CN100584591C - 用于制造切削刀片的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于制造具有底切的切削刀片坯体的方法，其包括提供形成于闭合的上、下冲模中的模腔；通过容纳在下冲模中所形成的冲头通道中的冲头，而关闭模腔底部；用预定量的可烧结粉末填充模腔；使上冲头朝着模腔移动而穿过上冲模中所形成的冲头通道；通过彼此相向地推动上、下冲头而压制粉末，从而形成坯体；并使上冲模和上冲头移动而远离下冲模和下冲头，从而可取出已形成的坯体。一种用于制造具有底切的切削刀片坯体的装置，其包括彼此邻接的上冲模和下冲模，以及在其相应的冲模中滑动的上冲头和下冲头。

Description

用于制造切削刀片的方法和装置
发明领域
本发明涉及一种用于制造预烧结的切削刀片坯体，以便后续烧结成切削刀片的方法和装置。
发明背景
由可烧结粉末，如冶炼的金属陶瓷或陶瓷粉末制造而成的切削刀片，其制造包括，利用或不利用短效粘合剂而将可烧结粉末压制成预烧结的坯体，以及后续烧结坯体，以生产切削刀片。如本领域中众所周知的那样，压制是在高压下进行的，这种高压是通过由上、下冲头朝着模腔推进所产生的极大反力而获得的，模腔形成于包含可烧结粉末的冲模中。然而，虽然通常可挤压具有底切元件的部分，但是底切元件抑制了从模腔中释放和后续提取出压制的坯体。
因此，本发明的一个目的是提供一种用于制造具有底切元件的压制的粉末坯体的改进的方法。这个目的是根据权利要求的主题而实现的。
发明概述
根据本发明，其优选提供了一种用于制造切削刀片坯体的方法，所述方法包括如下步骤：
(i)提供上冲模和下冲模，以及与它们相关联、并可相对于它们进行往复滑动的上冲头和下冲头。各冲模包括相对的冲模邻接面和冲模安装面，以及在它们之间延伸的冲模内周向面。各冲模内周向面包括从冲模邻接面延伸出来的第一内周向面，从第一内周向面延伸出来并朝着冲模内边缘向内收敛的第二内周向面，以及从冲模内边缘延伸至冲模安装面并形成冲头通道的第三内周向面。各冲头包括相对的冲头挤压面和冲头安装面，冲头周向面在它们之间延伸，并在冲头周向面和冲头挤压面的交会处形成冲头边缘。
(ii)将上冲模和下冲模定位在关闭位置，其中相应的冲模邻接面邻接，并且相应的第一和第二内周向面形成模腔。下冲头定位在下冲模的冲头通道中，并且上冲头位于上冲模的冲头通道的外部。
(iii)用预定量的可烧结粉末来填充模腔。
(iv)将上冲头移动到上冲模的冲头通道中。
(v)通过将冲头穿过相应的冲头通道而彼此相向地推动到压制位置，从而压制可烧结粉末。在压制位置，上冲头的冲头边缘和上冲模的冲模内边缘相邻接，并且下冲头的冲头边缘和下冲模的冲模内边缘相邻接，从而形成坯体。
(vi)使上冲模和上冲头远离下冲模和下冲头而移动至打开位置，从而可取出坯体。
坯体优选包括相对的坯体端面和在它们之间延伸的周向侧面。坯体端面由上冲头挤压面形成。坯体周向面由上冲模和下冲模的冲模第一和第二内周向面形成。
坯体还优选分别包括在上、下坯体端面与坯体周向面交会处形成的上、下坯体边缘。相关联的邻接的上、下冲头边缘以及上、下冲模内边缘分别形成了上、下公共模腔边缘。上、下坯体边缘形成于上、下公共模腔边缘处。
坯体还优选包括在上、下坯体端面之间延伸的正中面M。在压制位置，邻接的上、下冲模邻接面与坯体正中面M重合。
如果需要，坯体周向面包括与坯体边缘相邻的上、下坯体后角面。各坯体后角面与坯体正中面M形成了后角角度ρ。后角角度ρ至少沿着各个坯体后角面的一部分为钝角。
