專利名稱：可更換型刀片及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過(guò)填嵌多晶體金剛石粉末燒結(jié)物或立方體氮化硼粉末燒結(jié)物而形成的可更換型刀片及其制造方法，特別涉及用于銑刀的可更換型刀片及其制造方法。
如圖5所示，在一個(gè)這種切削刀具的可更換型刀片中，硬質(zhì)合金或鋼質(zhì)的方形金屬塊1一側(cè)的一角上形成一凹槽10，把多晶體金剛石粉末燒結(jié)物(以及稱之為PCD)的或立方體氮化硼粉末燒結(jié)物(以后稱之為CBN)的薄片20填嵌和連結(jié)到該凹槽10中形成一個(gè)切削梭。
在高溫和高壓下對(duì)金剛石或立方體氮化硼精細(xì)粉末進(jìn)行燒結(jié)，形成如圖6所示的燒結(jié)物2，并切割成如圖7所示形狀而制成這種用于可更換型刀片的PCD或CBN。
燒結(jié)物2是通過(guò)把金剛石或立方體氮化硼精細(xì)粉末置于硬質(zhì)合金基片或類似的基片上進(jìn)行燒結(jié)以便于金剛石或立方體氮化硼精細(xì)粉末燒結(jié)物易于連結(jié)到由硬質(zhì)合金或鋼作為可更換型刀片的基片材料的基片金屬1上而形成的，而不是單獨(dú)燒結(jié)金剛石或立方體氮化硼精細(xì)粉末而形成的。
因?yàn)榭筛鼡Q型刀片由上述型式形成，所以該刀片可通過(guò)螺栓或類似物嵌裝到刀具上而在機(jī)器中使用，以此改善刀具的切削效率并增加刀具的使用壽命。
然而，在這種通過(guò)把PCD或CBN材料以上述方式填嵌和連結(jié)到基片上去的可更換型刀片中，因?yàn)槭前褵Y(jié)物2切割并低溫焊合到基片金屬1上，所以只能在基片金屬1的一部分上形成一個(gè)切削梭。換句話說(shuō)，就是PCD或CBN不能被固定到可更換型刀片的外周邊延伸區(qū)域或整個(gè)前端曲面部分上。
此外，在這種情況下，當(dāng)可更換型刀片應(yīng)用于端銑刀或類似的高速脈動(dòng)型機(jī)器上時(shí)，由于PCD或CBN是低溫焊接到基片金屬1上的，則該P(yáng)CD或CBN很可能會(huì)從基片金屬1上脫落。因此，這種PCD或CBN將不能用在復(fù)雜型狀的，如球面端銑刀上。
本發(fā)明的主要目的是提供一種可更換型刀片，其中粉末燒結(jié)物的切削梭在機(jī)加工過(guò)程中不會(huì)從其基片金屬上脫落。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種制造所述可更換型刀片的方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的在薄片狀基片金屬外周邊上形成有切削梭的可更換型刀片包括一燒結(jié)基片作為基片金屬，基本為梭角形并沿其外周邊整個(gè)區(qū)域帶有凹槽;
一高硬度和高耐磨性的燒結(jié)物被填嵌于所述凹槽中并由低溫焊連結(jié)到燒結(jié)基片上，該燒結(jié)物具有比燒結(jié)基片更高的硬度和耐磨性;和形成在高硬度和高耐磨性燒結(jié)物上的切削梭。
這種燒結(jié)基片，其外周邊部分還帶有曲面部分，沿著帶有曲面部分的外周邊的整個(gè)區(qū)域上還帶有凹槽。
該凹槽也可只在沿外周邊的部分區(qū)域或整個(gè)區(qū)域上形成。
本發(fā)明還提供一種制造可更換型刀片的方法，其中所述的可更換型刀片沿其薄片狀基片金屬外周邊上形成有切削梭，所述制造可更換型刀片的方法包括第一步，把預(yù)燒結(jié)材料粉末預(yù)燒結(jié)形成薄片狀的預(yù)燒結(jié)基片;
