述中心軸中心對稱，所述拐角切削刃在所述中心軸的軸向上具有相同的高度。

與所述副切削刃對應的側面為短側面，與所述主切削刃對應的側面為長側面，在所述下表面上，所述短側面分別與相鄰的兩個長側面相交形成夾角鈍角β1、銳角β2，且滿足：3°≤β1-β2≤10°。

所述第二切削刃和相鄰的拐角切削刃之間設有第三切削刃，所述第三切削刃在其自身延伸方向上的長度為h，且滿足：0.2mm≤h≤1.2mm。

所述第三切削刃為直線型切削刃，所述第三切削刃與相鄰的副切削刃的夾角為α，且滿足：87°≤α≤93°。

所述第三切削刃為弧型切削刃，所述第三切削刃的最大曲率半徑為r，且滿足：5mm≤r≤200mm。

所述副切削刃上設有至少一個弧形的凹刃，所述凹刃的最大深度為a，且滿足：0.1mm≤a≤0.3mm。

所述凹刃在上表面上對應槽型向相鄰的第一切削刃傾斜角度ω，且滿足：0.5°≤ω≤8°。

與現有技術相比，本發明的優點在于：

本發明的切削刀片，切削刃由副切削刃、拐角切削刃和主切削刃組成，相鄰的副切削刃、主切削刃和位于該副切削刃、主切削刃的拐角切削刃組成該切削刀片的切削單元，主切削刃由第一切削刃、第二切削刃和連接第一切削刃、第二切削刃的過渡切削刃組成，以與切削刀片用于鉆孔加工時的進給方向垂直的面為基準面o，在上表面方向上，副切削刃具有單一切削斜率，第一切削刃、第二切削刃和過渡切削刃分別具有切削斜率k1、k2和k3，且滿足0.03≤1.2k2≤k1≤-0.8k3≤0.35，既保證第一切削刃71、第二切削刃72均具有足夠的強度，又使第一切削刃、第二切削刃具有相同的傾斜方向，即第一切削刃、第二切削刃均逐步切入工件，且第一切削刃、第二切削刃不會同時切入工件，因而主切削刃可以平緩切入工件并形成薄而寬且連續的切屑，降低單位長度主切削刃上的切削力的大小，便于切屑的折斷、排出，且在切削刀片的周向上，主切削力雙向或三向分布，可以有效降低切削刀片切削振動，提高切削刀片的切削精度和使用壽命。此外，本發明的切削刀片的主、副切削刃具有獨立的切削結構，保證主切削刃性能的同時簡化副切削刃的結構，從而提高切削刀片的整體結構強度，提高切削刀片的抗沖擊能力，降低副切削刃形狀對主切削刃安裝角度的影響，從而進一步提高切削刀片的切削性能。

附圖說明

圖1是本發明切削刀片第一種實施例的立體圖；

圖2是本發明切削刀片第一種實施例的主視圖；

圖3是圖2的a-a剖視圖；

圖4是圖2的b-b剖視圖；

圖5是本發明切削刀片第一種實施例的后視圖；

圖6是本發明切削刀片第二種實施例的立體圖；

圖7是本發明切削刀片第二種實施例的主視圖；

圖中各標號表示：

1、刀片本體；2、上表面；3、下表面；4、側面；41、短側面；42、長側面；6、副切削刃；61、凹刃；7、主切削刃；71、第一切削刃；72、第二切削刃；73、過渡切削刃；74、第三切削刃；8、拐角切削刃；9、中心軸。

