CN1024766C - 可更换型刀片及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在其薄片状基片的外周边上形成有切削刃的可更换型刀片及其制造方法。可更换型刀片包括烧结基片和填嵌在该基片的凹槽中的烧结物，该烧结物具有比烧结基片更高的硬度和耐磨性，并在其上形成有切削刃；可更换型刀片的制造方法包括：制造带有凹槽的基片，向该凹槽中填嵌高硬度、高耐磨性材料粉末，对填嵌有材料粉末的基片加热和加压而形成带有烧结物的烧结基片，并对该基片机加工而在烧结物上形成切削刃等步骤。

Description

本发明涉及通过填嵌多晶体金刚石粉末烧结物或立方体氮化硼粉末烧结物而形成的可更换型刀片及其制造方法，特别涉及用于铣刀的可更换型刀片及其制造方法。

如图5所示，在一个这种切削刀具的可更换型刀片中，硬质合金或钢质的方形金属块1一侧的一角上形成一凹槽10，把多晶体金刚石粉末烧结物（以及称之为PCD）的或立方体氮化硼粉末烧结物（以后称之为CBN）的薄片20填嵌和连结到该凹槽10中形成一个切削刃。

在高温和高压下对金刚石或立方体氮化硼精细粉末进行烧结，形成如图6所示的烧结物2，并切割成如图7所示形状而制成这种用于可更换型刀片的PCD或CBN。

烧结物2是通过把金刚石或立方体氮化硼精细粉末置于硬质合金基片或类似的基片上进行烧结以便于金刚石或立方体氮化硼精细粉末烧结物易于连结到由硬质合金或钢作为可更换型刀片的基片材料的基片金属1上而形成的，而不是单独烧结金刚石或立方体氮化硼精细粉末而形成的。

因为可更换型刀片由上述型式形成，所以该刀片可通过螺栓或类似物嵌装到刀具上而在机器中使用，以此改善刀具的切削效率并增加刀具的使用寿命。

然而，在这种通过把PCD或CBN材料以上述方式填嵌和连结到基片上去的可更换型刀片中，因为是把烧结物2切割并低温焊合到基片金属1上，所以只能在基片金属1的一部分上形成一个切削刃。换句话说，就是PCD或CBN不能被固定到可更换型刀片的外周边延伸区域或整个前端曲面部分上。

此外，在这种情况下，当可更换型刀片应用于端铣刀或类似的高速脉动型机器上时，由于PCD或CBN是低温焊接到基片金属1上的，则该PCD或CBN很可能会从基片金属1上脱落。因此，这种PCD或CBN将不能用在复杂型状的，如球面端铣刀上。

本发明的主要目的是提供一种可更换型刀片，其中粉末烧结物的切削梭在机加工过程中不会从其基片金属上脱落。

本发明的另一个目的是提供一种制造所述可更换型刀片的方法。

为达到上述目的，本发明提供的在薄片状基片金属外周边上形成有切削刃的可更换型刀片包括：

一烧结基片作为基片金属，基本为梭角形并沿其外周边整个区域带有凹槽;

一高硬度和高耐磨性的烧结物被填嵌于所述凹槽中并由低温焊连结到烧结基片上，该烧结物具有比烧结基片更高的硬度和耐磨性;和

形成在高硬度和高耐磨性烧结物上的切削刃。

这种烧结基片，其外周边部分还带有曲面部分，沿着带有曲面部分的外周边的整个区域上还带有凹槽。

该凹槽也可只在沿外周边的部分区域或整个区域上形成。

本发明还提供一种制造可更换型刀片的方法，其中所述的可更换型刀片沿其薄片状基片金属外周边上形成有切削刃，所述制造可更换型刀片的方法包括：

第一步，把预烧结材料粉末预烧结形成薄片状的预烧结基片;

第二步，在邻近预烧结基片的外周边整个区域或部分区域上形成凹槽;

第三步，在所述凹槽中填嵌高硬度，高耐度性烧结粉末，经过烧结后，该烧结物的硬度和耐磨性比基片的硬度和耐磨性高;

第四步，对在其凹槽中填有粉末的预烧结基片加热和加压，把预烧结基片烧结成烧结基片，同时也把凹槽中的粉末烧结成紧密填嵌连结到所述基片上的烧结物;和

第五步，对带有烧结物的烧结基片进行机加工，以便在烧结物上形成具有高硬度和高耐磨性的切削刃。

在上述第一步中，烧结材料粉末只被预烧结，然而，也可进行完全烧结，这样的话，就可在第一步中烧结形成完全的烧结基片。

其它制造方法包括：

第一步，在冲模中放入烧结粉末模压形成在沿其外周边整个区域或部分区域上有凹槽的基片;

第二步，预烧结带有凹槽的基片;

