專利名稱：一種用于軟質(zhì)金屬材料加工的多邊形切削刀片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種金屬切削用車削刀片，尤其涉及用于軟質(zhì)金屬材料加工的多邊形切削刀片。
背景技術(shù)：
軟質(zhì)金屬材料通常具有硬度低、剛性差、彈性模量低、延展性高和熔點(diǎn)低等特點(diǎn)，而這些特點(diǎn)直接的影響了軟質(zhì)金屬材料的加工性能。對(duì)于軟質(zhì)金屬材料加工車削刀片結(jié)構(gòu)，一般具有兩類結(jié)構(gòu):一類是具有鋒利的前角和較大開口的排屑空間，此類結(jié)構(gòu)中前刀面與排屑平臺(tái)之間以一個(gè)平面或一個(gè)圓弧面相連接。切削加工中，切屑會(huì)沿刀片尖端的前刀片滑行至與排屑平臺(tái)相連接的平面或圓弧面，再經(jīng)過(guò)排屑平臺(tái)排出，對(duì)于軟質(zhì)金屬材料來(lái)說(shuō)，在切削過(guò)程中，切屑可能以整體形式沿前刀面在排屑平臺(tái)移動(dòng)延伸，并自然卷曲掉落，由于切屑與前刀面接觸面積過(guò)大，使切削溫度升高，導(dǎo)致切屑黏結(jié)在刀片的前刀面上，使刀片的實(shí)際加工前角發(fā)生變化，影響加工質(zhì)量與刀片的使用壽命。在此過(guò)程中，切屑的卷曲，切屑的流向及切屑與前刀面的接觸無(wú)法人為的控制或預(yù)知，切屑也很難折斷，尤其是在小進(jìn)給加工過(guò)程中更為明顯，致使切屑相互纏繞，損傷已加工工件表面，造成產(chǎn)品光潔度達(dá)不到要求。如美國(guó)專利US6217264B1公開的切削刀片將前刀面以內(nèi)的曲面設(shè)計(jì)成類似于波浪的形狀，以減小切屑與切削刀片的接觸，降低了切削溫度。但其刀片波浪形的曲面過(guò)于平滑，在一些輕切削場(chǎng)合，此類結(jié)構(gòu)的斷屑槽并不能實(shí)現(xiàn)對(duì)切屑進(jìn)行有效的控制。另一類是設(shè)置鋒利的前角，并在靠近刀尖部位處設(shè)計(jì)小斷屑臺(tái)，此種結(jié)構(gòu)減小了切屑與前刀面的接觸面積，減少摩擦，有效控制了切削溫度，對(duì)切屑流向也有所控制，小進(jìn)給加工時(shí)斷屑效果也有所提高，但是此種結(jié)構(gòu)，由于切屑流動(dòng)過(guò)程中受到阻力較大，排屑能力相對(duì)較差，且易積屑，影響已加工產(chǎn)品質(zhì)量及刀片使用壽命。如中國(guó)專利CN101695761A公開的切削刀片就采用上述結(jié)構(gòu)，其切削刀片的斷屑臺(tái)之間以平面過(guò)渡，不能完全避免切屑與過(guò)渡平面之間的摩擦， 所以并不能夠有效的控制切削溫度。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于軟質(zhì)金屬材料加工多邊形切削刀片，它可有效控制切屑的形狀和流向，減少切屑與刀片上表面的接觸，降低切削溫度，同時(shí)有效控制黏屑、纏屑和積屑現(xiàn)象。