如果还需要，后角面可由第二内周向面形成。
坯体端面通常包括与坯体边缘相邻的前角面。相邻的前角面和后角面形成了具有非钝角楔角ω的楔形。
通常，楔形角ω至少沿着楔形的一部分为锐角。
根据另一优选实施例，坯体可包括在坯体端面之间延伸的纵向通孔。纵向通孔由在冲头挤压面之间延伸而穿过模腔的纵向杆形成。
如果需要，纵向杆包括设置在上、下冲头的销通孔中的可往复滑动的上、下纵向销，销通孔形成于上、下冲头中。
或者，坯体可包括在坯体周向面的两个相对的坯体主侧面之间延伸的横向通孔。横向通孔由在上、下冲模的第一内周向面的相对的内侧部分之间延伸穿过模腔的横向杆形成。
横向杆优选包括相对的可往复滑动的横向销，其设置在上、下冲模的上冲模销槽道和下冲模销槽道中。
本发明提供以下优选的优点：
便于挤压和后续弹出具有底切元件的坯体；
形成具有锐利的轮廓分明的刀刃和锐角楔角的坯体，其对于由坯体制造切削刀片是必需的；
增加成套工具的刚性，同时通过在成套工具的设计中消除锐利的凹角元件，而减少粉末附着在冲模或冲孔上，以及后续对压制的坯体造成撕裂损伤的风险。
附图简介
为了更好地理解本发明，以及显示如何在实践中实现本发明，现在将参考附图进行描述，其中：
图1是根据本发明方法制造的坯体的透视图；
图2是图1中所示坯体的端视图；
图3是图1中所示坯体的主侧视图；
图4是图1中所示坯体沿着图3的线IV-IV剖开的剖视图；
图5是根据本发明的成套工具处于压制位置的示意性截面；
图6是图5中所示的成套工具处于关闭位置的示意性截面；
图7是图5中所示的成套工具处于填充位置的示意性截面；
图8是图5中所示的成套工具处于打开位置的示意性截面；
图9是纵向通孔成套工具处于压制位置的示意性截面；
图10是横向通孔成套工具处于压制位置的示意性截面；
图11是图5中所示的成套工具的分解透视图；
图12是图9中所示的纵向通孔成套工具的分解透视图。
图13是图10中所示的横向通孔成套工具的分解透视图。
优选实施例的详细描述
现在将注意力转到图1至图4。预烧结的坯体20优选通过压制由冶金的陶瓷或金属陶瓷粉末和粘合剂组成的可烧结粉末而成形。坯体20在端视图中通常是矩形的，并且具有相同的相对的(即，相对面向的)上和下坯体端面22′，22″。在当前描述中，跟在标号后面的单个撇号(′)表示与坯体切削刀片的上侧相关联的特征，而双撇号(″)表示与坯体切削刀片的下侧相关联的特征。各坯体端面22′，22″具有关于对称轴线S的180°旋转对称性，对称轴线S穿过两个坯体端面22′，22″。周向坯体侧面24在两个坯体端面22′，22″之间延伸。周向坯体侧面24包括两个相对的相同的通常为平行四边形形状的主侧面24J；两个相对的相同的也通常为平行四边形形状的次侧面24N；以及四个弯曲的转角面24C。各转角面24C在主侧面24J和相邻的次侧面24N之间延伸。
坯体的长轴线J和短轴线N被定义为彼此垂直，并且垂直于对称轴线S。长轴线J延伸穿过主侧面24J，并且短轴线N延伸穿过次侧面24N。各个主侧面24J具有关于长轴线J的180°旋转对称性，并且各个次侧面24N具有关于短轴线N的180°旋转对称性。长轴线J和短轴线N限定了在上、下坯体端面22′，22″之间延伸的正中面M。
各坯体端面22′，22″与周向坯体侧面24的交会部分分别限定了上、下坯体边缘26′，26″。在烧结以后，坯体20变成可分度转动且可倒转过来的切削刀片，并且上、下坯体边缘26′，26″的至少一部分各变成刀刃。
