CN103223503A - 模块式切削镶片及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种用于工具本体上的切削镶片，包括：以一个预定形状形成的一个第一构件和与该第一构件分开地形成的一个第二构件，该第二构件是以一个第二预定形状形成的并且被连接至该第一构件上。该第一构件或该第二构件中的至少一个包括被适配成用于在工件上执行切削操作的一个数目的切削部分。

Description

模块式切削镶片及其制造方法

技术领域

本发明总体上涉及用于切削工具的切削镶片，并且更特别地涉及由多于一个部件形成的切削镶片。本发明进一步涉及一种用于制造此类切削镶片的方法。

背景技术

旋转切削工具，例如像但不限于钻头、铰刀或端铣刀通常完全由硬化的工具钢、由涂覆有第二硬化材料的硬化工具钢形成、或由配备有可替换切削镶片的硬化工具钢形成，这些可替换的切削镶片是由其他硬化的材料，例如像陶瓷、烧结碳化物以及金属陶瓷形成。与完全由硬化材料形成的工具相比，使用这类可替换的切削镶片总体上是更有成本效益的，因为使用可替换的切削镶片允许一个特定的工具本体被重复使用延长的时间，这是由于只需要替换这些镶片以便基本上具有新的切削工具。然而，形成这类可替换镶片的这些材料总体上是相当贵的，这总体上也使得制造这类可替换的镶片的成本相当高。因此，在小体积操作中这类镶片的成本可以抵消这类工具的潜在的成本节约。

因此，需要改进这些切削镶片及其形成方法。

发明内容

本发明的实施方案着手解决现有技术中的多种缺陷，这些实施方案针对的是一种改进型切削镶片以及制作一种改进型切削镶片的方法。

作为本发明的一个方面，提供了一种用于工具本体上的切削镶片。该切削镶片包括以预定形状形成的一个第一构件和与该第一构件分开地形成的一个第二构件，该第二构件是以一个第二预定形状形成的并且连接至该第一构件上，其中该第一构件或该第二构件之一包括被适配成用于在工件上执行切削操作的一个数目的切削部分。

该第一构件可以由一种第一材料形成并且该第二构件可以由不同于这种第一材料的一种第二材料形成。

该第一构件可以由一种第一材料形成并且该第二构件可以由这种第一材料形成。

该第一构件可以包括一个第一匹配部分，该第二构件可以包括与该第一匹配部分相接合并且相连接的一个第二匹配部分，并且该第一匹配部分和该第二匹配部分中的至少一个可以包括形成于其中的第一数目的凹陷部分。

第一数目的凹陷部分中的每个凹陷部分可以在该切削镶片内形成一个被密封空腔的一部分。

该第一匹配部分和该第二匹配部分中的另一个可以包括形成于其中的第二数目的凹陷部分。

该第一数目的凹陷部分中的每个凹陷部分和该第二数目的凹陷部分中的每个凹陷部分可以被布置在对应的匹配部分中，其方式为使得该第一数目的凹陷部分中的每个凹陷部分是与该第二数目的凹陷部分中的一个相应凹陷部分总体上对齐的。

该第一数目的凹陷部分中的每个凹陷部分和该第二数目的凹陷部分中的每个凹陷部分可以在该切削镶片内形成一个数目的被密封空腔。

该第一数目的凹陷部分中的每个凹陷部分和该第二数目的凹陷部分中的每个凹陷部分可以被布置在对应的匹配部分中，其方式为使得该第一数目的凹陷部分中的每个凹陷部分是与该第二数目的凹陷部分中的一个相应凹陷部分总体上不对齐的。

该第一构件可以包括一个数目的第一定位特征，该第二构件可以包括一个数目的第二定位特征，并且该数目的第一定位特征和该数目的第二定位特征可以彼此合作地相接合，其方式为使得该第一构件与该第二构件以一种预定方式对齐。

该第一构件可以包括一个第一孔，该第二构件可以包括一个第二孔，并且该第一孔和该第二孔可以总体上对齐并且被构造成用于接纳一个用于将该切削镶片连接至该工具本体上的机构。

