阅读说明：本技术 切削工具及其应用 (Cutting tool and use thereof ) 是由 孙思叡 于 2018-08-20 设计创作，主要内容包括：一种切削工具,其包括一个狭长体构件,具有一条纵向轴线,可安装到旋转机械上的柄部,切削部和容腔,以及至少一条槽。切削部设置于柄部的一端,包括第一面、第二面和第三面,第三面与第一面相交所成第一交线,第二面与第一面相交所成第二交线,第一交线上各处至第二交线的最短距离为0.05mm～0.5mm。本发明提供的切削工具,适用于对难以加工的超硬材料实施机加工,具有耐用性,使用寿命得到延长,切削的效率和加工的质量得到提高。(A cutting tool includes an elongate body member having a longitudinal axis, a shank portion mountable to a rotary machine, a cutting portion and a pocket, and at least one flute. The cutting part is arranged at one end of the handle part and comprises a first surface, a second surface and a third surface, the third surface and the first surface are intersected to form a first intersection line, the second surface and the first surface are intersected to form a second intersection line, and the shortest distance from each position on the first intersection line to the second intersection line is 0.05-0.5 mm. The cutting tool provided by the invention is suitable for machining a superhard material which is difficult to machine, has durability, prolongs the service life, and improves the cutting efficiency and the machining quality.)

切削工具及其应用

技术领域

本发明涉及一种实施切削的工具，尤其涉及一种刀具，适用于制造加工难切削材料(如：但不限于石墨等)。

背景技术

石墨是一种典型的非均质硬脆难加工材料，因具有优良的导电性、润滑性、耐磨性、耐高温性以及稳定的化学性质，被广泛应用于机械、电子、航空航天、核工业、精密模具等行业。

石墨在高速切削加工过程中，产生的切屑通常为一种类似于砂轮磨粒的颗粒粉尘，极易粘附和堆积在刀具的前刀面、后刀面和已加工表面上，导致在加工过程中切屑与工件表面一同对刀具产生强烈的摩擦作用，使刀具的前刀面和后刀面出现严重磨损，同时也会对工件的精度和表面质量产生一定的影响。更严重的情况，由于石墨材料具有极高的硬度、脆性和磨蚀性，机械强度差，在石墨的高速切削加工中，极易出现工件边角崩碎，刀具崩刃，磨损严重甚至破损失效等问题。因此，石墨高速加工用的刀具要求具有较高的耐磨损性和抗冲击性。

目前，常用的石墨切削刀具主要有硬质合金刀具、金刚石涂层刀具和金刚石刀具等，并未出现专门针对石墨加工特性而设计的专用刀具。

普通硬质合金刀具韧性好、耐磨性较高，且价格低廉，使用最为广泛，但在高速加工石墨时，刀具磨损十分严重，刀具使用寿命较短(通常使用寿命低于60分钟)，需要频繁的检查刀具磨损状况和更换刀具。

金刚石涂层刀具，具有很高的硬度和耐磨性，是石墨高速加工比较理想的一类刀具，其刀具寿命可比硬质合金刀具寿命提高数十倍，但刀具价格昂贵，且制造工艺尚不稳定，当金刚石薄膜与基体间的结合强度不足以抵抗切削力的冲击力时，就会出现崩刃或涂层脱落破损等问题，导致刀具切削性能不稳定、使用寿命难以预测。

普通金刚石刀具具有重磨性好、成本较低等优点，但受刀具外形和结构的限制，且使用寿命不如金刚石涂层刀具，因此对于形状复杂石墨电极的加工，应用十分有限。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种切屑工具，对难以加工的超硬材料实施机加工，提高加工的质量。

本发明的另一个目的在于提供一种切屑工具，对难以加工的超硬材料实施机加工，具有耐用性，延长使用寿命。

本发明的再一个目的在于提供一种切屑工具，提高对难以加工的超硬材料实施机加工的切削效率。

本发明的又一个目的在于提供一种切屑工具，适用于对石墨材料实施高速切削加工，如：实施平面加工和三维立体形态的加工。

本发明所称的焊接应当理解为是一种以加热方式将两种材质进行接合的制造技术，其具体表现如：但不限于熔焊、压焊和钎焊等。

本发明所称的难以加工的超硬材料应当理解为切削加工性差的材料，如：但不限于：含硅量超过18％的超高硅铝、陶瓷、金属陶瓷以及硬质合金、石墨和纤维材料等。一般材料的性能大于或小于此指标中(HB>250、σb>1000MPa，δ>30％，αk>100MPa，K<41.8W/m·k)的一项以上，都属于难切削材料。也用切削过程中的现象(切削力、切削热、刀具磨损与刀具耐用度、已加工表面质量和切屑控制等)来衡量(参见： http://www.chinabaike.com/article/316/408/2009/200901021605619.html；难加工材料切削加工[P],机械工业出版社,1996)。

