CN101909790A - 制造具有用于夹紧的孔的切削刀片的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种使用粉末冶金方法制造切削刀片的方法，所述方法包括使用具有主冲压方向的冲压机，所述刀片具有在此称为交叉孔的垂直于主冲压方向的非圆柱形孔，在冲压机工具设置中具有模具(A)、阳芯棒(B1)、阴芯棒(B2)、底冲头(C)、顶冲头(D)和给料刮板(E)。根据本发明，如果粉末还被两个所述芯棒(B1、B2)压实，则获得具有增加的尺寸精度的交叉孔。

Description

制造具有用于夹紧的孔的切削刀片的方法

技术领域

本发明涉及一种使用粉末冶金方法制造切削刀片的方法，所述方法包括使用具有主冲压方向的冲压机。所述刀片具有在此称为交叉孔的垂直于主冲压方向的非圆柱形孔。根据所述方法，获得具有改善的公差的非圆柱形的交叉孔。

背景技术

通过粉末冶金方法制造切削刀片包括在冲压机中将粉末压实为坯体，和随后烧结坯体，以产生切削刀片。压实在高压下进行，所述高压通过由移动到形成在包含粉末的模具中的模腔中的顶冲头和底冲头所产生的较大的轴向相对的力获得。已受冲压的坯体通常具有使其能容易地从模具中移除的形状。这意味着通常设置在刀片的前刀面上的断屑槽由顶冲头和底冲头形成。

切削刀具刀片通常具有通过螺钉用来将它们夹紧到工具保持架的孔。所述孔通常具有诸如喇叭式的非圆柱形形状，以便将刀片更牢固地紧固到保持架。

刀片可以是径向的或切向的。径向刀片定向成使得切削力沿刀片的较薄尺寸的方向指向。夹紧孔从一前刀面延伸到相对的面，即一底面或一前刀面。前刀面通常具有由冲头在冲压操作中形成的断屑槽。在这种情况下，夹紧孔平行于主冲压方向并且容易以令人满意的精度形成。

切向刀片在刀片保持架中定向成在切削操作期间切削力沿刀片的较厚尺寸的方向指向。这种布置的优点是刀片耐受较大的切削力。在其它情况下，用于安装的可用空间上的限制可能提供选择切向刀片设计的动机。在切向刀片的情况下，夹紧孔垂直于主冲压方向并且这种刀片必须通过更复杂的方法生产。

用于制造图1的具有非圆柱形的交叉孔的切向切削刀片的方法包括粉末在模具中由顶冲头和底冲头压实成坯体的一种方法。随后，在坯体中加工出交叉孔，所述坯体然后被烧结。这样获得的孔满足尺寸要求。然而，坯体的加工是很费时的，这使得刀片制造昂贵。因此，希望在冲压操作中直接生产出具有交叉孔的刀片。

US6,645,426公开了一种包括将粉末填充到由模具形成的模腔中的步骤的方法，所述模具沿竖直方向具有包括交叉孔的模具孔。所述粉末填充在模腔中并且由顶冲头和底冲头预先压实。然后，将冲出销插入粉末中，交叉孔的形状由冲出销冲出。此后，粉末通过顶冲头和底冲头被压实到其最终密度。此后，将冲出销拔出压实生坯，并且取出压实生坯，从而能够获得成品。借助这种方法的主要缺点是其仅仅生产圆柱形的交叉孔的限制和由于冲出体积而引起的粉末浪费。还存在产生在孔的入口周围的缺陷的潜在风险。

US6,986,866公开了一种通过以下步骤在模具中通过顶冲头和底冲头而在基于单轴冲压的冲压操作中直接生产出具有交叉孔的刀片的方法，其包括：

在模具中将底冲头安置在芯孔的下方；

在模腔中将可移动的芯棒安置在使芯棒彼此接触的位置；

用粉末填充模腔；

将粉末安置在芯棒周围，以控制烧结之后的开口的位置；

在芯棒周围均匀地挤压粉末；

缩回顶冲头和底冲头，以便对生坯减压；

从模腔缩回芯棒；和

从模具顶出(ejecting)生坯。

在这个制造方法中，由于冲压高度与填充高度的比率的显著差异，难以获得均匀的密度，这使得有必要修改芯销(core pin)的形状，以便在烧结后获得希望形状和尺寸。另一缺点是以下明显风险：粉末粘附到芯棒的端表面上，这使得不可能将芯棒移动到希望的封闭位置中，或者使得在接触区域中引起芯棒的损坏。第三缺点是在芯棒相遇的地方沿相对于芯棒的径向形成的毛边(flash)。

JP10-146695公开一种在粉末的压实期间使用两个顶冲头和/或两个底冲头和芯棒、通过单轴冲压而在压实生坯中获得均匀密度并且因此避免芯销的修改的方法。由于向着顶冲头和底冲头的孔的表面是弯曲的，所以利用这个方法的问题是在孔的周围获得了充分均匀的密度分布。所述方法也将在分开的顶冲头和底冲头之间的分型面中引起毛边。