作为本发明的另一个方面，提供了一种用于工具本体上的切削镶片。该切削镶片包括一个本体部分，该本体部分包括被置于该本体部分内的具有一个数目的切削区域和一个数目的被密封空腔的一个部分。

该本体部分可以包括多个分开地预形成的构件，这些构件被永久地连接在一起而形成该本体部分。

作为本发明的另一个方面，提供了一种用于形成切削镶片的方法。该方法包括：以一个第一预定形状形成一个第一构件，该第一构件包括一个数目的切削部分，每个切削部分被适配成在一个工件上执行切削操作；以一个第二预定形状形成一个第二构件；以及将该第一构件和该第二构件连接在一起而形成单一的切削镶片。

形成一个第一构件和形成一个第二构件中的至少一者可以包括经由压制或注射模制工艺来形成。

将该第一构件和该第二构件连接在一起可以包括烧结该第一构件和该第二构件以形成一个单一构件。

形成一个第一构件可以包括在该第一构件上形成一个数目的第一定位特征，形成一个第二构件可以包括在该第二构件上形成一个数目的第二定位特征，并且将该第一构件和该第二构件连接在一起以形成一个单一切削镶片可以包括将该数目的第一定位特征与该数目的第二定位特征合作性地相接合。

以一个第一预定形状形成一个第一构件和以一个第二预定形状形成一个第二构件中的至少一个可以包括在对应的构件中形成一个数目的凹陷，并且将该第一构件和该第二构件连接在一起以形成一个单一切削镶片可以包括形成一个数目的被密封空腔，该数目的被密封空腔是部分地由该数目的凹陷形成的。

以一个第一预定形状形成一个第一构件可以包括从一种粉状碳化钨材料形成该第一构件，并且以一个第二预定形状形成该第二构件可以包括至少部分地从在形成该第一构件中所废弃的粉状碳化钨材料来形成该第二构件。

在参照附图来考虑以下说明和所附权利要求时，本发明的这些和其他目的、特征和特性、连同相关的结构元件的功能和多个部分的组合以及制造的经济性将变得更加清楚，所有附图形成了本说明书的一部分，其中在各个附图中类似的参考数字指代对应的部分。然而，应明确理解的是这些附图是仅用于展示和说明的目的、而不旨在作为对本发明的界限的限定。

附图说明

当结合这些附图来阅读时，可以从以下对优选实施方案的说明中获得对本发明的全面理解，在附图中：

图1是根据本发明的一个示例性实施方案的一个切削镶片的等距视图；

图2是图1的切削镶片的分解的等距视图；

图3是图1和图2的切削镶片的顶部构件的侧视图；

图4是图1和图2的切削镶片的顶部构件的底视图；

图5是图1和图2的切削镶片的顶部构件的等距视图，示出了该顶部构件的底部部分；

图6是图1和图2的切削镶片的底部构件的顶视图；

图7是图1和图2的切削镶片的底部构件的侧视图；

图8是图1和图2的切削镶片的底部构件的等距视图，示了出该底部构件的顶部部分；

图9是图1和图2的切削镶片的在被连接之前对齐的顶部部分和底部部分的视图；

图10是图1和图2的切削镶片沿图1的线A-A取得的截面视图；并且

图11是图1和图2的切削镶片沿图1的线B-B取得的截面视图。

具体实施方式

在此使用的方向性词语例如像：左、右、前、后、顶部、底部及其派生词涉及在附图中示出的这些元件的取向，而并非对权利要求进行限制，除非其中明确地进行了叙述。在所有附图中对相同的部分提供相同的参考号。

如在此使用的，术语"数目（number）"应当被用于指示任何非零的数量（即，一或大于一的任何数量）。

图1和图2描绘根据本发明的一个非限制性实施方案的一个示例性切削镶片10，用于与一个工具本体（未示出）一起用于当连接有切削镶片10的工具本体围绕一条中心纵轴线旋转时在一个工件（未示出）上执行旋转切削操作。如常规切削镶片所常见的，切削镶片10包括一个底座部分12和由一个数目的切削区域16界定的一个顶部部分14，每个切削区域16具有适合于在工件上执行切削操作的一种几何形状。虽然在该示例性实施方案中展示了四个切削区域16，但是应当理解的是在不脱离本发明的范围的情况下可以改变数量、形状、大小或其他属性中的一个或多个。