具體實施方式

以下將結合說明書附圖和具體實施例對本發明做進一步詳細說明。

圖1至圖5示出了本發明切削刀片的第一種實施例，該實施例的切削刀片包括呈板狀的刀片本體1，刀片本體1由上表面2、下表面3以及連接上下表面的側面4圍成，上表面2與側面4相交形成多個具有相同結構切削單元，切削刃單元包括副切削刃6、主切削刃7和位于該副切削刃6、主切削刃7之間的拐角切削刃8，副切削刃6、主切削刃7在刀片本體1的周向相間設置，主切削刃7包括第一切削刃71、第二切削刃72和連接第一切削刃71、第二切削刃72的過渡切削刃73，以與切削刀片用于鉆孔加工時的進給方向垂直的面為基準面o，在上表面2方向上，副切削刃6具有單一切削斜率，第一切削刃71、第二切削刃72和過渡切削刃73分別具有切削斜率k1、k2和k3，應滿足：0.03≤1.2k2≤k1≤-0.8k3≤0.35，既保證第一切削刃71、第二切削刃72均具有足夠的強度，又使第一切削刃71、第二切削刃72具有相同的傾斜方向，第一切削刃71、第二切削刃72均逐步切入工件，且第一切削刃71、第二切削刃72不會同時切入工件，因而主切削刃7可以平緩切入工件并形成薄而寬且連續的切屑，降低單位長度主切削刃7上的切削力的大小，便于切屑的折斷、排出，且在切削刀片的周向上，主切削力雙向或三向分布，可以有效降低切削刀片切削振動，提高切削刀片的切削精度和使用壽命，此外，在保證主切削刃7性能的同時簡化副切削刃6的結構，降低切削刀片的制作難度，提高切削刀片的定位精度，采用單段斜率的副切削刃6安裝角度靈活，拓寬了主切削刃7安裝角度范圍，從而進一步提高切削刀片的切削性能。在實際加工過程中，副切削刃6、主切削刃7切削工況差異較大，基于副切削刃6、主切削刃7的切削工況對副切削刃6、主切削刃7進行單獨設計，可以保證副切削刃6、主切削刃7切削性能最大化，通過副切削刃6和主切削刃7壽命相配匹實現切削刀片壽命最大化。

本實施例中，副切削刃6在切削刀片用于鉆孔加工時的進給方向上前角和刃寬逐漸減小、后角增大，主切削刃7在徑向向外方向上前角和刃寬逐漸增加、后角減少，切削刀片用于鉆孔加工時的進給方向如圖2中箭頭所示，圖4和圖5示出了副切削刃6、主切削刃7在切削刀片的中心區域的槽型截面形狀，孔加工過程中，用于外環區加工的副切削刃6較用于中心區加工的主切削刃7具有更大的力臂，即使副切削刃6、主切削刃7具有相等切削力時，仍能產生更大的回旋扭矩，實際上，副切削刃6承受切削力大于主切削刃7，從而如果副切削刃6、主切削刃7具有相同刃形和槽型時，中心區對應的主切削刃7將不能平衡外環區加工的副切削刃6產生的扭矩，切削時易產生切削振動，另外由于副切削刃6的材料除去率大于主切削刃7許多，副切削刃6會快速磨損，實際使用時，副切削刃6切削壽命一般不足主切削刃7壽命的一半，導致刀片需要頻繁更換，操作十分不便。由于副切削刃6、主切削刃7實際工況差別較大，隨著刀片應用于鉆削加工時切削半徑的增大，副切削刃6的前角和刃寬逐漸增加、后角減少，主切削刃7的前角和刃寬逐漸增加、后角減少。

為了既保證第一切削刃71、第二切削刃72和過渡切削刃73的強度，同時又便于切削刀片的加工，第一切削刃71、第二切削刃72和過渡切削刃73的切削斜率k1、k2和k3應滿足：0.03≤k1-k2≤0.25，0.05≤-k1-k3≤0.3。本實施例中：k1=0.2，k2=0.08，k3=-0.28。

為了組合主切削刃效果消除副切削刃6、主切削刃7先后切入切出工件時，具有切出時切削力小切入、切出過渡平緩，保證后切入、切出工件的主、副切削刃切削穩定并提高工件邊緣的加工表面質量，副切削刃6在刀片本體1的中心區域刃寬、前角、后角分別為w1、λ1和θ1，主切削刃7在刀片本體1的中心區域的短刃寬、前角、后角分別為w2、λ2和θ2，應滿足：0.02mm≤w1-w2≤0.15mm、2°≤λ1-λ2≤10°，2°≤θ2-θ1≤15°。本實施例中，本實施例中：w1=0.2mm，w2=0.15mm，λ1=5°，λ2=0°，θ1=8°，θ2=15°。

