[0001] 本发明涉及带涂层的切削刀片技术领域，尤其涉及一种侧面设有多个岛状涂层的切削刀片。

[0002] 切削刀片在切削时，为了保证切削性能，一般选用强度很好的硬质合金作为切削刀片的基体，行业内已经发现，用纯硬质合金材质作为刀片材料，切削时摩擦力较大，切削
时易产生积屑瘤，只用应用切削速度不高的场景，且寿命较短。而在硬质合金侧面上涂覆一
定厚度的碳化物、氮化物、氧化物等难熔硬质化合物，从而使切削刀片侧面具有更高的硬
度、耐磨性、高的耐热性、低的摩擦系数和消除积屑瘤的特点，且允许切削刀片切削速度最
大可提高70%以上，可大幅提高切削刀片的切削性能和使用寿命。涂层温度高、控制过程复
杂，为降低制造难度，切削刀片侧面采用结构和厚度都相同的涂层。

[0003] 涂层成分及厚度可以直接改善切削刀片的性能，刀片切削刃锋利，随着涂层厚度增加，切削刃应力加大，大的应力容易造成切削刃处涂层剥落，切削刀片涂层剥落会造成切
削刀片快速失效。同时，切削单元中的和主、副切削刃的及角切削刃的结构不相同，各切削
刃的切削工况也有所区别，一般主切削刃以磨损为主要失效形式，副切削刃、角切削刃以加
侧面质量不合格为主要失效形式，而后面刀以磨损、崩缺为主要失效形式。切削单元中各切
削刃、及侧面寿命难于匹配，切削时会因为切削单元中某一切削区域的损坏而造成该切削
单元的报废，切削寿命并不理想。且随着金属切削行业的高速发展，自动化生产和智能工厂
的发展，需要更长的切削寿命和切削稳定性，虽然切削刀片侧面采用结构和厚度都相同的
涂层生产简单，但是已难于满足先进制造领域的技术需求。

[0033] 以下将对本发明做进一步详细说明。除非特殊说明，本发明采用的仪器或材料为市售。

[0034] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位
构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0035] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，
除非另有明确具体的限定。

[0036] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连
通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解
上述术语在本发明中的具体含义。

[0037] 岛状涂层指的是呈岛状的涂层，岛状涂层的横截面形状为三角形、四边形、多边形、菱形、椭圆形、圆形、半圆形、半椭圆形或不规则形态。

[0038] 岛状涂层位于侧面4的切屑变形区域，切屑变形区域指的是，切屑刀片在加工过程中会发生剪切和滑移，侧面4在此过程发生塑性变形的区域为切屑变形区。

[0039] 岛状涂层沿切削单元5外侧（以切削单元5靠近上表面2一侧方向为内侧，以切削单元5靠近侧面4一侧方向为外侧）设于第一侧涂层上。

[0040] 实施例一图1至图4示出了本发明的一种侧面设有多个岛状涂层的切削刀片的第一实施例，
切削刀片1由上表面2、下表面3以及连接上表面2、下表面3的侧面4围成，侧面4包括主侧面
41、副侧面42和角侧面43，上表面2和主侧面41、副侧面42、角侧面43相交分别形成主切削刃
51、副切削刃52、角切削刃53，侧面4和上表面2相交形成两组切削单元5，切削单元5由相邻
的主切削刃51、副切削刃52及位于该主切削刃51、副切削刃52之间的角切削刃53组成，切削
单元5的主切削刃51完成主进给方向的铣削而副切削刃52完成切削深度的方向的铣削，从
而切削单元5可以完成平面铣削或台阶铣削。在侧面4方向上，主侧面41的主侧涂层411上设
有多层涂层，其中至少有一涂层间断设置于主侧面41上形成岛涂层群。具体地，主侧面41的
主侧涂层411上设有第一主侧涂层4111（本实施例的第一主侧涂层4111全覆盖于主侧面41
上）、第二主侧涂层4112，第二主侧涂层4112设在第一主侧涂层4111上，且第二主侧涂层
4112基本平行于主切削刃51设置，第二主侧涂层4112间断设置于主侧面41上（第二主侧涂
层4112不是全覆盖于主侧面41上，即为岛状涂层）。

