CN106573314A - 切削工具及制作切削工具的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明各方面提供一种切削工具,包括:切削工具刀具(210),其具有cBN材料的顶端部分以及基部部分,顶端部分中形成有切削刃(216),基部部分与顶端部分形成烧结合成物;以及主体部分(220),其使切削工具刀具与切削工具的刀柄联接起来,其中,切削工具刀具(210)具有限定切削刃(216)的前刀面(212)和第一后刀面(214)。一方面,前刀面(212)相对于与主体部分的中心轴线平行的轴线具有负前角。另一方面,形成与第一后刀面限定另一刃的第二后刀面(218),使得切削刃(216)和另一刃不具有共同顶点。这里,第二后刀面(218)相对于与主体部分(220)的中心轴线平行的轴线以大于0°的角度倾斜。

Description

切削工具及制作切削工具的方法
技术领域
本发明涉及一种包括具有负前角的切削工具刀具的切削工具以及包括具有前刀面和两个后刀面的切削工具刀具的切削工具,前刀面与两个后刀面中的第一后刀面一起限定切削刃,并且第二后刀面相对于切削工具的中心轴线以大于0°的角度倾斜。此外,本发明涉及一种制作相应切削工具的方法。
背景技术
在本领域中已知用于处理例如金属工件等硬质材料的镗削工具,镗削工具具有由cBN(立方氮化硼)材料形成的切削刃。例如,一些已知切削工具具有被钎焊至碳化物材料的刀柄上的cBN毛坯。具体而言,氮化硼是有吸引力的材料,这是因为除了金刚石之外氮化硼具有相对较高的耐磨性,并且特别是立方氮化硼(cBN)为仅次于金刚石的第二硬材料,且表现出甚至比金刚石还高的化学和热稳定性。在硬质材料中加工具有较小内径的钻孔时,为了准确且可再现地进行处理,特别需要高耐磨性和高耐缺陷性。尽管具有较高脆性,但cBN还是非常昂贵的。此外,由于cBN的高硬度,因此与例如金属材料相比不能够容易地处理cBN。
图1示意性地示出了已知的切削工具100,该切削工具100具有切削工具刀具110和刀柄主体120。通过如图1的虚线所示将基部111和切削部分113烧结在一起来形成烧结体合成物,从而形成切削工具刀具110。切削工具刀具110通过钎焊固定至刀柄主体120。通常来说,由于包含昂贵材料,因此切削工具刀具110被指定为金刚石烧结体和cBN烧结体,具体而言,仅切削部分113通常由cBN形成,以在切削工具刀具110处提供优异的耐磨性。
切削工具刀具110还包括前刀面112和第一后刀面114,在前刀面112和第一后刀面114之间限定切削刃。在操作中,当第一后刀面114相对于前刀面112的倾斜度提供了位于切削工具刀具与工件表面(未示出)之间的间隙时,被供给至切削刃的工件材料(未示出)沿着切削工具刀具110的前刀面112剥落,因此,切削工具的除了切削刃之外的部分不与工件接触。因在刀柄主体120上形成有前刀面122,前刀面112延伸到刀柄主体120中。刀柄主体120的前刀面122表现为弯曲表面,该弯曲表面弯曲为使得前刀面与工件之间的间隙(前刀面上的间隙常常被称为“前刀面上的排屑槽”)足以收纳切屑,并引导切屑远离切削刃。
切削工具刀具110的第二后刀面116位于与切削工具刀具110的第一后刀面相邻的位置,使得第二后刀面116延伸到刀柄主体120的后刀面124中。
切削工具刀具110的前刀面112与刀柄主体120的中心轴线A1对齐。因此,前刀面112和中心轴线A1沿着切削工具刀具110重合,使得相应构造通常被称为“0°的前刀面”。
从文献JP 10128603 A了解到参考图1所讨论的切削工具。
引用列表
专利文献
专利文献1:JP 10128603 A
发明内容
技术问题
在例如图1所示的切削工具100等常规切削工具中,切削工具刀具的前刀面以及刀柄主体的精确形成并没有如预期那样精确。此外,第一后刀面下方的排屑槽非常小,并且当加工具有非常小的内径的孔时,排屑槽可能不能如需要的那样收纳足够材料。已知切削工具的切屑排出性能不允许足够精确地加工具有非常小的内径的孔。
解决问题的技术方案
已完成本发明以解决现有技术的上述问题。
在本发明的一个方面中,提供一种切削工具,该切削工具包括:切削工具刀具,其具有cBN材料的顶端部分、以及基部部分,所述顶端部分中形成有切削刃,所述基部部分与所述顶端部分一起形成烧结合成物;以及主体部分,其使所述切削工具刀具与所述切削工具的刀柄联接起来,其中,所述切削工具刀具具有限定所述切削刃的前刀面和第一后刀面,并且所述前刀面相对于与所述主体部分的中心轴线平行的轴线具有负前角。该方面的切削工具因负前角而具有受保护的切削刃。以及
