一种具有控屑功能的铣削刀片的制作方法

本发明涉及金属切削加工领域，特别涉及一种具有控屑功能的铣削刀片。

背景技术：

现如今的金属切削加工领域，车削加工和铣削加工是比较常见的两种加工方式。从刀具特点来看，车削加工通常为连续加工，而铣削加工不同于车削加工，由于铣削刀具上分布有多个切削单元，在实际加工中，每个切削单元重复参与切削零件，因此，铣削加工通常为断续加工。由于铣削刀具在加工中断续切削，加工出来的铁屑自然不会太长，受铣削刀具的高速旋转产生的离心力，切削出来的铁屑会在离心力的作用下被迫分离而折断，基于以上切削原理，通常会导致在铣削刀片结构设计上不会过多考虑控屑方面的结构设计。

例如国际专利wo2015/115379公布的数据显示，刀片的结构设计能够充分确保刀尖强度并且降低切削阻力，延长了刀具使用寿命，然而，刀片的上顶面并不存在对铁屑的控制结构，忽略了铁屑对主切削刃的影响，这种类型的刀片会存在一定的弊端。通过诸多实际验证得知，在加工软材料零件，尤其是使用切削深度较大的加工参数时，加工出来的铁屑在没有任何外界干预的情况下会沿刀片前刀面自然卷曲，并且垂直于被加工零件表面向上不断卷曲和延伸。这会带来两方面的负面影响，一是铁屑在卷曲生长的过程中会存在很大几率与并未使用的前刀面不断摩擦，刀片表面保护涂层会随着摩擦力和摩擦热的加剧而导致破损或剥落；二是铁屑在卷曲生长的过程中会存在很大几率与并未使用的主切削刃不断地产生接触和碰撞，随着切削加工的进行，这种接触和碰撞最终会使主切削刃产生微小缺口，并有继续扩大的可能，这些负面影响会对并未使用的刀片结构部分产生无故破损或面临破损的风险，从而导致刀片提前失效，使用寿命会受到严重影响

技术实现要素：

本发明提供了一种具有控屑功能的铣削刀片，其目的是为了解决现有铣削刀片不能控屑，损坏刀片的问题。

为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种具有控屑功能的铣削刀片，包括：

刀片主体，由上顶面、下底面和与所述上顶面、所述下底面相连接的两个端表面以及两个侧表面围成，所述刀片主体呈近似长方体，所述刀片主体在其轴对称中心处设置有中心孔，所述上顶面与所述侧表面按各自曲率延伸相交形成主切削刃，所述上顶面与所述端表面按各自曲率延伸相交形成副切削刃和过渡刃，所述主切削刃和所述副切削刃由凸曲线光滑连接形成主切削角，所述主切削刃和所述过渡刃由凸曲线光滑连接形成副切削角，所述副切削刃与所述过渡刃由凹曲线光滑连接形成避空槽；

切削控制系统，包括副切削刃、主切削刃、主切削角和控屑槽，所述控屑槽陷于上顶面，所述控屑槽包括前刀面、断屑台和主切削刃向内延伸而成的主棱带，所述前刀面的一端连接所述主棱带，另一端连接所述断屑台，所述断屑台一端与所述避空槽相邻，另一端与所述中心孔相邻，所述断屑台的长度方向与所述副切削刃至所述主切削角方向的夹角小于或等于90°；所述断屑台能对铁屑按照预先设定的方式进行流动和卷曲。

优选的，所述主切削刃包括依次首尾相连的第一子曲线、第二子曲线、第三子曲线、第四子曲线和第五子曲线，所述第一子曲线、第三子曲线和第五子曲线为直线段，所述第二子曲线为凸曲线段，所述第四子曲线为凹曲线段，所述第三子曲线与下底面形成的倾角小于90°。

优选的，所述前刀面与所述下底面构成角度a，其中，15°＜a＜25°。

优选的，所述主切削刃至下底面的高度t大于或等于断屑台最高点至所述下底面的高度t。

优选的，所述断屑台的长度方向与所述副切屑刃至所述主切削角方向的夹角为75°。

优选的，所述断屑台的长度为刀片主体长度的0.25-0.35倍。

优选的，所述刀片主体还包括用于安装刀片主体的刀体，所述侧表面设置有第一后角面，所述端表面设置有第二后角面，所述刀体设置有刀槽，所述刀槽内设置有与第一后角面贴合的第一定位基面，与第二后角面贴合的第二定位基面和与下底面贴合的第三定位基面，所述刀片主体通过锁紧螺栓偏心的固定在刀槽内。

