專利名稱：切削刀尖部分設(shè)有卷屑槽的pcbn刀片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬切削刀片，尤其涉及一種在切削刃尖部分作特殊處理的切削
刀片。
背景技術(shù)：
聚晶立方氮化硼(PCBN)是一種在超高溫和高壓條件下人工合成的超硬材料，具 有非常高的硬度，難以加工成形。該材料自面世以來，一直是只能被加工成無槽形的平板刀 片或由直線構(gòu)成刀片簡單的前角刀片。專利ZL200820123325. 9公開了一種前刀面有斷屑 槽的PCD或PCBN刀片，在該專利說明書中記載其斷屑槽13的構(gòu)造為圍繞刀刃12向下傾斜 有一定尺寸，再向上傾斜延長到前刀面11構(gòu)成溝槽(參見附圖l)，該溝槽的作用是在加工 過程中，使被加工材料通過斷屑槽產(chǎn)生塑性變形而斷裂，以便加工順暢，提到加工精度和質(zhì) 量，延長刀片壽命。然而，由該專利說明書內(nèi)容及附圖的描述可以看出，該斷屑槽13僅是指 在刀片基體1的前刀面11上加工了一個前角，該斷屑槽13橫截面的輪廓線為"V"字形(見 附圖l)，其前槽面14和后槽面15均為一平面，雖然客觀上能起到斷屑的作用，但斷屑效果 并不理想。另一方面，考慮到刀片的實際工作部位僅在刀尖部分，而該專利中刀片的斷屑槽 13占據(jù)了前刀面11的大部分面積，且刀片基體1和刀尖部分的材料未作嚴格區(qū)分，均采用 高成本的PCD或PCBN制備，這對于生產(chǎn)加工來說也是一種極大的浪費。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種對工件表面損傷小、
加工精度高、加工質(zhì)量好、壽命長的切削刀尖部分設(shè)有巻屑槽的PCBN刀片。 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種切削刀尖部分設(shè)有巻屑槽的
PCBN刀片，所述PCBN刀片包括刀片基體和切削刀尖，開設(shè)于切削刀尖處的巻屑槽沿刀片的
切削刃或切削刃帶平行布置，其特征在于所述巻屑槽為一曲面凹槽。所述曲面凹槽根據(jù)實
踐中加工的需要，可以設(shè)置為封閉型或開放型的凹槽。 上述的技術(shù)方案中，所述曲面凹槽在任一橫截面上的斷面輪廓線可以是多種曲線 條的光滑組合，優(yōu)選為圓弧線、橢圓弧線或拋物線。所述任一橫截面是指任一垂直于切削刃 或切削刃帶的豎直平面。斷面輪廓線為圓弧線、橢圓弧線或拋物線的曲面凹槽更有利于巻 屑槽的巻屑，同時更有利于提高切削刃的鋒利程度。 上述的技術(shù)方案中，所述刀片基體和切削刀尖均可用PCBN材料制作，但成本相對 較高，因此刀片基體優(yōu)選為硬質(zhì)合金材料，而切削刀尖則采用PCBN材料，所述切削刀尖和 刀片基體再通過高頻焊接而固定。因為刀片的實際工作部位主要在切削刀尖部分，因此僅 在切削刀尖部分采用PCBN材料制作，能夠在保證切削效率和刀片質(zhì)量的前提下，大大減小 成本。在此基礎(chǔ)上，所述切削刀尖的厚度與刀片基體的厚度的比值優(yōu)選為1 : (1 15)。
同樣是出于成本的考慮，上述的技術(shù)方案中，另一種更優(yōu)選的材料布置方式為所 述刀片基體為硬質(zhì)合金材料，所述切削刀尖包括表層的切削刃尖和里層的刀尖基片，所述
3切削刃尖為PCBN材料，所述刀尖基片為硬質(zhì)合金材料。此種情形下，刀尖基片是切削刃尖 和刀片基體連接的過渡層，這樣結(jié)合力比焊接方式更加牢固。在此基礎(chǔ)上，所述切削刀尖的
厚度與刀片基體的厚度的比值優(yōu)選為1 : (1 15);所述切削刃尖的厚度與刀尖基片的厚