[0041] 主切削刃51的第二主侧涂层4112提升抗冲击和提高耐磨性为主，而副切削刃52的副侧面42提高强度和降低摩擦力为主，本发明为了提高切削刀片的切削效率和加工侧面质
量持续加工能力，并使单一切削单元5中的主切削刃51、副切削刃52寿命接近，从而较大程
度上提高切削刀片的寿命，主侧面41、副侧面42具有彼此独立的主侧涂层411、副侧涂层
421。其中，角侧面43设有和副侧面42上相同的角侧涂层431（此处的相同不仅是成份相同的
含义，而且是相同的微观结构，包括成份和层次结构都相同），表面2中心设有中心表面21。

[0042] 主切削刃51、副切削刃52相间设置，由于切削单元中主切削刃51完成侧面大切削力的主铣削条件，主切削刃51的主侧面41要求具有很好的抗冲击、耐磨性能力以避免崩缺
和快速磨损，副切削刃52完成加工侧面光整端面铣削条件，副切削刃52的副侧面42要求具
有低的摩擦系数和小的切削力以提高加工侧面质量，在侧面4方向上，副侧面42的副侧涂层
421上设有两种不同结构的第一副侧涂层4211、第二副侧涂层4212（即多层涂层），第二副侧
涂层4212设在第一副侧涂层4211上，且第二副侧涂层4112基本平行于副切削刃52设置。第
二副侧涂层4212设在第一副侧涂层4211上，第二副侧涂层4212间断设置于副侧面42上（第
二副侧涂层421不是全覆盖于副侧面42上，即为岛状涂层）。

[0043] 在侧面4方向上，角侧面43的角侧涂层431上设有两种不同结构的第一角侧涂层4311（本实施例的第一角侧涂层4311全覆盖于角侧面41上）、第二角侧涂层4312（即多层涂
层），第二角侧涂层4312设在第一角侧涂层4311上，且第二角侧涂层4312基本平行于角切削
刃53设置，其中第二角侧涂层4312间断设置于角侧面43上（第二角侧涂层4312不是全覆盖
于副侧面42上，即为岛状涂层）。

[0044] 第二角侧涂层4312独立设置于第二主侧涂层4112、第二副侧涂层4212之间，第二角侧涂层4312由上角侧涂层4312a、下角侧涂层4312b组成，上角侧涂层4312a、下角侧涂层
4312b分别平行于角切削刃53，上角侧涂层4312a位于下角侧涂层4312b和角切削刃53之间
的区域内，上角侧涂层4312a包括至少一个角侧涂层单元4312c，下角侧涂层4312b包括至少
一个下角侧涂层单元4312d。

[0045] 上主侧涂层单元4112c、上副侧涂层单元4212c和上角侧涂层单元4312c在切削刀片的高度方向上和对应的主切削刃51、副切削刃52、角切削刃53的最小间隙为分别d1、d2和
d3，为了避免主切削刃51、副切削刃52、角切削刃53处涂层剥落，提高切削效率和切削寿命，
应满足：0.01mm≤d1，d2，d3≤0.2mm。本实施例中，d1=d2=d3=0.02mm。

[0046] 第二主侧涂层4112由基本平行的上主侧涂层4112a、下主侧涂层4112b组成，上主侧涂层4112a、下主侧涂层4112b分别沿主切削刃51平行延伸，第二主侧涂层4112由基本平
行的上主侧涂层4112a、下主侧涂层4112b组成岛涂层群，上主侧涂层4112a由M1个上主侧涂
层单元4112c组成，下主侧涂层4112b由M2个下主侧涂层单元4112d组成。为降低第二主侧涂
层4112单位面积上的负载并提高切削效率，应满足：3≤M1，M2≤10。本实施例中，M1=7，M2=
7。