在本文一些特定示例性实施例中,切削工具刀具还可以包括与所述第一后刀面一起限定另一刃的第二后刀面,使得所述切削刃和所述另一刃不具有共同顶点,其中,所述第二后刀面相对于与所述主体部分的中心轴线平行的轴线以大于0°的角度倾斜。
在本发明的另一个方面中,提供一种切削工具,该切削工具包括:切削工具刀具,其具有cBN材料的顶端部分、以及基部部分,所述顶端部分中形成有切削刃,所述基部部分与所述顶端部分一起形成烧结合成物;以及主体部分,其使所述切削工具刀具与所述切削工具的刀柄联接起来,其中,所述切削工具刀具具有限定所述切削刃的前刀面和第一后刀面以及与所述第一后刀面一起限定另一刃的第二后刀面,使得所述切削刃和所述另一刃不具有共同顶点,所述第二后刀面相对于与所述主体部分的中心轴线平行的轴线以大于0°的角度倾斜。在该方面中,设置在第二后刀面处的排屑槽大于已知切削工具的后刀面上的排屑槽,因此,在该方面中所提供的切削工具具有改进的切屑排出特性。
在本发明的另一个方面中,提供了一种制作切削工具的方法,该方法包括:提供主体部分;提供切削工具刀具部分;进行钎焊处理,该钎焊处理用于将切削工具刀具部分和主体部分连接在共同界面处;进行研磨处理来在切削工具刀具部分中形成前刀面,该前刀面相对于与主体部分的中心轴线平行的轴线具有负前角;以及在切削工具刀具部分中形成切削刃。
在本文一些特定示例性实施例中,形成所述切削刃的步骤可以包括:在切削工具刀具部分中形成第一后刀面,第一后刀面和前刀面限定切削刃;以及在切削工具刀具部分中形成限定另一刃的第二后刀面,切削刃和另一刃不具有共同顶点,其中,第二后刀面相对于与主体部分的中心轴线平行的轴线以大于0°的角度倾斜。
在本发明的另一个方面中,提供了一种制作切削工具的方法,该方法包括:提供主体部分;提供切削工具刀具部分;进行钎焊处理,该钎焊处理用于将切削工具刀具部分和主体部分连接在共同界面处;通过进行在切削工具刀具中形成前刀面的研磨处理以及形成第一后刀面的另一个研磨处理来在切削工具刀具中形成切削刃,第一后刀面和前刀面限定切削刃;以及形成与第一后刀面一起限定另一刃的第二后刀面,使得切削刃和另一刃不具有共同顶点,其中,第二后刀面相对于与主体部分的中心轴线平行的轴线以大于0°的角度倾斜。
在本发明的另一个方面中,可以提供一种镗削工具,该镗削工具包括刀柄以及上述切削工具,该刀柄在与主体部分形成接触界面的同时联接至切削工具。
本发明的有益效果
上述方面的优点在于在切削工具刀具的第二后刀面上设置更大的排屑槽。
上述方面的优点在于增大切削工具刀具的第二后刀面上的排屑槽,且不减小切削工具刀具和主体部分之间的界面,主体部分将切削工具刀具与切削工具的刀柄联接起来。
上述方面的优点在于允许更容易地制作切削刃(尤其是用于意图在加工具有小直径的孔期间使用的切削工具刀具的切削刃)。
上述方面的优点在于提供一种因受保护的切削刃而具有改进耐磨性和切削特性的切削工具。
附图说明
通过阅读以下结合附图进行的本发明的详细描述,本发明的以上和其他目的、特征、方面以及优点将变得更加显而易见,其中:
图1示意性地示出了常规切削工具;
图2示意性地示出了与在本公开内容中使用的前角不同的情况;
图3示意性地示出了与在本公开内容中使用的前角不同的情况;
图4示意性地示出了根据本发明的一些示例性实施例的切削工具;
图5示意性地示出了根据本发明的一些示例性实施例的切削工具;
图6示意性地示出了根据本发明的其他示例性实施例的切削工具;
图7示意性地示出了根据本发明的其他示例性实施例的切削工具;
图8示意性地示出了根据本发明的其他示例性实施例的切削工具;
图9示意性地示出了根据本发明的其他示例性实施例的切削工具;
图10示意性地示出了根据本发明的一些示例性实施例的制作切削工具的方法;
图11示意性地示出了根据本发明的一些示例性实施例的制作切削工具的方法;
图12示意性地示出了根据本发明的一些示例性实施例的制作切削工具的方法;
图13示意性地示出了根据本发明的其他示例性实施例的方法;
图14示意性地示出了根据本发明的其他示例性实施例的方法;以及
图15示意性地示出了根据本发明的其他示例性实施例的方法。
具体实施方式