第二步，在鄰近預(yù)燒結(jié)基片的外周邊整個(gè)區(qū)域或部分區(qū)域上形成凹槽;
第三步，在所述凹槽中填嵌高硬度，高耐度性燒結(jié)粉末，經(jīng)過(guò)燒結(jié)后，該燒結(jié)物的硬度和耐磨性比基片的硬度和耐磨性高;
第四步，對(duì)在其凹槽中填有粉末的預(yù)燒結(jié)基片加熱和加壓，把預(yù)燒結(jié)基片燒結(jié)成燒結(jié)基片，同時(shí)也把凹槽中的粉末燒結(jié)成緊密填嵌連結(jié)到所述基片上的燒結(jié)物;和第五步，對(duì)帶有燒結(jié)物的燒結(jié)基片進(jìn)行機(jī)加工，以便在燒結(jié)物上形成具有高硬度和高耐磨性的切削梭。
在上述第一步中，燒結(jié)材料粉末只被預(yù)燒結(jié)，然而，也可進(jìn)行完全燒結(jié)，這樣的話，就可在第一步中燒結(jié)形成完全的燒結(jié)基片。
其它制造方法包括第一步，在沖模中放入燒結(jié)粉末模壓形成在沿其外周邊整個(gè)區(qū)域或部分區(qū)域上有凹槽的基片;
第二步，預(yù)燒結(jié)帶有凹槽的基片;
第三步到第五步與前面所述的制造方法相同。
在這個(gè)方法中，帶有凹槽的基片可被完全地?zé)Y(jié)而代替燒結(jié)。
在上述這些方法中，第五步所描述的形成切削梭的加工，可通過(guò)放電切割或電解拋光來(lái)完成。
如上文所述結(jié)果，可更換型刀片的基片由燒結(jié)物形成，在沿基片外周邊整個(gè)區(qū)域或部分區(qū)域上的凹槽中也形成堅(jiān)實(shí)地填嵌連結(jié)于基片上的比燒結(jié)基片硬度更高、耐磨性更好的燒結(jié)物、此外，基片和其上的高硬度、高耐磨性燒結(jié)物相互通過(guò)燒結(jié)而連結(jié)到一起，因此該兩者以非常高的強(qiáng)度相結(jié)合。
在這種可更換型刀片中，在燒結(jié)基片的凹槽中填嵌連結(jié)的高硬度、高耐磨性燒結(jié)物形成有切削梭。因此，該邊梭部分或切削梭不可能脫落。
此外，由于高硬度、高耐磨性燒結(jié)物粉末材料是被填嵌于沿?zé)Y(jié)基片或預(yù)燒結(jié)基片外周邊的整個(gè)區(qū)域或尖角部及曲面部分區(qū)域上的凹槽中并通過(guò)燒結(jié)與基片結(jié)合的，所以高硬度、高耐磨性燒結(jié)物與基片的結(jié)合可以容易可靠地達(dá)到。
下面是附圖的簡(jiǎn)單描述

圖1是可更換型端銑刀前端部分的視圖;
圖2a，2b，3a和3b是本發(fā)明的可更換型刀片的說(shuō)明視圖;
圖4是加熱和加壓裝置的說(shuō)明視圖;
圖5、6和7是現(xiàn)有技術(shù)可更換型刀片的說(shuō)明視圖;
圖8至圖13b是本發(fā)明其它實(shí)施例的說(shuō)明視圖;
現(xiàn)在結(jié)合附圖、實(shí)施例對(duì)本發(fā)明詳細(xì)說(shuō)明如下圖1至圖4表示本發(fā)明用于球面端銑刀的實(shí)施例。
如圖1所示，這種帶有可更換型刀片的球面端銑刀，在其刀體9的前端部具有兩端均為曲面的可更換型刀片S和方形可更換型刀片。
如圖2(a)和圖2(b)所示，可更換型刀片S包括一個(gè)由薄片狀的硬質(zhì)合金制成的，其中心有一通孔11的基片金屬1，和一個(gè)形成在該基片金屬1一側(cè)的外周邊整個(gè)區(qū)域上的切削梭3。