第三步到第五步与前面所述的制造方法相同。

在这个方法中，带有凹槽的基片可被完全地烧结而代替烧结。

在上述这些方法中，第五步所描述的形成切削刃的加工，可通过放电切割或电解抛光来完成。

如上文所述结果，可更换型刀片的基片由烧结物形成，在沿基片外周边整个区域或部分区域上的凹槽中也形成坚实地填嵌连结于基片上的比烧结基片硬度更高、耐磨性更好的烧结物、此外，基片和其上的高硬度、高耐磨性烧结物相互通过烧结而连结到一起，因此该两者以非常高的强度相结合。

在这种可更换型刀片中，在烧结基片的凹槽中填嵌连结的高硬度、高耐磨性烧结物形成有切削刃。因此，该边梭部分或切削刃不可能脱落。

此外，由于高硬度、高耐磨性烧结物粉末材料是被填嵌于沿烧结基片或预烧结基片外周边的整个区域或尖角部及曲面部分区域上的凹槽中并通过烧结与基片结合的，所以高硬度、高耐磨性烧结物与基片的结合可以容易可靠地达到。

下面是附图的简单描述：

图1是可更换型端铣刀前端部分的视图;

图2a，2b，3a和3b是本发明的可更换型刀片的说明视图;

图4是加热和加压装置的说明视图;

图5、6和7是现有技术可更换型刀片的说明视图;

图8至图13b是本发明其它实施例的说明视图;

现在结合附图、实施例对本发明详细说明如下：

图1至图4表示本发明用于球面端铣刀的实施例。

如图1所示，这种带有可更换型刀片的球面端铣刀，在其刀体9的前端部具有两端均为曲面的可更换型刀片S和方形可更换型刀片。

如图2（a）和图2（b）所示，可更换型刀片S包括：一个由薄片状的硬质合金制成的，其中心有一通孔11的基片金属1，和一个形成在该基片金属1一侧的外周边整个区域上的切削刃3。

如图3（a）和图3（b）所示，切削梭3是由填嵌连结在沿基片金属或烧结基片外周边整个区域上的凹槽10中的高硬度、高耐磨性的烧结23构成的，所述烧结物23具有比由硬质合金形成的基片金属更高的硬度和耐磨性。因此，由高硬度、高耐磨性的烧结物23形成一层具有大约0.5mm厚、大约1mm宽的烧结物层。

在上述实施例中，高硬度、高耐磨性的烧结物23是填嵌连接在沿基片金属1外周边的整个区域上，然而如图8至13b所述，也可把烧结物23填嵌连接在沿基片金属1外周边的部分区域上，例如，如果基片金属带有尖角则填嵌连接在尖角部分上，如果基片金属带有弯曲部分则填嵌连接在包括有直的和尖角部的弯曲部分。

因为要求烧结物23具有更高的硬度和更高的耐磨性，任何已知的，比烧结基片具有更高硬度和耐磨性的粉末冶金烧结材料都可应用，特别是应用多晶体金刚石粉末或立方体氮化硼粉末等烧结材料在高温和超高压下制成烧结物更为可取。另一方面，也可以应用金属陶瓷制成的烧结基片作为基片金属1。

在这个实施例中描述的是其两端均为曲面形状的可更换型刀片S和具有相似构造的方形可更换型刀片。然而这些可更换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侧上形成高硬度、高耐磨性烧结物23。在其两侧上都有切削刃的可更换型刀片可交替使用其两侧的切削刃，因而该刀具的寿命可延长一倍。

构成可更换型刀片S的制造方法如下：

第一步：

首先，用一个冲模模压成形粉末材料，如图3（a）和图3（b）所示，以此模制成在沿其外周边整个区域带有凹槽10的、准备烧结的基片金属1作为基片材料。

第二步，

其次，把在第一步中形成的带有凹槽10的基片金属1进行烧结。

第三步，把一种适当的烧结辅助调合剂与多晶体金刚石粉或立方体氮化硼粉末混合，形成具有高硬度、高耐磨性的烧结物材料，随后把这种混合粉末填嵌到基片金属1的凹槽10中。

第四步，

接下来，把基片金属1放入一个如图4所示的热压装置50中，在至少45000个大气压下、1400至1600℃温度下加热加压至少三分钟。其结果，预烧结基片金属1被完全烧结而变成了烧结基片，而填嵌于基片金属1的凹槽10中的高硬度、高耐磨性烧结混合粉末也被烧结变成了填嵌于凹槽中的高硬度、高耐磨性烧结物23，如图2（a）和图2（b）所示。同时，这种高硬度、高耐磨性的烧结物23也牢牢地固定连结到基片金属1上而与之形成了一个整体。

在图4中示意地表示的热压装置50被设计成可加热诸如基片金属1等烧结材料的物件51，同时在X，Y，Z三个方向对要被烧结的物件50加压（或通过三套相对的压力装置从六个方位加压）。因此，与只能制造平面型烧结材料的传统装置不同，本发明的装置可制造上述的立体型烧结材料。

