一種多涂層車(chē)削刀片的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種多涂層車(chē)削刀片，涉及金屬切削加工用的涂層車(chē)刀，由刀片基體和涂覆在刀片基體上的涂層組成，刀片基體包括一個(gè)橫截面為正方形的刀體，刀體的上端面設(shè)有斷屑槽，斷屑槽由四個(gè)縱切面為梯形的槽沿圍成，槽沿頂面的寬度小于底面的寬度，相鄰的兩個(gè)槽沿的外側(cè)面之間通過(guò)弧面過(guò)渡連接，所述槽沿的內(nèi)側(cè)面由槽沿的頂面向斷屑槽內(nèi)部?jī)A斜，槽沿的外側(cè)面由槽沿的頂面向斷屑槽外部?jī)A斜，槽沿外側(cè)面的底端與刀體的側(cè)面相接，所述的涂層為多層結(jié)構(gòu)，涂層自刀片基體表面向外依次為T(mén)i連接層、TiN梯度過(guò)渡層、AlZrTiN梯度過(guò)渡層和AlZrTiN外耐磨層。本發(fā)明對(duì)切削過(guò)程中產(chǎn)生的大型切屑的卷曲和折斷效果較好，涂層與刀片基體結(jié)合強(qiáng)度高，耐磨損。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種多涂層車(chē)削刀片

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬切削加工用的車(chē)刀【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種多涂層車(chē)削刀片。

【背景技術(shù)】
[0002]金屬切削加工過(guò)程中，由于切削條件和工件材質(zhì)的不同會(huì)產(chǎn)生多種類(lèi)型的切屑，這些切屑需要及時(shí)進(jìn)行排出，否則會(huì)影響切削加工的進(jìn)行。長(zhǎng)的大型切屑容易傷害操作者，不利于安全生產(chǎn)，且會(huì)降低工件的精度和增大工件表面的粗糙度，降低工件的切削質(zhì)量，因此在切削過(guò)程中應(yīng)避免大型切屑的產(chǎn)生。在刀片上設(shè)置斷屑槽以對(duì)切屑進(jìn)行卷曲和折斷是一種較為普遍的方法，斷屑槽的形狀對(duì)于對(duì)于切屑的卷曲和折斷有著重要的影響?，F(xiàn)有刀片的斷屑槽結(jié)構(gòu)對(duì)于大型切屑的卷曲和折斷效果有限，處理后的切屑形狀仍不太理想。
[0003]目前，涂層刀片在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用非常廣泛，由于涂層具有較高的耐熱性、硬度和耐磨性，而刀片基體則具有較高的強(qiáng)度和韌性，兩者結(jié)合起來(lái)使得涂層刀片具有優(yōu)良的綜合機(jī)械性能。目前常用的PVD涂層制備工藝的處理溫度較低，因此涂層與刀片基體、涂層與涂層之間的界面結(jié)合強(qiáng)度較低，使涂層厚度受到了限制，同時(shí)使涂層在切削負(fù)荷的作用下很快因開(kāi)裂和剝落而失效，涂層與刀片基體的性能差異較大，涂層內(nèi)易形成較大的殘余應(yīng)力，導(dǎo)致刀片在高效切削難加工材料的強(qiáng)負(fù)荷作用下，易產(chǎn)生微裂紋。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種多涂層車(chē)削刀片，其對(duì)切削過(guò)程中產(chǎn)生的大型切屑的卷曲和折斷效果較好，能形成良好的屑形，并且能夠提高涂層與刀片基體、涂層與涂層之間的結(jié)合強(qiáng)度，降低涂層內(nèi)應(yīng)力，減小刀片磨損。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種多涂層車(chē)削刀片，由刀片基體和涂覆在刀片基體上的涂層組成，所述刀片基體包括一個(gè)橫截面為正方形的刀體，刀體具有上、下兩個(gè)端面和四個(gè)側(cè)面，刀體的中心設(shè)有安裝孔，刀體的上端面設(shè)有斷屑槽，斷屑槽由四個(gè)縱切面為梯形的槽沿圍成，所述的四個(gè)槽沿分別與刀體的四個(gè)側(cè)面相對(duì)應(yīng)，槽沿頂面的寬度小于底面的寬度，相鄰的兩個(gè)槽沿的外側(cè)面之間通過(guò)弧面過(guò)渡連接，所述槽沿的內(nèi)側(cè)面由槽沿的頂面向斷屑槽內(nèi)部?jī)A斜，槽沿的外側(cè)面由槽沿的頂面向斷屑槽外部?jī)A斜，槽沿外側(cè)面的底端與刀體的側(cè)面相接，所述安裝孔位于斷屑槽的中心位置，所述的涂層為多層結(jié)構(gòu)，涂層自刀片基體表面向外依次為T(mén)i連接層、TiN梯度過(guò)渡層、AlZrTiN梯度過(guò)渡層和AlZrTiN外耐磨層。