如圖3(a)和圖3(b)所示，切削梭3是由填嵌連結(jié)在沿基片金屬或燒結(jié)基片外周邊整個(gè)區(qū)域上的凹槽10中的高硬度、高耐磨性的燒結(jié)物23構(gòu)成的，所述燒結(jié)物23具有比由硬質(zhì)合金形成的基片金屬更高的硬度和耐磨性。因此，由高硬度、高耐磨性的燒結(jié)物23形成一層具有大約0.5mm厚、大約1mm寬的燒結(jié)物層。
在上述實(shí)施例中，高硬度、高耐磨性的燒結(jié)物23是填嵌連接在沿基片金屬1外周邊的整個(gè)區(qū)域上，然而如圖8至13b所述，也可把燒結(jié)物23填嵌連接在沿基片金屬1外周邊的部分區(qū)域上，例如，如果基片金屬帶有尖角則填嵌連接在尖角部分上，如果基片金屬帶有彎曲部分則填嵌連接在包括有直的和尖角部的彎曲部分。
因?yàn)橐鬅Y(jié)物23具有更高的硬度和更高的耐磨性，任何已知的，比燒結(jié)基片具有更高硬度和耐磨性的粉末冶金燒結(jié)材料都可應(yīng)用，特別是應(yīng)用多晶體金剛石粉末或立方體氮化硼粉末等燒結(jié)材料在高溫和超高壓下制成燒結(jié)物更為可取。另一方面，也可以應(yīng)用金屬陶瓷制成的燒結(jié)基片作為基片金屬1。
在這個(gè)實(shí)施例中描述的是其兩端均為曲面形狀的可更換型刀片S和具有相似構(gòu)造的方形可更換型刀片。然而這些可更換型刀片也可以是三角形或菱形的刀片。
此外，也可以如同在刀片一側(cè)上形成高硬度、高耐磨性燒結(jié)物23。在其兩側(cè)上都有切削梭的可更換型刀片可交替使用其兩側(cè)的切削梭，因而該刀具的壽命可延長(zhǎng)一倍。
構(gòu)成可更換型刀片S的制造方法如下第一步首先，用一個(gè)沖模模壓成形粉末材料，如圖3(a)和圖3(b)所示，以此模制成在沿其外周邊整個(gè)區(qū)域帶有凹槽10的、準(zhǔn)備燒結(jié)的基片金屬1作為基片材料。
第二步，其次，把在第一步中形成的帶有凹槽10的基片金屬1進(jìn)行燒結(jié)。
第三步，把一種適當(dāng)?shù)臒Y(jié)輔助調(diào)合劑與多晶體金剛石粉或立方體氮化硼粉末混合，形成具有高硬度、高耐磨性的燒結(jié)物材料，隨后把這種混合粉末填嵌到基片金屬1的凹槽10中。
第四步，接下來(lái)，把基片金屬1放入一個(gè)如圖4所示的熱壓裝置50中，在至少45000個(gè)大氣壓下、1400至1600℃溫度下加熱加壓至少三分鐘。其結(jié)果，預(yù)燒結(jié)基片金屬1被完全燒結(jié)而變成了燒結(jié)基片，而填嵌于基片金屬1的凹槽10中的高硬度、高耐磨性燒結(jié)混合粉末也被燒結(jié)變成了填嵌于凹槽中的高硬度、高耐磨性燒結(jié)物23，如圖2(a)和圖2(b)所示。同時(shí)，這種高硬度、高耐磨性的燒結(jié)物23也牢牢地固定連結(jié)到基片金屬1上而與之形成了一個(gè)整體。
在圖4中示意地表示的熱壓裝置50被設(shè)計(jì)成可加熱諸如基片金屬1等燒結(jié)材料的物件51，同時(shí)在X，Y，Z三個(gè)方向?qū)σ粺Y(jié)的物件51加壓(或通過(guò)三套相對(duì)的壓力裝置從六個(gè)方位加壓)。因此，與只能制造平面型燒結(jié)材料的傳統(tǒng)裝置不同，本發(fā)明的裝置可制造上述的立體型燒結(jié)材料。
第五步，對(duì)連結(jié)有高硬度、高耐磨性燒結(jié)物23的基片金屬1實(shí)施機(jī)加工，在其高硬度、高耐磨性燒結(jié)構(gòu)23上形成切削梭3，由此制成本發(fā)明的可更換型刀片。
在上述實(shí)施例的第一步中，粉末材料經(jīng)預(yù)燒結(jié)形成預(yù)燒結(jié)基片，然而，粉末材料也可直接被燒結(jié)成燒結(jié)基片。