切削镶片10还可以包括用于容纳一个连接机构的一个孔17，该连接机构是例如用于将切削镶片10连接至一个工具本体上的一个固位螺钉或夹紧螺钉（未示出）。应当理解的是，本发明考虑了可以采用任何适合的连接装置来将切削镶片10连接至一个工具本体上，因此在不脱离本发明的范围的情况下可以改变孔17的大小、形状或位置中的一个或多个。此外，在不脱离本发明的范围的情况下，切削镶片10可以被形成为没有孔17。

如图2的分解视图所示，切削镶片10由一个第一构件18和一个第二构件20形成，该第一构件和该第二构件是通过例如但不限于压制或注射模制而首先被分开地形成为多种所需要的预定形状。一旦形成，第一构件18和第二构件20则被连接在一起以形成切削镶片10。在其他实施方案中，该第一构件或第二构件之一可以在与另一个构件相连接前被烧结，该另一个构件然后可以不经加工地形成在这个已经烧结的构件的周围。当分开地形成这两个构件的材料具有非常不同的烧结温度时，对一个构件的这种烧结在多个实施方案中总体上是优选的。

尽管在此详细描述的示例性实施方案是由两个构件形成，但是应当理解的是本发明考虑了也可以使用两个以上的构件来形成一个切削镶片。举例而言但不进行限制，根据本发明形成的一个双面的切削镶片（例如一个双构件的切削部分）可以被形成为具有一个第三构件，该第三构件被置于具有多个切削部分的多个构件之间。

在一个示例性实施方案中，第一构件18是由具有的硬度为91HRA的一种碳化钨材料（WC-10%Co）形成，并且第二构件20是由废弃的碳化钨粉末形成，从而降低了废料的量，因此降低了生产这类镶片的总成本。然而，应当理解的是在不脱离本发明的范围的情况下，第一构件18和第二构件20可以由其他适合的材料形成。

在图1所示的示例性实施方案中，第一构件18和第二构件20被带到一起并且然后经由烧结工艺永久地相连接。然而，应该理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下可以采用其他连接工艺。

在如此描述了切削镶片10的总体布局之后，现在将结合图3至图5来描述第一构件18的另外的细节，这些图分别示出了第一构件18的侧视图、底视图以及较低等距视图。

第一构件18包括顶部部分14，如先前所述，该顶部部分包括一个数目的切削区域16。第一构件18进一步包括被布置成与顶部部分14相反的一个第一匹配部分22。在所描绘的示例性实施方案中，第一匹配部分包括一个定位特征24，该定位特征被体现为从第一匹配部分延伸出的一个突出部分。如下文将进行更详细描述的，当第一构件18和第二个构件20被带到一起时，定位特征24合作性地接合第二构件20的一个部分，其方式为使第一构件18与第二构件20以一种预定方式总体上对齐。应当理解的是，提供在附图中所描绘的定位特征24仅是出于举例的目的，并且在不脱离本发明的范围的情况下，可以改变这种定位特征24的大小、形状、高度或数量中的一个或多个。尽管总体上是所希望的，但是第一构件18也可以被形成为没有任何定位特征。

继续参照图4和图5的示例性实施方案，第一匹配部分22还可以包括形成于其中的一个数目的凹陷部分26，该数目的凹陷部分总体上从第一匹配部分22朝向顶部部分14延伸。下文将进一步论述这些凹陷部分26的益处。尽管在所述示例性实施方案中示出的是四个总体上圆形的凹陷部分26，但是应当理解的是在不脱离本发明的范围的情况下，可以改变这些凹陷部分26的大小、形状、深度或数量中的一个或多个。还应当理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，第一构件18还可以被形成为没有任何凹陷部分26。