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:一種用于軟質(zhì)金屬材料加工的多邊形切削刀片，刀片本體由上表面1、下表面2和側(cè)表面4以及連接側(cè)表面的圓錐面7構(gòu)成，定位孔3位于刀片本體幾何形狀的中心位置，切削單元分布于兩鄰邊夾角處，所述切削單元包括上表面I向下表面2凹陷形成的前刀面8，前刀面8與圓錐面7相交形成的主切削刃5，前刀面8與側(cè)表面4相交形成的側(cè)切削刃14，其特征在于:所述切削單元還包括自前刀面8沿角平分線BI向定位孔3依次順滑聯(lián)接延伸的凹陷的容屑面11、至少兩組間隔設(shè)置的、橫跨角平分線BI對(duì)稱凸起的凸曲面9和聯(lián)接各組凸曲面9的脊峰曲面10，所述各組凸曲面9和各脊峰曲面10通過(guò)過(guò)渡圓弧面12順滑過(guò)渡，形成自容屑面11始的扇形波浪狀曲面。所述兩組以上凸曲面9及聯(lián)接各組凸曲面9的脊峰曲面10分布規(guī)則是:第一組凸曲面9a自容屑面11凸起，第一脊峰曲面IOa自第一組凸曲面9a后表面沿角平分線BI凸起延伸，第二組凸曲面9b橫跨于第一脊峰曲面IOa上，第二脊峰曲面IOb自第二組凸曲面9b后表面沿角平分線BI凸起延伸，依次，多組凸曲面9自容屑面到中心定位孔方向呈波浪狀分布，每組凸曲面與角平分線BI形成銳角η，η為50° 75°。所述容屑面11的寬度k為0.3mm 0.6mm,長(zhǎng)度m為0.4mm 1.2mm,容屑面11為平面且與下表面2所形成的虛擬銳角Θ為12° 22°，容屑面11通過(guò)圓弧過(guò)渡面12與前刀面8光滑過(guò)渡，容屑面11與前刀面8的虛擬交線到主切削刃5最高點(diǎn)的最近水平距離d為0.15臟 0.85臟，最近垂直距離h為0.05臟 0.35臟。凸曲面9空間形狀為向上凸起的半圓柱面，各組凸曲面9的半徑自主切削刃到中心定位孔方向9a、9b、9c在R0.15mm Rl.8mm范圍內(nèi)依次遞增,所述第一組凸曲面9a到側(cè)切削刃14的垂直距離s為0.5mm 0.9mm。每組凸曲面9的最高點(diǎn)到容屑面11的垂直距離f，即n、f2、f3，自主切削刃到中心定位孔方向在0.05mm 0.6mm范圍內(nèi)依次遞增。所述各脊峰曲面10的空間形狀為向上凸起半圓錐形，所述半圓錐形的半徑沿角平分線自刀尖到中心定位孔方向逐漸增加。鄰近側(cè)切削刃14處的前刀面8與凸曲面9形成的卷屑角ω為120° 160°。前刀面8與下表面2形成的虛擬銳角α為刀片的前角，側(cè)表面4與刀片定位孔3的中心軸線CE形成的虛擬銳角β 為刀片的后角，靠近主切削刃5的側(cè)切削刃14與下表面2所形成的虛擬銳角λ s為刀片的刃傾角，當(dāng)前角α為19° 25。、后角β為5° 11°時(shí)，刃傾角λ s為5° 12°。所述主切削刃5高于側(cè)切削刃14，呈空間立體曲線分布。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:用于引導(dǎo)切屑的前刀面、容屑面、多組凸曲面、多個(gè)脊峰曲面、圓弧過(guò)渡面形成順滑波浪形導(dǎo)、排屑結(jié)構(gòu)，使切屑經(jīng)容屑面、圓弧過(guò)渡面和凸曲面引導(dǎo)后自然卷曲、折斷，順利的被引導(dǎo)、排出加工區(qū)域。容屑面保證切屑流向順暢，以改善積屑現(xiàn)象。多組凸曲面沿多邊形刀片兩鄰邊夾角的角平分線自主切削刃到中心定位孔方向波浪狀分布，圓弧過(guò)渡面連接凸曲面和脊峰曲面且呈波浪形分布在凸曲面外圍，可減少切屑與刀片上表面的接觸，從而減少切屑與刀片上表面的摩擦，有效降低切削溫度，改善了黏屑現(xiàn)象，延長(zhǎng)刀具的使用壽命。相鄰兩個(gè)凸曲面的中間段連有脊峰曲面和圓弧過(guò)渡面，該脊峰曲面可以使切屑自然的向脊峰曲面兩側(cè)偏轉(zhuǎn)，有利于切屑順暢的從刀片兩側(cè)排出，且圓弧過(guò)渡面導(dǎo)屑能力強(qiáng)，避免切屑落在被加工的工件表面，從而提高加工質(zhì)量?？傊?，本實(shí)用新型可有效控制切屑的形狀和流向，減少切屑與刀片的上表面接觸，降低切削溫度，同時(shí)有效控制黏屑、纏屑和積屑現(xiàn)象，適用于軟質(zhì)材料的加工。