参考图2和图3,将定义在本说明书的全文中使用的表述“前角”。图2示出了切削工具130',切削工具130'与工件131的表面接触以进行进一步加工。切削工具130'具有限定切削刃的前刀面132'和第一后刀面134',该切削刃在图2中被示出为切削工具130'与工件131之间的接触顶点。此外,切削工具130'具有与第一后刀面134'接触的第二后刀面136',使得在第一后刀面134'与工件131的表面之间形成排屑槽。线140'示出了与切削工具130'的中心轴线(未示出)平行的轴线,切削工具130'的切削刃与工件131的表面接触。前角由角度142'限定,角度142'由前刀面132'和轴线140'围成。前角142'的取向进一步被限定为使得:轴线140'以角度142'进行逆时针旋转从而轴线140'旋转至前刀面132',从而将前角142'限定为是负的,即,图2所示的前角142'被称为“负前角”。因此,将从基于图2中的视图的取向以及以上说明的描述理解负前角。
另一方面,图3示出了布置在工件131的表面上的切削工具130,切削工具130具有前刀面132、第一后刀面134和第二后刀面136。在这里,前角由形成在前刀面132与轴线140之间的角度142限定,轴线140与切削工具130的中心轴线(未示出)平行并且与工件131的表面法线平行。在本文中,轴线140以前角142进行顺时针旋转从而轴线140旋转至前刀面132,从而将前角142限定为是负的,即,图3所示的前角142被称为“正前角”。因此,将从基于图3中的视图的取向以及以上说明的描述理解正前角。
因此,根据参考图2所提供的以上说明理解表述“负前角”,且根据参考图3所提供的说明理解表述“正前角”。此外,在前角142'和142分别变为0(即,轴线140'和140分别变为与前刀面重合)的情况中,前角被称为“0°的前角”。就这一点而言,如图1所示的切削工具100具有0°的前角。
现在将参考图4和图5对本发明的一些示例性实施例进行描述。
图4示意性地示出了具有切削工具刀具210和主体部分220的切削工具200,主体部分220可以例如由碳化物形成并将切削工具刀具210与切削工具200的刀柄(未示出)联接起来。在一些示例性实施例中,切削工具刀具210为如下烧结合成物:顶端部分由cBN材料形成,而基部部分由碳化物材料形成,顶端部分和基部部分被烧结在一起,这将在下文更详细地描述。在一些替代实例中,基部部分可以由金属陶瓷形成。
切削工具刀具210具有限定切削刃216的前刀面212和第一后刀面214。与第一后刀面214相邻的第二后刀面218形成为使得:第一后刀面214和第二后刀面218限定与切削刃216不具有共同顶点的另一刃。在本文中,表述“不具有共同顶点”指的是:由第一后刀面214和第二后刀面218限定的另一刃不与切削刃216相交。值得注意的是,具有共同顶点的刀刃为在顶点中接合的相邻刀刃。
主体部分220具有前刀面222,前刀面222与切削工具刀具的前刀面212相连。如图4所示,特定示例性实例示出了前刀面222和前刀面212形成为切削工具200的平坦平滑的前刀面(在图4的纵截面图中示出为单条直线)。然而,这不会对本公开内容造成任何限制,并且一般来说,前刀面212和222可以相连而形成刀刃,使得切削工具刀具的前刀面212和主体部分220的前刀面222表现为形成在切削工具200中的可分辨的表面(在图4的相应变型例中将被示出为形成了扭折部(kink)的两条直线)。
主体部分220还具有后刀面224,后刀面224表现为切削工具210的第二后刀面218平滑延伸至主体部分220中(在图4的纵截面图中被示出为单条直线)。然而,这不会对本公开内容造成任何限制,并且作为选择,第二后刀面218和224可以以直线相连,使得在切削工具200中形成两个可分辨的后刀面(其在图4的相应变型例中将被示出为形成了扭折部的两条直线)。
在特定示例性实例中,如图4所示,切削工具刀具210的前刀面212和主体部分220的前刀面222在切削工具200中形成平滑的前刀面。作为选择或作为替代,第二后刀面218和后刀面224形成切削工具220的平滑的第二后刀面。因此,切削工具200的前刀面212和222为形成在切削工具刀具210和主体部分220中的平坦面。此外,切削工具220的第二后刀面218和224可以为形成在切削工具刀具210和主体部分220中的平坦面。
如图4所示,切削工具200的前刀面212和222与主体部分220的轴线A2形成负前角θ1,轴线A2大致平行于主体部分220的中心轴线(未示出)并与切削刃216相交。切削工具200的第二后刀面218和224与轴线A2形成第二角度θ2。在本文的特定示例性实例中,负前角θ1具有在5°至40°的范围内的绝对值。在本文的其他特定示例性实例中,负前角θ1具有在10°至30°的范围内的绝对值。可以选择负前角θ1以平衡切削刃216的锐度和韧性。负前角θ1保护切削刃216,并且在切削工具刀具210与主体部分220之间得到足够尺寸的钎焊界面226。因此,尽管为了增大切削工具200的第二后刀面214和218上的排屑槽容积(在下文中将更详细地描述)而形成相对于轴线A2以角度θ2倾斜的第二后刀面218和224,也不会减小钎焊界面226。在本文的特定示例性实例中,角度θ2具有在25°至60°的范围内的绝对值。因此,借助于负前角θ1提高了切削工具200的稳定性。