参照分别描绘了第二构件20的顶视图、侧视图以及等距视图的图6至图8，第二构件20包括被布置成与底座部分12相反的一个第二匹配部分28。在所描绘的示例性实施方案中，第二匹配部分28包括呈中心圆形凹槽部分的形式的一个定位特征30，该定位特征的大小和位置被确定成以如下方式来合作性地接合该第一构件18的第一匹配部分22的相应的定位特征24（即该突出部分）：当第一匹配部分22和第二匹配部分28以如图9中的箭头所示的方式被带到在一起时，使第一构件18与第二构件20以一种预定方式对齐。应当理解的是，像第一构件18的定位特征24那样，在不脱离本发明的范围的情况下可以改变第二构件20的定位特征30的大小、形状、高度或数量中的一个或多个以便与定位特征24一致。同样，尽管总体上是所希望的，但是第二构件20也可以被形成为没有任何定位特征。

继续参照图6和图8，第二匹配部分28还可以包括形成于其中的一个第二数目的凹陷部分32，该第二数目的凹陷部分总体上从第二匹配部分28朝向底座部分12延伸。下文将进一步论述这类凹陷部分的益处。尽管在所述示例性实施方案中示出的是四个总体上圆形的凹陷部分32，但是应当理解的是在不脱离本发明的范围的情况下，可以改变这些凹陷部分32的大小、形状、深度或数量中的一个或多个。还应当理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，第二构件20还可以被形成为没有任何凹陷部分32。

在如此描述了切削镶片的这些部件及其任选特征之后，现在将参照图9至图11来论述所完成的切削镶片10的特征及其益处。

图9示出了在形成切削镶片10过程中的第一构件18与第二构件20的基本对齐状态。通过包括第一定位特征24和第二定位特征30来简化第一构件18与第二构件20的对齐，该第一定位特征与第二定位特征以如下方式彼此合作性地相接合：使第一构件18与第二构件20总体上对齐。图10的截面视图总体上示出了这样的合作性的接合和对齐。

如在图11的截面视图中所示，该第一数目的凹陷部分26中的每一个和该第二数目的凹陷部分32中的每一个可以用这样一种方式对齐以便在切削镶片10内形成一个数目的被密封空腔40。应当理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，也可以使凹陷部分26和32偏置或者毫不对齐。

与具有类似外部尺寸的一个切削镶片相比，通过选择性地在切削镶片10内提供这类被密封空腔40，生产切削镶片10所需要的材料较少。与相当大小的实心片相比，通过需要较少的材料而降低了具有多个内部空腔或空隙的这样一种镶片的材料成本。通过将这类空腔小心地布置在具有低的内应力的区域中，该切削镶片的总体强度和耐久性不会受损。此外，通过使这类空腔被密封，而不用担心切削材料或流体的潜在截留的风险。

除了能够降低为形成一个特定的镶片所需的材料量的益处之外，应当理解的是，本发明还提供了以下益处，即能够通过允许用一种不同的、更廉价的材料来形成该镶片的与这些切削表面或边缘（例如第二构件20）间隔开的部分而降低为生产一个特定的镶片所需的硬化材料的量。可以在没有任何内部空腔或带有多个内部空腔的情况下利用针对不同部分使用不同材料的这种安排，以使可能的材料成本节约最大化。

除了在此描述的这些实施方案之外，应当理解的是，在此描述的这些概念也可以用于形成在其中形成有未被密封的通道的多个模块式镶片。这类未被密封的通道可以用于向被设置在一个镶片上的该数目的切削刃中的一个或多个提供冷却剂流体或冷却气体。

虽然在此已经对本发明的多个具体实施方案进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应理解，鉴于本披露的全部传授内容可以对这些细节发展出不同的修改和替代方案。因此，所披露的特别的安排仅是说明性的，而不是对本发明的范围进行限制，本发明的范围应涵盖于所附权利要求以及其任何和所有的等效物的全部广度内。

Claims (19)