同時(shí)，第一步也可改為把粉末預(yù)燒結(jié)或燒結(jié)形成基片金屬1，而在第二步沿基片金屬1整個(gè)外周邊區(qū)域形成凹槽。
在第五步中，最好用放電切割或電解拋光來(lái)加工切削梭3。
在上述實(shí)施例中，凹槽是在沿基片外周邊整個(gè)區(qū)域上形成的，然而，實(shí)際上也不僅限于此，人們也可以在諸如尖角或彎曲部分區(qū)域的一部分上形成凹槽。
在所有上述的實(shí)施例中，本發(fā)明應(yīng)用的是球面端銑刀可更換型刀片，但是本發(fā)明的范圍不僅僅被限定在這些實(shí)施例的范圍內(nèi)，本發(fā)明同樣可以應(yīng)用到其它類型的具有可更換型刀片的刀具中。
由于具有上述構(gòu)造，本發(fā)明產(chǎn)生了如下效果燒結(jié)基片與連結(jié)于其上的、具有切削梭的高硬度、高耐磨性的燒結(jié)物之間以非常高的強(qiáng)度相互連結(jié)在一起，因此，在應(yīng)用其進(jìn)行機(jī)械加工工作時(shí)，高硬度、高耐磨性的燒結(jié)物將不會(huì)從燒結(jié)基片上脫落。
換句話說(shuō)，就是在刀具工作過(guò)程中，形成有切削梭的高硬度、高耐磨性燒結(jié)物不會(huì)從刀具上脫落，可在很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定的性能，使刀具的壽命得到顯著的延長(zhǎng)。
另一方面，應(yīng)用本發(fā)明的制造方法，高硬度、高耐磨性的燒結(jié)物粉末是填嵌在沿基片外周邊整個(gè)區(qū)域或諸如尖角或彎曲部分區(qū)域上的凹槽中的，并通過(guò)燒結(jié)而與預(yù)燒結(jié)或已燒結(jié)的基片連結(jié)，因此，很容易把高硬度、高耐磨性燒結(jié)物填嵌并連結(jié)到燒結(jié)基片上。所以，具有上述特征和構(gòu)造的可更換型刀片很容易制造。
權(quán)利要求
1.一種可更換型刀片，在該刀片的薄片狀基片金屬的外周邊上帶有切削梭，其特征包括一燒結(jié)基片，該基片作為基片金屬，在沿其外周邊至少一部分區(qū)域上帶有凹槽；一高硬度、高耐磨性燒結(jié)物，該燒結(jié)物通過(guò)燒結(jié)而填嵌連結(jié)在燒結(jié)基片的凹槽中形成與基片的結(jié)合，該燒結(jié)物具有比燒結(jié)基片更高的硬度和耐磨性；和形成在高硬度、高耐磨性燒結(jié)物上的切削梭。
2.一種制造在其薄片狀基片金屬外周邊上帶有切削梭的可更換型刀片的方法，其特征包括第一步，通過(guò)預(yù)燒結(jié)材料粉末形成薄片狀預(yù)燒結(jié)基片;第二步，在沿預(yù)燒結(jié)基片的外周邊至少部分區(qū)域上形成凹槽;第三步，在所述凹槽中填嵌具有高硬度、高耐磨性燒結(jié)材料粉末，經(jīng)過(guò)完全燒結(jié)后，該粉末的燒結(jié)物具有比燒結(jié)基片更高的硬度和耐磨性;第四步，對(duì)在其凹槽中填嵌有所述材料粉末的預(yù)燒結(jié)基片進(jìn)行加熱和加壓，以便把預(yù)燒結(jié)基片完全燒結(jié)成燒結(jié)基片，把填嵌于所述凹槽中的所述材料粉末燒結(jié)成燒結(jié)物并與所述基片連結(jié);和第五步，對(duì)連結(jié)有燒結(jié)物的燒結(jié)基片進(jìn)行機(jī)加工，以便在高硬度、高耐磨性的燒結(jié)物部分上形成切削梭。