第五步，

对连结有高硬度、高耐磨性烧结物23的基片金属1实施机加工，在其高硬度、高耐磨性烧结构23上形成切削刃3，由此制成本发明的可更换型刀片。

在上述实施例的第一步中，粉末材料经预烧结形成预烧结基片，然而，粉末材料也可直接被烧结成烧结基片。

同时，第一步也可改为把粉末预烧结或烧结形成基片金属1，而在第二步沿基片金属1整个外周边区域形成凹槽。

在第五步中，最好用放电切割或电解抛光来加工切削刃3。

在上述3实施例中，凹槽是在沿基片外周边整个区域上形成的，然而，实际上也不仅限于此，人们也可以在诸如尖角或弯曲部分区域的一部分上形成凹槽。

在所有上述的实施例中，本发明应用的是球面端铣刀可更换型刀片，但是本发明的范围不仅仅被限定在这些实施例的范围内，本发明同样可以应用到其它类型的具有可更换型刀片的刀具中。

由于具有上述构造，本发明产生了如下效果：

烧结基片与连结于其上的、具有切削刃的高硬度、高耐磨性的烧结物之间以非常高的强度相互连结在一起，因此，在应用其进行机械加工工作时，高硬度、高耐磨性的烧结物将不会从烧结基片上脱落。

换句话说，就是在刀具工作过程中，形成有切削刃的高硬度、高耐磨性烧结物不会从刀具上脱落，可在很长的时间内保持稳定的性能，使刀具的寿命得到显著的延长。

另一方面，应用本发明的制造方法，高硬度、高耐磨性的烧结物粉末是填嵌在沿基片外周边整个区域或诸如尖角或弯曲部分区域上的凹槽中的，并通过烧结而与预烧结或已烧结的基片连结，因此，很容易把高硬度、高耐磨性烧结物填嵌并连结到烧结基片上。所以，具有上述特征和构造的可更换型刀片很容易制造。

Claims (26)

1、一种可更换型刀片，在该刀片的薄片状基片金属的外周边上带有切削刃，包括：

一高温和超高压烧结基片，该基片作为基片金属，在沿其外周边至少一部分区域上带有凹槽；其特征包括：

高硬度、高耐磨性的高温和超高压烧结构，该烧结物通过高温和超高压地烧结而填嵌连结在高温和超高压烧结基片的凹槽中形成与基片的结合，因此高温和超高压烧结基片与烧结物形成一体，该高温和超高压烧结物具有比高温和超高压烧结基片更高的硬度和耐磨性；和

形成在高硬度、高耐磨性的高温和超高压烧结物上的切削刃。

2、一种制造在其薄片状基片金属外周边上带有切削刃的可更换型刀片的方法，其特征包括：

第一步，通过预烧结材料粉末形成薄片状预烧结基片;

第二步，在沿预烧结基片的外周边至少部分区域上形成凹槽;

第三步，在所述凹槽中填嵌具有高硬度、高耐磨性的烧结材料粉末，经过完全高温和超高压地烧结后，该粉末的高温和超高压烧结物具有比高温和超高压烧结基片更高的硬度和耐磨性;

第四步，对在其凹槽中填嵌有所述材料粉末的预烧结基片进行加热和加压，以便把预烧结基片完全高温和超高压地烧结成高温和超高压烧结基片，把填嵌于所述凹槽中的所述材料粉末高温和超高结成高温和超高压烧结物并与所述基片连结，因此所述高温和超高压烧结物与高温和超高压烧结基片形成一体;和

第五步，对连结有高温和超高压烧结物的高温和超高压烧结基片进行机加工，以便在高硬度、高耐磨性的高温和超高压烧结物部分上形成切削刃。

3、一种制造在其薄片状基片金属外周边上带有切削刃的可更换型刀片的方法，其特征包括：

第一步，通过预烧结材料粉末形成薄片状预烧结基片;

第二步，在沿预烧结基片的外周边至少部分区域上形成凹槽;

第三步，在所述凹槽中填嵌具有高硬度、高耐磨性的烧结材料粉末，经过完全高温和超高压地烧结后，其硬度和耐磨性比高温和超高压烧结基片高;

第四步，对在其凹槽中填嵌有所述材料粉末的高温和超高压烧结基片进行加热和加压，以便把填嵌于所述凹槽中的所述材料粉末高温和超高压地烧结成高温和超高压烧结物并与所述基片连结，因此所述高温和超高压烧结物与高温和超高压烧结基片形成一体;和

第五步，对连结在高温和超高压烧结物的高温和超高压烧结基片进行机加工，以便在高硬度、高耐磨性的高温和超高压烧结物部分上形成切削刃。

4、一种制造在其薄片状基片金属外周边上带有切削刃的可更换型刀片的方法，其特征包括：

第一步，用一个冲模模压成形一基片，并同时在沿其外周边至少部分区域上形成凹槽;

