本實(shí)用新型涉及一種切削工具，尤其涉及一種刀具，用于機(jī)加工。

背景技術(shù)：

刀具是機(jī)械制造中用于切削加工的工具，又稱切削工具。由于絕大多數(shù)的刀具是機(jī)用的，基本上都用于切削金屬材料，所以“刀具”一詞一般就理解為金屬切削刀具。但材料科學(xué)發(fā)展，各種材料也已經(jīng)在產(chǎn)品的生產(chǎn)和加工中得以廣泛應(yīng)用，如：工程塑料和碳纖維復(fù)合材料等(CN203401118U)。刀具按工件加工表面的形式可分為：加工各種外表面的刀具、孔加工刀具、螺紋加工刀具、齒輪加工刀具和切斷刀具等若干種。

為了增加刀具，尤其是刃部的耐用性，硬質(zhì)材料如：硬質(zhì)合金、金屬陶瓷、金剛石和立方氮化硼(CBN)等制成刃部得到廣泛的應(yīng)用。目前，硬質(zhì)材料通常是以“貼片”的樣式通過燒結(jié)、焊接或鉚接等方式固定于鋼制的刀具基體上。比如：由于金剛石和CBN自身理化特性及制造工藝的限制尚無法獲得棒料，業(yè)界主要是將材料加工成圓盤后，再切割成小片再燒焊到刀具基體上，組成燒焊刀具。

對(duì)于需要較長刃部才能滿足加工要求的刀具而言，如：用于銑加工的銑刀，用于孔加工的鉸刀和絲錐等，尤其是用于成型加工的刀具，如：成型銑刀、球頭銑刀和快進(jìn)銑刀，以及成型鉆頭、成型鉸刀和成型絲錐等，就難以采用從圓盤上切割下很小的片做刃部的的方案。

因?yàn)槌尚偷毒呷胁慷己荛L，一方面需要消耗大量的原材料，造成價(jià)格昂貴；另一方面，硬質(zhì)材料刀具在焊接過程中，刀片和刀體需加熱到近1,000℃，才能使焊料熔化成液體。緊接著在隨后的冷卻過程中，在銅焊料的凝固力作用下，把刀片與刀體凝固在一起就達(dá)到焊接刀具的目的。在焊接過程中，加熱和冷卻兩個(gè)過程是相互關(guān)聯(lián)的，因?yàn)槿魏尾牧系募訜岷屠鋮s過程都會(huì)有熱脹冷縮，且熱脹冷縮的程度由各種材料的熱膨脹系數(shù)決定。在相同溫度下，硬質(zhì)材料和刀體的熱膨脹系數(shù)相差很大(以硬質(zhì)合金和鋼材基體舉例，前者熱膨脹系數(shù)約為后者的30％前后)，因此在焊接過程中，這兩種材料的熱脹冷縮程度是相當(dāng)懸殊的。當(dāng)硬質(zhì)材料刀片和刀具基體處在近1,000℃高溫時(shí)，雖然焊料已經(jīng)熔化成液體，但此時(shí)的刀片和刀體還沒有焊接在一起，仍處在自由膨脹狀態(tài)，刀片也不會(huì)產(chǎn)生裂紋。

在隨后的冷卻過程中，溫度下降使焊料逐漸凝固，直到把刀片和刀體凝固成一體，這時(shí)刀片和刀體之間的自由收縮受到限制，因而在膨脹系數(shù)大的刀體中產(chǎn)生了拉應(yīng)力，在膨脹系數(shù)小的刀片中產(chǎn)生了壓應(yīng)力，硬質(zhì)材料在巨大應(yīng)力的作用下很容易在應(yīng)力集中點(diǎn)開裂，即使未發(fā)生立即開裂現(xiàn)象，也會(huì)在截面積發(fā)生突然增大或減少的應(yīng)力集中點(diǎn)形成嚴(yán)重的應(yīng)力集中，導(dǎo)致接下去的加工和使用中容易在應(yīng)力集中點(diǎn)產(chǎn)生崩裂。

為了克服上述缺陷，現(xiàn)有技術(shù)一般的做法有：盡可能加厚或加寬刀片以增加材料本身抵抗應(yīng)力的能力(參見圖1、圖2和圖3)；或在基體和硬質(zhì)材料間填充具有適當(dāng)硬度和膨脹系數(shù)的墊片作為應(yīng)力過渡層；或選擇和刀片的熱膨脹系數(shù)差別小的基體材料以減少應(yīng)力造成的形變等；或如CN1439482A所公開的，采用強(qiáng)制冷卻和碾壓矯形的方式來減少應(yīng)力釋放。

另一方面，刀具行業(yè)大量使用呈圓盤狀的人造聚晶金剛石復(fù)合片和人造立方氮化硼復(fù)合片等超硬材料，將其加工成刀具的刃部。傳統(tǒng)工藝是將原盤切割成所需要的形狀并燒焊到刀具基體上；并且復(fù)合片只能貼附于平面上，不能應(yīng)用于具有空間幾何形狀刃部的刀具上(如：螺旋刃刀具)。對(duì)此，行業(yè)內(nèi)采用刃傾角設(shè)計(jì)，但前角角度只能＜10度(而螺旋刀具前角一般在30以上)，且導(dǎo)致刀具剛性不良；或者采用多段刃以模仿螺旋角，但制造工藝極其復(fù)雜，成本也高。