3.一種制造在其薄片狀基片金屬外周邊上帶有切削梭的可更換型刀片的方法，其特征包括第一步，通過(guò)預(yù)燒結(jié)材料粉末形成薄片狀預(yù)燒結(jié)基片;第二步，在沿預(yù)燒結(jié)基片的外周邊至少部分區(qū)域上形成凹槽;第三步，在所述凹槽中填嵌具有高硬度、高耐磨性燒結(jié)材料粉末，經(jīng)過(guò)完全燒結(jié)后，其硬度和耐磨性比燒結(jié)基片高;第四步，對(duì)在其凹槽中填嵌有所述材料粉末的燒結(jié)基片進(jìn)行加熱和加壓，以便把填嵌于所述凹槽中的所述材料粉末燒結(jié)成燒結(jié)物并與所述基片連結(jié);和第五步，對(duì)連結(jié)有燒結(jié)物的燒結(jié)基片進(jìn)行機(jī)加工，以便在高硬度、高耐磨性的燒結(jié)物部分上形成切削梭。
4.一種制造在其薄片狀基片金屬外周邊上帶有切削梭的可更換型刀片的方法，其特征包括第一步，用一個(gè)沖模模壓成形一基片，并同時(shí)在沿其外周邊至少部分區(qū)域上形成凹槽;第二步，預(yù)燒結(jié)該帶有凹槽的基片;第三步，在該預(yù)燒結(jié)基片的凹槽中填嵌高硬度、高耐磨性燒結(jié)材料粉末，經(jīng)燒結(jié)后，其硬度和耐磨性比燒結(jié)基片高;第四步，對(duì)在其凹槽中填嵌有所述材料粉末的預(yù)燒結(jié)基片進(jìn)行加熱和加壓，以便把預(yù)燒結(jié)基片完全燒結(jié)成燒結(jié)基片，把填嵌于所述凹槽中的所述材料粉末燒結(jié)成燒結(jié)物并與所述基片連結(jié);和第五步，對(duì)連結(jié)有燒結(jié)物的燒結(jié)基片進(jìn)行機(jī)加工，以便在高硬度、高耐磨性的燒結(jié)物部分上形成切削梭。
5.一種制造在其薄片狀基片金屬外周邊上帶有切削梭的可更換型刀片的方法，其特征包括第一步，用一個(gè)沖模模壓成形一基片，并同時(shí)在沿其外周邊至少部分區(qū)域上形成凹槽;第二步，燒結(jié)該帶有凹槽的基片;第三步，在該燒結(jié)基片的凹槽中填嵌高硬度、高耐磨性燒結(jié)材料粉末，其硬度和耐磨性比燒結(jié)基片高;第四步，對(duì)在其凹槽中填嵌有所述材料粉末的燒結(jié)基片進(jìn)行加熱和加壓，以便把填嵌于所述凹槽中的所述材料粉末燒結(jié)成燒結(jié)物并與所述基片連結(jié);和第五步，對(duì)連結(jié)有燒結(jié)物的燒結(jié)基片進(jìn)行機(jī)加工，以便在高硬度、高耐磨性的燒結(jié)物部分上形成切削梭。
6.按權(quán)利要求1所述的可更換型刀片，其特征是，燒結(jié)基片為棱角形，并在沿其外周邊整個(gè)區(qū)域帶有凹槽。
7.按權(quán)利要求1所述的可更換型刀片，其特征是，燒結(jié)基片為棱角形，并在其棱角部分帶有凹槽。
8.按權(quán)利要求1所述的可更換型刀片，其特征是，燒結(jié)基片外周邊包括彎曲部分，并且在沿?zé)Y(jié)基片外周邊的整個(gè)區(qū)域具有凹槽。
9.按權(quán)利要求1所述的可更換型刀片，其特征是，燒結(jié)基片外周邊包括彎曲部分，并且在該彎曲部分具有凹槽。
10.按權(quán)利要求1所述的可更換型刀片，其特征是，燒結(jié)基片外周邊包括彎曲部的棱角部分，并且在包括有彎曲部分的棱角部分帶有凹槽。
11.按權(quán)利要求1、6、7、8、9或10中任一項(xiàng)所述的可更換型刀片，其特征是，燒結(jié)基片是硬質(zhì)合金或金屬陶瓷。
12.按權(quán)利要求1、6、7、8、9或10中任一項(xiàng)所述的可更換型刀片，其特征是，高硬度、高耐磨性燒結(jié)物是多晶體金剛石粉末燒結(jié)物或立方體氮化硼粉末燒結(jié)物。
