專利名稱：一種用于軟質金屬材料加工的多邊形切削刀片的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種金屬切削用車削刀片，尤其涉及用于軟質金屬材料加工的多邊形切削刀片。
背景技術：
軟質金屬材料通常具有硬度低、剛性差、彈性模量低、延展性高和熔點低等特點，而這些特點直接的影響了軟質金屬材料的加工性能。對于軟質金屬材料加工車削刀片結構，一般具有兩類結構一類是具有鋒利的前角和較大開口的排屑空間，此類結構中前刀面與排屑平臺之間以一個平面或一個圓弧面相連接。切削加工中，切屑會沿刀片尖端的前刀片滑行至與排屑平臺相連接的平面或圓弧面，再經過排屑平臺排出，對于軟質金屬材料來說，在切削過程中，切屑可能以整體形式沿前刀面在排屑平臺移動延伸，并自然卷曲掉落，由于切屑與前刀面接觸面積過大，使切削溫度升高，導致切屑黏結在刀片的前刀面上，使刀片的實際加工前角發生變化，影響加工質量與刀片的使用壽命。在此過程中，切屑的卷曲，切屑的流向及切屑與前刀面的接觸無法人為的控制或預知，切屑也很難折斷，尤其是在小進給加工過程中更為明顯，致使切屑相互纏繞，損傷已加工工件表面，造成產品光潔度達不到要求。如美國專利US6217264B1公開的切削刀片將前刀面以內的曲面設計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于平滑，在一些輕切削場合，此類結構的斷屑槽并不能實現對切屑進行有效的控制。另一類是設置鋒利的前角，并在靠近刀尖部位處設計小斷屑臺，此種結構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，對切屑流向也有所控制，小進給加工時斷屑效果也有所提高，但是此種結構，由于切屑流動過程中受到阻力較大，排屑能力相對較差，且易積屑，影響已加工產品質量及刀片使用壽命。如中國專利CN101695761A公開的切削刀片就采用上述結構，其切削刀片的斷屑臺之間以平面過渡，不能完全避免切屑與過渡平面之間的摩擦，所以并不能夠有效的控制切削溫度。

發明內容
本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種用于軟質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，同時有效控制黏屑、纏屑和積屑現象。為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案
一種用于軟質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和側表面4以及連接側表面的圓錐面7構成，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與側表面4相交形成的側切削刃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依次順滑聯接延伸的凹陷的容屑面11、至少兩組間隔設置的、橫跨角平分線BI對稱凸起的凸曲面9和聯接各組凸曲面9的脊峰曲面10，所述各組凸曲面9和各脊峰曲面10通過過渡圓弧面12順滑過渡，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及聯接各組凸曲面9的脊峰曲面10分布規則是第一組凸曲面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O. 3mm O. 6mm,長度m為O. 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通過圓弧過渡面12與前刀面8光滑過渡，容屑面11與前刀面8的虛擬交線到主切削刃5最高點的最近水平距離 d為O. 15臟 O. 85臟，最近垂直距離h為O. 05臟 O. 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范圍內依次遞增,所述第一組凸曲面9a到側切削刃14的垂直距離s為O. 5mm O. 9mm。每組凸曲面9的最高點到容屑面11的垂直距離f，即H、f2、f3，自主切削刃到中心定位孔方向在O. 05mm O. 6mm范圍內依次遞增。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，當前角α為19° 25。、后角β為5° 11°時，刃傾角λ s為5° 12°。所述主切削刃5高于側切削刃14，呈空間立體曲線分布。與現有技術相比，本發明的優點在于用于引導切屑的前刀面、容屑面、多組凸曲面、多個脊峰曲面、圓弧過渡面形成順滑波浪形導、排屑結構，使切屑經容屑面、圓弧過渡面和凸曲面引導后自然卷曲、折斷，順利的被引導、排出加工區域。容屑面保證切屑流向順暢，以改善積屑現象。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，改善了黏屑現象，延長刀具的使用壽命。相鄰兩個凸曲面的中間段連有脊峰曲面和圓弧過渡面，該脊峰曲面可以使切屑自然的向脊峰曲面兩側偏轉，有利于切屑順暢的從刀片兩側排出，且圓弧過渡面導屑能力強，避免切屑落在被加工的工件表面，從而提高加工質量。總之，本發明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，同時有效控制黏屑、纏屑和積屑現象，適用于軟質材料的加工。


圖1是本發明多邊形切削刀片的立體圖2是本發明多邊形切削刀片的主視圖；圖3是圖2的G部放大4是圖2的A-A剖面5是圖4的H部放大圖；圖6是圖2的H-H剖面7是圖2的V向視圖；圖中各標號表不；
I上表面
3定位孔5主切削刃8前刀面10脊峰曲面12圓弧過渡面
2下表面4側表面7圓錐面9凸曲面11容屑面14側切削刃
具體實施例方式為了使本發明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。實施例1 :
本發明提供的一種用于軟質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和側表面4以及連接側表面的圓錐面7構成，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與側表面4相交形成的側切削刃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依次順滑聯接延伸的凹陷的容屑面11、至少兩組間隔設置的、橫跨角平分線BI對稱凸起的凸曲面9和聯接各組凸曲面9的脊峰曲面10，所述各組凸曲面9和各脊峰曲面10通過過渡圓弧面12順滑過渡，形成自容屑面11始的扇形波浪狀曲面。用于引導切屑的前刀面8、容屑面11、多組凸曲面9、多個脊峰曲面10、圓弧過渡面12形成的扇形波浪狀曲面，使切屑經容屑面11、圓弧過渡面12和凸曲面9引導后自然卷曲、折斷，順利的被引導、排出加工區域，容屑面11保證切屑流向順暢，以改善積屑現象，脊峰曲面10可以使切屑自然的向脊峰曲面10兩側偏轉，有利于切屑順暢的從刀片兩側排出，且圓弧過渡面12導屑能力強，避免切屑落在被加工的工件表面，從而提高加工質量。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，改善了黏屑現象，從而延長刀具的使用壽命，尤其適應于軟質材料加工，如鋁材等金屬材料。具體地，所述兩組以上凸曲面9及聯接各組凸曲面9的脊峰曲面10的分布規則是第一組凸曲面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向上凸起環狀，且第一組凸曲面對容屑面11形成半包圍形式，在切削加工的過程中，切屑沿前刀面和容屑面向前滑動，在經過環形并向上凸起的凸曲面9時切屑即被抬起，從而實現對切屑的卷曲和折斷。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，區間為R0. 15mm Rl. 8mm,本實施例中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到側切削刃14的垂直距離s為O. 5mm O. 9mm,本實施例中s為O. 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，過小的s值刀片更適合于精加工，相反過大的s值則適合于粗加工。