各坯体边缘26′，26″包括两个由主侧面24J与各上、下端面22′，22″的交会部分形成的主边缘26J′，26J″两个由次侧面24N与各上、下端面22′，22″的交会部分形成的次边缘26N′，26N″；以及由四个转角面24C与各上、下端面22′，22″的交会部分形成的转角边缘26C，26C″。
周向坯体侧面24具有分别与上、下坯体边缘26′，26″相邻的上、下后角面28′，28″。各个主侧面24J具有两个与主边缘26J″，26J″相邻的主后角面28J′，28J″；各个次侧面24N具有两个与次边缘26N′，26N″相邻的次后角面28N′，28N″；并且各个转角面24C具有两个沿着转角边缘26C′，26C″延伸的转角后角面28C′，28C″。中心周向面30在上、下后角面28′，28″之间延伸。各个主侧面24J具有在上、下主后角面28J″，28J″之间延伸的主中心面30J；各个次侧面24N具有在上、下次后角面28N′，28N″之间延伸的次中心面30N；并且各个转角面24C具有在上、下转角后角面28C′，28C″之间延伸的转角中心面30C。在一个优选实施例中，坯体正中面M与中心周向面30相交。
各个主后角面28J′，28J″形成了与坯体正中面M的主后角角度ρJ。根据该优选实施例，主后角角度ρJ是钝角，因此上、下主后角面28J′，28J″的其中一个后角面组成了坯体20的底切元件。应当理解，次后角面和转角后角面28N′，28N″，28C，28C″类似地形成了与坯体正中面M的次后角角度和转角后角角度。
如最佳地在图2中所示，坯体上端面22′具有与坯体上边缘26′平行延伸，并且从坯体上边缘26′向内朝着对称轴线S而延伸的上棱面32′。上棱面32′包括沿着上主边缘26J′而形成的一对上主棱面32J′，沿着上次边缘26N′而形成的一对上次棱面32N′，以及沿着上转角边缘26C′而形成的四个上转角棱面32C′。上前角面34′从上棱面32′向内朝着对称轴线S而延伸，同时朝着正中面M而倾斜。上前角面34′包括一对与上主棱面32J′相邻的上主前角面34J′，一对与上次棱面32N′相邻的上次前角面34N′，以及四个与上转角棱面32C′相邻的上转角前角面34C′。应当理解，坯体上端面22′，尤其是上前角面32′，可包括各种几何形状和特征，例如断屑槽。还应当理解，坯体下端面22″具有与坯体上端面22′相似的棱面和前角面结构。
如从图4中可看出，相邻的上主后角面28J′和上主前角面34J′形成了具有上主楔角ωJ′的上主楔形36J′。应当理解，具有上次楔角的上次楔形形成于相邻的上次后角面28N′和上次前角面34N′之间，而具有上转角楔角的上转角楔形36C′形成于相邻的上转角后角面28C和上转角前角面34C之间。根据一个优选实施例，上主楔角ωJ′、上次楔角和上转角楔角都是锐角。
应当理解，坯体下端面22也具有这种楔形和楔角。现在将注意力转到图5和11。坯体20在具有上冲模和下冲模40′，40″的成套工具38中进行压制。各冲模40′，40″包括用于将冲模40′，40″连接到压力机(未显示)上的冲模安装面42′，42″，与冲模邻接面44′，44″相对，并且冲模外周向面和内周向面46′，46″，48′，48″在它们之间延伸。各冲模内周向面48′，48″包括从冲模邻接面44′，44″中并与之横向延伸出来的第一内周向面50′，50″；从第一内周向面50′，50″中延伸出来并向内朝着冲模内边缘54′，54″收敛的第二内周向面52′，52″；以及从冲模内边缘54′，54″延伸至冲模安装面42′，42″的第三内周向面56′，56″。第三内周向面56′，56″形成了冲头通道58′，58″。
