CN110139725A - 用于制造硬质金属压坯的方法和装置以及硬质金属压坯 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种制造近净成形硬质金属压坯的方法,包括:提供包括多个侧向模具部件(90、92、94、96)的多部件模具(82);馈送侧向模具部件(90、92、94、96);馈送至少两个侧向冲头部件(100、102、104、106),其中至少两个所述侧向模具部件(90、92、94、96)设有用于侧向冲头部件(100、102、104、106)的引导凹槽(110、112、114、116);通过腔(86)的开口馈送填充单元(152),并用硬质金属粉末填充所述腔(86);馈送至少一个上模具部分(122),其限定所述腔(86)的上侧(192)的一部分;保持所述侧向模具部件(90、92、94、96)和所述上模具部分(122);用至少两个侧向冲头部件(100、102、104、106)压紧粉末;以及打开所述侧向模具部件(90、92、94、96)、所述上模具部分(122)和所述冲头部件(100、102、104、106),以从模具去除所述压坯(10)。本公开还涉及相应的装置(80)和硬质金属压坯(10)。
Description
技术领域
本申请涉及用于制造硬质金属压块的方法和装置以及硬质金属压块。本申请还涉及用于烧结由硬质金属制成的部件的坯件的制造,该部件具体为切削工具。切削工具可包括例如切削刀片、可转位刀片等
背景技术
硬质金属切削工具通常在高温下进行烧结。已知有两种主要方法用于制造尺寸精确的中间体,中间体也被称为压坯、坯件或生坯。一种方法涉及通过注塑成型的自成型制造。另一种方法涉及通过压制制造压坯。本申请主要涉及通过在高压下压制硬质金属粉末,以制造用于通过粉末冶金制造切削工具等的压坯。
WO2013/024473A1公开了一种用于制造硬质金属压坯的工具,其中该工具包括:限定轴向和径向的中心轴;具有通孔的基体;径向对齐的冲头通道和径向对齐的模具通道;上冲头和相对的下冲头;多个侧向冲头,其成对布置,并且可在冲头通道中径向移动;以及可在模具通道中径向移动的多个模具杆,每个模具杆均与两个相邻的侧向冲头相关联,其中每个模具杆均具有由模具杆外围边缘限定的前模具成形表面,并且具有从其向后分离的两个模具引导表面,以及其中两个相邻的侧向冲头在公共模具杆的模具引导表面上可滑动地移动。
该工具可基本用于形成适用于切削工具的较复杂的轮廓。然而,这样的工具结构复杂,并且必须通过较高的控制水平来操作。具体地,主冲头(上冲头和下冲头)和副冲头(侧向冲头)的并联控制很耗时。
该工具构思的缺点在于,对于所描述的工具结构而言下述情况是不可能的:例如在本申请的上下文中通过压制制造不具有切割边缘的切割片,而且其不会受到分型面或毛刺具体为交叉的影响。这同样适用于类似设计的压坯。
从DE102013204370A1、DE102010048183A1和WO 2015/120496A1中已知类似的工具构思。在这种工具中,主冲头轴总是由上冲头和下冲头形成。即使提供任何侧向冲头,该侧向冲头也不会形成主冲头,而只会形成辅助冲头。以这种方式制造的硬质金属压坯具有由主压制方向决定的一定的微结构。
切削刀片的一个示例是所谓的可转位刀片。在申请人的DE102012108752B中对这种可转位刀片有所描述。这种可转位刀片的优点在于其具有4个切削刃,其中切削刀片由两个基本上相同的、彼此偏移180°的部分组成,每个部分均形成两个切削刃。换言之,切削刀片可绕中心轴线旋转180°,从而可获得两个切削刃。另外,切削刀片可以围绕垂直于中心轴线的轴线旋转总共180°,由此(在相对于中心轴线的旋转定向的相应定向之后),可以使用两个另外的切削刃。
用于这些部件的坯件通常通过注塑成型来制造,并在相当大程度上需要重新加工。
上述类型的切削刀片、具体为被称为切向切削刀片的切削刀片,通常用于金属加工应用中,具体为用于铣削或车削应用中。通常,现有的切削刀片用于所谓的端面铣削或肩铣削。使用这种切削刀片的铣削刀具通常包括旋转对称的刀架,在其周边可释放地固定有至少一个但通常多个的上述切削刀片组。
通过在切削刀片中形成的高精度切削片或切削刃,确保在铣削过程中去除工件上的材料。为了最小化磨损,并为了承受加工过程中产生的非常高的切削力且确保最高精度,这些切削刀片通常由硬质金属制成。然而,由于材料应力较高,切削刃会随着时间的推移而受到磨损。因而,具体地,在需要高精度的铣削操作中,必须在一定时间之后更换切削刀片。
为了防止在每次刀片磨损时必须完全更换相对昂贵的切削刀片,已经开发了多面切削刀片,其具有彼此对称布置的多个刀片。
另外,在用于粉末冶金制造硬质金属压坯的模具的设计中要注意的是,不提供贯穿切削刃或横跨切削刃延伸的模制间距。然而,切削刃优选地处于分型面。这可能导致某些切削工具的坯件无法通过压制而无需后处理或限制性后处理来制造。
用于制造用于硬质金属工具的压坯的压制工具的设计中的另一个挑战在于倾斜的、尖的倒角或切向过渡的通向分型面的脱模。这通常导致设计了压坯形状的模具的部分或压力机的部分至少部分地必须制成非常薄壁或尖的。由此增加了磨损和破损的风险,因此优选避免这种风险。
硬质金属压坯的压制是在非常高的压力下进行的,压力可以达到约2000至约4000bar(0.2至0.4GPa)的范围。硬质金属粉末的压制不能与金属粉末或其他粉末材料的压制相比或甚至等同。其中一个原因是已压制的硬质金属压坯的所谓弹性行为。与基于金属粉末压制的压坯相比,增塑剂(例如石蜡、蜡)是组成它们的不可忽视的一部分并且是多孔的,即它们具有气穴或空腔。弹性行为可以反映在例如压制后体积的增加中,其可以达到初始体积的约3%。
用于硬质金属压制的压制装置通常仅靠主冲头,主冲头布置于主压轴,不再设置其他冲头。如上所述,主冲头通常是上冲头和下冲头,它们可竖直移动,具体为可以朝向彼此移动以生成压坯。
在硬质金属粉末冶金领域,这些主冲头不能简单地通过其他(侧向)冲头来补充,冲头在注塑成型期间设计为大致相似的滑块,但是用作冲头。一方面,这是由于压制过程中的高压。而且,这种(侧向)冲头会对压坯的压制密度分布具有负面影响。在本公开的上下文中,压制密度分布也称为压制结构分布。
上述限制并不排除有时使用副冲头或辅助冲头,副冲头或辅助冲头沿着相对于竖直方向倾斜的平面移动。然而,这种辅助冲头通常仅用于生成副轮廓,例如孔、侧槽等。这种辅助冲头作用在压坯上的有效面积通常远小于围绕压坯的模具壁的相应侧面的面积。
为了制造尽可能有利的部件结构,具体为具有足够均匀的压制密度,通常希望确定主冲头的尺寸的方式使得从竖直方向看,主冲头尽可能地完全覆盖压坯的轮廓或外周。如果不是这种情况,则主冲头将明显小于压坯的轮廓,这将导致压制期间不利的应力梯度或压力梯度,因为压坯的整个横截面不能直接暴露于(主要由)主冲头生成的压力。
除了冲头之外,用于压制坯件的模具通常用于生产硬质金属切削工具的其他模具部件,其在压制过程中不主动地(作为驱动冲头)参与。这种模具部件原则上可以是可移动的,所以被称为滑块。然而,也可以设想到固体模具部件。通常,模具部件本身在压制过程中不会移动。移动模具部件,例如滑块等,移动进行脱模过程,以形成压坯。
发明内容
在此背景下,本申请的目的是提供一种用于近净成形制造硬质金属压坯的方法和装置,具体为用于制造用于切削工具的烧结坯料的方法和装置,其允许工具几何形状的高自由度设计和具有有利的压紧结构或有利的压紧密度的制造。具体地,将简化具有多个对称设计的硬质金属压坯的制造。这可涉及其切削刃相对于轴旋转对称的压坯,其中轴例如为中心轴,该压坯设计成相对于中间平面旋转对称。以这种方式,所得到的切削工具可以绕两个空间轴旋转,从而可以在每种情况下,使4个切削刃中的一个位于适当的位置。
这也特别适用于具有切削刃的切削工具的压坯,所述切削刃沿相反的方向定向并且彼此背离。另外,应该尽可能地描述用于切削工具的硬质金属压坯的制造,这允许生产不受形状划分或毛刺、具体为交叉的切削刃影响。最后,要指定一种方法和一种装置,其允许使用特别坚固的设计的冲头,并且优选地还包括模具部件,其具体地不包括过薄的尖形部分。
本申请的目的通过一种用于近净成形制造硬质金属压坯的方法来实现,具体为用于制造用于切削工具的烧结坯料的方法,该方法包括以下步骤:
-提供包括多个侧向模具部件的多部件模具,所述侧向模具部件限定用于所述压坯的腔的侧面,
其中,所述侧向模具部件中的至少一个还限定所述腔的上侧的一部分,
-馈送所述侧向模具部件,
-馈送至少两个侧向冲头部件,
其中,至少两个所述侧向模具部件设有用于侧向冲头部件的引导凹槽,
-通过所述腔的开口馈送填充单元并用硬质金属粉末填充所述腔,
-馈送至少一个上模具部分,其限定所述腔的上侧的一部分,
-保持所述侧向模具部件和所述上模具部分,