在一些示例性实施例中,适当地选择负前角θ1和角度θ2,从而提供具有合适尺寸的钎焊界面226。例如,可以形成具有如下尺寸的钎焊界面226:该尺寸由切削工具直径(例如主体部分220的最大直径)的至少40%的直径(在图4的纵截面图中用线226表示)给定。有利的是,在形成相对于轴线A2以角度θ2倾斜的第二后刀面218和224时,切削工具200的后刀面上的排屑槽得到增大,在下文中将参考图5更详细地描述这点。因此,在本文的特定示例性实例中,角度θ2具有在35°至70°的范围内的绝对值。
图5示出了在加工形成在工件230的表面232中的孔234期间的切削工具200。在本发明的一些特定应用中,孔234可以表示具有非常小的内径(例如,10mm以下或5mm以下的直径)的孔。区域240表示切削工具200的前刀面222上的排屑槽,而区域250表示第二后刀面218和224上的排屑槽。如图5所示,与具有和工具中心轴线平行的第二后刀面的常规切削工具相比,第二后刀面218和224上的排屑槽250的尺寸显著增大了。这样,在由本发明提供的切削工具中显著地改进了第二后刀面处的切屑排出特性。
在切削工具200的前刀面212和222侧,负前角(参考图4中的θ1)不会减小切削工具200的前刀面212和222上的排屑槽240,因此,可以借助于负前角来得到受保护的切削刃,且不会有害地影响切削工具200的前刀面212和222处的切屑排出特性。因此,与常规切削工具相比,切削工具200表现出改进的切屑排出特性。
图6示出了根据本发明的可选实施例的切削工具300。切削工具300具有切削工具刀具310和主体部分320,主体部分320将切削工具刀具310与切削工具300的刀柄(未示出)联接起来。与参考图4和图5所述的切削工具200的切削工具刀具210的构造类似,例如,切削工具刀具310为烧结合成物,该烧结合成物具有cBN材料的顶端部分以及碳化物材料的基部部分。
切削工具300具有前刀面332,前刀面332的负前角与参考图4和图5所述的切削工具200的前刀面212和222的负前角类似。此外,作为选择或作为替代,切削工具300除了具有第一后刀面334之外还可以具有第二后刀面338,其中,与参考图4和图5所述的切削工具200的第二后刀面218和224的构造类似,第二后刀面338相对于轴线A3倾斜。前刀面332和第一后刀面334限定切削工具300的切削刃336。
与参考图4和图5所述的切削工具200的钎焊界面226相比,切削工具300具有进一步增强的钎焊界面340。如图6所示,钎焊界面340可以例如设置为主体部分320的凹入界面部分以及形成在切削工具刀具310中的凸出界面部分。具体而言,切削工具刀具310的凸出界面部分和主体部分320的凹入界面部分被制作为彼此相匹配,并且在钎焊之后,在将切削工具刀具310连接至主体部分之后凸出界面部分被凹入界面部分收纳,以形成稳定的钎焊界面340。
参考图7至图9,将更详细地描述本发明的一些示例性实施例。图7示意性地示出了切削工具400的侧剖图,该切削工具400具有切削工具刀具410、主体部分420和刀柄430。主体部分420和刀柄430被联接在一起,并可以具有共同接触界面。如图7所示,接触界面可以例如位于刀柄的渐缩部分的起始端,且不会对本公开内容造成任何限制。
如图7所示的切削工具刀具410具有形成为与切削工具刀具410的前刀面412相邻的切削刃416。主体部分420具有与切削工具刀具410的前刀面412相邻的前刀面422。在示例性实施例中,前刀面412和422可以形成如图7所示的切削工具400的平滑且平坦的前刀面412和422。本领域的技术人员应理解的是,尽管在图7中示出了与参考图4和图5所讨论的切削工具200类似的构造,但这不会对本描述造成任何限制,并且作为选择,可以使用基于参考图6所述的切削工具300的切削工具构造作为替代。
切削工具400具有形成在切削工具400中的冷却剂孔440,冷却剂孔440延伸通过刀柄430和主体部分420。冷却剂孔440的开口450由冷却剂孔440相对于切削工具400的中心轴线(未示出)的位置限定,并取决于负前角,这将在下文更详细地讨论。冷却剂孔440的开口450位于主体部分420中。在特定实例中,开口450形成在主体部分420的前刀面422中。这样,例如冷却流体或冷却气体等冷却介质可以经由冷却剂孔440和冷却剂开口450被高效供应至切削工具刀具410和切削刃416附近的区域。