[0006]所述AlZrTiN梯度過(guò)渡層內(nèi)自刀片基體表面向外Al、Zr和N元素的含量逐漸增加。
[0007]所述AlZrTiN外耐磨層的外部涂覆有TiN梯度過(guò)渡外潤(rùn)滑層，該TiN梯度過(guò)渡外潤(rùn)滑層內(nèi)自里向外Ti元素的含量逐漸增加。
[0008]有益效果:本發(fā)明的斷屑槽結(jié)構(gòu)基于蚊子口器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其橫向截面為梯形形狀，對(duì)于大型切屑的卷曲和折斷效果更好。本發(fā)明的涂層結(jié)構(gòu)為多層梯度過(guò)渡結(jié)合，這樣能夠使刀片基體與整個(gè)涂層之間、以及涂層與涂層之間形成強(qiáng)的結(jié)合界面，提高整個(gè)涂層與刀片基體的結(jié)合強(qiáng)度，同時(shí)降低了涂層內(nèi)應(yīng)力。
[0009]本發(fā)明的AlZrTiN復(fù)合涂層較現(xiàn)有的TiCN、TiAlN等多元復(fù)合涂層具有更優(yōu)良的耐磨性能和綜合的機(jī)械性能。進(jìn)一步地，TiN梯度過(guò)渡外潤(rùn)滑層能夠使刀片在切削難加工材料時(shí)，除了能夠達(dá)到減小摩擦、阻止粘結(jié)、降低切削力和切削溫度、減小刀具磨損的目的，更重要的是能夠配合切削潤(rùn)滑劑中的微納米顆粒實(shí)現(xiàn)TiN梯度過(guò)渡外潤(rùn)滑層的原位自修復(fù)，進(jìn)而提高刀片的壽命和減少切削過(guò)程中刀片的換刀次數(shù)，減少整體工件的重復(fù)定位誤差，提高大型或精密工件的加工精度。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖中標(biāo)記為:1、刀體，11、側(cè)面2、安裝孔，3、斷屑槽，31、槽沿，4、凸起結(jié)構(gòu)，5、凸臺(tái)。

【具體實(shí)施方式】
[0012]如圖1所示，一種多涂層車(chē)削刀片，由刀片基體和涂覆在刀片基體上的涂層組成，所述刀片基體包括一個(gè)橫截面為正方形的刀體1，刀體I整體結(jié)構(gòu)為長(zhǎng)方體，刀體I具有上、下兩個(gè)端面和四個(gè)側(cè)面11，刀體I的中心設(shè)有安裝孔2，安裝孔2用于將刀片安裝到刀柄上，刀體I的上端面設(shè)有斷屑槽3，斷屑槽3由四個(gè)縱切面為梯形的槽沿31圍成，所述的四個(gè)槽沿31分別與刀體I的四個(gè)側(cè)面11相對(duì)應(yīng)，槽沿31頂面的寬度小于底面的寬度，相鄰的兩個(gè)槽沿31的外側(cè)面之間通過(guò)弧面過(guò)渡連接，此弧面設(shè)計(jì)能夠進(jìn)一步強(qiáng)化刀尖的抗疲勞和抗沖擊性能，所述槽沿31的內(nèi)側(cè)面由槽沿31的頂面向斷屑槽3內(nèi)部?jī)A斜，槽沿31的外側(cè)面由槽沿31的頂面向斷屑槽3外部?jī)A斜，槽沿31外側(cè)面的底端與刀體I的側(cè)面11相接，所述安裝孔2位于斷屑槽3的中心位置，所述的涂層為多層結(jié)構(gòu)，涂層自刀片基體表面向外依次為T(mén)i連接層、TiN梯度過(guò)渡層、AlZrTiN梯度過(guò)渡層和AlZrTiN外耐磨層。
[0013]所述AlZrTiN梯度過(guò)渡層內(nèi)自刀片基體表面向外Al、Zr和N元素的含量逐漸增加。
[0014]所述AlZrTiN外耐磨層的外部涂覆有TiN梯度過(guò)渡外潤(rùn)滑層，該TiN梯度過(guò)渡外潤(rùn)滑層內(nèi)自里向外Ti元素的含量逐漸增加。
[0015]所述刀片基體為硬質(zhì)合金材質(zhì)。
[0016]所述刀體I整體的橫截面的尺寸為16mmX 16mm,斷屑槽3槽底正方形的尺寸設(shè)計(jì)為8mmX 8mm。槽沿31頂面的寬度為1.5mm,槽沿31內(nèi)側(cè)面的傾斜角度為35° ,外側(cè)面的傾斜角度為35°?45°。槽沿31頂面的寬度為1.5mm，內(nèi)側(cè)面的傾斜角度為35°，這樣能夠更進(jìn)一步提高斷屑槽的效果。
[0017]所述刀體I相鄰的兩個(gè)側(cè)面11之間通過(guò)圓弧面過(guò)渡連接。圓弧形切削過(guò)渡刃可以使切削刃的有效長(zhǎng)度達(dá)到最大化，使切削更為順利、平穩(wěn)，并且具有一定的自銳特性，同時(shí)提高了刀尖的抗沖擊破損能力，增強(qiáng)了切削區(qū)域抗疲勞性能。