圖1是本實(shí)用新型多邊形切削刀片的立體圖；圖2是本實(shí)用新型多邊形切削刀片的主視圖；[0019]圖3是圖2的G部放大圖；圖4是圖2的A-A剖面圖；圖5是圖4的H部放大圖；圖6是圖2的H-H剖面圖；圖7是圖2的V向視圖；圖中各標(biāo)號(hào)表;1上表面2下表面3定位孔4側(cè)表面5主切削刃7圓錐面8前刀面9凸曲面10脊峰曲面11容屑面12圓弧過(guò)渡面 14側(cè)切削刃
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。實(shí)施例1:本實(shí)用新型提供的一種用于軟質(zhì)材料加工的多邊形切削刀片，如附圖1-7所示，所述多邊形切削刀片為四邊形刀片，刀片本體由上表面1、下表面2和側(cè)表面4以及連接側(cè)表面的圓錐面7構(gòu)成，定位孔3位于刀片本體幾何形狀的中心位置，切削單元分布于兩鄰邊夾角處，所述切削單元包括上表面I向下表面2凹陷形成的前刀面8，前刀面8與圓錐面7相交形成的主切削刃5，前刀面8與側(cè)表面4相交形成的側(cè)切削刃14，所述切削單元還包括自前刀面8沿角平分線BI向定位孔3依次順滑聯(lián)接延伸的凹陷的容屑面11、至少兩組間隔設(shè)置的、橫跨角平分線BI對(duì)稱凸起的凸曲面9和聯(lián)接各組凸曲面9的脊峰曲面10，所述各組凸曲面9和各脊峰曲面10通過(guò)過(guò)渡圓弧面12順滑過(guò)渡，形成自容屑面11始的扇形波浪狀曲面。用于引導(dǎo)切屑的前刀面8、容屑面11、多組凸曲面9、多個(gè)脊峰曲面10、圓弧過(guò)渡面12形成的扇形波浪狀曲面，使切屑經(jīng)容屑面11、圓弧過(guò)渡面12和凸曲面9引導(dǎo)后自然卷曲、折斷，順利的被引導(dǎo)、排出加工區(qū)域，容屑面11保證切屑流向順暢，以改善積屑現(xiàn)象，脊峰曲面10可以使切屑自然的向脊峰曲面10兩偵彳偏轉(zhuǎn)，有利于切屑順暢的從刀片兩側(cè)排出，且圓弧過(guò)渡面12導(dǎo)屑能力強(qiáng)，避免切屑落在被加工的工件表面，從而提高加工質(zhì)量。各組凸曲面9沿多邊形刀片兩鄰邊夾角的角平分線自主切削刃到中心定位孔方向呈波浪狀分布，圓弧過(guò)渡面12連接凸曲面9和脊峰曲面10且呈波浪形分布在凸曲面9外圍，可減少切屑與刀片上表面2的接觸，從而減少切屑與刀片上表面2的摩擦，有效降低切削溫度，改善了黏屑現(xiàn)象，從而延長(zhǎng)刀具的使用壽命，尤其適應(yīng)于軟質(zhì)材料加工，如鋁材等金屬材料。具體地，所述兩組以上凸曲面9及聯(lián)接各組凸曲面9的脊峰曲面10的分布規(guī)則是:第一組凸曲面9a自容屑面11凸起，第一脊峰曲面IOa自第一組凸曲面9a后表面沿角平分線BI凸起延伸，第二組凸曲面9b橫跨于第一脊峰曲面IOa上，第二脊峰曲面IOb自第二組凸曲面9b后表面沿角平分線BI凸起延伸，依次，多組凸曲面9自容屑面到中心定位孔方向呈波浪狀分布，每組凸曲面9與角平分線BI形成銳角η，η為50° 75° ;本實(shí)施例中Π為70°。