图8示出了沿着冷却剂孔440(参考图7)的方向看到的切削工具400的俯视图。例如,刀柄430中可以形成有指示前刀面422的取向的夹紧部分460。
图9示出了切削工具400'的纵截面图。切削工具400'具有切削工具刀具410'和主体部分420'。切削工具刀具410'具有:前刀面412',其具有负前角;以及第一后刀面414',其限定切削刃416'。此外,切削工具刀具410'具有相对于轴线405'以非负角倾斜的第二后刀面418',轴线405'与主体部分420'的中心轴线(未示出)平行地延伸穿过切削工具400'。如虚线430'所示,钎焊界面430'将切削工具刀具410'和主体部分420'联接起来。尽管所示构造与参考图4和图5所讨论的切削工具200类似,但在本文可选实施例中,作为替代可以采用与参考图6所讨论的切削工具300类似的构造。
主体部分420'具有前刀面422'和后刀面424'。如图9所示,前刀面422'可以与前刀面412'一起形成切削工具400'的平滑且平坦的前刀面412'和422'。作为选择或作为替代,如图9所示,主体部分420'的后刀面424'可以与切削工具刀具410'的第二后刀面418'一起形成切削工具400'的第二后刀面418'和424'。在本文另一个可选实施例中,如以上所讨论,前刀面和/或后刀面可以由两个不同的平坦面提供。
在切削工具400'中形成有冷却剂孔440',使得冷却剂孔440'形成在主体部分420'中。根据示例性实施例,冷却剂孔440'可以与轴线405'平行地延伸穿过主体部分420'。冷却剂孔440'的开口450'可以形成在切削工具400'的前刀面412'和422'中。在一些示例性实施例中,冷却剂孔420'形成在主体部分420'的前刀面422'中,而不是形成在切削工具刀具410'的前刀面中。本领域的技术人员应理解的是,由于切削工具刀具410'的硬度,因此冷却剂孔440'的开口450'可以仅位于主体部分420'的前刀面422'中,并可以不延伸到切削工具刀具410'的前刀面412'中。
根据切削工具400'的前刀面412'和422'的负前角,开口450'的由图9中的双箭头451'(其指示开口直径)表示的区域比冷却剂孔440'的由图9中的双箭头453'(其指示冷却剂孔440'的直径)表示的横截面大。具体而言,直径453'与负前角的绝对值的正弦函数乘以直径451'相等。在适当地选择负前角的情况中,可以选择冷却剂孔440'的开口450'的期望尺寸。这样,可以实现对切削装置400'(尤其是切削工具刀具410'和主体部分420')的高效冷却。具体而言,冷却剂孔440'的开口450'可以以与切削刃416'相距最短距离的方式形成在主体部分420'中。因此,可以为切削工具刀具410'提供直接供应的冷却介质。
在调节冷却剂孔440'相对于轴线405'的相对侧向位移时,可以调节开口在切削工具刀具410'的前刀面412'中以及在主体部分420'的前刀面422'中的量。因此,本发明的优点在于提供与切削工具的前刀面接触的冷却剂孔。由于具有负前角的前刀面中的冷却剂孔的开口较宽,因此可以为切削工具刀具和主体部分提供相对较大体积的冷却剂。
还应注意的是,根据冷却剂孔相对于轴线405'的位置,可以得到开口450'的形状:例如,如果冷却剂孔布置在相对于轴线405'的上方位置,则开口450'的形状为例如完整“椭圆形”形状,而在冷却剂孔位于接近轴线405'并且具体地说接近切削工具的中心轴线(未示出)的位置的情况下,可以得到开口的不完整的椭圆形形状。
参考图10至图12,将描述根据本发明的一些示例性实施例的制作切削工具的方法。
图10描述了在制作期间的早期的切削工具500,其中,将切削工具刀具部分510联接至主体部分520。可以通过进行钎焊处理来实现切削工具刀具部分510和主体部分520的联接。例如,在钎焊处理中,钛、银(其为主要成分)和铜可以用作钎焊材料,以将切削工具刀具部分510与主体部分520连接起来。因此,在钎焊处理中形成钎焊界面522。
在本文中切削工具刀具部分可以作为具有cBN材料层511和碳化物材料层513的烧结合成物来提供。可以例如通过如下步骤得到烧结合成物:将cBN材料层511布置在碳化物材料层513上;以及进行烧结处理,该烧结处理用于将cBN材料层511和碳化物材料层513烧结在一起,以提供用510表示的cBN/碳化物毛坯体511和513。随后可以将cBN/碳化物毛坯体切削成形成切削工具刀具部分510的形状。例如,可以以该方式形成柱状毛坯体。
根据特定示例性实例,切削工具刀具部分510可以具有柱状,并具有cBN材料的顶面(上表面)512以及用于与主体部分520接触的碳化物材料的下表面。