-用至少两个侧向冲头部件压紧粉末,以及
-打开所述侧向模具部件、所述上模具部分和所述冲头部件,以使所述压坯脱模。
以这种方式完全实现了本发明的目的。
该方法允许制造先前仅能够通过高后处理需求生产的压坯。另外,该方法可以通过注塑成型至少部分地替换或至少补充用于切削工具的烧结坯料的制造。侧向模具部件和侧向冲头部件的布置允许更高的设计自由度。具体为,工件可以压制和脱模,根据传统方法,这些工件不能通过压制容易地生产。
根据本申请的方法具有的优点是,所使用的模具部件和冲头部件可以制造得很坚固,并且没有过多的壁厚减小。另外,该方法允许在压制期间在模具部件和冲头部件的布置中具有有利的微结构路线或压制路线。以这种方式生产的压坯具有高均匀性。
在制造过程中,可以制造用于部件的压坯,并且在制造的切削刃上具有优异的生产和磨削性能。在压制时,切削刃可以靠近最终轮廓或甚至在最终轮廓中生成,而不需要通过磨削进行大量的后处理。
优选地,当上模具部分从腔移除时,上模具部分释放腔的开口,从而用于用硬金属粉末填充腔。
在示例性实施方式中,至少一个侧向模具部件形成腔的上侧的一部分。上模具部分形成腔上侧的另外的(不同)部分。在另一示例性实施方式中,相同的模具部件或另一模具部件形成腔的下侧的一部分。当使用下模具部分时,这形成了腔下侧的另外的(不同)部分。
优选地,该方法适合于生产压坯,切削工具或切削刀片基于该压坯生产,所述切削刀具具有基本上对称(但彼此扭曲)的上侧和下侧,在所述上侧和下侧之间,形成了在切削的夹紧面或切削凹槽中延伸的外围区域。切削刃的开放空间优选地与上侧或下侧关联。切削刃部分地与上侧或下侧的一部分关联。
模具部件的保持可以通过力控制和/或路径控制进行。保持的目的是确保这样的位置。因此,保持可以例如通过形状配合、粘合或组合来完成。保持也可以称为锁定或固定,即使位置保证基本上通过施加相应高的保持力来实现。
优选的是,除了横向冲头部件之外,不再提供其他冲头部件,该其他冲头部件具体为竖直冲头部件。主冲头是侧向冲头部件。根据示例性实施方式,仅使用横向冲头部件。换言之,制造过程与传统的压制操作不同,在传统的压制操作中,硬质金属工具的压坯主要由限定主压力轴的竖直冲头压紧。
根据示例性实施方式,该方法还包括以下步骤:
-提供所述侧向模具部件中的至少一个,进一步限定所述腔的下侧的一部分,
-提供至少一个下模具部分,其限定所述腔的下侧的一部分,以及
-保持所述下模具部分与所述侧向模具部件和所述上模具部分在一起。
以这种方式,在腔的上侧和腔的下侧上没有冲头,其中通过腔的上侧用硬质金属粉末填充腔。压坯在上侧和下侧的所需形状可由下模具部分和上模具部分限定。另外,具体地,可以通过(侧向)模具部件限定压坯的上基面/下基面与外围区域之间的过渡部,例如半径部、倒角等。这种设计的一个优点是侧向模具部件可以在该区域中制成厚壁。这增加了模具的坚固性和使用寿命。
根据另一示例性实施方式,提供至少一个侧向模具部件,其除了腔的至少一个侧面之外,还形成腔的下侧的一部分和上侧的一部分。
根据另一示例性实施方式,侧向模具部件、上模具部分和下模具部分在压紧期间被锁定或保持,其中侧向冲头部件移动以压紧粉末。优选地,除了侧向冲头部件之外,没有其他冲头部件。然而,根据至少一些实施方式,并未完全排除提供辅助冲头等。然而,优选的是,侧向冲头部件限定主冲头轴或主冲压轴。
在压紧或压制过程中,侧向模具部件、上模具部分和下模具部分优选地是固定的。压紧由冲头部件完成。
根据另一示例性实施方式,压紧包括通过冲头部件的侧向压紧,其中冲头部件的相应移动方向平行于倾斜于、具体为垂直于上模具部分的进给方向的平面定向。
因而,例如,主压制方向平行于水平面定向,而不垂直于水平面。优选地,提供多个冲头部件,这些冲头部件围绕腔大致布置成星形。以这种方式,可以实现多个压制轴,从而总体上可以实现均匀的结构。
根据另一示例性实施方式,侧向模具部件和冲头部件可平行于第一平面移动,第一平面具体为水平平面,其中上模具部分、具体地下模具部分可平行于具体为竖直平面的第二平面移动。换言之,模具部件优选地可垂直于上模具部分或下模具部分的运动方向移动。每个冲头部件均可相对于腔在横向方向上移动。
根据另一示例性实施方式,上模具部分联接至竖直滑块,竖直滑块在所述压坯中形成凹部,该凹部具体为竖直穿过所述压坯的凹部,其中所述竖直滑块能够平行于所述上模具部分移动,并且具体地,所述下模具部分也联接至相应的竖直滑块。
可以想到替代实施方式,其中竖直滑块集成到上模具部分和/或下模具部分中。根据另外的示例性实施方式,上模具部分和相关联的滑块以及下模具部分和相关联的滑块可相对于彼此移动。
优选地,上模具部分具有用于竖直滑动的引导凹槽。优选地,下模具部分具有用于竖直滑动的引导凹槽。因此,可以实现模具的紧凑设计。如果可以使用两个竖直滑块,一个上竖直滑块和一个下竖直滑块,则可以在压坯中形成凹槽或通孔,该凹槽或通孔相对于压坯的水平中心平面完全对称或基本对称。
根据另一示例性实施方式,馈送侧向模具部件的步骤包括馈送三个或更多个侧向模具部件,所述侧向模具部件可朝向和远离彼此移动,以打开或闭合腔。
根据至少一些示例性实施方式,腔仅由可移动的模具制件和冲头形成。因此,腔不是由实心模具部件形成的。三个或更多侧向模具部件大致成圆形和/或周向地分布在腔的中心周围,并且可以朝向腔的中心移动。
根据该实施方式的示例性改进,侧向模具部件共同限定了压坯的水平边界。换言之,在上基面和下基面之间延伸的压坯的周边部分不是由实心/刚性模具部件形成的。如果模具侧上的腔完全或几乎完全由可移动的模具部件形成,则设计的自由度进一步增加。
根据另一示例性实施方式,腔和所得到的压坯形状完全由可移动的模具部件和冲头部件限定。
根据另一示例性实施方式,每个侧向模具部件均与设置在引导凹槽中的冲头部件相关联,其中冲头部件的移动方向平行于侧向模具部件的移动方向。通过这种方式,可以制造这样的压坯,在该压坯的基础上可以制造具有多个切削刃的切削刀片。
根据另一示例性实施方式,至少两个冲头部件,具体为两对冲头部件,彼此竖直偏移。这具有可以实现特别均匀和有利的微结构的优点。因而,压坯不仅在一个方向上被压紧,而且在两个或甚至更多方向上被压紧。这种设计的优点还在于,使得模具的模具部件具有更大的设计自由度,因为所得到的腔的更多区域可以通过冲头部件加压。
根据另一示例性实施方式,冲头部件形成压坯形状的一部分,压坯不可竖直地脱模。具体地,这些可以是由槽状构造的夹紧面。具体地,当压坯具有三个、四个或更多刃时,这些刃分布在压坯的大致外围区域上,根据传统方法,夹紧面不能容易地从模具中取出。
根据另一示例性实施方式,侧向模具部件在外围区域与压坯的上基面或下基面中至少一个之间形成过渡部,该过渡部具体地包括半径部或倒角。
这种区域不容易由上模具部分和/或下模具部分形成。这将导致可竖直移动的模具部件的壁厚显着减小。有利的是,可以移动侧向模具部件,因为以这种方式,可以在压坯的上侧和下侧上形成相应的过渡部。然而,当模具部件可移动时,可以容易地从模具中取出压坯。
根据另一示例性实施方式,腔中的压坯的上基面或下基面中至少一个、优选地两个基面在没有冲头的情况下制造。换言之,上基面和/或下基面的无冲头制造允许主要是侧向冲头确定的微结构路线。
根据另一示例性实施方式,为了形成用于菱形形状的可转位刀片的压坯,设置4个侧向模具部件,所述侧向模具部件至少部分地限定所述压坯的4个侧面,并且联接至4个侧向冲头部件,在所述压坯的4个外周侧上限定4个夹紧面,上模具部分用于形成上基面,下模具部分用于形成下基面,上模具部分联接至上竖直滑块,下模具部分联接至下竖直滑块,所述上竖直滑块和所述下竖直滑块共同在所述压坯上形成通道开口。
这种压坯特别适用于制造可转位刀片,该刀片例如设有4个切削刃,该切削刃分成两对。在各种情况下,一对切削刃分配于压坯的上侧和压坯的下侧。上侧的一对切削刃彼此相对布置。下侧的一对切削刃彼此相对布置。上侧和下侧的切削刃对相对于彼此侧向定向。这种可转位刀片在DE102012108752B3中作为示例描述。
菱形形状也可以描述为菱形。具体地,夹紧面是在压坯的外围区域的一侧上的夹紧凹陷。
本申请还提供一种制造硬质金属切削工具的方法,切削工具具体为切削刀片,该方法包括:
-制造根据本申请所述的压坯,
-有限制性后处理或无需后处理地处理零件,具体为从压制装置转移到烧结装置,以及
-烧结所述压坯。
处理部件具体应理解为部件处理,其包括例如将压坯从压制设备转移到烧结设备。可选地,可以在其间进行临时存储。同时,可以在压坯上进行定义的加工步骤,例如自动去毛刺。去毛刺可以通过刷涂或吹塑来完成,并且通常涉及压坯的未压制部件。
根据本文所述方法的一个实施方案的压坯的制备显着降低了后处理需求。