发明内容

本发明的目标是提供一种用于制造具有改进的尺寸精度的诸如具有非圆柱形的交叉孔的切削刀片的压实粉末坯体的改进的方法。

附图说明

图1示出切向切削刀片。

图2示出根据本发明的冲压工具设置，其中：

A-模具

B1-芯棒，阳型

B2-芯棒，阴型

C-底冲头，如果希望，所述底冲头可以分成数个冲头

D-顶冲头，如果希望，所述顶冲头可以分成数个冲头

E-给料刮板(feed shoe)

F-粉末

图3a和图3b示出根据本发明的制造顺序。

具体实施方式

本发明包括一种使用多轴向冲压机用来制造具有非圆柱形的交叉孔的切削刀片的方法，该方法解决了所述问题，以在交叉孔周围获得均匀压实密度。所述模具带有垂直于主冲压方向且穿过其模腔的孔，形成交叉孔的芯棒位于所述孔中。芯棒的前部的形状使得获得具有希望的非圆柱形形状的交叉孔。根据本发明的一个实施例，所述芯棒是阳芯棒和阴芯棒，并且因此在制造顺序的压实步骤中也可移动，从而借助芯棒实现压实。已经惊人地发现，这种压实使得可以将零件(part)中的密度分布控制到如下程度，即：能够获得交叉孔的希望形状和尺寸，而无需任何的芯棒的形状的时间上和成本耗费上的补偿，这些根据现有技术的方法生产的交叉孔经常存在。控制烧结后的交叉孔的最终形状和尺寸的压实体内的密度分布看起来不仅取决于如单轴冲压中那样的顶冲头和底冲头和模具之间的相对运动，而且在大的程度上也取决于芯棒的运动。

所述制造方法包括以下步骤，图3a-3b：

1.使底冲头(C)在模具中向下移动到芯棒(B1、B2)下方的位置，优选地移动到填充位置。

2.将芯棒(B1、B2)安置到它们的填充位置。

3.用希望的量的粉末填充模具(A)模腔。

4.使底冲头(C)在模具中移动，以使所述粉末均匀分布在芯棒(B1、B2)周围。

5.使顶冲头(D)和底冲头(C)从(4)中的位置移动并且使两个芯棒(B1、B2)从(2)中的位置移动到最终位置，以压实粉末，从而在压实体(F)中获得希望的密度。优选地，密度分布是均匀的。优选地，在芯棒的移动开始之前，允许顶冲头和底冲头预先压实粉末。

6.缩回顶冲头(D)和底冲头(C)，并且可能地缩回芯棒(B1、B2)，使压实体卸载。

7.缩回芯棒(B1、B2)，以允许将压实体(F)顶出。

8.将压实体(F)顶出。

示例1

根据本发明制造用于曲轴铣削的切向切削刀具刀片，所述刀片具有公差尺寸为±0.1mm的4.4mm到6.1mm直径的交叉孔，具有10％Co和余量为WC的成分。在每个冲头上，沿主冲压方向的压强是大约170Mpa。在顶冲头和底冲头的最后0.5mm压实步骤期间借助芯棒施加0.5mm的主动压实步骤。结果，芯棒上的压强增加到大约320Mpa。根据标准生产烧结所述刀片。在烧结之后，使用坐标测量机检查交叉孔的尺寸。发现交叉孔的尺寸是5.86mm。

示例2

根据US6,986,866重复示例1。在每个冲头上，沿主冲压方向的压强是大约190Mpa。发现沿芯棒的方向的压强是大约100Mpa。发现交叉孔的尺寸是5.65mm。

上述示例显示，本发明的方法使得可以控制交叉孔的尺寸而不会改变烧结后的零件的主尺寸。这意味着在上述示例中，交叉孔尺寸能根据芯棒上的压实压强而被控制在从大约5.65mm到大约5.86mm之间。在示例2的情况下，这在不修改冲压机工具的情况下不能实现。这种提高的控制使得可以达到希望孔尺寸的目标值而不会影响刀片的尺寸。

Claims (2)

1.使用粉末冶金方法制造切削刀片的方法，所述方法包括使用具有主冲压方向的冲压机，所述刀片具有在此称为交叉孔的垂直于所述主冲压方向的非圆柱形孔，在冲压机工具设置中具有模具(A)、阳芯棒(B 1)、阴芯棒(B2)、底冲头(C)、顶冲头(D)和给料刮板(E)，所述方法包括以下步骤：

使所述底冲头(C)在所述模具中向下移动到所述芯棒(B1、B2)下方的位置；

将所述芯棒(B1、B2)安置到它们的填充位置；

用希望的量的粉末填充所述模具(A)的模腔；

使所述底冲头(C)在所述模具中移动，以使所述粉末均匀分布在所述芯棒(B1、B2)周围；

使所述顶冲头(D)和底冲头(C)移动到最终位置，以压实所述粉末，从而形成压实体；

缩回所述顶冲头(D)、底冲头(C)，并且可能地缩回所述芯棒(B1、B2)，以使所述压实体卸载；和

缩回所述芯棒(B1、B2)，以允许将所述压实体(F)顶出，其特征在于，通过将所述两个芯棒(B1、B2)移动到最终位置来压实所述粉末。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述粉末在被所述两个芯棒压实之前被所述顶冲头和底冲头预先压实。

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