[0047] 本实施例中，岛状涂层在侧面4上的投影形状为矩形（矩形具有与投影边平行的两中心轴）。在侧面4上，岛状涂层的其中一中心轴（如图3中的中心轴O2、O2’，与两投影边平
行）与对应切削单元5相交，另一中心轴（如图3中的中心轴O1、O1’，与另外两投影边平行）与
对应切削单元5平行。如，在主侧面41上，上主侧涂层单元4112c、下主侧涂层单元4112d的一
中心轴（如图3中的中心轴O2、O2’，与两投影边平行）与主切削刃51垂直相交，另一中心轴
（如图3中的中心轴O1、O1’，与另外两投影边平行）与主切削刃51平行。上主侧涂层单元
4112c中与主切削刃51垂直相交的投影边的延长线与下主侧涂层单元4112d中与主切削刃
51平行设置的投影边相交。

[0048] 相邻上主侧涂层单元4112c、下主侧涂层单元4112d的中心轴O2、O2’（沿切削刃的方向，图3中所示Y方向）平行交替（错位）设置（中心轴O2、O2’不共线），上主侧涂层单元
4112c、下主侧涂层单元4112d的中心轴O1、O1’（沿图3中X方向，X方向与Y方向垂直）正交于
主切削刃51且上主侧涂层单元4112c设于下主侧涂层单元4112d的上方。

[0049] 第二副侧涂层4212由基本平行的上副侧涂层4212a、下副侧涂层4212b组成，上副侧涂层4212a、下副侧涂层4212b分别沿副切削刃52方向平行延伸，上副侧涂层4212a由N1个
上副侧涂层单元4212c组成岛涂层群，下副侧涂层4212b由N2个下副侧涂层单元4212d组成
岛涂层群，为降低第二副侧涂层4212单位面积上的负载并提高切削效率，应满足： 1≤N1，
N2≤5。本实施例中，N1=N2=2。

[0050] 上主侧涂层单元4112c在第一主侧涂层411上厚度为X1， 上副侧涂层单元4212c在第一副侧涂层421上厚度为X2，上角侧涂层单元4312c在第一角侧涂层4311上的厚度为X3，
应满足：2µm≤X1，X2，X3≤20µm。本实施例中，X1=10µm，X2=10µm， X3=10µm。

[0051] 在本发明中，侧面4具有上具有多层涂层，而上表面2和下表面3不具有多层涂层。虽然侧面4上的多层涂层可以降低刃口应力，但是如果上表面2或下表面3也同时具有多层
涂层，那么会导致刃口涂层厚度较大，涂层应力会加大会导致刃口剥落。

[0052] 本实施例中，第二侧涂层为化学涂层，在本发明的其他实施例中，第二侧涂层为物理涂层，当第二侧涂层是物理涂层时，满足：1µm≤X1，X2，X3≤5µm，优选地，X1=X2=X3=3µm。

[0053] 上主侧涂层单元4112c、下主侧涂层单元4112d在侧面4上的高度分别为D1、D1’，第二副侧涂层单元4213在侧面4上高度为D2、D2’，为更好的使得冷却介质以网格状薄膜动态
设置在侧面4上，同一主切削刃51对应的下主侧涂层单元4112d、上主侧涂层单元4112c沿主
切削刃51均匀交替设置，同一主切削刃51对应的上主侧涂层单元4112c、下主侧涂层单元
4112d沿主切削刃51均匀设置， 同一副切削刃52对应的上副侧涂层单元4212c、下副侧涂层
单元4212d沿副切削刃52均匀设置，相邻上主侧涂层单元4112c之间距离为L1，相邻下主侧
涂层单元4112d之间距离为L2，相邻上主侧涂层单元4112c、下主侧涂层单元4112d上之间距
离为L3，为了在切屑和侧面间2形成冷却、润滑膜，降低切削温度、和侧面摩擦力，应满足：
0.3mm≤D1，D1’，D2’，D2≤0.8mm。0.1mm≤L1，L2，L3≤0.5mm。本实施例中，D1=D2=0.5mm，L1=L2=0.3mm。