本申请的目的通过一种用于近净成形制造硬质金属压坯的装置来实现,该装置具体为用于制造用于切削工具的烧结坯料的装置,该装置包括:床;多部件模具,配置为形成用于压坯的腔,模具包括多个侧向模具部件,侧向模具部件限定所述腔的侧面,其中,所述侧向模具部件中的至少一个还限定所述腔的上侧的一部分;上模具部分,限定腔的上侧的一部分;冲头单元,具有至少两个侧向冲头部件,其中至少两个所述侧向模具部件设有用于侧向冲头部件的引导凹槽;填充单元,具有填充靴部,填充靴部能够馈送至所述腔的开口,以便用硬质金属粉末填充所述腔,其中所述侧向模具部件和所述上模具部分能够在打开位置和闭合位置之间移动,其中所述侧向模具部件和所述上模具部分在闭合位置限定所述压坯的表面,其中所述侧向冲头部件能够沿着所述侧向模具部件中的引导凹槽移动以压紧粉末,其中所述侧向冲头部件的运动方向平行于以下平面取向:该平面相对于所述上模具部分的进给方向倾斜,具体地垂直于所述上模具部分的进给方向。
根据示例性实施方式,所述装置具有下模具部分,所述下模具部分限定所述腔的下侧的一部分,其中至少一个侧向模具部分还限定所述腔的下侧的一部分,并且所述侧向模具部件、所述上模具部分和所述下模具部分可以在闭合位置锁定。
根据另一示例性实施方式,侧向模具部件和侧向冲头部件可平行于具体为水平平面的第一平面移动,其中具体为下模具部件的上模具部分可平行于具体为竖直平面的第二平面移动。
根据另一示例性实施方式,该装置还包括保持单元或固定单元,其在闭合位置固定侧向模具部件、上模具部分和下模具部分,以形成压坯的周边部分。
根据另一示例性实施方式,上模具部分联接至竖直滑块,所述竖直滑块在所述压坯中形成凹部,具体为竖直延伸穿过所述压坯的凹部,其中所述竖直滑块能够平行于所述上模具部分移动,具体地,所述下模具部分也联接至相应的竖直滑块。
根据另一示例性实施方式,粉末的压紧基本上、优选地仅由所述侧向冲头部件进行。
根据另一示例性实施方式,侧向模具部件在所述压坯的外围区域与所述压坯的上基面或下基面中至少一个之间形成过渡部,具体地,所述过渡部包括半径部或倒角。
根据本申请的另一方面,提供一种硬质金属压坯,具体为用于旋转工具的通过限制性后处理或无需后处理制造的压坯,压坯具有:两个彼此相对配置的基面,在两个基面之间延伸的外围区域和多个切削刃,所述切削刃由所述模具的分型面限定,其中至少一个切削刃与第一基面相关联,至少一个切削刃与第二基面相关联,其中所述切削刃在所述外围区域中与槽形夹紧面相关联,其不垂直于基面并可脱模,其中所述切削刃和所述夹紧面至少部分地由冲头部件限定,所述冲头部件能横向于所述基面的法线进给,并实现相应定向的微组织结构,所述基面没有冲头,由能横向于所述基面的法线进给的侧向模具部件和能够平行于所述基面的法线进给的侧向模具部件限定。
同样以这种方式完全解决了本申请的目的。可以根据本文描述的方法的实施方式来制造这种压坯。优选地,在本文描述的装置的一个实施方式中制造压坯。
具体地,该压坯是具有4个切削刃(A、B、C、D)的硬质金属切削刀片,其中4个切削刃(A、B、C、D)中的两个(A、B和C、D)各自围绕中心轴旋转对称。另外,在切削刀片的上表面(包括刀片A和B)与下表面(包括刀片C和D)之间存在对称性。优选地,压坯不具有由压制装置的模具引起的任何与切削刃的切削刀片相交毛刺。
如果基于限制性后处理或无后处理制造的压坯制造切削工具,则可以考虑根据本文所述方法的一个实施方式和/或本文所述装置的一个实施方式制造切削工具。具体地,毛刺、分离平面的路线和其他设计,包括例如通过(横向)滑动不能容易地移除的区域,允许得到相应的结论。
具体地,可以以限制性后处理或无需后处理来制造压坯:切削刃、切向过渡部、夹紧凹陷、开放空间或间隙角、锥度等。
本申请不限于这种切削刀片,具体为不仅限于具有4个具体布置和对准的上述刀片。然而,为了说明的目的,参考这种类型的切削刀片。
应当理解的是,下面将要解释和将在下面说明的本公开的特征不仅可以在各自指定的组合中使用,而且可以在不具有本发明的范围的情况下以其他组合使用或单独使用。
附图说明
通过参考附图对优选实施方式的以下描述,其他特征和优点将变得显而易见。在附图中:
图1示出了可根据本发明的至少一些方面制造的硬质金属切削工具的立体图;
图2示出了图1的装置的俯视图;
图3示出了根据图2的装置的第一侧视图;
图4示出了根据图2的装置的第二侧视图;
图5示出了可设置有硬质金属可转位刀片的工具头部的局部立体图;
图6示出了处于分解状态的硬质金属压坯的压制装置的示意性立体图;
图7示出了处于闭合状态的根据图6的装置的立体图;
图8示出了图7的装置的俯视图;
图9示出了根据图8的装置沿线IX-IX的剖视图;
图10示出了根据图8的装置沿线X-X的剖视图;
图11示出了根据图6的装置在根据图7的取向中的另一立体图,其中,该装置处于第二状态;
图12示出了图11的装置的俯视图;
图13示出了图12的装置沿线XIII-XIII的剖视图;
图14示出了图12的装置沿线XIV-XIV的剖视图;
图15示出了根据图6的装置在根据图7的取向中的另一立体图,其中,该装置处于第三状态;
图16示出了图15的装置的俯视图;
图17示出了根据图16的装置沿线XVII-XVII的剖视图;
图18示出了根据图16的装置沿线XVIII-XVIII的剖视图;以及
图19示出了用于说明制造硬质金属压坯的方法的示例性实施方式的示意性框图。
具体实施方式
参考图1、图2、图3和图4,图中示出了压坯10的示例性实施方式,该压坯可用于粉末冶金来制造硬质金属工具,具体为切削刀片。优选地,根据本公开的至少一些实施方式,可在无需后处理或限制性后处理的情况下,通过粉末压制来制造压坯10。然而,这需要用于制造压坯10的装置或具体方法的具体设计。
从DE102012108752B3中已知至少类似设计的切削刀片。然而,迄今为止,必须通过注塑和大量的后处理来制造用于生产这种切削工具的烧结坯料。根据本申请,可以通过压制工艺在没有后处理或限制性后处理的情况下生产压坯10。换言之,可用至少接近净成形的压制方法来代替基于注塑成型的烧结坯料的生产。
应当理解的是,压坯10主要用作各种各样的其他压坯的示例,其可根据本文所述的各方面和实施方案使用所述装置和/或所述方法来进行制备。
参考图1、图2、图3和图4,可以看出的是,压坯10共有4个切削刃12,这4个切削刃12在图1中用12a、12b、12c和12d(图1中不可见)来表示。另外,压坯10具有中心轴线14,中心轴线14由凹部18限定。中心轴线14也是一些设计特征的对称轴。凹部18用于将基于压坯10生成的切削刀片紧固在工具上。
当基于压坯10的切削刀片绕中心轴线14旋转180°时,可以连续使用第一切削刃12a和第二切削刃12b。然而,压坯10共具有4个轮廓,该4个轮廓限定了切削刃12a、12b、12c和12d。
为了能够使用另外的切削刃12c和12d,压坯10设计为不仅相对于中心轴线14呈180°旋转对称。另外,还设置中间平面或对称平面20,参见图3。换言之,切削刃12a、12b布置在中间平面20的一侧,切削刃12c和12d布置在中间平面20的相对的另一侧。因此,基于压坯10的切削工具可以翻转,以从中心平面20的一侧开始至另一侧进行使用。换言之,基于压坯10的切削刀片可围绕中心轴线14和/或围绕位于中间平面20中的另一轴线旋转,以使得可使用4个切削刃12a、12b、12c和12d中的一个。
中间平面20将压坯10分成第一部分24和第二部分26,它们设计成基本相似,优选相同,并且具有相对于彼此限定的旋转位置。
在压坯10上设置有基面28、30。基面28也可以称为上基面。基面30也可以称为下基面。基面28、30基本上平行于中间平面20延伸。
在基面28和30之间设有外围区域32。举例来说,外围区域32共包括4个(侧向)侧面,每个侧面均布置有切削刃12a、12b、12c和12d之一。
切削刃12a、12b、12c和12d均包括切削边34,切削边34在夹紧面36和自由面38之间延伸。夹紧面36也可以称为夹紧槽。自由面38布置于基面28和30中的一个。具体地,从图4中所示的图示可见,自由面38相对于基面28、30和中心平面20略微倾斜。
另外,压坯10共具有4个接触面40,每个接触面均布置在外围区域32的一侧。接触面40构造成当压坯10接收于加工工具60上时使压坯10对齐(参见图5)。
在外围区域32的4个侧面中的每一个上,相应的切削刃12与两个基面28和30中的一个和基面28、30中的另一个的接触面40相关联。外围区域32的相对侧相对于中心轴线14具有180°旋转对称设计。外围区域32的相邻侧在切削刃12、接触面40和基面28、30之间具有交替的关系,参见图1至图4。
从图2中可以看出,压坯10具有菱形设计,即轻微交叉。在图2中,用46、48表示的横向方向分别限定为接触面40的法线。可以看出,方向46、48并不完全彼此垂直。