度的比值優(yōu)選為i : (i 5)。 上述的技術(shù)方案中，所述曲面凹槽的槽寬w優(yōu)選為0. 5mm 3mm(最優(yōu)為1. 0mm 2. 0mm)，曲面凹槽的槽深d優(yōu)選為0. 05mm 0. 5mm(最優(yōu)為0. 08mm 0. 2mm)。根據(jù)刀片大 小的不同和使用場合的不同，槽深和槽寬的取值也可做相應(yīng)調(diào)整，但在前述優(yōu)選的范圍內(nèi) 取值更符合ISO數(shù)控刀片槽形的取值規(guī)范。 上述的技術(shù)方案中，所述切削刀尖的形狀優(yōu)選為三角形、弓形、圓形、圓環(huán)形、圓環(huán) 扇形、扇形或多邊形。所述切削刀尖的形狀一般應(yīng)當與刀片基體角槽的形狀相配合，即圓形 刀片可以選擇圓形、圓環(huán)形或弓形的切削刀尖，三角形或菱形刀片可以選擇三角形的切削 刀尖等等，這樣不僅方便加工制作，也方便刀片的使用和操作，且結(jié)構(gòu)更加緊湊、美觀，材料 浪費較小。 上述的技術(shù)方案中，如果切削刃帶過寬，則刀片的鋒利程度可能受限；如果切削刃 帶過窄，則切削刃的強度可能降低，因此綜合考慮各項因素，所述切削刃帶的寬度k在公知
范圍內(nèi)優(yōu)選為0. OOlmm 0. 5mm。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于首先，由于本發(fā)明刀片中巻屑槽呈光滑曲面 凹槽，因此用本發(fā)明的切削刀尖部分設(shè)有巻屑槽的PCBN刀片在進行切削加工過程中，可以 使得被加工材料的切屑按照巻屑槽所設(shè)定的方向巻曲流出(一般的平面凹槽很難達到該 技術(shù)效果)，這樣便能有效避免切屑對已加工的工件表面造成損傷，提高加工精度和加工質(zhì) 量；另一方面本發(fā)明巻屑槽能夠有利地提高刀片切削刃的鋒利程度，減小切削阻力，延長刀 片的使用壽命。此外，作為本發(fā)明的進一步改進，本發(fā)明在刀片的結(jié)構(gòu)、材料布置上也做了 進一步優(yōu)化和改進，使得本發(fā)明的刀片結(jié)構(gòu)更加緊湊、刀片加工成本更小，外觀更加美觀， 便于生產(chǎn)加工和操作使用。


圖1為現(xiàn)有帶斷屑槽的PCBN刀片結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例1中的PCBN刀片的俯視圖；圖3為圖2中A-A處的剖視圖；圖4為圖3中B處的局部放大圖；圖5為帶有開放型巻屑槽的PCBN刀片結(jié)構(gòu)示意6為本發(fā)明實施例2中的PCBN刀片的俯視圖；圖7為圖6中C-C處的剖視圖；圖8為圖7中D處的局部放大圖；圖9為帶有巻屑槽的多邊形刀片結(jié)構(gòu)示意圖。圖例說明1、刀片基體 11、前刀面12、刀刃 13、斷屑槽14、前槽面 15、后槽面
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2、切削刀尖 21、切削刃尖
22、刀尖基片 3、巻屑槽
4、切削刃帶
具體實施方式
實施例1 : 如圖2 圖4所示的一種本發(fā)明的PCBN刀片，包括菱形的刀片基體1和刀片基體1 一角上固接的切削刀尖2，切削刀尖2的形狀為三角形。切削刀尖2又包括表層的切削刃尖21和里層的刀尖基片22，切削刃尖21和刀片基體1是通過刀尖基片22過渡連接。刀片基體1和刀尖基片22均為硬質(zhì)合金材料，切削刃尖21為PCBN材料。刀片基體1的厚度H為4. 76mm，切削刀尖2的厚度^為1. 6mm，切削刃尖21的厚度h2為0. 8mm。