[0018]所述斷屑槽3的內(nèi)側(cè)面和外側(cè)面上均設(shè)置有多個(gè)凸起結(jié)構(gòu)4。凸起結(jié)構(gòu)4可以呈一字排開(kāi)狀或者呈陣列均勻分布，以提高刀片的散熱性能。凸起結(jié)構(gòu)4的形狀為橢球形、圓形或圓柱形。
[0019]所述槽沿31外側(cè)面的底端與刀體I的側(cè)面11之間通過(guò)一個(gè)半徑為1.5mm的圓弧面過(guò)渡連接，此圓弧面設(shè)計(jì)能夠減少切削過(guò)程中，工件對(duì)刀片尖端的沖擊應(yīng)力，避免切削過(guò)程中崩刃情況的發(fā)生。
[0020]為進(jìn)一步強(qiáng)化刀尖的結(jié)構(gòu)，在相鄰的兩個(gè)槽沿31頂面的相交處設(shè)有凸臺(tái)5，凸臺(tái)5側(cè)面對(duì)應(yīng)于斷屑槽3內(nèi)部的部分與槽沿31的頂面平齊，凸臺(tái)5其余部分的側(cè)面為弧形面，該弧形面與所述的相鄰兩個(gè)槽沿31外側(cè)面之間的弧面平滑過(guò)渡連接。凸臺(tái)5側(cè)面的弧形面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更有利于提高刀尖的抗沖擊破損能力。
[0021]凸臺(tái)5整體還可以設(shè)置為圓形或三角形等形狀，為了進(jìn)一步強(qiáng)化刀尖結(jié)構(gòu)，在凸臺(tái)5上還可以使用激光加工一些微米級(jí)微結(jié)構(gòu)和溝槽，這樣能夠與切削液里的修復(fù)顆粒相配合實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化刀尖結(jié)構(gòu)的切削自修復(fù)。
[0022]本發(fā)明的車(chē)削刀片具有四個(gè)切削工位，當(dāng)一個(gè)切削工位磨損后，可以轉(zhuǎn)換到刀片的其他工位上，這樣能夠減少切削加工過(guò)程中由于頻繁換刀帶來(lái)的工件重復(fù)定位誤差。
【權(quán)利要求】
1.一種多涂層車(chē)削刀片，由刀片基體和涂覆在刀片基體上的涂層組成，其特征在于:所述刀片基體包括一個(gè)橫截面為正方形的刀體(1)，刀體(I)具有上、下兩個(gè)端面和四個(gè)側(cè)面(11)，刀體(I)的中心設(shè)有安裝孔(2)，刀體(I)的上端面設(shè)有斷屑槽(3)，斷屑槽(3)由四個(gè)縱切面為梯形的槽沿(31)圍成，所述的四個(gè)槽沿(31)分別與刀體(I)的四個(gè)側(cè)面(11)相對(duì)應(yīng)，槽沿(31)頂面的寬度小于底面的寬度，相鄰的兩個(gè)槽沿(31)的外側(cè)面之間通過(guò)弧面過(guò)渡連接，所述槽沿(31)的內(nèi)側(cè)面由槽沿(31)的頂面向斷屑槽(3)內(nèi)部?jī)A斜，槽沿(31)的外側(cè)面由槽沿(31)的頂面向斷屑槽(3)外部?jī)A斜，槽沿(31)外側(cè)面的底端與刀體(I)的側(cè)面(11)相接，所述安裝孔(2)位于斷屑槽(3)的中心位置，所述的涂層為多層結(jié)構(gòu)，涂層自刀片基體表面向外依次為T(mén)i連接層、TiN梯度過(guò)渡層、AlZrTiN梯度過(guò)渡層和AlZrTiN外耐磨層。
2.如權(quán)利要求1所述的一種多涂層車(chē)削刀片，其特征在于:所述AlZrTiN外耐磨層的外部涂覆有TiN梯度過(guò)渡外潤(rùn)滑層，該TiN梯度過(guò)渡外潤(rùn)滑層內(nèi)自里向外Ti元素的含量逐漸增加。
3.如權(quán)利要求1所述的一種多涂層車(chē)削刀片，其特征在于:所述刀片基體為硬質(zhì)合金材質(zhì)。
4.如權(quán)利要求1所述的一種多涂層車(chē)削刀片，其特征在于:所述刀體(I)相鄰的兩個(gè)側(cè)面(11)之間通過(guò)圓弧面過(guò)渡連接。
5.如權(quán)利要求1所述的一種多涂層車(chē)削刀片，其特征在于:所述槽沿(31)外側(cè)面的底端與刀體(I)的側(cè)面(11)之間通過(guò)一個(gè)半徑為1.5mm的圓弧面過(guò)渡連接。
6.如權(quán)利要求1所述的一種多涂層車(chē)削刀片，其特征在于:所述斷屑槽(3)的內(nèi)側(cè)面和外側(cè)面上均設(shè)置有多個(gè)凸起結(jié)構(gòu)(4)，該凸起結(jié)構(gòu)(4)的形狀為橢球形、圓形或圓柱形。
【文檔編號(hào)】B32B33/00GK104308204SQ201410517502
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】李彬 申請(qǐng)人:洛陽(yáng)理工學(xué)院