上述限定可保證每組凸曲面9面向刀尖方向形成一個(gè)向上凸起環(huán)狀，且第一組凸曲面對(duì)容屑面11形成半包圍形式，在切削加工的過(guò)程中，切屑沿前刀面和容屑面向前滑動(dòng)，在經(jīng)過(guò)環(huán)形并向上凸起的凸曲面9時(shí)切屑即被抬起，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)切屑的卷曲和折斷。更具體地，所述凸曲面9空間形狀為向上凸起的半圓柱狀，其每組凸曲面9，即9a、9b、9c的半徑自主切削刃5到中心定位孔方向依次遞增，區(qū)間為R0.15mm Rl.8mm,本實(shí)施例中9a為R0.15mm、9b為R0.3mm、9c為R0.4mm。且最接近主切削刃5的第一組凸曲面9a到側(cè)切削刃14的垂直距離s為0.5mm 0.9mm,本實(shí)施例中s為0.8mm。上述的限定范圍中，凸曲面9半徑大小的取值主要基于刀片的整體比例。s值的范圍控制了第一組凸曲面9a與切削刃的距離，過(guò)小的s值刀片更適合于精加工，相反過(guò)大的s值則適合于粗加工。每組凸曲面9的最高點(diǎn)位置到容屑面11的垂直距離f，即fl、f2、f3自主切削刃到中心定位孔方向依次遞增，f為0.05mm 0.6mm,本實(shí)施例中fl為0.06mm、f 2為0.17mm、f3 為 0.32mm。上述的限定范圍中，f值以容屑面11為基準(zhǔn)，自主切削刃5到中心定位孔方向依次遞增，在加工的過(guò)程中，上述結(jié)構(gòu)能使切屑在向前滑動(dòng)的過(guò)程中其卷屑角度越來(lái)越小，對(duì)切削的控制能起到積極的作用。作為本實(shí)用新型的最佳實(shí)施方式,所述容屑面11的寬度k為0.3mm 0.6mm,長(zhǎng)度m為0.4mm 1.2mm,容屑面11為平面且與下表面2所形成的虛擬銳角Θ為12° 22°。本實(shí)施例中k為0.3mm, m為 0.55mm, Θ為21°。上述的限定范圍使容屑面作用最理想，角度Θ過(guò)大會(huì)導(dǎo)致容屑面與前刀面角度相同，從而失去容屑面期待的作用，而過(guò)小導(dǎo)致刀片在使用過(guò)程中容易出現(xiàn)粘結(jié)的現(xiàn)象。上述容屑面的寬度和長(zhǎng)度的限定范圍可結(jié)合不同形狀、不同大小的刀片本體確定其取值。容屑面11通過(guò)圓弧過(guò)渡面12與前刀面8光滑過(guò)渡，容屑面11與前刀面8的虛擬交線到主切削刃5最高點(diǎn)的最近水平距離d為0.15mm 0.85mm,最近垂直距離h為
0.05mm 0.35mm。本實(shí)施例中 d 為 0.45mm, h 為 0.21mm。上述的限定范圍主要是控制容屑面與主切削刃之間的空間距離，其值過(guò)大或過(guò)小都會(huì)對(duì)切削產(chǎn)生不良的影響。過(guò)大會(huì)導(dǎo)致小切深難于斷屑，過(guò)小容易出現(xiàn)粘結(jié)的現(xiàn)象。本實(shí)用新型中，所述各脊峰曲面10的空間形狀可以為各種向上凸起曲面，優(yōu)選為半圓錐形，所述空間形狀為向上凸起半圓錐形的半徑沿角平分線自刀尖到中心定位孔方向逐漸增加。各脊峰曲面10的上述空間形狀能夠使切屑自然的向刀片兩側(cè)偏轉(zhuǎn)。作為本實(shí)用新型的最佳實(shí)施方式，鄰近側(cè)切削刃14處的前刀面8與凸曲面9形成的卷屑角ω為120° 160°。本實(shí)施例中ω為153°。