本发明提供的一种切削工具，其包括一个狭长体构件，具有一条纵向轴线，可安装到旋转机械上的柄部，一容腔和切削部，以及至少一条槽。

容腔的中心位于轴线上。

切削部设置于柄部的一端，包括第一面、第二面和第三面，第三面与第一面相交所成第一交线，第二面与第一面相交所成第二交线，第一交线上各处至第二交线的距离不相等，且最短距离为0.05mm～0.5mm。

第一面和第二面相交所成第三交线，第三交线与容腔的敞口边沿相交，并朝向轴线倾斜，与轴线所成的交角为-15°～90°。

本发明的切削工具，设置于柄部的切削部为至少2件，在各个切削部之间设置槽，其包括槽体和槽底面。槽体与容腔连通，槽底面朝向轴线延伸，筑成容腔的腔底。

本发明的切削工具，随着切削部数量的增加，其上刃的数量亦成倍增加，在每刃同样负荷下切削工具每转动一圈所能去除的材料量更大，效率高。设置于柄部的切削部为8件～50件，各个切削部沿容腔敞口边沿设置，形成合围。

本发明的切削工具，第三面包括弧面，对于加工表面实施挤压，提高光洁度。

本发明的切削工具，还包括端面，其与第一面、第二面和第三面相交，第三面包括弧面，对于加工表面实施挤压。槽底面与端面的最大距离小于和等于弧面曲率半径的4倍，大于和等于弧面曲率半径的0.8倍，尤其是弧面曲率半径的1.5倍。

本发明的切削工具，其第一交线和第二交线加工为刃，位于切削部的两侧，使得刃前角的角度达到±30°。

另一种切削工具，具有一条纵向轴线，可安装到旋转机械上的柄部，在狭长体构件的一端形成容腔，切削部沿容腔敞口的周沿排布。在狭长体构件径向方向，于切削部件的两侧形成第一刃和第二刃，第一刃上各处至第二刃的距离不相等，且最短距离为0.05mm～0.5mm。

在第一刃、第二刃以及狭长体构件的柱面所成区域内设置第三面，所述的第三面为弧面。

各个切削部进给的前端各处连线而成端面，槽的底面与端面的最大距离小于和等于所述弧面曲率半径的4倍，且大于和等于所述弧面曲率半径的0.8倍。

本发明的切削工具为铣刀，用于对难以加工的超硬材料实施铣加工。

本发明的切削工具，其至少由第二种材料与第一种材料以高温烧结或焊接的方式制成坯体，在将坯体用于制造切削工具。比如：柄部为第一种材料，切削部为第二种材料。

作为制造刀具使用的坯体，适用于第一种材料的物质如：硬质合金。

作为制造刀具使用的坯体，适用于第二种材料的物质如：PCD、Co和CBN，这些物质可以单独或组合用于本发明，比如：以高温高压烧结的方式将PCD和Co组成复合材料，将Co和CBN相叠置以高温高压烧结或焊接的方式制成复合材料。

作为制造刀具使用的坯体，当第一种材料与第二种材料以上下相叠的方式呈现时，第二种材料应当叠于第一种材料之上。

在一个具体的实施方式中，第二种材料与第一种材料以高温高压(如：500℃～2700℃)烧结的方式制成制造坯体的原材料。

在另一个具体的实施方式中，PCD与硬质合金以高温高压烧结的方式制成制造坯体的原材料。

在另一个具体的实施方式中，CBN与硬质合金以高温高压烧结的方式制成制造坯体的原材料。

本发明技术方案实现的有益效果：

本发明的切削工具，将实施切屑的刃设置于切削部的两侧，在高速切削加工石墨过程中，可同时适用于左旋切削和右旋切削。当其中一个或多个切削刃发生磨损或损坏，其它切削刃仍能对难以加工的超硬材料继续按产品的设计要求实施加工，不影响产品的加工质量和精度，使得切削工具的使用寿命有效延长，无需对刀具进行频繁更换，提高了加工效率。

本发明的切削工具，在切削部的两侧设置前角为±30°切削刃，改善了刃口强度、耐冲击和摩擦性能，增加了刀具刃口强度和切削振动的稳定性，同时克服了石墨粉尘对刀具表面和已加工工件表面的摩擦磨损，提高了刀具的使用寿命和已加工工件表面的尺寸精度和光洁度。