其次，硬質(zhì)材料(如：金屬陶瓷、金剛石和立方氮化硼)雖然耐磨，但韌性往往不佳，如果做成細(xì)長的圓柱回轉(zhuǎn)類刀具，容易因抗彎折力不足而發(fā)生斷裂，導(dǎo)致工具失效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的一個(gè)目的在于提供一種刀具，利于硬質(zhì)材料作為刃部和成型刃部應(yīng)用于機(jī)加工刀具。

本實(shí)用新型的另一個(gè)目的在于提供一種刀具，減少硬質(zhì)材料刀片及硬質(zhì)材料成型刀片和刀具基體虛焊情形的發(fā)生。

本實(shí)用新型的再一個(gè)目的在于提供一種刀具，減少硬質(zhì)材料刀片及硬質(zhì)材料成型刀片固定于刀具基體過程中熱損傷的發(fā)生。

本實(shí)用新型的再一個(gè)目的在于提供一種硬質(zhì)材料刃部的刀具，該刀具的刃部為硬質(zhì)材料構(gòu)成的圓弧刃、曲線刃、角度刃、直線刃或其組合。

本實(shí)用新型的又一個(gè)目的在于提供一種刀具，以便于將韌性不足的硬質(zhì)材料應(yīng)用于具有復(fù)雜形狀的回轉(zhuǎn)類刀具的制造。

對(duì)于機(jī)加工領(lǐng)域的刀具，如：孔加工刀具、銑刀和鏜刀等，其外觀通常以整體呈現(xiàn)圓柱形較為常見，還具有槽體和切削端部等特征。從加工效率角度，這些刀具一般具有2枚以上的切削刃，切削刃也較常見地設(shè)置于切削端部。

一種刀具，其包括柄部和切削部，切削部包括基體部和刃部，刃部固定于基體部。刃部的一個(gè)正投影面包括第一邊沿和第二邊沿，第一邊沿與第二邊沿之間各處距離為 0.1mm～5.0mm，優(yōu)先選擇0.1mm～3mm，尤其是0.1mm～2mm。

本實(shí)用新型的刀具，刃部至少包括2個(gè)相連接的幾何結(jié)構(gòu)，刃部的截面形狀為多邊形、橢圓形或圓形。刃部各處的截面高度與該處(產(chǎn)生截面而對(duì)刃部進(jìn)行切割之處) 在正投影面所成的第一邊沿與第二邊沿之間的距離比值為1∶0.5～1∶2，優(yōu)先選擇1∶ 0.8～1∶1.8。

本實(shí)用新型的刀具，第一邊沿至少包括2個(gè)相連接的幾何形狀，幾何形狀選自于直線和弧線。

本實(shí)用新型的刀具，刃部的一條刃口(edge)或刃帶(magin)的正投影為第一邊沿。

本實(shí)用新型的刀具，在基體部設(shè)置槽體，以安置刃部。

本實(shí)用新型的刀具，刃部至少包括2個(gè)折彎部或1個(gè)弧形曲部。

本實(shí)用新型的刀具，第一邊沿與第二邊沿各處的距離之差為0.001mm～0.5mm。

本實(shí)用新型的刀具，折彎部所在的第一邊沿至第二邊沿的距離大于第一邊沿與第二邊沿各處的距離的最小值。

本實(shí)用新型的刀具，弧形曲部的弧底所在的第一邊沿至第二邊沿的距離大于第一邊沿與第二邊沿各處的距離的最小值。

本實(shí)用新型的刀具，基體材料如：但不僅限于硬質(zhì)合金、鎢合金和合金鋼等。

本實(shí)用新型的刀具，刃部如：硬質(zhì)合金、金屬陶瓷、金剛石和立方氮化硼(CBN) 等。

本實(shí)用新型的各種刀具，尤其是回轉(zhuǎn)類刀具。

本實(shí)用新型技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的有益效果：

本實(shí)用新型的刀具，能實(shí)現(xiàn)硬質(zhì)材料節(jié)省30％以上，同等面積硬質(zhì)材料能制造更多的切削部，提高了硬質(zhì)材料的利用率。

本實(shí)用新型的刀具，將切削部正投影所成的第一邊沿和第二邊沿的距離設(shè)定在 0.1mm～5.0mm，能避免沿著刃口線所成的各個(gè)截面的截面積發(fā)生急劇變化，進(jìn)而減少硬質(zhì)材料刀片因焊接而受到的形變應(yīng)力在硬質(zhì)材料截面積急劇變化處集中釋放而對(duì)材料造成的破損和裂紋等損傷情形的發(fā)生。