图5使用加工工具60的局部图示来示出切削刀片66的可能用途,该切削刀片66可基于压坯10制造。切削刀片66也可以称为切削板。具体地,切削刀片66形成为具有4个切削刃的可转位刀片。
作为示例示出的加工工具60是设有轴62的端铣刀。在轴62的加工端处形成4个容纳部64,容纳部64具有相应的凹部,以便容纳切削刀片66。切削刀片66的位置分配和对准在这里通过接触面40和基面28、30进行,参见图1至图4。切削刀片66的固定通常借助于螺钉或类似的紧固元件来实现,所述紧固元件突出穿过凹部18。切削刀片66也可以称为切向刀具。
如参照图1至图5所示,压坯10和基于压坯10的切削刀片66的实施方式示出了相应的烧结坯料的初步成形受到某些边界条件的影响。
一方面,在压坯10的外围区域32上形成4个切削刃12a、12b、12c和12d。这意味着,具有上冲头和下冲头的常规冲压工具不能用于在外围区域32的所有4个侧面上形成相应的轮廓,其中,上冲头和下冲头限定主压轴。
然而,有利的是,将压坯10布置成使得压制工具的腔中的基面28、30分别与上侧和下侧相关联。换言之,必须提供侧向成形部分以形成外围区域32。参考图4,可以看出夹紧面36的槽状设计不能容易地“从上方”或“从下方”即平行于中心轴线14移除。具体地,在切削边34的区域中生成从自由面38到夹紧表面36的过渡,即薄的锥形轮廓。在该区域中不能容易地使用冲头“从上方”或“从下方”来压紧硬质金属粉末。在切削边34的区域中将会破坏断裂等。
然而,如果自由面38和夹紧面36的区域仅由固定模具部件形成,则在该尖锐边缘区域中不能产生足够高的压制压力。换言之,在压坯10的后期高负荷区域中可能出现没有足够压紧的区域。
另一边界条件涉及切削刃12a、12b、12c和12d中所需的微结构路线或所需的微组织结构。在操作期间,4个切削刃12a、12b、12c、12d中的每个均应具有相似或乃至相同的特性,即,使用寿命、强度等。由于这个原因,压坯10不能用如下所述的压制工具生产,该压制工具具有例如作为主冲头的上冲头和下冲头,上冲头和下冲头与(侧向)辅助冲头配合。这种设计会导致在没有后处理的情况下不容易实现所需的均匀性,涉及切削刃12a、12b、12c、12d。
因此,制造具有根据图1、图2、图3和图4的设计的烧结坯料的一种方式是注塑成型。然而,这仍然需要相当程度的后处理。另外,硬质金属粉末不能像根据本发明的压制方法那样通过注塑成型均匀地分布,这导致烧结注塑部件中的4个切削刃之间存在显着尺寸差异。
有利的是,相应的切削刃12的切削边34的路线由压制工具中的分离路线或分离平面限定。另一个边界条件是尽可能不在切削边34的横向上设置分离率。
参考图6至图18,下面通过示例说明装置的各方面和实施方式以及用于硬质金属压坯的近净成形制造方法。该装置总体上由80表示。根据至少一个实施方式,装置80构造成基于硬质金属粉末来制造硬质金属压坯,该硬质金属压坯的形状至少类似于参考图1和图4所示的压坯10的形状。
出于说明的目的,图6至图18示出了压坯10和装置80的部件的简化表示。压坯10和装置80的取向由坐标系X、Y、Z示出,在图7、图11和图15中示出了这样的取向。在所示的示例性实施方式中,Z轴表示高度方向或竖直方向。与Z轴平行的每个平面均可以称为竖直平面。X轴表示纵向。Y轴表示横向。X轴和Y轴可以统称为侧向轴。X轴和Y轴共同限定了垂直于Z轴并垂直于竖直平面的水平面。
应该理解的是,也可以使用其他布置和名称。本领域技术人员可以容易地理解可以想到的变换和布置。这同样适用于位置和方向信息,例如上方、下方、侧向、横向、前方、后方等。在下文中,为了说明的目的,将反复参考坐标系X、Y、Z。
装置80包括模具82,该模具设计为多部件模具。模具82联接至床84或安装在床84上。床84也可以称为支架或框架。模具82形成腔86,腔86可填充有硬质金属粉末,以通过施加压力来形成压坯10。
模具82包括侧向模具部件90、92、94、96。模具部件90、92、94、96可平行于水平面移动。换言之,模具部件90、92、94、96可以在打开位置与闭合位置之间移动。例如,模具部件90、94可以沿X方向移动。因此,模具部件92、96可例如沿Y方向移动。模具部件90、92、94、96可以朝向彼此和远离彼此移动。模具部件90、92、94、96围绕待制造的压坯10的中心轴线14布置成圆形。中心轴线14平行于Z方向。
装置80还包括冲头单元98,其例如包括冲头100、102、104、106。冲头100、102、104、106与模具部件90、92、94、96一起在腔86中形成压坯10的至少一个圆周区域(图1中的附图标记32)。
具体地,冲头100、102、104、106可以被称为侧向冲头或侧向冲头部件。换言之,冲头100、102、104、106不像通常那样设计成平行于Z轴或沿Z轴“从上方”或“从下方”移动从而作用于空腔86中容纳的粉末。相反,冲头100、102、104、106,如模具部件90、92、94、96,设计为适于平行于由X轴和Y轴限定的水平面移动,从而在压力下设置并压紧腔86中容纳的粉末。
优选地,冲头100、102、104、106可平行于模具部件90、92、94、96移动。以这种方式,模具部件90、92、94、96至少部分地用作冲头100、102、104、106的引导件。
冲头100与模具部件90相关联。冲头102与模具部件92相关联。冲头104与模具部件94相关联。冲头106与模具部件96相关联。
在模具部件90中形成有用于冲头100的引导凹槽110。在模具部件92中形成有用于冲头102的引导凹槽112。在模具部件94中形成有用于冲头104的引导凹槽114。在模具部件96中形成有用于冲头106的引导凹槽116。
优选地,至少根据示例性实施方式,除了设计为侧向冲头的冲头100、102、104、106之外,不提供另外的冲头,具体为没有竖直冲头。换言之,已产生与已知原理的不同之处,即,冲头现在可以主要侧向地馈送至腔86,以便形成压坯10。
腔还包括下模具部分120和上模具部分122。为了形成凹部18,还设置了滑块124、126。滑块124与下模具部分120相关联。滑块126与上模具部分122相关联。滑块124、126也可以称为竖直滑块。当腔86闭合时,滑块124、126彼此接触。以这种方式,腔86中随后在压坯10中形成凹部18的区域被阻挡。
下模具部分120设置有用于滑块124的引导凹槽128。上模具部分122设置有用于滑块126的引导凹槽130。
在图8中,模具部件90、92、94、96和冲头100、102、104、106的移动方向由箭头140、142、144、146表示。成对的模具部件和冲头90、100;92、102;94、104和96、106各自可彼此平行但至少部分地可独立地移动,从而限定腔86,以压紧容纳于腔86中的金属粉末,并释放所得的压坯10。
在图8中,还以标记150高度简化地示出了与模具部件90、92、94和96相关联的保持单元150。另外,保持单元150还与下模具部分120、上模具部分122以及竖直滑块124、126(如果存在的话)相关联。在压制操作期间,模具部件90、92、94和96、下模具部分120、上模具部分122和滑块124、126被用力锁定或保持。换言之,这些组件不用作冲头。
装置80具有用于模具部件90、92、94和96的4个锁定轴或保持轴。另外,分别设置用于下模具部分120和上模具部分122的锁定轴或保持轴。可选地,设置用于竖直滑块124、126的单独的锁定轴和保持轴。还可以想到的是,分别通过锁定轴或保持轴来控制下模具部分120和相关联的滑块124以及上模具部分122和相关联的滑块126。
另外,装置80的冲头单元98具有用于冲头100、102、104、106的4个冲头轴,这4个冲头轴侧向作用在容纳于腔86中的金属粉末上。
在图9中,以示意性简化的形式用152来表示填充单元。填充单元152包括填充靴部154,填充靴部154可以被供给至腔86的开口,以便用硬质金属粉末填充腔86。用于填充靴部154的示例性馈送方向在图9中以156表示。例如,可以首先从腔86移除与上模具部分122和/或与上模具部分122相关联的滑块126,以便能够将填充靴部154引导至填充单元152。一旦将所需量的硬质金属粉末引入腔86中,就可以移除填充靴部154。然后,上模具部分122和/或滑块126可以移动到其闭合位置,从而闭合腔86,并准备好进行压制操作。
在图9中,还通过标记为160的双箭头表示下模具部分120和下竖直滑块124的移动方向。另外,上模具部分122和上竖直滑块126的移动方向由162表示的双箭头表示。
参考图9和图10,并且另外参考图17和图18,示出了竖直滑块124、126的相互作用。竖直滑块126具有端面166。竖直滑块124具有端面168。端面166、168例如均设计为平面。端面166、168可以彼此密封地接触,使得在腔86中的竖直滑块124、126之间存在良好的密封,以形成凹部18。