第二步，预烧结该带有凹槽的基片;

第三步，在该预烧结基片的凹槽中填嵌高硬度、高耐磨性的烧结材料粉末，经高温和超高压地烧结后，其硬度和耐磨性比高温和超高压烧结基片高;

第四步，对在其凹槽中填嵌有所述材料粉末的预烧结基片进行加热和加压，以便把预烧结基片完全高温和超高压地烧结成高温和超高压烧结基片，把填嵌于所述凹槽中的所述材料粉末高温和超高压地烧结成高温和超高压烧结物并与所述基片连结，因此所述高温和超高压烧结物与高温和超高压烧结基片形成一体;和

第五步，对连结有高温和超高压烧结物的高温和超高压烧结基片进行机加工，以便在高硬度、高耐磨性的高温和超高压烧结物部分上形成切削刃。

5、一种制造在其薄片状基片金属外周边上带有切削刃的可更换型刀片的方法，其特征包括：

第一步，用一个冲模模压成形一基片，并同时在沿其外周边至少部分区域上形成凹槽;

第二步，高温和超高压地烧结该带有凹槽的基片;

第三步，在该高温和超高压烧结基片的凹槽中填嵌高硬度、高耐磨性的烧结材料粉末，其硬度和耐磨性比高温和超高压烧结基片高;

第四步，对在其凹槽中填嵌有所述材料粉末的高温和超高压烧结基片进行加热和加压，以便把填嵌于所述凹槽中的所述材料粉末高温和超高压地烧结成高温和超高压烧结物并与所述基片连结，因此所述高温和超高压烧结物与高温和超高压烧结基片形成一体;和

第五步，对连结有高温和超高压烧结物的高温和超高压烧结基片进行机加工，以便在高硬度、高耐磨性的高温和超高压烧结物部分上形成切削刃。

6、按权利要求1所述的可更换型刀片，其特征是，烧结基片为棱角形，并在沿其外周边整个区域带有凹槽。

7、按权利要求1所述的可更换型刀片，其特征是，烧结基片为棱角形，并在其棱角部分带有凹槽。

8、按权利要求1所述的可更换型刀片，其特征是，烧结基片外周边包括弯曲部分，并且在沿烧结基片外周边的整个区域具有凹槽。

9、按权利要求1所述的可更换型刀片，其特征是，烧结基片外周边包括弯曲部分，并且在该弯曲部分具有凹槽。

10、按权利要求1所述的可更换型刀片，其特征是，烧结基片外周边包括弯曲部的棱角部分，并且在包括有弯曲部分的棱角部分带有凹槽。

11、按权利要求1、6、7、8、9或10中任一项所述的可更换型刀片，其特征是，烧结基片是硬质合金或金属陶瓷。

12、按权利要求1、6、7、8、9或10中任一项所述的可更换型刀片，其特征是，高硬度、高耐磨性烧结物是多晶体金刚石粉末烧结物或立方体氮化硼粉末烧结物。

13、按权利要求11所述的可更换型刀片，其特征是，高硬度、高耐磨性烧结物是多晶体金刚石粉末烧结物或立方体氮化硼粉末烧结物。

14、按权利要求2所述的制造方法，其特征是，在第二步中，凹槽形成在沿预烧结基片外周边整个区域中。

15、按权利要求2所述的制造方法，其特征是，在第二步中，凹槽形成的沿预烧结基片外周边棱角部分上。

16、按权利要求2所述的制造方法，其特征是，在第二步中，凹槽形成在沿预烧结基片外周边弯曲部分中。

17、按权利要求2所述的制造方法，其特征是，在第二步中，凹槽形成在沿预烧结基片外周边整个区域中。

18、按权利要求2所述的制造方法，其特征是，在第二步中，凹槽形成在沿预烧结基片外周边棱角部分上。

19、按权利要求3所述的制造方法，其特征是，在第二步中，凹槽形成在沿预烧结基片外周边弯曲部分中。

20、按权利要求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处在沿预烧结基片外周边整个区域上的凹槽。

21、按权利要求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处在沿预烧结基片外周边棱角部分上的凹槽。

22、按权利要求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处在沿预烧结基片外周边弯曲部分上的凹槽。

23、按权利要求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处在沿预烧结基片外周边棱角部分上的凹槽。

24、按权利要求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处在沿预烧结基片外周边棱角部分上的凹槽。

25、按权利要求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处在沿预烧结基片外周边弯曲部分上的凹槽。

26、按权利要求2至5或14至25中任一项所述的制造可更换型刀片的方法，其特征是，在第五步中对高温和超高压烧结物进行机加工而形成切削刃使用的是放电加工或电解抛光加工。

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