上、下冲头60′，60″分别与上冲模和下冲模40′，40″相关联，并且适合于可相对于上、下冲模而往复滑动穿过相应的冲头通道58′，58″。因而，各冲头可在其冲头通道中以任一方向滑动。各冲头包括用于将冲头连接在压力机上的冲头安装面62′，62″，与冲头挤压面64′，64″和在它们之间延伸的冲头周向面66′，66″相对，在与冲头挤压面64′，64″的交会处形成冲头边缘68′，68″。各冲模或冲头40′，40″，60′，60″能够相对于另一上冲模和下冲模或冲头40′，40″，60′，60″进行独立的往复运动。
现在将注意力转到图6至图8。为了制造坯体20，成套工具38在关闭、填充、压制和打开步骤中循环。在关闭步骤中(图6)，将成套工具38置于关闭位置，在该位置冲模邻接面44′，44″邻接，并且第一和第二内冲模周向面50′，50″，52′，52″形成了在上、下冲模内边缘54′，54″之间延伸的模腔70。下冲头60″定位在下冲模40″的冲头通道58″中，使其冲头边缘68″定位在冲模内边缘54″的下面，而上冲头60′定位在上冲模40′的冲头通道58′的外部。
在填充步骤中(图7)，模腔70通过上冲模40′的冲头通道58′而填充预定量的可烧结粉末72。在填充模腔70之后，将上冲头60′下降到上冲模40′的冲头通道58′中，从而将可烧结粉末72密封在模腔70中。
在压制步骤中，压制可烧结粉末72，以形成坯体20，如图5中所示，当将成套工具38置于压制位置时，通过使上、下冲头60′，60″彼此相向推进，直到各冲头边缘68′，68″和其相关联的冲模内边缘54′，54″相邻接，从而形成上、下公共模腔边缘74′，74″。根据该优选实施例，在压制步骤期间，坯体端面22′，22″由冲头挤压面64′，64″形成。各坯体边缘26′，26″形成于公共模腔边缘74′，74″处。坯体后角面28′，28″由第二内周向面52′，52″形成，并且坯体上、下中心面30′，30″分别由上冲模和下冲模40′，40″的第一内周向面50′，50″形成，而上冲模和下冲模邻接面44′，44″与坯体正中面M重合。
由于坯体的底切元件的存在，即顶部和底部主后角面28J′，28J″具有钝角后角角度ρJ，并且由于冲模第二内周向面52′，52″的相匹配几何形状，因此，坯体20不能从模腔70中释放出来，并且通过上冲模40′的冲头通道58′而提取出来。为了释放坯体20，并将其从成套工具38中提取出来，必须执行打开步骤，在该步骤中将成套工具置于打开位置(见图8)。为了到达打开位置，上冲模40′和上冲头60′向上移动而远离下冲模40″和下冲头60″，从而打开模腔70，并从而暴露出坯体20，从而可自由地将其从下冲模40″中取出。
上面已经举例说明了制造切削刀片坯体的方法，其用于没有通孔的切削刀片。然而，本领域中的技术人员应该明白，上面所描述的方法可以很容易地应用于具有通孔的切削刀片坯体的制造。
现在将注意力转到图9和图11。纵向通孔坯体220由纵向通孔成套工具238进行压制。因为纵向通孔坯体220和纵向通孔成套工具238具有许多与没有通孔的坯体20和其相关联的成套工具38相似的特征，所以，下文中将通过对没有通孔的坯体20和相关联的成套工具38的标号加上200所得的标号，来表示相似的特征。纵向通孔坯体220包括在纵向通孔坯体上、下端面222′，222″之间延伸并垂直于坯体正中面M的纵向通孔76。纵向通孔成套工具238包括上、下纵向销78′，78″，其可滑动地设置在冲头通孔80′，80″中，穿过相应的上、下冲头260′，260″的冲头安装面262′，262″和冲头挤压面264′，264″。在纵向通孔坯体220的压制期间，纵向销78′，78″延伸到模腔270中，并组成在上、下冲头挤压面264′，264″之间延伸的纵向杆82，从而在压制的纵向通孔坯体220中形成纵向通孔76。