图9和图10的比较示出了冲头100、104布置在与冲头102、106不同的高度水平。换言之,根据图9和图10的图示的示例性实施方式,冲头100、104设置成高于冲头102、106。为了解释,再次参考图1至图4所示的压坯10,压坯10具有多个切削刃12a、12b、12c、12d,其中切削刃12a和12b相对于切削刃的中间平面20与12c、12d偏移。然而,如上所述,由于切削刃12a、12b、12c、12d的切削边34优选地由模具82的分型面限定,因而冲头100、102、104、106各自与它们将形成的切削刃12a、12b、12c、12d的竖直位置相关联。
上面已经提到的图7至图10示出了处于第一状态的压制装置80。在图7至图10所示的状态下,压制装置80完全闭合。这意味着模具部件90、92、94、96、下模具部分120、上模具部分122和竖直滑块124、126布置在其闭合位置。另外,冲头100、102、104、106处于端部位置(压制位置),在该位置可以实现容纳在腔86中的金属粉末的所需成形和压紧。
图11至图14以及图15至图18分别示出了处于不同操作状态的压制装置80。图11和图15中的视图取向对应于图7中的取向。图12和图16中的视图取向对应于图8中的取向。图13和图17中的视图取向对应于图9中的取向。图14和图18中的视图取向对应于图10中的取向。
图11至图14示出了一种状态,在该状态下,模具部分,即基本上模具部件均布置在其闭合位置。模具部件是那些不用作冲头部件的部件。模具部件包括侧向模具部件90、92、94、96、下模具部分120、上模具部分122,如果存在的话,还包括竖直滑块124、126。
模具部件限定腔86的在实际压制操作期间不移动的部分。因而,具体地,图13和图14中所示的剖视图示出了处于填充位置用于接收未压制的金属粉末的腔,其中为了说明的目的,省略了金属粉末的表示。图13中的视图取向遵循图12中的线XIII-XIII。图14中的视图取向遵循图12中的线XIV-XIV。
在图12中,由180、182、184、186表示的双箭头各自指示冲头100、102、104、106的压制方向或压制轴线。冲头100、104可平行于X轴移动。冲头102、106可平行于Y轴移动。通过冲头100、102、104、106的移动,以期望的方式将通过填充单元152(图9)引入腔86中的硬质金属粉末压紧成型。
再次参照图13和图14,将进一步说明腔86的设计。腔86的下侧190(图14)至少部分地由下模具部分120和竖直滑块124(如果存在的话)形成。上侧192(图13)至少部分地由上模具部分122和竖直滑块126(如果存在的话)限定。
对压坯10而言,下侧190和上侧192基本上对应于下基面30和上基面28。
如上所述,在基面28、30和外围区域32之间的压坯10上形成过渡部42。过渡部42分别布置于基面28、30的外围区域32的(4)侧,没有布置于切削刃12。过渡部42至少部分地设有半径部和/或倒角。具体地,倒角、具有切向切口的半径部和在压坯10上的类似轮廓优选地在模具82中通过模具部件限定,该模具部件不必为此目的具有过度的锥形。
在这方面,参考图13中的模具部件94的下突起,该下突起由194表示,以及参考图14中的模具部件96的上突起,该上突起由196表示。
突起194、196各自在腔86的下侧190和上侧192的边缘形成截面。因而,压坯10中的突起194、196允许过渡部42具有半径部、倒角、切向前进等。
在这种情况下,应该注意的是,优选地,没有竖直有效的冲头与设有相应的突起194、196以形成过渡部42的侧向模具部件90、92、94、96连接。例如,在图13和图14所示的实施方式中,如果下模具部分120和/或上模具部分122设计为主动冲头,则将在压制期间导致不利的压力分布或微组织结构。由突起194、196限定的腔86的那些区域将位于这种竖直冲头的有效范围之外。这意味着仅压坯10的过渡部42不会具有足够的强度。在压坯10中会导致不利或不稳定的微组织结构。
在这种情况下,应注意的是,将冲头100、104以及102、106布置在不同的竖直平面上是有利的。相互对置的冲头对100、104和102、106之间的竖直偏移允许对硬质金属粉末的均匀压紧。换言之,在模具部件90、94的下突起194的区域中布置在腔86中的粉末由冲头102、106压紧。另外,布置在模具部件92、96的上突起196的区域中的粉末由冲头100、104压紧。冲头100、104和102、106形成相交但彼此间隔开的压力轴对180、184和182、186。
另外,参考图15至图18所示的压制装置80的状态。在图15至图18中,腔86打开,从而可以移除压坯10。出于说明的原因,压坯10在图15至图18中以“悬浮状态(Schwebezustand)”示出,即处于由闭合状态下的腔86最初限定的位置和取向。
图15所示的立体图示例性地示出了压坯10上与(上)基面28相关联的切削刃12,其中切削刃12至少部分地由与模具部件90配合的冲头100形成。另外,在图15中用42表示在压坯10的外围区域32与基面28之间由模具部件92中的突起196生成的过渡部,参见图18。
图16中的示意图显示,从观察者的角度来看,布置在压坯10前面的上模具部分122没有完全覆盖压块10。未由上模具部分122形成的过渡部42在上模具部分122下方突出。
从图7至图18中可以看出,在所示的示例性实施方式中,腔86完全由移动部件形成,移动部件是冲头部件和模具部件。
图17和图18示出了冲头100、102、104、106的成形部分200,其分别与压块10的切削刃12相关联。成形部分200在冲头100、102、104、106的相应前端处形成为面向腔86的中心的突起或凸起。成形部分200分别形成切削刃12的槽状夹紧面36。在冲头100、102、104、106的成形部分200和与之相关的模具部件90、92、94、96之间的过渡部处,在所得到的压坯10中形成切削边34。
图17中所示的横截面示出了与压坯的上基面28相关联的上切削边34。图18中所示的截面示出了与压坯10的下基面30相关联的下切削边34。与相应的切削刃12相关联的自由面38(再次参见图1至图4)可以由下模具部分120和上模具部分122限定。自由面38通常仅相对于水平面轻微倾斜,从而可以实现下模具部分120和上模具部分122的相应形状,而没有过多的壁厚减小或没有过度尖锐的切口。
在压制装置80中制造压坯10的关键在于未使用竖直压制轴。主压制轴是侧向和横向压制轴180、182、184、186,参见图12。通过这种方式,压坯10的特殊对称设计可以至少接近净成形地通过硬质金属压制生成。这允许显着减少后处理需求。
根据图6至图18所示的概念允许更大的设计自由度,并且允许压坯10和基于其的切削刀片66的适当设计(图5)。
参考图19,借助于示意性框图示出了用于制造硬质金属压坯的方法的示例性实施方式。根据该方法生产的压坯可用于制造切削刀片,具体为用于制造复杂几何形状的可转位刀片。优选地,该方法允许制造具有较低后处理需求、具体为具有低加工成本的压坯。
该方法包括步骤S10,在步骤S10中提供多部件模具。接下来是标记为S12的步骤,在步骤S12中至少部分地形成模具中的腔。优选地,腔由多个可移动的模具部件形成。具体地,步骤S12可包括提供多个模具部件和可能的下模具部分。在步骤S12之后,腔尚未完全闭合。
接下来是步骤S14,其包括用硬质金属粉末填充腔。具体地,填充可以通过填充靴部来完成,该填充靴部可以从上方馈送至腔的开口。这样,硬质金属粉末通过重力作用进入腔。当腔充分填充时,填充靴部移动远离腔的开口。
接下来是步骤S16,其包括通过馈送上模具部分来封闭腔。有利的是,在通过上模具部分封闭腔时,侧向冲头略向外移动。以这种方式,支持腔的横向(水平)部分方向上的填充。侧向冲头的缩回可以产生负压,这导致抽吸效应或分料后效应。
通过上模具部分、下模具部分和侧向模具部件限定了腔的大部分。步骤S12和S16还可包括馈送滑块,具体为竖直滑块。优选地,滑块联接到下模具部分和/或上模具部分。滑块可用于在所得到的压坯中限定孔或凹槽。
另一步骤S18包括保持可移动的模具部件。具体地,模具部件、下模具部分、上模具部分以及滑块(如果存在的话)能够形式锁合和/或力锁合地锁定,以承受压制压力并且以期望的精度制造压坯。
标记为S20的步骤描述了实际的压制过程。硬质金属粉末的压紧主要通过侧向冲头来进行。侧向冲头可以侧向馈送到腔上,以压紧粉末。优选地,侧向冲头联接到侧向模具部件。这可例如包括共同的引导表面或引导凹槽。换言之,作为示例,至少一些侧向模具部件可以为相应的侧向滑块提供引导。以这种方式,可以使模具非常紧凑。