在进行钎焊之前,将切削工具刀具部分510布置在主体部分520上,使得切削工具刀具部分510的顶面512和侧面516露出,而同时使切削工具刀具部分510的下表面与主体部分520的在完成钎焊处理之后将提供钎焊界面522的表面接触。
在钎焊处理之后,对切削工具500应用第一研磨处理532,以去除切削工具刀具510和主体部分520的位于切削工具500的侧面的一部分中的材料。在一些特定实施例中,研磨处理532可以为使用砂轮机(wheel grinder)的研磨处理,因此,研磨处理532代表简单的研磨处理。
在第一研磨处理532之后,可以对切削工具500的先前被研磨的侧面的相反侧应用第二研磨处理534。在本文的特定示例性实施例中,可以使用砂轮进行第二研磨处理,以便容易地进行研磨处理。
作为选择,可以在第一研磨处理之前进行第二研磨处理。
图11示出了在制作期间的后期的切削工具500(具体而言,在完成研磨处理532和534之后的切削工具500)。具体而言,第一研磨处理532导致在切削工具刀具部分510'中形成平坦的前刀面517而在主体部分520中形成平坦的前刀面525。在与构造成加工小直径孔的切削工具有关的应用中,前刀面517和525将形成切削工具500的平滑的前刀面517和525。由于第二研磨处理534,在切削工具刀具部分510'中形成平坦的后刀面518而在主体部分520中形成平坦的后刀面527。在构造为在小直径孔中进行内径加工的切削工具中,后刀面518和527形成切削工具500的平滑且平坦的后刀面518和527。此外,切削工具刀具部分510'的上表面512有效地缩小为缩小的上表面512',而钎焊表面522缩小为钎焊界面523。如以上说明的那样,尽管进行了第一和第二研磨处理,但钎焊界面523仍然足够大以便为切削工具500提供足够的稳定性。本领域的技术人员将理解的是,适当地选择切削工具500的前刀面517和525的负前角以及后刀面518和527的合适的倾斜度,从而如以上指出那样得到期望尺寸的钎焊界面523。
在完成研磨处理532和534之后,切削工具刀具部分510'具有表示处理前顶端部分(参考图11中的511')和基体513'的成形部分511'和513'。
图12示出了在制作期间的更后期的切削工具500(具体而言,在进行第三研磨处理之后的切削工具500)。由于第三研磨处理,在顶端部分513'的顶面512'(参考图11)中形成第一后刀面515,而在后刀面518(参考图11)中形成第二后刀面518'。
在附加的处理步骤中,可以在切削工具500中设置例如参考图7至图9所述的冷却剂孔。本领域的技术人员应理解的是,在进行第一研磨处理532和第二研磨处理534(参考以上图10)之前,可以在进行钎焊处理之后在切削工具500中形成冷却剂孔(未示出)。作为选择,可以在将主体部分520和切削工具刀具部分510联接起来之前(即,在钎焊处理之前),在主体部分520中设置冷却剂孔。本领域的技术人员应理解的是,冷却剂孔相对于轴线A4的位置以及具体负前角的选择决定冷却剂孔的将形成在主体部分520的前刀面525(参考图11)中的开口的尺寸和形状。
参考图13至图15,将描述根据本发明的一些示例性实施例的制作切削工具的方法。
图13描述了在制作期间的早期的切削工具600,其中,将切削工具刀具部分610联接至主体部分620。可以通过进行钎焊处理来实现切削工具刀具部分610和主体部分620的联接。例如,在钎焊处理中,钛、银(其为主要成分)和铜可以用作钎焊材料,钎焊材料用于将切削工具刀具部分610与主体部分620连接起来。因此,在钎焊处理中形成钎焊界面622。
在本文中切削工具刀具部分610可以作为具有cBN材料层611和碳化物材料层613的烧结合成物来提供。可以例如通过如下步骤得到烧结合成物:将cBN材料层611布置在碳化物材料层613上并且进行烧结处理,该烧结处理用于烧结cBN层611和碳化物层613,以提供cBN/碳化物毛坯体,例如,与上述毛坯体510类似的柱状毛坯体。在后续过程中,可以将cBN/碳化物毛坯体切削成用于形成如图13所示的凸状碳化物材料层613的形状,从而形成如图13所示的切削工具刀具部分610。例如,可以切削和研磨cBN/碳化物毛坯,以在碳化物材料层中得到凸出表面部分,例如,由图13中的附图标记613表示的楔形碳化物层部分。此外,在主体部分620的上表面和下表面中的一者中形成匹配的凹入表面部分,使得主体部分620的凹入表面部分626与切削工具刀具部分610的凸出碳化物层部分613相匹配。例如,可以在主体部分620的上表面中形成楔形凹入沟槽。