作為本實(shí)用新型的最佳實(shí)施方式，所述前刀面8與下表面2形成的虛擬銳角α為刀片的前角，側(cè)表面4與刀片定位孔3的中心軸線CE形成的虛擬銳角β為刀片的后角，靠近主切削刃5的側(cè)切削刃14與下表面2所形成的虛擬銳角Xs為刀片的刃傾角，當(dāng)前角α為19° 25°、后角β為5° 11°時(shí)，刃傾角As為5° 12°。更優(yōu)選地，本實(shí)施例中，前角α為25°，后角β為7。，λ s為5。 12°，本實(shí)施例中刃傾角Xs取值為8°。作為最佳實(shí)施方式，主切削刃5通過(guò)側(cè)切削刃14連接成空間曲線形狀，且主切削5的中點(diǎn)位置最高，其切削刃呈空間曲線結(jié)構(gòu)，增大了切削刃與工件的接觸面積，便于順暢地切除工件材料，同時(shí)又使刀尖具有足夠的強(qiáng)度，且具有較大的前角和后角，使刀片更加鋒利，切削更輕快，提高生產(chǎn)效率，使用起來(lái)更加方便、靈活。上述實(shí)施例僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型的原理的前提下，還可以作出若干等同變換，如刀片的基本外形除了可以是正方形外，還可以是平行四邊形，菱形，三角形，五邊形，六邊形等，這些等同變換均應(yīng)視為本實(shí)用新型 的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種用于軟質(zhì)金屬材料加工的多邊形切削刀片，刀片本體由上表面(I)、下表面(2)和側(cè)表面(4)以及連接側(cè)表面的圓錐面(7)構(gòu)成，定位孔(3)位于刀片本體幾何形狀的中心位置，切削單元分布于兩鄰邊夾角處，所述切削單元包括上表面(I)向下表面(2)凹陷形成的前刀面(8)，前刀面⑶與圓錐面(7)相交形成的主切削刃(5)，前刀面⑶與側(cè)表面(4)相交形成的側(cè)切削刃(14)，其特征在于:所述切削單元還包括自前刀面(8)沿角平分線(BI)向定位孔(3)依次順滑聯(lián)接延伸的凹陷的容屑面(11)、至少兩組間隔設(shè)置的、橫跨角平分線(BI)對(duì)稱凸起的凸曲面(9)和聯(lián)接各組凸曲面(9)的脊峰曲面(10)，所述各組凸曲面(9)和各脊峰曲面(10)通過(guò)過(guò)渡圓弧面(12)順滑過(guò)渡，形成自容屑面(11)始的扇形波浪狀曲面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多邊形切削刀片，其特征在于:所述至少兩組凸曲面(9)及聯(lián)接各組凸曲面(9)的脊峰曲面(10)的分布規(guī)則是:第一組凸曲面(9a)自容屑面(11)凸起，第一脊峰曲面(IOa)自第一組凸曲面(9a)后表面沿角平分線(BI)凸起延伸，第二組凸曲面(9b)橫跨于第一脊峰曲面(IOa)上，第二脊峰曲面(IOb)自第二組凸曲面(9b)后表面沿角平分線(BI)凸起延伸，依次，多組凸曲面(9)自容屑面到中心定位孔方向呈波浪狀分布，每組凸曲面與角平分線(BI)形成銳角η，η為50° 75°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多邊形切削刀片，其特征在于:所述容屑面(11)的寬度k為0.3mm 0.6mm,長(zhǎng)度m為0.4mm 1.2mm,容屑面(11)為平面且與下表面(2)所形成的虛擬銳角Θ為12。 