本发明的切削工具，在第三面设置弧面，对于加工表面实施挤压，使得光洁度大大提升，提高了加工的质量。类似于球刀和圆角铣刀，弧面构造使得工具适合三维加工。

本发明的切削工具，由各个切削部合围而成，具有大平面的特点，还在第三面设置弧面形成切削部的外侧圆角特征，适用于工件的立体形面加工和平面加工，能有效减少加工过程由于石墨工件崩角、崩边甚至脆性断裂而报废现象，还可以有效节约刀具成本和换刀时间，提高切削效率。

本发明的切削工具，槽体浅，具有排屑作用，保持良好的刚性，适用于高速切削加工，且切削部上均匀排布的若干排屑槽和中心容腔，尤其是容腔由槽底筑成，增加了槽体与容腔连通，便于石墨切削时能及时有效地容纳和排出切削形成的石墨粉尘，避免在加工面上粘附，减少断刀现象，从而减少换刀时间，提高加工效率。

附图说明

图1为本发明的切削工具一实施例的示意图；

图2为本发明的切削工具一实施例的俯视示意图；

图3为图1所示切削工具另一角度的示意图；

图4为图3中E处的局部放大示意图；

图5为图1所示切削刀具上切削部的局部放大示意图。

具体实施方式

以下结合附图详细描述本发明的技术方案。本发明实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

图1为本发明的切削工具一实施例的示意图，图2为本发明的切削工具一实施例的俯视示意图，图3为图1所示切削工具另一角度的示意图，图4为图3中E处的局部放大示意图，图5为图1所示切削刀具上切削部的局部放大示意图。如图1、图2、图3、图4和图5所示，本实施例的切削工具包括一个狭长体构件100，具有一条纵向轴线110，可安装到旋转机械上的柄部120，一容腔200和切削部300。容腔200的中心位于轴线110上。

切削部300设置于柄部120的一端，包括第一面310、第二面320和第三面330，第三面330与第一面310相交所成第一交线341，第二面320与第一面310相交所成第二交线342，第一交线341上各处至第二交线342的距离不相等，且最短距离为 0.05mm～0.5mm。

本实施例中，各个切削部300上均设置第一面310和第二面320，各自加工为前刀面，以及在第一面310和第二面320之间设置第三面330，以此加工为后刀面。在切削部的两侧形成前角为±30°切削刃，改善了刃口强度、耐冲击和摩擦性能，增加了刀具刃口强度和切削振动的稳定性，同时克服了石墨粉尘对刀具表面和已加工工件表面的摩擦磨损，提高了刀具的使用寿命和已加工工件表面的尺寸精度和光洁度。

第一面310和第二面320相交所成第三交线343，第三交线343与容腔的开口边沿(未示出)相交，并朝向轴线110倾斜，与轴线所成的交角A为-15°～90°。

本实施例中，设置于柄部的切削部300为至少2件，在各个切削部之间设置槽400，用于排屑，其包括槽体410和槽底面420。槽体410与容腔300连通，槽底面420朝向轴线110延伸，筑成容腔300的腔底。

本实施例中，第三面330为弧面，其与狭长体构件100的外缘面相交，对于加工表面实施挤压，提高光洁度。端面340与第一面310、第二面320和第三面330相交，槽底面420与端面340的最大距离D小于和等于第三面330的半径的4倍，且大于和等于第三面330的半径的0.8倍，尤其是第三面330的半径的1.5倍。端面340应当理解为位于容腔敞口的上方，切削工具一端的一个面，该面由各个切削部件上前端(切削工具的进给方向为前端)各处连线形成，当该面与切削部的局部相交时，则切削部上相交的局部面也为端面，相交所成的交线，也是第一交线341的局部和/或第二交线 342的局部。当该面与切削部不具有局部相交时，则该面即为虚拟的存在，而无法通过肉眼观察。

将本实施例的第一交线341和第二交线342加工为刃，位于切削部300的两侧，使得前角的角度N达到±30°。

本实施例的切削工具，使用10件～50件切削部沿容腔200敞口边沿设置，形成合围，而成开放的花朵状，切削部为该“花朵”的花瓣，以此对难以加工的超硬材料实施铣加工，如：高速切削加工石墨过程中，可同时适用于左旋切削和右旋切削。当其中一个或多个切削刃发生磨损或损坏，其它切削刃仍能对难以加工的超硬材料继续按产品的设计要求实施加工，不影响产品的加工质量和精度，单向旋转使用寿命120分钟以上，达到使用寿命后还可以反转再使用120分钟以上，使得切削工具的使用寿命有效延长，无需对刀具进行频繁更换，提高了加工效率。