本发明的上述方案有如下的有益效果：本发明在铣削刀片上增设了切削控制系统，在大切深的铣削加工中，从主切削刃与金属工件接触开始，切削加工便正式开始，铁屑就会源源不断的产生。在一个切削周期内，沿着前刀面流出的铁屑被断屑台干扰，不在进行自然卷曲，而是被断屑台控制强行将铁屑抬起，铁屑与前刀面产生缝隙，减少了铁屑和前刀面的接触面积，从而降低了刀片表面保护涂层的破损几率；

于此同时，在主切削刃和断屑台之间的铁屑会形成较小的卷曲曲率，较大的卷曲半径，而远离断屑台的铁屑出现较大的卷曲曲率，较小的卷曲半径，并且随着铁屑的不断延长，卷曲重叠的空间位置会远离主切削刃，并且在切削控制系统中其他功能结构的配合下，能够保证在大切削深度的加工中，驱使卷曲的铁屑尽量远离主切削刃，减少主切削刃的破坏几率，同时能够降低铁屑与刀片表面的接触面积，减轻刀片表面涂层破损程度，达到控制铁屑流向和卷曲的目的，进而提升刀片的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是本发明的主视图；

图3是图2中m-m处切除后的结构示意图；

图4是本发明的前视图；

图5是本发明的右视图；

图6是刀体结构示意图；

图7是刀片主体与刀体的装配示意图。

【附图标记说明】

1-刀片主体；2-上顶面；3-下底面；4-侧表面；5-端表面；6-中心孔；7-副切削刃；8-主切削刃；9-过渡刃；10-主切削角；11-副切削角；12-避空槽；13-切削控制系统；20-主棱带；21-前刀面；22-断屑台；28-刀槽；29-螺纹孔；30-控屑槽；31-第一定位基面；32-第三定位基面；33-锁紧螺钉；38-第二定位基面；40-刀体；41-第一后角面；51-第二后角面；81-第一子曲线；82-第二子曲线；83-第三子曲线；84-第四子曲线；85-第五子曲线；o-刀片主体轴对称中心；o'-刀体旋转中心；t-断屑台高；t-主切削刃高；h-第一子曲线垂直高度；h-第五子曲线垂直高度；l-刀片总长；w-辅助线。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1-7，本发明针对现有的问题，提供了一种具有控屑功能的铣削刀片，包括刀片主体1和刀体40，其中刀片主体1包括由上顶面2、下底面3和与所述上顶面2、所述下底面3相连接的端表面5以及侧表面4围成近似长方体的刀片主体1，刀片主体1在其轴对称中心o处设置有中心孔6。刀体40包括用于安装刀片主体1的刀槽28。所述刀片主体1的制备属于精密模具一次压制成型，然后在真空高温烧结炉内烧结收缩而成，通过后续处理，最终形成实物成品。

上顶面2主要为参与实际切削的表面。上顶面2和所述侧表面4按各自曲率延伸相交形成主切削刃8、8’，所述上顶面2和所述端表面5按各自曲率延伸相交形成副切削刃7、7’和过渡刃9、9’，所述主切削刃8、8’和所述副切削刃7、7’由凸曲线光滑连接形成主切削角10、10’，所述主切削刃8、8’和所述过渡刃9、9’由凸曲线光滑连接形成副切削角11、11’，所述副切削刃7、7’与所述过渡刃9、9’由凹曲线光滑连接形成避空槽12、12’。

其中，在视图1、2、3、4中，所述副切削刃7、7’所在平面与所述下底面3平行，所述避空槽12、12’与所述副切削刃7、7’处于同一平面内，所述过渡刃9、9’靠近副切削角11、11’方向一侧。在视图2中，所述副切削刃7、7’与所述主切削刃8、8’所成角度近似90度。所述副切削刃7、7’加工破损的几率相对较小，并且不直接参与大余量去除，而是对已加工表面进行修光处理，用于提升已加工表面质量。所述主切削刃8、8’由五条空间子曲线首尾光滑连接构成，在图5中，主切削刃8、8’包含的第一子曲线81、第三子曲线83与第五子曲线85具有明显的直线段特征，并且所述第三子曲线83具有明显的从所述主切削角10、10’向所述副切削角11、11’倾斜的特征。所述第一子曲线81、第五子曲线85与所述下底面3基本平行。由所述第一子曲线81与第三子曲线83通过凸曲线段首尾光滑接触形成第二子曲线82，由所述第三子曲线83与第五子曲线85通过凹曲线段首尾光滑接触形成第四子曲线84；所述第一子曲线81相对于所述下底面3的垂直高度h具有明显大于所述第五子曲线85相对于所述下底面3的垂直高度h，优选h＝3.5mm，h＝2.5mm。所述主切削刃8、8’在切削加工中担负主要任务，是去除金属零件余量的重要参与结构，直接影响刀片的切削效果和使用寿命，因此，降低主切削刃8、8’的磨损几率，减少主切削刃8、8’与外界因素的碰撞风险，可以提高刀片主体1的生命周期，同时，所述第三子曲线83与下底面3形成的倾角小于90°，这种的倾斜结构更加有利于铁屑的排出，可以预防铁屑刮伤已加工表面。