[0054] 第一主侧涂层4111厚度为Y1，第一副侧涂层4211厚度为Y2， 第一角侧涂层4311上的厚度为Y3，为提高第二主侧涂层4112、第二副侧涂层4212和第二角侧涂层4312切削寿命，
当二主侧涂层4112、第二副侧涂层4212和第二角侧涂层4312切削状态发生变化时，切削刀
片仍可以以较长的寿命参与切削，应满足： 2µm≤Y1，Y2，Y3≤30µm。本实施例中，Y1=Y2=Y3=
15µm。

[0055] 上主侧涂层单元4112c、下主侧涂层单元4112d的宽度分别为W1、W2，当侧面4转角安装时，相邻主侧面41上对应上主侧涂层单元4112c、下主侧涂层单元4112d依次移动距离
分别为Z1、Z2（就是刀片具有相同功能的切削刃组，当相同切削刃在换角度安装时，相同功
能切削刃组上的主侧涂层单元4112c、下主侧涂层单元4112d设置为错位移动，涂层错位安
装，涂层边界应力小，可以延长使用寿命，多个刀片同时切削时可以组合使用，Z2在图2中被
遮挡住，未示出），如主侧面41上主侧涂层单元4112c和相邻副切削刃52之间的距离为Z，则
相邻的主侧面41上对应的对应主侧涂层单元4112c和相邻副切削刃52之间的距离为Z+Z1，
为使得在切削过程中，相邻主侧面41上的对应上主侧涂层单元4112c、下主侧涂层单元
4112d以不同的切屑厚度与切削状态，应满足：W1/5≤Z1、Z2≤ W1/2，W2/5≤Z1、Z2≤ W2/2。
本实施例中，W1=W2，Z1=Z2=W1/4。

[0056] 上表面2中心开设有安装孔，位于安装孔附近的上表面2设有中心表面21。

[0057] 副侧涂层421由第一副侧涂层4211、第二副侧涂层4212组成，副侧涂层421的第二副侧涂层4212完全覆盖在第一副侧涂层4211上。

[0058] 第一主侧涂层4111、第一副侧涂层4211为Al2O3或Ti（C，N）涂层（本实施例这两种涂层为Al2O3涂层）而第一角侧涂层4311为（Ti，Al）N涂层。

[0059] 第二主侧涂层4112、第二副侧涂层4212和第二角侧涂层4312为（Ti，Al）N和/或（Ti，Cr）N和/或（Ti，Si）N和/或（Ti，Zr）N涂层（本实施例这三种侧涂层为（Ti，Al）N涂层）。

[0060] 实施例二图5、图6示出了本发明公开的一种侧面设有多个岛涂层的切削刀片的第二实施
例，本实施例和实施例一的区别仅在于：
1、副侧涂层421由第一副侧涂层4211、第二副侧涂层4212组成，副侧涂层421的第
二副侧涂层4212完全覆盖在第一主侧涂层4111上。由于副侧面42和主侧面41切削条件不相
同，为提升副侧面42的切削性能，本实施例中，副侧面42设有不同于主侧面41的主侧涂层
411的第一副侧涂层4211。

[0061] 2、第一主侧涂层4111、第一副侧涂层4211为（Ti，Al）N或（Ti，Cr）N或（Ti，Si）N或（Ti，Zr）N涂层（本实施例两侧涂层为（Ti，Al）N涂层）而第一角侧涂层4311为（Ti，Al）N。第二主侧涂层4112、第二副侧涂层4212和第二角侧涂层4312为（Ti，Al，Cr）N涂层或（Ti，Al，Zr）N涂层（本实施例这三种侧涂层为（Ti，Al，Cr）N涂层）。