压制步骤S20之后是步骤S22,该步骤S22包括打开腔。侧向冲头和可移动的模具部件,可选地包括可竖直移动的工具部件(例如,带有滑块的上模具部分或下模具部分)移动到打开位置,以便能够移除压坯。
可以附加步骤,具体为后处理步骤和/或处理步骤。以这种方式,可以使压坯成为所需的形状。可以将压坯送入烧结设备,以便通过烧结基于压坯制造切削工具,具体为切削刀片或刀片。
Claims (24)
1.一种制造近净成形硬质金属压坯的方法,具体为用于制造用于切削工具(66)的烧结坯料的方法,所述方法包括以下步骤:
-提供包括多个侧向模具部件(90、92、94、96)的多部件模具(82),所述侧向模具部件限定用于所述压坯(10)的腔(86)的侧面,
其中,所述侧向模具部件(90、92、94、96)中的至少一个还限定所述腔(86)的上侧(192)的一部分,
-馈送所述侧向模具部件(90、92、94、96),
-馈送至少两个侧向冲头部件(100、102、104、106),
其中,至少两个所述侧向模具部件(90、92、94、96)设有用于侧向冲头部件(100、102、104、106)的引导凹槽(110、112、114、116),
-通过所述腔(86)的开口馈送填充单元(152),并用硬质金属粉末填充所述腔(86),
-馈送至少一个上模具部分(122),所述上模具部分(122)限定所述腔(86)的上侧(192)的一部分,
-保持所述侧向模具部件(90、92、94、96)和所述上模具部分(122),
-用至少两个侧向冲头部件(100、102、104、106)压紧粉末,以及
-打开所述侧向模具部件(90、92、94、96)、所述上模具部分(122)和所述冲头部件(100、102、104、106),以使所述压坯(10)脱模。
2.根据权利要求1所述的方法,还包括:
-提供所述侧向模具部件(90、92、94、96)中的至少一个,进一步限定所述腔(86)的下侧(190)的一部分,
-提供至少一个下模具部分(120),所述下模具部分(120)限定所述腔(86)的下侧(190)的一部分,以及
-保持所述下模具部分(120)与所述侧向模具部件(90、92、94、96)和所述上模具部分(122)在一起。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中,在压紧过程中,固定所述侧向模具部件(90、92、94、96)、所述上模具部分(122)和所述下模具部分(120),以及其中所述侧向冲头部件(100、102、104、106)用于压紧粉末。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述压紧包括由所述侧向冲头部件(100、102、104、106)进行侧向压紧,其中,所述侧向冲头部件(100、102、104、106)的相应移动方向平行于平面定向,所述平面相对于所述上模具部分(122)的进给方向倾斜,具体地垂直于所述上模具部分(122)的进给方向。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述侧向模具部件(90、92、94、96)和所述侧向冲头部件(100、102、104、106)能够平行于第一平面、具体为水平平面移动,以及其中,所述上模具部分(122)能够平行于第二平面移动、具体地,所述下模具部分(120)也能够平行于所述第二平面移动,所述第二平面具体为竖直平面。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述上模具部分(122)联接至竖直滑块(126),所述竖直滑块(126)在所述压坯(10)中形成凹部(18)、具体为竖直穿过所述压坯(10)的凹部,其中,所述竖直滑块(126)能够平行于所述上模具部分(122)移动,其中,具体地,所述下模具部分(120)也联接至相应的竖直滑块(124)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,馈送所述侧向模具部件(90、92、94、96)的步骤包括:馈送可朝向彼此和远离彼此移动的三个或更多个所述侧向模具部件(90、92、94、96),以打开或闭合所述腔(86)。
8.根据权利要求7所述的方法,其中,所述侧向模具部件(90、92、94、96)共同限定所述压坯(10)的水平边界。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述腔(86)和所述压坯(10)的最终形状完全由可移动的模具部件(90、92、94、96、120、122、124、126)和冲头部件(100、102、104、106)限定。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,布置在所述引导凹槽(110、112、114、116)中的每个冲头部件(100、102、104、106)均与相应的侧向模具部件(90、92、94、96)相关联,以及所述冲头部件(100、102、104、106)的运动方向平行于所述侧向模具部件(90、92、94、96)的运动方向。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,至少两个冲头部件(100、102、104、106),具体为两对冲头部件(100、102、104、106)彼此竖直偏移。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述冲头部件(100、102、104、106)形成所述压坯(10)的形状的不可竖直脱模的部分。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述侧向模具部件(90、92、94、96)在所述压坯(10)的外围区域(32)与所述压坯(10)的上基面或下基面(28、30)中的至少一个之间形成过渡部(42),具体地,所述过渡部(42)包括半径部或倒角。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,在没有冲头的情况下,在所述腔(86)中制造所述压坯(10)的上基面或下基面(28、30)中至少一个,优选地在所述腔(86)中制造两个基面(28、30)。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,设置4个侧向模具部件(90、92、94、96),以便形成用于菱形形状的可转位刀片(66)的压坯(10),所述侧向模具部件(90、92、94、96)至少部分地限定所述压坯(10)的4个侧面,并且连接至4个侧向冲头部件(100、102、104、106),所述4个侧向冲头部件(100、102、104、106)在所述压坯(10)的4个外周侧上限定4个夹紧面(36),其中,所述上模具部分(122)用于形成上基面(28),所述下模具部分(120)用于形成下基面(30),所述上模具部分(122)设置为联接至上竖直滑块(126),所述下模具部分(120)设置为联接至所述下竖直滑块(124),其中,所述上竖直滑块(126)和所述下竖直滑块(124)共同在所述压坯(10)上形成通道开口(18)。
16.一种用于制造硬质金属切削工具的方法,所述切削工具具体为切削刀片,所述方法包括:
-制造根据权利要求1至15中任一项所述的压坯(10),
-通过限制性后处理或无需后处理来处理零件,具体为从压制装置转移到烧结装置,以及
-烧结所述压坯(10)。
17.一种用于近净成形制造硬质金属压坯(10)的装置(80),具体为用于制造用于切削工具(66)的烧结坯料的装置(80),所述装置(80)包括:
-床(84),
-多部件模具(82),配置为形成用于压坯(10)的腔(86),所述模具(82)包括多个侧向模具部件(90、92、94、96),所述侧向模具部件(90、92、94、96)限定所述腔(86)的侧面,其中,所述侧向模具部件(90、92、94、96)中的至少一个还限定所述腔(86)的上侧(192)的一部分,
-上模具部分(122),限定所述腔(86)的上侧(192)的一部分,
-冲头单元(98),具有至少两个侧向冲头部件(100、102、104、106),其中,至少两个所述侧向模具部件(90、92、94、96)设有用于侧向冲头部件(100、102、104、106)的引导凹槽(110、112、114、116),以及
-填充单元(152),具有填充靴部(154),所述填充靴部(154)能够馈送至所述腔(86)的开口,以便用硬质金属粉末填充所述腔(86),
其中,所述侧向模具部件(90、92、94、96)和所述上模具部分(122)能够在打开位置与闭合位置之间移动,