本實施例中，第一切削刃71、第二切削刃72和過渡切削刃73為直線型切削刃，減低切削刀片的加工難度，本發明不僅限于此，為了進一步提升切削刀片的性能，也可以副切削刃6和主切削刃7的第一切削刃71、第二切削刃72和過渡切削刃73設計成連續曲率變化的單段切削刃結構。

相對第一切削刃71具有相對主切削刃7之間的最大距離l1，相對第二切削刃72之間的距離l2具有相對主切削刃7之間的最小距離相對的兩個副切削刃6之間的距離為l3，在切削時，為了保證主切削刃7能平緩切入工件形成薄而連續的切屑，切屑易于排出，應滿足：0.02mm≤l1－l3≤0.5mm，0.02mm≤l3－l2≤0.25mm。本實施例中，l1=6.2mm，l2=5.9mm，l3=6mm。

本實施例中，兩個副切削刃6相對于刀片本體1的中心軸9中心對稱，兩個主切削刃7相對于中心軸9中心對稱，拐角切削刃8在中心軸9的軸向上具有相同的高度。

本實施例中，與副切削刃6對應的側面4為短側面41，與主切削刃7對應的側面4為長側面42，在下表面3上，短側面41分別與相鄰的兩個長側面42相交形成夾角鈍角β1、銳角β2，為了保證副切削刃6、主切削刃7的切削穩定性和加工表面質量，側面需給刀片本體1提供足夠的強度和定位精度，應滿足：3°≤β1-β2≤10°，本實施例中：β1=93°,β2=87°。

另外，當切削刀片的主切削刃7長度無法滿足實際切削寬度、深度要求時，可能通過切削刀片的主切削刃7、副切削刃6組而成一條新的完整的主切削刃，如應用于鉆孔加工，兩個刀槽內的切削刀片組成新的主切削刃，主切削刃7作為外切削寬度的主切削，副切削刃6作為內切削寬度的主切刃，任一部分主切削刃切入工件時，都能保證切入、切出工件的切削刀片有較好的強度和切削鋒利性，從而保證切入、切出工件時，切削刀片不易發生崩缺，同時保證切削刀片切入、切出時切削力大小過渡平緩；保證后切入、切出工件的主、副切削刃切削穩定并提高工件邊緣的加工表面質量。當副切削刃6作為組合主切削刃的一部分參與切削時，主切削刃7的第二切削刃72決定加工表面質量，為了提升加工表面質量，第二切削刃72和相鄰的拐角切削刃8之間設有第三切削刃74，第三切削刃74為直線型切削刃，第三切削刃74在其自身延伸方向上的長度為h，第三切削刃74與相鄰的副切削刃6的夾角為α，且滿足：0.2mm≤h≤1.2mm，87°≤α≤93°，本實施例中，α=90°，h=0.6mm。

圖6與圖7示出了本發明切削刀片的第二種實施例，該實施例與第一種實施例基本相同，區別僅在于：副切削刃6上設有兩個弧形的凹刃61，保證副切削刃6個有較小切削受力，而且可以降低切削刃上的平均負載，為了保證切屑按照凹槽61設計的方向排出，避免切屑刮傷加工表面提高加工表面質量，凹刃61在上表面2上對應槽型向相鄰的第一切削刃71傾斜角度ω，應滿足：0.5°≤ω≤8°，本實施中，ω=5°。

凹刃61的最大深度為a，為了保證凹刃61可以有效降低短切切削刃6的平均負載，準確引導切屑的方向，應滿足：0.1mm≤a≤0.3mm，本實施中，a=0.15mm。

為了進一步提高加工表面質量、減少切削振動，將第三切削刃74設置為弧型切削刃，第三切削刃74的最大曲率半徑為r，且滿足：5mm≤r≤200mm，本實施例中，將第三切削刃74設置為r等于98mm的圓弧切削刃。

以上實施例中，切削刀片采用四邊形結構，本發明不僅限于此，根據工況應用不同，也可以將切削刀片設計成六邊形等其它形狀。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發明。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍的情況下，都可利用上述揭示的技術內容對本發明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應落在本發明技術方案保護的范圍內。