本實(shí)用新型的刀具，將切削部正投影所成的第一邊沿和第二邊沿的距離設(shè)定在 0.1mm～5.0mm，使得切削部整體能迅速達(dá)到焊接所需溫度，不容易發(fā)生局部溫度達(dá)不到焊接所需溫度的現(xiàn)象。特別是在高頻釬焊中，由于加熱是通過電磁感應(yīng)作用于處于電磁場(chǎng)內(nèi)的一部分刀體并傳導(dǎo)到硬質(zhì)材料刀片的，因此刀片存在著到達(dá)焊接溫度的時(shí)間差，而本實(shí)用新型的刀具硬質(zhì)材料由于體積面積小，避免了燒焊時(shí)因硬質(zhì)材料刀片面積大，不易均熱而易于發(fā)生局部虛焊情況的發(fā)生。

本實(shí)用新型的刀具，將切削部正投影所成的第一邊沿和第二邊沿的距離設(shè)定在 0.1mm～5.0mm，使得以相對(duì)小的厚度更有利于迅速達(dá)到焊接所需溫度，縮短硬質(zhì)材料保持焊點(diǎn)溫度的時(shí)間，解決了現(xiàn)有技術(shù)通過厚度需要在焊接所需溫度保持更長時(shí)間以保證均熱，減少了硬質(zhì)材料刀片因過長時(shí)間受熱而導(dǎo)致的熱損傷的發(fā)生。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有增加材料本身抵抗應(yīng)力的能力一實(shí)施例的示意圖；

圖2為現(xiàn)有增加材料本身抵抗應(yīng)力的能力另一實(shí)施例的示意圖；

圖3為現(xiàn)有增加材料本身抵抗應(yīng)力的能力另一實(shí)施例的示意圖；

圖4為本實(shí)用新型提供的切削部一實(shí)施例的示意圖；

圖5為本實(shí)用新型提供的刃部的正投影面一實(shí)施例的示意圖；

圖6為本實(shí)用新型提供的刃部的正投影面另一實(shí)施例的示意圖；

圖7為本實(shí)用新型提供的刃部的正投影面另一實(shí)施例的示意圖；

圖8為本實(shí)用新型提供的刃部和刀具基體裝配的一實(shí)施例的示意圖；

圖9為圖8刃部和刀具基體裝配所得刀具的一實(shí)施例的示意圖；

圖10為本實(shí)用新型提供的刃部和刀具基體裝配的另一實(shí)施例的示意圖；

圖11為圖10切刃部和刀具基體裝配所得刀具的一實(shí)施例的示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型的技術(shù)方案。本實(shí)用新型實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍中。

圖4為本實(shí)用新型提供的切削部一實(shí)施例的示意圖。如圖4所示，刃部100固定于基體部200上。本實(shí)施例中，基體部200的材料如：硬質(zhì)合金、鎢合金和合金鋼等。刃部100的材料如：硬質(zhì)合金、金屬陶瓷、金剛石和立方氮化硼(CBN)等。

圖5為本實(shí)用新型提供的刃部正投影面一實(shí)施例的示意圖。如圖5所示，刃部100 的一個(gè)正投影面包括第一邊沿110和第二邊沿120，第一邊沿110與第二邊沿120之間各處距離為0.1mm～5.0mm。本實(shí)施例中，刃部100的一條刃口的正投影為第一邊沿 110，第一邊沿110與第二邊沿120之間各處距離優(yōu)先選擇0.1mm～3mm，尤其是 0.1mm～2mm。刃部各處的截面高度與該處(產(chǎn)生截面而對(duì)刃部進(jìn)行切割之處)在正投影面所成的第一邊沿與第二邊沿之間的距離比值為0.5∶1～2∶1。

如圖5所示，第一邊沿110由若干直線段相連而成，連接處行程折彎。如圖6所示，第一邊沿110由若干直線段相連而成，連接處行程折彎。如圖7所示，第一邊沿 110由若干直線段和1條曲線段相連而成，連接處行程折彎。

為了減少硬質(zhì)材料刀片和刀具基體虛焊情形的發(fā)生，本實(shí)施例中，第一邊沿110 與第二邊沿120各處的距離之差為0.01mm～0.5mm。類似的刃部正投影面還可參見圖 6和圖7。如圖6和圖7所示，刃部至少包括2個(gè)折彎部或1個(gè)弧形曲部。折彎部所在的第一邊沿至第二邊沿的距離大于第一邊沿與第二邊沿各處的距離的最小值。弧形曲部的弧底所在的第一邊沿至第二邊沿的距離大于第一邊沿與第二邊沿各處的距離的最小值。

參見圖8、圖9、圖10和圖11，均為具有螺旋刃的球頭銑刀各種實(shí)施方式，基體 200上還可預(yù)先開設(shè)固定刃部100的槽體210，其螺旋外周刃和球頭刃都由硬質(zhì)材料加工而得。

如圖3所示的刀具刃部，在實(shí)際生產(chǎn)中，因?yàn)閼?yīng)力集中，容易在圓弧曲線刃的起點(diǎn)附近開裂，通過替換為圖7所示的刀具刃部，可以使釬焊后的開裂率減少50％以上。以相同基體材質(zhì)和相同刀片材質(zhì)制成如圖3和圖7所示的兩種刀具，并在各種焊接條件進(jìn)行測(cè)試，具體如表1所示。

表1

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