现在将注意力转到图10和图13。横向通孔坯体420由横向通孔成套工具438进行压制。因为横向通孔坯体420和横向通孔成套工具438具有许多与没有通孔的坯体20和其相关联的成套工具38相似的特征，所以，下文中将通过对没有通孔的坯体20和相关联的成套工具38的标号加上400所得的标号，来表示相似的特征。这样，成套工具438包括上、下冲模440′，440″，以及上、下冲头460′，460″。
横向通孔坯体420包括沿着长轴线J而在相对的横向通孔坯体主侧面424J的横向通孔坯体主中心面430J之间延伸的横向通孔84。横向通孔成套工具438包括可滑动地设置在第一和第二上、下冲模销槽道88′F，88′S，88″F，88″S中的第一和第二横向销86F，86S。在横向通孔坯体420的压制期间，第一和第二横向销86F，86S突入到模腔470中，并彼此相邻接而形成横向杆90。横向杆90穿过冲模第一内周向面的第一和第二上、下相对的部分92′F，92′S，92″F，92″S，从而在横向通孔坯体420中形成横向通孔84。
上面所描述的装置和方法可促进具有底切元件的坯体的挤压和后续的弹出。它们还可允许形成具有锐利轮廓分明的刀刃和锐角楔角那样的坯体，其通常在坯体制造的切削刀片中被发现是必需的。最后，通过在其设计中消除凹角元件，根据本发明的成套工具可具有足够的刚性，而不会增加粉末附着在冲模或冲头上以及后续对压制的坯体造成撕裂损伤的风险。
虽然已经在某种具体程度上描述了本发明，但是应当理解，在没有所附权利要求保护的本发明范围的条件下，可对本发明进行变更和修改。

Claims (12)

1.一种用于制造切削刀片坯体(20)的方法，包括如下步骤：
(i)提供切削刀片坯体成套工具(38，238，438)，其包括上冲模和下冲模(40′，40″)以及与之相关联的上冲头和下冲头(60′，60″)，所述上冲头和下冲头可相对于与其相关联的上冲模和下冲模进行往复滑动；
各冲模包括相对的冲模邻接面(44′，44″)和冲模安装面(42′，42″)以及在所述相对的冲模邻接面(44′，44″)和冲模安装面(42′，42″)之间延伸的冲模内周向面(48′，48″)，所述冲模内周向面包括从所述冲模邻接面延伸出来的第一内周向面(50′，50″)，从所述第一内周向面延伸出来并朝着冲模内边缘(54′，54″)向内收敛的第二内周向面(52′，52″)，以及从所述冲模内边缘延伸至所述冲模安装面并形成冲头通道(58′，58″)的第三内周向面(56′，56″)；
各冲头(60′，60″)包括相对的冲头挤压面和冲头安装面(64′，64″，62′，62″)，冲头周向面(66′，66″)在所述相对的冲头挤压面和冲头安装面(64′，64″，62′，62″)之间延伸，并在所述冲头周向面和所述冲头挤压面的交会处形成冲头边缘(68′，68″)；
(ii)将所述切削刀片坯体成套工具(38，238，438)调整到关闭位置，在该位置，所述上冲模和下冲模的冲模邻接面彼此与所述上冲模和下冲模的所述第一和第二内周向面邻接而形成模腔(70)，所述下冲头定位在所述下冲模的冲头通道中，所述上冲头位于所述上冲模的冲头通道的外部；
(iii)用预定量的可烧结粉末(72)填充所述模腔；