根据特定示例性实例,切削工具刀具部分610可以呈柱状,并具有cBN材料的上表面612以及用于与主体部分620接触的碳化物材料的下表面。将切削工具刀具部分610布置在主体部分620上,使得切削工具刀具部分610的上表面612和侧面616露出,而使切削工具刀具部分610的下表面与主体部分620的将提供钎焊界面622的表面接触。
在钎焊之后,对切削工具600应用第一研磨处理(未示出),以去除切削工具刀具部分610和主体部分620的位于切削工具600的侧面的一部分中的材料。在一些特定实施例中,研磨处理可以为使用砂轮机的研磨处理,因此,研磨处理代表简单的研磨处理。
在第一研磨处理之后,可以对切削工具600的先前被研磨的侧面的相反侧应用第二研磨处理(未示出)。在本文的特定示例性实施例中,可以使用砂轮进行第二研磨处理,以便容易地进行研磨处理。
作为选择,可以在第一研磨处理之前进行第二研磨处理。
图14示出了在制作期间的较后期的切削工具600(具体而言,在完成第一和第二研磨处理之后的切削工具600)。具体而言,第一研磨处理632导致在切削工具刀具部分610中形成平坦的前刀面617以及在主体部分620中形成平坦的后刀面625。为了使切削工具构造用于加工小直径孔,前刀面617和625将形成切削工具600的平滑的前刀面617和625。由于第二研磨处理634,在切削工具刀具部分610'中形成平坦的后刀面618而在主体部分620中形成平坦的后刀面627。在构成为在小直径孔中进行内径加工的切削工具中,后刀面618和627形成切削工具600的平滑且平坦的后刀面618和627。此外,切削工具刀具部分610'的上表面614有效地缩小为缩小的上表面614',而钎焊表面626缩小为钎焊界面630。如以上说明的那样,尽管进行了第一和第二研磨处理,但钎焊界面630仍然足够大以对切削工具600提供足够的稳定性。本领域的技术人员将理解的是,通过适当地选择切削工具600的前刀面617和625的负前角以及后刀面618和627的合适的倾斜度,得到期望尺寸的钎焊界面623。
图15示出了在制作期间的更后期的切削工具600(具体而言,在进行第三研磨处理之后的切削工具600)。由于第三研磨处理,在顶面612'(参考图14)中形成第一后刀面615,并且在后刀面618(参考图14)中形成第二后刀面618'。
在附加的处理步骤中,可以在切削工具600中设置例如参考图7至图9所述的冷却剂孔。本领域的技术人员应理解的是,在进行第一和第二研磨处理之前,可以在进行钎焊处理之后在切削工具600中形成冷却剂孔(未示出)。作为选择,可以在将主体部分620和切削工具刀具部分610联接起来之前(即,在钎焊处理之前),在主体部分620中设置冷却剂孔。本领域的技术人员应理解的是,冷却剂孔相对于轴线A5的位置以及具体负前角的选择决定冷却剂孔的将形成在主体部分620的前刀面625(参考图14)中的开口的尺寸和形状。
因此,在执行参考图13至15所述的方法时,可以制作与参考图6所讨论的切削工具300类似的切削工具。
本领域的技术人员将理解的是,通过设置具有负前角的前刀面和倾斜后刀面,可以增大后刀面上的排屑槽,且同时仍然可以设置比切削工具的直径的40%大的钎焊界面,从而得到高效的粘合强度。本领域的技术人员将理解的是,根据前角和倾斜度,可以得到切削工具的直径的40%至50%的钎焊界面。
根据本发明,通过相对于切削工具的中心轴线形成负前角和相对于切削工具的中心轴线形成倾斜后刀面中的至少一种方式来提供具有改进的切屑排出特性和耐磨性的切削工具。
参考本公开内容的示例性实施例所述的切削工具可以为在镗削工具中使用的一些示例性应用。作为选择,如上所述的切削工具可以在铣削设备或车床设备中使用。
本领域的技术人员应理解的是,通过提供具有与切削刃相交的中心轴线的切削工具,当与具有不与切削刃相交的中心轴线的切削工具比较时,提供了具有特定对称构造的切削工具,以使切削工具进一步稳定。因此,如上所述的切削工具可以根据一些特定实施例构造为使得中心轴线与切削刃相交。
本发明的各个方面提供如下切削工具,该切削工具包括:切削工具刀具,其具有cBN材料的顶端部分、以及基部部分,该顶端部分中形成有切削刃,基部部分与顶端部分一起形成烧结合成物;以及主体部分,其使切削工具刀具与切削工具的刀柄联接起来,其中,切削工具刀具具有限定切削刃的前刀面和第一后刀面。在一个方面中,前刀面相对于与主体部分的中心轴线平行的轴线具有负前角。在另一个方面中,形成与第一后刀面一起限定另一刃的第二后刀面,使得切削刃和另一刃不具有共同顶点。在本文中,第二后刀面相对于与主体部分的中心轴线平行的轴线以大于0°的角度倾斜。
附图标记列表