[0062] 其余相同之处，此处不再赘述。

[0063] 实施例三图7至图10示出了本发明公开的一种侧面设有多个岛涂层的切削刀片的第三实施
例，本实施例和实施例一的区别仅在于：
1、刀片切削刀片1由上表面2、下表面3以及连接上表面2、下表面3的侧面4围成，侧
面4包括主侧面41、副侧面42和角侧面43，侧面4和主侧面41、副侧面42、角侧面43相交分别
形成主切削刃51、副切削刃52、角切削刃53，上表面2和侧面4相交形成两种共四个切削单元
5，切削单元5由相邻的主切削刃51、副切削刃52及位于该主切削刃51、副切削刃52之间的角
切削刃53组成。当切削单元5中主切削刃51完成进给方向的切削而副切削刃52完成切深方
向的切削，当副切削刃52完成进给方向的切削而主切削刃51完成切深方向的切削。

[0064] 2、第二主侧涂层4112包括上主侧涂层4112a、下主侧涂层4112b，上主侧涂层4112a、下主侧涂层4112b沿主切削刃51平行延伸，第二主侧涂层4112由基本平行的上主侧
涂层4112a、下主侧涂层4112b组成岛涂层群，上主侧涂层4112a由M1个上主侧涂层单元
4112c组成，下主侧涂层4112b由M2个下主侧涂层单元4112d组成。第二副侧涂层4212由基本
平行的上副侧涂层4212a、下副侧涂层4212b组成，上副侧涂层4212a由N1个上副侧涂层单元
4212c组成岛涂层群，下副侧涂层4212b由N2个下副侧涂层单元4212d组成岛涂层群，为降低
第二主侧涂层4112、第二副侧涂层4212单位面积上的负载并提高切削效率，应满足：3≤M1，
M2≤10。1≤N1，N2≤5。本实施例中，M1=6，M2=6，N1=N2=1。

[0065] 3、上表面2的中心表面21上设有与副侧涂层421相同微观结构的涂层。副侧涂层421由第一副侧涂层4211组成。第一主侧涂层4111、第一副侧涂层4211和第一角侧涂层4311
采且相同的Al2O3或Ti（C，N）涂层，第一主侧涂层4112上的下主侧涂层4112b和第一副侧涂层
4211的下副侧涂层4212b采用相同结构成分，如（Ti，Al，Cr）N或（Ti，Al，Zr）N或（Ti，Al，Si）N或（Ti，Al，Y）N涂层，第一主侧涂层4112的上主侧涂层4112a和第一副侧涂层4211的上副侧
涂层4212a采用相同结构成分，如（Ti，Al）N或（Ti，Cr）N或（Ti，Si）N和/或（Ti，Zr）N涂层。

[0066] 4、上主侧涂层单元4112c、下主侧涂层单元4112d在刀片高度方向上（切削刃方向，图9中Y方向）平行对齐设置，上主侧涂层单元4112c在主侧面41方向上（图9中X方向，X方向
与Y方向垂直）倾斜主切削刃51角度α1，下主侧涂层单元4112d在主侧面41方向上倾斜主切
削刃51角度α2，为保证上主侧涂层单元4112c、下主侧涂层单元4112d能够独立完成全切深
的的加工，保证各上主侧涂层单元4112c、下主侧涂层单元4112d的切削寿命一致性，应满
足：30°≤α1，α2≤60°。本实施例中，α1=α2=50°。

[0067] 本实施例中，岛状涂层的在侧面4的投影形状为平行四边形（具有与投影边平行的两中心轴），在侧面4上，岛状涂层的其中一中心轴（如图9中的中心轴O2、O2’，与两投影边平
行）与对应切削单元5相交，另一中心轴（如图9中的中心轴O1、O1’，与另两投影边平行）与对
应切削单元5平行。如，在主侧面41上，上主侧涂层单元4112c、下主侧涂层单元4112d的一中
心轴（如图9中的中心轴O2、O2’，与两投影边平行）与主切削刃51相交，相交的角度分别为α
2、α1，另一中心轴（如图9中的中心轴O1、O1’，与另两投影边平行）与主切削刃51平行。上主侧涂层单元4112c中与主切削刃51相交的投影边的延长线与下主侧涂层单元4112d中与主
切削刃51垂直相交的投影边的延长线共线。