22°，容屑面(11)通過(guò)圓弧過(guò)渡面(12)與前刀面(8)光滑過(guò)渡，容屑面(11)與前刀面(8)的虛擬交線到主切削刃(5)最高點(diǎn)的最近水平距離d為0.15mm 0.85mm,最近垂直距離h為0.05mm 0.35mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多邊形切削刀片，其特征在于:凸曲面(9)空間形狀為向上凸起的半圓柱面，各組凸曲面(9a、9b、9c)的半徑自主切削刃到中心定位孔方向在R0.15mm Rl.8mm范圍內(nèi)依次遞增,所述第一組凸曲面(9a)到側(cè)切削刃(14)的垂直距離s 為 0.5mm 0.9mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的多邊形切削刀片，其特征在于:每組凸曲面(9)的最高點(diǎn)到容屑面(11)的垂直距離fl、f2、f3自主切削刃到中心定位孔方向在0.05mm 0.6mm范圍內(nèi)依次遞增。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多邊形切削刀片，其特征在于:所述各脊峰曲面(10)的空間形狀為向上凸起的半圓錐形，所述半圓錐形的半徑沿角平分線自刀尖到中心定位孔方向逐漸增加。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多邊形切削刀片，其特征在于:鄰近側(cè)切削刃(14)處的前刀面(8)與凸曲面(9)形成的卷屑角ω為120° 160°。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多邊形切削刀片，其特征在于:前刀面(8)與下表面(2)形成的虛擬銳角α為刀片的前角，側(cè)表面(4)與刀片定位孔(3)的中心軸線(CE)形成的虛擬銳角β為刀片的后角，靠近主切削刃(5)的側(cè)切削刃(14)與下表面(2)所形成的虛擬銳角λ s為刀片的刃傾角，當(dāng)前角α 為19° 25°、后角β為5° 11°時(shí)，刃傾角Xs為5。 12°。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多邊形切削刀片，其特征在于:所述主切削刃(5)高于側(cè)切削刃(14)，呈空間立體曲線分布。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于軟質(zhì)金屬材料加工的多邊形切削刀片，刀片本體由上表面、下表面和側(cè)表面以及連接側(cè)表面的圓錐面構(gòu)成，定位孔位于刀片本體幾何形狀的中心位置，切削單元分布于兩鄰邊夾角處，所述切削單元包括上表面向下表面凹陷形成的前刀面，前刀面與圓錐面相交形成的主切削刃，前刀面與側(cè)表面相交形成的側(cè)切削刃，其特征在于所述切削單元還包括自前刀面沿角平分線BI向定位孔依次順滑聯(lián)接延伸的凹陷的容屑面、至少兩組間隔設(shè)置的、橫跨角平分線BI對(duì)稱凸起的凸曲面和聯(lián)接各組凸曲面的脊峰曲面，所述各組凸曲面和各脊峰曲面通過(guò)過(guò)渡圓弧面順滑過(guò)渡，形成自容屑面始的扇形波浪狀曲面。
文檔編號(hào)B23B27/00GK203091759SQ20122071830
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月24日
發(fā)明者李樹強(qiáng), 鄧劍, 袁美和, 譚文清, 黃立, 尹江華 申請(qǐng)人:株洲歐科億硬質(zhì)合金有限公司