其中,所述侧向模具部件(90、92、94、96)和所述上模具部分(122)在所述闭合位置限定所述压坯(10)的表面,
其中,所述侧向冲头部件(100、102、104、106)能够沿着所述侧向模具部件(90、92、94、96)中的引导凹槽(110、112、114、116)移动以压紧粉末,以及
其中所述侧向冲头部件(100、102、104、106)的运动方向平行于以下平面取向:所述平面相对于所述上模具部分(122)的进给方向倾斜,具体地垂直于所述上模具部分(122)的进给方向。
18.根据权利要求17所述的装置,还包括下模具部分(120),所述下模具部分限定所述腔(86)的下侧(190)的一部分,其中,所述侧向模具部件(90、92、94、96)中的至少一个还限定所述腔(86)的下侧(190)的一部分,其中,所述侧向模具部件(90、92、94、96)、所述上模具部分(122)和所述下模具部分(120)能够在所述闭合位置固定。
19.根据权利要求17或18所述的装置,其中,所述侧向模具部件(90、92、94、96)和横向冲头部件(100、102、104、106)能够平行于第一平面移动,所述第一平面具体为水平平面,以及其中所述上模具部分(122)能够平行于第二平面移动,具体地,所述下模具部分(120)也能够平行于第二平面移动,所述第二平面具体为竖直平面。
20.根据权利要求17至19中任一项所述的装置,还包括保持单元(150),所述保持单元(150)使所述侧向模具部件(90、92、94、96)、所述上模具部分(122)和所述下模具部分(120)在所述闭合位置彼此固定,以形成所述压坯(10)的外围区域(32)。
21.根据权利要求17至20中任一项所述的装置,其中,所述上模具部分(122)联接至竖直滑块(126),所述竖直滑块(126)在所述压坯(10)中形成凹部(18),具体为竖直延伸穿过所述压坯(10)的凹部(18),其中,所述竖直滑块(126)能够平行于所述上模具部分(122)移动,以及具体地,所述下模具部分(120)也连接至相应的竖直滑块(122)。
22.根据权利要求17至21中任一项所述的装置,其中,所述粉末的压紧基本上、优选地仅由所述侧向冲头部件(100、102、104、106)进行。
23.根据权利要求17至22中任一项所述的装置,其中,所述侧向模具部件(90、92、94、96)在所述压坯(10)的外围区域(32)与所述压坯(10)的上基面或下基面(28、30)中的至少一个之间形成过渡部(42),其中,所述过渡部(42)包括半径部或倒角。
24.一种硬质金属压坯(10),具体为用于旋转工具(66)的通过限制性后处理或无需后处理制造的压坯(10),所述压坯(10)具有:
两个彼此相对配置的基面(28、30),
在两个基面(28、30)之间延伸的外围区域(32),以及
多个切削刃(12),所述切削刃由多部件模具(84)的分型面限定,
其中,至少一个切削刃(12)与第一基面(28)相关联,至少一个切削刃(12)与第二基面(30)相关联,
其中,所述切削刃(12)在所述外围区域(32)中与槽形夹紧面(36)相关联,其不垂直于所述基面(28、30)并可脱模,
其中,所述切削刃(12)和所述夹紧面(36)至少部分地由冲头部件(100、102、104、106)限定,所述冲头部件(100、102、104、106)横向于所述基面(28、30)的法线进给,并实现相应定向的微组织结构,所述基面(28、30)不具有冲头,由能横向于所述基面(28、30)的法线进给的侧向模具部件(90、92、94、96)和能够平行于所述基面(28、30)的法线进给的侧向模具部件(90、92、94、96)限定,其中所述压坯(10)优选地根据权利要求1至15中任一项进行制造。
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---|---|---|---|
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PCT/EP2017/075948 WO2018069397A1 (de) | 2016-10-12 | 2017-10-11 | Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines hartmetallpresslings sowie hartmetallpressling |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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---|---|---|---|
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---|---|
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110480006A (zh) * | 2019-09-17 | 2019-11-22 | 哈工大机器人(岳阳)军民融合研究院 | 基于金属基复合材料磁脉冲双向压制的装置及压制方法 |
RU2764451C1 (ru) * | 2021-06-17 | 2022-01-17 | Общество с ограниченной ответственностью «Вириал» (ООО "Вириал") | Установка формования заготовок для режущих пластин |
CN115139057A (zh) * | 2022-03-01 | 2022-10-04 | 台州市路桥恒亿达塑业水暖厂 | 一种手模成型生产工艺 |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019130940A1 (de) * | 2019-10-25 | 2021-04-29 | Gühring KG | Verfahren zur Herstellung einer Wendeschneidplatte sowie ein zerspanendes Werkzeug |
EP3892401A1 (en) * | 2020-04-08 | 2021-10-13 | Walter Ag | Press tool and method for forming a cutting insert green body having a through hole |
US11357543B1 (en) * | 2020-12-31 | 2022-06-14 | Giovanna McCarthy | Curved cannula |
CN113977212B (zh) * | 2021-10-29 | 2024-03-29 | 湖北江山专用汽车有限公司 | 一种搅拌车叶片模具修模的方法、模具及叶片 |
DE102021132676A1 (de) | 2021-12-10 | 2023-06-15 | Horn Hartstoffe Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Hartmetallpresslingen |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060165828A1 (en) * | 2005-01-27 | 2006-07-27 | Iscar Ltd. | Method and apparatus for manufacturing a cutting insert |
US20090136776A1 (en) * | 2007-11-27 | 2009-05-28 | Kennametal Inc. | Method And Apparatus Using A Split Case Die To Press A Part And The Part Produced Therefrom |
CN103732386A (zh) * | 2011-08-14 | 2014-04-16 | 伊斯卡有限公司 | 用于制造切削刀片的设备和方法 |
EP2808106A1 (en) * | 2013-05-30 | 2014-12-03 | Sandvik Intellectual Property AB | A method and arrangement for manufacturing a cutting insert |