[0068] 相邻上主侧涂层单元4112c、下主侧涂层单元4112d的中心轴O2、O2’（沿切削刃的方向，图9中所示Y方向）平行对齐设置（中心轴O2、O2’共线），上主侧涂层单元4112c、下主侧涂层单元4112d的中心轴O1、O1’（沿图9中X方向，X方向与Y方向垂直）正交于主切削刃51且
上主侧涂层单元4112c设于下主侧涂层单元4112d的上方。

[0069] 以上实施例中，切削刀片的角侧面43的涂层上角层431具有和主侧面41主侧涂层411相同或不同结构，本发明不仅限于此，为了进一步提高角侧面43具有优异的切削性能，
进一步简化结构，也可以将角侧面43的角侧涂层431设计成由主侧涂层411和副侧涂层421
组成的结构，或将角侧面43的角侧涂层431设计成和副侧涂层421相同的结构。

[0070] 以上实施例中，切削刀片具有两个或四个切削单元，本发明不仅限于此，为了优化切削性能提高性价比，也可以将切削刀片设计成具有三个或多个的切削单元的结构。

[0071] 以上实施例中，切削刀片1侧面4具有后角，从而只用侧面4参与切削，为了提升切削刀片切削单元5的数量，也可以将切削刀片1的侧面4和下侧面3具有相同的几何和涂层结
构。

[0072] 以上实施例中，第一主侧涂层4111、第一副侧涂层4211和第一角侧涂层4311为（Ti，Al）N或（Ti，Cr）N涂层。本发明不仅限于此，为了拓宽切削刀片应用范围和切削寿命，也可以将第一主侧涂层4111、第一副侧涂层4211和第一角侧涂层4311为（Ti，Al，Cr）N和/或
（Ti，Al，Zr）N和/或（Ti，Al，Si）N和/或（Ti，Al，Y）N涂层。

[0073] 以上实施例中，第二主侧涂层4112、第二副侧涂层4212和第二角侧涂层4312为（Ti，Al）N或（Ti，Cr）N或（Ti，Si）N或（Ti，Zr）N涂层。本发明不仅限于此，为了拓宽切削刀片应用范围和切削寿命，也可以将第二主侧涂层4112、第二副侧涂层4212和第二角侧涂层
4312为（Ti，Al，Cr）N和/或（Ti，Al，Zr）N和/或（Ti，Al，Si）N和/或（Ti，Al，Y）N涂层。

[0074] 以上实施例中，第一主侧涂层4111、第一副侧涂层4211和第一角侧涂层4311仅由一层涂层结构，本发明不仅限于此，为了拓宽切削刀片应用范围和切削寿命，也可以将一主
侧涂层4111、第一副侧涂层4211和第一角侧涂层4311由（Ti，Al）N、（Ti，Cr）N、（Ti，Si）N、（Ti，Zr）N或（Ti，Al，Cr）N、（Ti，Al，Zr）N、（Ti，Al，Si）N、（Ti，Al，Y）N中两层或多层的涂层结构。

[0075] 以上实施例中，第二主侧涂层4112、第二副侧涂层4212和第二角侧涂层4312仅由一层涂层结构，本发明不仅限于此，本发明不仅限于此，为了拓宽切削刀片应用范围和切削
寿命，也可以将第二主侧涂层4112、第二副侧涂层4212和第二角侧涂层4312设计成由（Ti，
Al）N、（Ti，Cr）N、（Ti，Si）N、（Ti，Zr）N或（Ti，Al，Cr）N、（Ti，Al，Zr）N、（Ti，Al，Si）N、（Ti，Al，Y）N中两层或多层的涂层结构。

[0076] 以上实施例中，是本发明公开的切削刀片在铣削加工方向的应用，本发明不仅限于此，根据切削条件的不同，也可以将切削刀片设计成车削、钻削等其它加工应用的切削刀
片。

[0077] 虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对
本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是
未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、
等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。