在切削刀尖2的切削刃尖21表面，沿刀片的切削刃帶4平行開設(shè)有一巻屑槽3，巻屑槽3為一光滑曲面凹槽，該曲面凹槽的前槽面14延伸至切削刃帶4所在平面，該曲面凹槽的后槽面15延伸至切削刃尖21的上表面。該曲面凹槽在任一橫截面(任一垂直于切削刃帶的豎直平面)上的斷面輪廓線為一拋物線(參見圖4)。切削刃帶4的寬度k為0. 05mm，曲面凹槽的槽寬w為1. 5mm，曲面凹槽的槽深d為0. 15mm。切削刀尖2圓角處的圓弧半徑r為O. 4mm。本實施例的曲面凹槽為封閉型凹槽，當然也可根據(jù)實踐需要加工成如圖5所示的開放型凹槽。 上述本實施例的PCBN刀片是通過以下方法制備得到先利用高頻焊接或其他常規(guī)的高溫熔滲方式，將切削刀尖2固接到硬質(zhì)合金刀片基體1上，經(jīng)磨削加工后再利用激光雕刻機(型號LASERTEC40，德國德瑪吉有限公司DMG生產(chǎn))在切削刀尖2的切削刃尖21表面進行刻槽，激光刻槽時先將本實施例PCBN刀片切削刃尖21的三維CAD模型數(shù)據(jù)輸入該激光雕刻機中，驅(qū)動高能束流(高能束流主要是指激光束流、電子束流等)，刻槽完成并經(jīng)常規(guī)的后續(xù)處理后得到本實施例的PCBN刀片。 采用本實例制備的PCBN刀片，配合適當?shù)牡毒吆颓邢鲄?shù)，能有效地控制切屑的流出方向，很好地避免切屑對已加工好的工件表面造成損傷。另一方面，由于本實施例刀片具有較鋒利的切削刃，有效地降低了切削阻力，在同等切削效率的情形下，可大大地提高刀片的使用壽命；或在同等使用壽命的情形下，可大大地提高切削效率。
實施例2 : 如圖6 圖8所示的一種本發(fā)明的PCBN刀片，包括圓形的刀片基體1和刀片基體1上固接的切削刀尖2，切削刀尖2的形狀為圓環(huán)形。切削刀尖2又包括表層的切削刃尖21和里層的刀尖基片22，切削刃尖21和刀片基體1是通過刀尖基片22過渡連接。刀片基體1和刀尖基片2均為硬質(zhì)合金材料，切削刃尖21為PCBN材料。刀片基體1的厚度H為6. 35mm，切削刀尖2的厚度^為1. 6mm，切削刃尖21的厚度h2為0. 8mm。
在切削刀尖2的切削刃尖21表面，沿刀片的切削刃帶4平行開設(shè)有一環(huán)形巻屑槽3，巻屑槽3為一光滑曲面凹槽，該曲面凹槽的前槽面14延伸至切削刃帶4所在平面，該曲面凹槽的后槽面15延伸至切削刃尖21的上表面。該曲面凹槽在任一橫截面(任一垂直于切削刃帶的豎直平面)上的斷面輪廓線為一橢圓弧線(見圖8)。切削刃帶4的寬度k為0. lmm，曲面凹槽的槽寬w為2. Omm，曲面凹槽的槽深d為0. 2mm。
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上述本實施例的PCBN刀片是通過以下方法制備得到先利用高頻焊接或其他常 規(guī)的高溫熔滲方式，將切削刀尖2固接到硬質(zhì)合金刀片基體1上，經(jīng)磨削加工后再利用激光 雕刻機(型號LASERTEC40，德國德瑪吉有限公司DMG生產(chǎn))在切削刀尖2的切削刃尖21 表面進行刻槽，激光刻槽時先將本實施例PCBN刀片切削刃尖21的三維CAD模型數(shù)據(jù)輸入 該激光雕刻機中，驅(qū)動高能束流(高能束流主要是指激光束流、電子束流等)，刻槽完成并 經(jīng)常規(guī)的后續(xù)處理后得到本實施例的PCBN刀片。 采用本實例制備的PCBN刀片，配合適當?shù)牡毒吆颓邢鲄?shù)，能有效地控制切屑的 流出方向，很好地避免切屑對已加工好的工件表面造成損傷。另一方面，由于本實施例刀片 具有較鋒利的切削刃，有效地降低了切削阻力，在同等切削效率的情形下，可大大地提高刀 片的使用壽命；或在同等使用壽命的情形下，可大大地提高切削效率。 本發(fā)明除了可應(yīng)用于上述實施例1的菱形刀片、實施例2的圓形刀片以外，還可應(yīng) 用于如圖9所示的多邊形刀片，在該多邊形刀片上，切削刀尖的底面仍可加工成實施例1的 三角形狀。 