13.按權(quán)利要求11所述的可更換型刀片，其特征是，高硬度、高耐磨性燒結(jié)物是多晶體金剛石粉末燒結(jié)物或立方體氮化硼粉末燒結(jié)物。
14.按權(quán)利要求2所述的制造方法，其特征是，在第二步中，凹槽形成在沿預(yù)燒結(jié)基片外周邊整個(gè)區(qū)域中。
15.按權(quán)利要求2所述的制造方法，其特征是，在第二步中，凹槽形成在沿預(yù)燒結(jié)基片外周邊棱角部分上。
16.按權(quán)利要求2所述的制造方法，其特征是，在第二步中，凹槽形成在沿預(yù)燒結(jié)基片外周邊彎曲部分中。
17.按權(quán)利要求3所述的制造方法，其特征是，在第二步中，凹槽形成在沿預(yù)燒結(jié)基片外周邊整個(gè)區(qū)域中。
18.按權(quán)利要求2所述的制造方法，其特征是，在第二步中，凹槽形成在沿預(yù)燒結(jié)基片外周邊棱角部分上。
19.按權(quán)利要求3所述的制造方法，其特征是，在第二步中，凹槽形成在沿預(yù)燒結(jié)基片外周邊彎曲部分中。
20.按權(quán)利要求4所述的制造方法，其特征是，在第一步中，由所述材料粉末形成的基片具有處在沿預(yù)燒結(jié)基片外周邊整個(gè)區(qū)域上的凹槽。
21.按權(quán)利要求4所述的制造方法，其特征是，在第一步中，由所述材料粉末形成的基片具有處在沿預(yù)燒結(jié)基片外周邊棱角部分上的凹槽。
22.按權(quán)利要求4所述的制造方法，其特征是，在第一步中，由所述材料粉末形成的基片具有處在沿預(yù)燒結(jié)基片外周邊彎曲部分上的凹槽。
23.按權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征是，在第一步中，由所述材料粉末形成的基片具有處在沿預(yù)燒結(jié)基片外周邊整個(gè)區(qū)域中的凹槽。
24.按權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征是，在第一步中，由所述材料粉末形成的基片具有處在沿預(yù)燒結(jié)基片外周邊棱角部分上的凹槽。
25.按權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征是，在第一步中，由所述材料粉末形成的基片具有處在沿預(yù)燒結(jié)基片外周邊彎曲部分上的凹槽。
26.按權(quán)利要求2至5或14至25中任一項(xiàng)所述的制造可更換型刀片的方法，其特征是，在第五步中對(duì)燒結(jié)物進(jìn)行機(jī)加工而形成切削梭使用的是放電加工或電解拋光加工。
全文摘要
本發(fā)明涉及在其薄片狀基片的外周邊上形成有切削棱的可更換型刀片及其制造方法。可更換型刀片包括燒結(jié)基片和填嵌在該基片的凹槽中的燒結(jié)物，該燒結(jié)物具有比燒結(jié)基片更高的硬度和耐磨性，并在其上形成有切削棱；可更換型刀片的制造方法包括制造帶有凹槽的基片，向該凹槽中填嵌高硬度、高耐磨性材料粉末，對(duì)填嵌有材料粉末的基片加熱和加壓而形成帶有燒結(jié)物的燒結(jié)基片，并對(duì)該基片機(jī)加工而在燒結(jié)物上形成切削棱等步驟。
文檔編號(hào)B23D13/00GK1055891SQ9110094
公開(kāi)日1991年11月6日 申請(qǐng)日期1991年2月9日 優(yōu)先權(quán)日1990年4月18日
發(fā)明者西村隆侑 申請(qǐng)人:Gn工具株式會(huì)社