WO2015120496A1 (de) * | 2014-02-17 | 2015-08-20 | Ceratizit Austria | Formwerkzeug, verfahren zur herstellung eines grünlings und verwendung des formwerkzeugs |
CN105916620A (zh) * | 2013-12-20 | 2016-08-31 | 山高刀具公司 | 具有十字孔的切割刀片和生坯以及制作这样的切割刀片和生坯的方法 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1423279A1 (ru) * | 1987-01-09 | 1988-09-15 | Кировоградское Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро Производственного Объединения "Пишмаш" | Устройство дл заполнени пресс-формы порошком |
JP4348750B2 (ja) * | 1998-04-21 | 2009-10-21 | 日産自動車株式会社 | 粉末成形装置及びその駆動方法 |
RU2373025C1 (ru) * | 2008-03-04 | 2009-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью Торговый дом "Абразивные заводы Урала" | Устройство для прессования заготовок из порошков тугоплавких металлов |
DE102010048183A1 (de) | 2010-10-13 | 2012-04-19 | Komage-Gellner Maschinenfabrik Kg | Presse und Verfahren zur Herstellung eines Formlings aus pulverförmigem Material |
RU120028U1 (ru) * | 2011-12-29 | 2012-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) | Устройство для холодного формования заготовок из порошковых материалов |
DE102013204370A1 (de) * | 2012-03-13 | 2013-09-19 | Ceramtec Gmbh | Verfahren zum Pressen eines Grünlings für die Herstellung von Schneidplatten |
DE102012108751A1 (de) * | 2012-09-18 | 2014-03-20 | Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn Gmbh | Schneideinsatz und Werkzeug zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks |
DE102012108752B3 (de) | 2012-09-18 | 2014-01-23 | Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn Gmbh | Schneideinsatz und Werkzeug zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks |
-
2016
- 2016-10-12 DE DE102016119429.8A patent/DE102016119429A1/de active Pending
-
2017
- 2017-10-11 CN CN201780062880.7A patent/CN110139725B/zh active Active
- 2017-10-11 WO PCT/EP2017/075948 patent/WO2018069397A1/de unknown
- 2017-10-11 JP JP2019520634A patent/JP6875515B2/ja active Active
- 2017-10-11 RU RU2019110215A patent/RU2727467C1/ru active
- 2017-10-11 EP EP17791602.0A patent/EP3525970A1/de active Pending
- 2017-10-11 CA CA3039080A patent/CA3039080A1/en not_active Abandoned
-
2019
- 2019-04-11 US US16/381,588 patent/US11267214B2/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060165828A1 (en) * | 2005-01-27 | 2006-07-27 | Iscar Ltd. | Method and apparatus for manufacturing a cutting insert |
US20090136776A1 (en) * | 2007-11-27 | 2009-05-28 | Kennametal Inc. | Method And Apparatus Using A Split Case Die To Press A Part And The Part Produced Therefrom |
CN103732386A (zh) * | 2011-08-14 | 2014-04-16 | 伊斯卡有限公司 | 用于制造切削刀片的设备和方法 |
EP2808106A1 (en) * | 2013-05-30 | 2014-12-03 | Sandvik Intellectual Property AB | A method and arrangement for manufacturing a cutting insert |
CN105916620A (zh) * | 2013-12-20 | 2016-08-31 | 山高刀具公司 | 具有十字孔的切割刀片和生坯以及制作这样的切割刀片和生坯的方法 |
WO2015120496A1 (de) * | 2014-02-17 | 2015-08-20 | Ceratizit Austria | Formwerkzeug, verfahren zur herstellung eines grünlings und verwendung des formwerkzeugs |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110480006A (zh) * | 2019-09-17 | 2019-11-22 | 哈工大机器人(岳阳)军民融合研究院 | 基于金属基复合材料磁脉冲双向压制的装置及压制方法 |
CN110480006B (zh) * | 2019-09-17 | 2021-08-27 | 哈工大机器人(岳阳)军民融合研究院 | 基于金属基复合材料磁脉冲双向压制的装置及压制方法 |
RU2764451C1 (ru) * | 2021-06-17 | 2022-01-17 | Общество с ограниченной ответственностью «Вириал» (ООО "Вириал") | Установка формования заготовок для режущих пластин |
CN115139057A (zh) * | 2022-03-01 | 2022-10-04 | 台州市路桥恒亿达塑业水暖厂 | 一种手模成型生产工艺 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019536642A (ja) | 2019-12-19 |
CN110139725B (zh) | 2021-06-22 |
DE102016119429A1 (de) | 2018-04-12 |
JP6875515B2 (ja) | 2021-05-26 |
EP3525970A1 (de) | 2019-08-21 |
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