上述各實施例僅僅是為更清楚地描述本發(fā)明的內(nèi)容，但并不能構(gòu)成對本發(fā)明的限 制，任何與本發(fā)明構(gòu)成實質(zhì)性相同或等同的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種切削刀尖部分設(shè)有卷屑槽的PCBN刀片，所述PCBN刀片包括刀片基體(1)和切削刀尖(2)，開設(shè)于切削刀尖(2)處的卷屑槽(3)沿刀片的切削刃或切削刃帶(4)平行布置，其特征在于所述卷屑槽(3)為一曲面凹槽。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的切削刀尖部分設(shè)有巻屑槽的PCBN刀片，其特征在于所述曲 面凹槽在任一橫截面上的斷面輪廓線為圓弧線、橢圓弧線或拋物線。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的切削刀尖部分設(shè)有巻屑槽的PCBN刀片，其特征在于所 述刀片基體(1)為硬質(zhì)合金材料，所述切削刀尖(2)為聚晶立方氮化硼材料。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的切削刀尖部分設(shè)有巻屑槽的PCBN刀片，其特征在于所述切 削刀尖(2)的厚度與刀片基體(1)的厚度的比值為1 : (1 15)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的切削刀尖部分設(shè)有巻屑槽的PCBN刀片，其特征在于所 述刀片基體(1)為硬質(zhì)合金材料，所述切削刀尖(2)包括表層的切削刃尖(21)和里層的刀 尖基片(22)，所述切削刃尖(21)為聚晶立方氮化硼材料，所述刀尖基片(22)為硬質(zhì)合金材 料。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的切削刀尖部分設(shè)有巻屑槽的PCBN刀片，其特征在于所述切 削刀尖(2)的厚度與刀片基體(1)的厚度的比值為1 : (1 15);所述切削刃尖(21)的 厚度與刀尖基片(22)的厚度的比值為1 : (1 5)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的切削刀尖部分設(shè)有巻屑槽的PCBN刀片，其特征在于所 述曲面凹槽的槽寬w為0. 5mm 3mm，曲面凹槽的槽深d為0. 05mm . 5mm。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的切削刀尖部分設(shè)有巻屑槽的PCBN刀片，其特征在于所 述切削刀尖(2)的形狀為三角形、弓形、圓形、圓環(huán)形、圓環(huán)扇形、扇形或多邊形。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的切削刀尖部分設(shè)有巻屑槽的PCBN刀片，其特征在于所 述切削刃帶(4)的寬度k為0. OOlmm 0. 5mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種切削刀尖部分設(shè)有卷屑槽的PCBN刀片，該PCBN刀片包括刀片基體(1)和切削刀尖(2)，開設(shè)于切削刀尖(2)處的卷屑槽(3)沿刀片的切削刃或切削刃帶(4)平行布置，該卷屑槽(3)為一曲面凹槽，其在任一橫截面上的斷面輪廓線可以為圓弧線、橢圓弧線或拋物線。本發(fā)明的PCBN刀片具有工件表面損傷小、加工精度高、加工質(zhì)量好、壽命長等優(yōu)點。
文檔編號B23B27/22GK101695760SQ20091004465
公開日2010年4月21日 申請日期2009年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月29日
發(fā)明者姚學(xué)祥, 李屏, 王社權(quán), 胡美艷 申請人:株洲鉆石切削刀具股份有限公司;