1.一种用于工具本体上的切削镶片，该切削镶片包括：

以预定形状形成的第一构件；以及

与该第一构件分开形成的第二构件，该第二构件是以第二预定形状形成的并且被连接至该第一构件上，

其中该第一构件或该第二构件之一包括被适配成用于在工件上执行切削操作的一个数目的切削部分。

2.如权利要求1所述的切削镶片，其中该第一构件是由第一材料形成的并且该第二构件是由不同于这种第一材料的第二材料形成的。

3.如权利要求1所述的切削镶片，其中该第一构件是由第一材料形成的并且该第二构件是由该第一材料形成的。

4.如权利要求1所述的切削镶片，其中：

该第一构件包括第一匹配部分，

该第二构件包括与该第一匹配部分相接合并且相连接的第二匹配部分，以及

该第一匹配部分和该第二匹配部分中的至少一个包括被形成于其中的第一数目的凹陷部分。

5.如权利要求4所述的切削镶片，其中该第一数目的凹陷部分中的每个凹陷部分在该切削镶片内形成了一个被密封空腔的一部分。

6.如权利要求4所述的切削镶片，其中该第一匹配部分和该第二匹配部分中的另一个包括被形成于其中的第二数目的凹陷部分。

7.如权利要求6所述的切削镶片，其中该第一数目的凹陷部分中的每个凹陷部分和该第二数目的凹陷部分中的每个凹陷部分被置于这些对应的匹配部分中，其方式为使得该第一数目的凹陷部分中的每个凹陷部分与该第二数目的凹陷部分中的相应凹陷部分是总体上对齐的。

8.如权利要求7所述的切削镶片，其中该第一数目的凹陷部分中的每个凹陷部分和该第二数目的凹陷部分中的每个凹陷部分在该切削镶片内形成了一个数目的被密封空腔。

9.如权利要求6所述的切削镶片，其中该第一数目的凹陷部分中的每个凹陷部分和该第二数目的凹陷部分中的每个凹陷部分被置于这些对应的匹配部分中，其方式为使得该第一数目的凹陷部分中的每个凹陷部分与该第二数目的凹陷部分中的凹陷部分是总体上不对齐的。

10.如权利要求1所述的切削镶片，其中：

该第一构件包括一个数目的第一定位特征，

该第二构件包括一个数目的第二定位特征，并且

该数目的第一定位特征和该数目的第二定位特征以如下方式彼此合作性地相接合，即，使该第一构件与该第二构件以预定方式对齐。

11.如权利要求1所述的切削镶片，其中：

该第一构件包括一个第一孔，

该第二构件包括一个第二孔，并且

该第一孔和该第二孔是总体上对齐的并且被构造成用于容纳将该切削镶片连接至该工具本体上的机构。

12.一种用于形成在工件上执行切削操作的切削镶片的方法，该方法包括：

以第一预定形状形成第一构件，该第一构件包括一个数目的切削部分，每个切削部分被适配成用于在工件上执行切削操作；

以第二预定形状形成第二构件；以及

将该第一构件和该第二构件连接在一起以形成单一切削镶片。

13.如权利要求12所述的方法，其中形成第一构件和形成第二构件中的至少一者包括经由压制或注射模制工艺来形成。

14.如权利要求12所述的方法，其中将该第一构件和该第二构件连接在一起包括烧结该第一构件和该第二构件以形成单一构件。

15.如权利要求12所述的方法，其中：

形成第一构件包括在该第一构件上形成一个数目的第一定位特征，

形成第二构件包括在该第二构件上形成一个数目的第二定位特征，并且

将该第一构件和该第二构件连接在一起以形成单一切削镶片包括使该数目的第一定位特征与该数目的第二定位特征合作性地相接合。

16.如权利要求12所述的方法，其中：

以第一预定形状形成第一构件和以第二预定形状形成第二构件中的至少一者包括在对应的构件中形成一个数目的凹陷，并且

将该第一构件和该第二构件连接在一起以形成单一切削镶片包括形成一个数目的被密封空腔，该数目的被密封空腔是部分地由该数目的凹陷形成的。

17.如权利要求12所述的方法，其中：

以第一预定形状形成第一构件包括由一种粉状碳化钨材料形成该第一构件；并且

以第二预定形状形成该第二构件包括至少部分地由在形成该第一构件中所废弃的粉状碳化钨材料来形成该第二构件。

18.一种用于工具本体上的切削镶片，该切削镶片包括：

本体部分，该本体部分包括具有一个数目的切削区域的一个部分；以及

置于该本体部分内的一个数目的被密封空腔。

19.如权利要求18所述的切削镶片，其中该本体部分包括多个分离地预形成的构件，这些构件被永久地连接在一起以形成该本体部分。

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