(iv)将所述上冲头移动到所述上冲模的冲头通道中；
(v)通过将所述冲头彼此相向推动穿过相应的冲头通道至压制位置，从而对所述可烧结粉末进行压制，其中，所述上冲头(60′)的冲头边缘(68′)和所述上冲模(40′)的冲模内边缘(54′)相邻接，并且所述下冲头(60″)的冲头边缘(68″)和所述下冲模(40″)的冲模内边缘(54″)相邻接，从而形成坯体(20)；
(vi)使所述上冲模和上冲头移动远离所述下冲模和下冲头，使其移动至打开位置，从而可取出所述坯体(20)。
2.根据权利要求1所述的用于制造切削刀片坯体的方法，其特征在于，包括在压制期间，利用所述冲头挤压面在所述坯体上形成相对的坯体端面(22′，22″)。
3.根据权利要求2所述的用于制造切削刀片坯体的方法，其特征在于，包括在压制期间，利用所述冲模的第一和第二内周向面(50′，50″，52′，52″)形成坯体周向面(24)，其在所述相对的坯体端面(22′，22″)之间延伸。
4.根据权利要求3所述的用于制造切削刀片坯体的方法，其特征在于，包括：
由相关联的邻接的上、下冲头边缘和上、下冲模内边缘，而形成上、下公共模腔边缘(74′，74″)；和
在压制期间，在所述上、下公共模腔边缘形成所述坯体的上、下坯体边缘(26′，26″)，所述上、下坯体边缘定位在所述坯体上，分别位于所述坯体周向面与所述坯体上、下端面的交会处。
5.根据权利要求4所述的用于制造切削刀片坯体的方法，其特征在于，在所述压制位置，邻接的上、下冲模邻接面与坯体正中面(M)重合，所述正中面在所述上、下坯体端面之间延伸。
6.根据权利要求5所述的用于制造切削刀片坯体的方法，其特征在于，包括在压制期间，利用第二内周向面形成坯体后角面(28′，28″)，各个坯体后角面与所述坯体正中面(M)形成后角角度ρ，并且所述后角角度ρ至少沿着各个坯体后角面的一部分为钝角。
7.根据权利要求6所述的用于制造切削刀片坯体的方法，其特征在于，包括在所述坯体端面上形成与所述坯体边缘相邻的前角面(34′，34″)，其中，所述相邻的前角面和后角面形成具有非钝角楔角ω的楔形(36′，36″)。
8.根据权利要求7所述的用于制造切削刀片坯体的方法，其特征在于，包括至少沿着各个楔形(36′，36″)的一部分而形成锐角楔角ω。
9.根据权利要求2所述的用于制造切削刀片坯体(220)的方法，其特征在于，包括形成在所述坯体端面(222′，222″)之间延伸的纵向通孔(76)，所述纵向通孔通过在所述上、下冲头挤压面之间延伸而穿过所述模腔的纵向杆(82)形成。
10.根据权利要求9所述的用于制造切削刀片坯体的方法，其特征在于，包括通过分别将上、下纵向销(78′，78″)插入到上、下冲头通孔(80′，80″)中并使所述上、下纵向销相遇，从而形成所述纵向杆。
11.根据权利要求3所述的用于制造切削刀片坯体(420)的方法，其特征在于，包括形成在相对的坯体周向面(424)部分之间延伸的横向通孔(84)，所述横向通孔由穿过所述模腔(470)而在所述上冲模和下冲模的第一内周向面的相对的第一和第二内侧部分(92F，92S)之间延伸的横向杆(90)形成。
12.根据权利要求11所述的用于制造切削刀片坯体的方法，其特征在于，包括通过将第一和第二横向销(86F，86S)插入到形成于所述上、下冲模中的上、下冲模销槽道(88′F，88′S，88″F，88″S)内，并使所述第一和第二横向销相遇，从而形成所述横向杆。
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