100、130'、200、300、400、400'、500、600切削工具,110、210、310、410、410'切削工具刀具,111基部,112、122、132'、212、222、332、412、412'、422、422'、517、525前刀面,113切削部分,114、134、134'、214、334、414'、515、615第一后刀面,116、136、136'、218、224、338、418'、518'、618'第二后刀面,120刀柄主体,124、418'、424'后刀面,131工件,140'轴线,142、142'角度,216、336、416、416'切削刃,220、320、420、420'、520、620主体部分,226、340、430'、522、523、622、626、630钎焊界面,232表面,234孔,240、250区域,405'轴线,430刀柄,440、440'冷却剂孔,450、450'开口,460夹紧部分,510、510'、610、610'切削工具刀具部分,511、611cBN材料层,511'、513'成形部分,512、512'、612顶面,513、613碳化物材料层,513'顶端部分,516、616侧面,517、525、617、625平坦的前刀面,518、527、618、627平坦的后刀面,614、614'上表面,626凹入表面部分。

Claims (10)

1.一种切削工具,包括:
切削工具刀具,其具有:cBN材料的顶端部分,所述顶端部分中形成有切削刃;以及基部部分,其与所述顶端部分一起形成烧结合成物;以及
主体部分,其使所述切削工具刀具与所述切削工具的刀柄联接起来,
其中,所述切削工具刀具具有限定所述切削刃的前刀面和第一后刀面以及与所述第一后刀面一起限定另一刃的第二后刀面,使得所述切削刃和所述另一刃不具有共同顶点,
所述第二后刀面相对于与所述主体部分的中心轴线平行的轴线以大于0°的角度倾斜。
2.根据权利要求1所述的切削工具,其中,所述前刀面与所述第二后刀面之间的角度θ在35°至70°的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的切削工具,其中,所述前刀面和与所述主体部分的中心轴线平行的所述轴线之间的角度θ1在5°至40°的范围内。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的切削工具,其中,所述第二后刀面和与所述主体部分的中心轴线平行的所述轴线之间的角度θ2在25°至60°的范围内。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的切削工具,其中,所述切削刃短于5mm。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的切削工具,其中,所述基部部分和所述主体部分由碳化物材料形成,并形成钎焊合成物。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的切削工具,其中,所述主体部分具有凹入界面部分,而所述基部部分具有凸出界面部分,所述凸出界面部分与所述凹入界面部分相匹配,使得所述凸出界面部分被所述凹入界面部分收纳。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的切削工具,还包括:
冷却剂孔,其形成在所述主体部分中,并沿着与所述主体部分的轴线平行的方向延伸通过所述主体部分,其中,所述切削工具刀具的所述前刀面平滑地延伸到所述主体部分中,从而在所述主体部分中形成前刀面,并且所述冷却剂孔的开口位于所述主体部分的所述前刀面中。
9.一种制作切削工具的方法,所述方法包括:
提供主体部分;
提供切削工具刀具部分;
进行钎焊处理,所述钎焊处理用于将所述切削工具刀具部分和所述主体部分连接在共同界面处;
通过进行研磨处理来在所述切削工具刀具部分中形成切削刃,所述研磨处理用于在所述切削工具刀具部分中形成前刀面且在所述切削工具刀具部分中形成第一后刀面,所述第一后刀面和所述前刀面限定所述切削刃;以及
在所述切削工具刀具部分中形成限定另一刃的第二后刀面,所述切削刃和所述另一刃不具有共同顶点,
其中,所述第二后刀面相对于与所述主体部分的中心轴线平行的轴线以大于0°的角度倾斜。
10.一种镗削工具,包括刀柄以及根据权利要求1至8中任一项所述的切削工具,所述刀柄在与所述主体部分形成接触界面的同时联接至所述切削工具。
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