上顶面2是控制铁屑流向和卷曲的核心层。在所述上顶面2靠近所述副切削刃7、7’、所述主切削刃8、8’位置设有控屑槽30、30’，所述控屑槽30、30’大致凹陷于所述上顶面2，并且与所述上顶面2光滑接触。所述副切削刃7、7’、所述主切削刃8、8’、所述主切削角10、10’与所述控屑槽30、30’一起形成了完整的切削控制系统13、13’。所述控屑槽30、30’主要由主棱带20、20’、前刀面21、21’和断屑台22、22’构成。其中，上述主棱带20、20’为主切削刃8、8’向内延伸而形成，即所述主切削刃8、8’沿与所述下底面3平行的方向向中心孔6移动一定的距离，所述主棱带20、20’宽度值恒定不变，宽度优选值为0.12mm，所述主切削刃8、8’和主棱带20、20’同时负责以较小的切削阻力使刀片主体1顺利切入切出零件，完成一次切削任务，并且能够抑制切削振动，降低切削振纹，提升表面加工质量。图3中，通过辅助线w表示前刀面21、21’与下底面3所构成的角度a，其中的辅助线w与下底面3平行，优选15°＜a＜25°。所述刀片主体1安装在刀体40上时，由于刀体40存在轴向、径向安装角度，这导致刀片前刀面21、21’与下底面3所成角度a必须是根据实际情况在前述的范围内调整，而非某一固定值，这样才能保证与刀体40配合切削时，前刀面21、21’存在正的组合倾角，从而切削才能顺利进行。

所述断屑台22、22’一端与所述避空槽12、12’相邻，另一端与所述中心孔6相邻。所述断屑台22、22’长度为0.25～0.35倍刀片总长l，优选0.3倍，优选l＝11.75mm。在视图2中，所述断屑台22、22’长度方向与所述副切削刃7、7’至所述主切削角10、10’方向所成角度不大于90度，优选75度,在图3中，所述断屑台22、22’最高点至所述下底面3的高度t不高于所述主切削刃8、8’至所述下底面3的高度t，即t≥t。断屑台22、22’为曲折部，所述曲折部至少包括一段凹曲线和一段凸曲线，凹曲线与凸曲线相连，凹曲线靠近主棱带20、20’的一侧，其中，断屑台22、22’的凹曲线低于上顶面2，凸曲线高于上顶面2，曲折部起到引导铁屑卷曲的作用。所述断屑台22、22’能有效将铁屑按照预先设定的方式进行流动和卷曲，减少与刀片主体1上顶面2的接触面积，同时能够远离主切削刃8、8’，因此能够对未被使用的切削控制系统13、13’结构进行保护，达到刀片主体1控屑的目的。

本发明的装配方式如视图6、图7所示，将刀片主体1放置在刀体40中的刀槽28内，使刀片主体1的第一后角面41与刀槽28中的第一定位基面31贴合，第二后角面51与刀槽28中的第二定位基面38相贴合，下底面3与刀槽28中的第三定位基面32相贴合。刀片主体1通过锁紧螺钉33的压力被压紧在刀体40中的刀槽28内。锁紧螺钉33与刀槽28内的螺纹孔29紧密配合。为了达到稳定切削，刀片主体1与刀体40的紧密配合及其重要，因此，刀片主体1中心孔6和刀体40螺纹孔29存在位置偏差，刀片主体1以偏心的方式被锁紧螺钉33紧紧的锁在刀槽28内。一般刀体40至少有一个刀槽28，当刀片主体1全部安装在刀槽28上时，刀体40通过工具系统安装在机床上，机床主轴带动刀体40绕旋转中心o'进行高速旋转，实现切削加工。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。