每組凸曲面9的最高點位置到容屑面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O. 05mm O. 6mm,本實施例中fl為O. 06mm、f 2為O. 17mm、f3 為 O. 32mm。上述的限定范圍中，f值以容屑面11為基準，自主切削刃5到中心定位孔方向依次遞增，在加工的過程中，上述結構能使切屑在向前滑動的過程中其卷屑角度越來越小，對切削的控制能起到積極的作用。作為本發明的最佳實施方式,所述容屑面11的寬度k為O. 3mm O. 6mm,長度m為
O.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°。本實施例中k為O. 3mm, m為O. 55mm, Θ為21°。上述的限定范圍使容屑面作用最理想，角度Θ過大會導致容屑面與前刀面角度相同，從而失去容屑面期待的作用，而過小導致刀片在使用過程中容易出現粘結的現象。上述容屑面的寬度和長度的限定范圍可結合不同形狀、不同大小的刀片本體確定其取值。容屑面11通過圓弧過渡面12與前刀面8光滑過渡，容屑面11與前刀面8的虛擬交線到主切削刃5最高點的最近水平距離d為O. 15mm O. 85mm,最近垂直距離h為
O.05mm O. 35mm。本實施例中 d 為 O. 45mm, h 為 O. 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，其值過大或過小都會對切削產生不良的影響。過大會導致小切深難于斷屑，過小容易出現粘結的現象。本發明中，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偏轉。作為本發明的最佳實施方式，鄰近側切削刃14處的前刀面8與凸曲面9形成的卷屑角ω為120° 160°。本實施例中ω為153°。作為本發明的最佳實施方式，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，當前角α為19° 25。、后角β為5° 11°時，刃傾角As為5° 12°。更優選地，本實施例中，前角α為25°，后角β為7°，Xs為5。 12°，本實施例中刃傾角Xs取值為8°。
作為最佳實施方式，主切削刃5通過側切削刃14連接成空間曲線形狀，且主切削5的中點位置最高，其切削刃呈空間曲線結構，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，同時又使刀尖具有足夠的強度，且具有較大的前角和后角，使刀片更加鋒利，切削更輕快，提高生產效率，使用起來更加方便、靈活。上述實施例僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明的原理的前提下，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，這些等同變換均應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種用于軟質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)和側表面(4)以及連接側表面的圓錐面(7)構成，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與側表面(4)相交形成的側切削刃(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)依次順滑聯接延伸的凹陷的容屑面(11)、至少兩組間隔設置的、橫跨角平分線(BI)對稱凸起的凸曲面(9)和聯接各組凸曲面(9)的脊峰曲面(10)，所述各組凸曲面(9)和各脊峰曲面(10)通過過渡圓弧面(12)順滑過渡，形成自容屑面(11)始的扇形波浪狀曲面。
2.根據權利要求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)及聯接各組凸曲面(9)的脊峰曲面(10)的分布規則是第一組凸曲面(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.根據權利要求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O. 3mm O. 6mm,長度m為O. 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)通過圓弧過渡面(12)與前刀面(8)光滑過渡，容屑面(11)與前刀面(8)的虛擬交線到主切削刃(5)最高點的最近水平距離d為O. 15mm O. 85mm,最近垂直距離h為O. 05mm O. 35mm。
4.根據權利要求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范圍內依次遞增,所述第一組凸曲面(9a)到側切削刃(14)的垂直距離s 為 O. 5mm O. 9mm。
5.根據權利要求1-4任一項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O. 05mm O. 6mm范圍內依次遞增。
6.根據權利要求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.根據權利要求1、2、4和5任一項所述的多邊形切削刀片，其特征在于鄰近側切削刃(14)處的前刀面(8)與凸曲面(9)形成的卷屑角ω為120° 160°。
8.根據權利要求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，當前角α為19° 25°、后角β為5° 11°時，刃傾角Xs為5。 12°。
9.根據權利要求1所述的多邊形切削刀片，其特征在于所述主切削刃(5)高于側切削刃(14)，呈空間立體曲線分布。
全文摘要
本發明公開了一種用于軟質金屬材料加工的多邊形切削刀片，刀片本體由上表面、下表面和側表面以及連接側表面的圓錐面構成，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，前刀面與側表面相交形成的側切削刃,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接延伸的凹陷的容屑面、至少兩組間隔設置的、橫跨角平分線BI對稱凸起的凸曲面和聯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過渡圓弧面順滑過渡，形成自容屑面始的扇形波浪狀曲面。
文檔編號B23B27/00GK103008702SQ20121056519
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月24日 優先權日2012年12月24日
發明者李樹強, 鄧劍, 袁美和, 譚文清, 黃立, 尹江華 申請人:株洲歐科億硬質合金有限公司