CN111496259A - 一种用于制作粉末模块式刀具的成型模具和成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于制作粉末模块式刀具的成型模具和成型方法，成型模具包括模架、用于成型刀具切削部分的上模组件、用于成型刀具夹持部分的下模组件和可将刀具从成型模具中顶出的顶出器，模架开设有贯穿模架的上表面和下表面的模腔，上模组件可在模腔内上下移动，下模组件装设在模腔下方，下模组件包括至少两个周向设置的下模体，各下模体的内侧面上部均设有接口凹进，当上模组件与下模组件合模时，各下模体径向移动至各接口凹进配合形成完整的接口凹进腔，上模组件的下表面与各下模体的上表面接触，接口凹进腔与上模组件形成的上腔体相通形成刀具成型腔，成型方法包括合模、注射成型、冷却、开模脱模等步骤，成型质量高、成本低且操作简单。

Description

一种用于制作粉末模块式刀具的成型模具和成型方法
技术领域
本发明涉及切削刀具成型领域，尤其涉及一种用于制作粉末模块式刀具的成型模具和成型方法。
背景技术
切削刀具在加工过程中通常只有切削部分参与切削，夹持柄部并不参与切削，为了避免切削部分损坏造成整个切削刀具的报废，延长切削刀具的使用寿命，行业内将切削刀具的切削部和夹持柄部独立设置，切削部、夹持柄部通过普通螺纹等连接方式实现切削部分在夹持柄部上的重复装卸。
随着制造业的快速发展，刀具的长径比不断增大，对刀具的结构提出了更高的强度及刚性要求，为了使该类模块式刀具与整体式刀具的性能接近，现有技术中，通常选用硬质合金或和与硬质合金性能接近的材料制作刀具，同时，为了便于切削部件在夹持部件上的快速装卸，切削刀具一般采用螺纹连接形式实现切削部件、夹持部件的连接，虽然保证了连接强度和可快速装卸，但是硬质合金螺纹需要采用磨削或其它材料去除方法进行加工，加工成本十分高昂，同时采用材料除去方法加工的螺纹边缘易发生崩缺，有效降低螺纹连接可靠性，极大地降低使用寿命，同时起中心定位支撑的中心台、轴向支撑的台阶面决定刀具轴向、径向跳动尺寸精度，为了保证轴向、径向跳动尺寸精度中心台、台阶面一般采用磨削方式进行高精度尺寸加工，中心台与台阶面相交处无法进行凹进清根，导致台阶面和刀体端面干涉而无法完全贴合，极大降低了刀具轴向尺寸精度和使用寿命。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种成型质量高、成本低且操作简单的用于制作粉末模块式刀具的成型模具和成型方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种用于制作粉末模块式刀具的成型模具，包括模架、用于成型刀具切削部分的上模组件、用于成型刀具夹持部分的下模组件和可将刀具从成型模具中顶出的顶出器，所述模架开设有贯穿模架的上表面和下表面的模腔，所述上模组件可在所述模腔内上下移动，所述下模组件装设在所述模腔下方，所述下模组件包括至少两个周向设置的下模体，各所述下模体的内侧面上部均设有接口凹进，当上模组件与下模组件合模时，各所述下模体径向移动至各所述接口凹进配合形成完整的接口凹进腔，所述上模组件的下表面与各所述下模体的上表面接触，所述接口凹进腔与所述上模组件形成的上腔体相通形成刀具成型腔。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述上模组件包括左上模体和右上模体，所述左上模体和右上模体的外侧壁上均设有导向凸条，所述模腔内开设有与所述导向凸条配合的导向凹槽。
所述各所述下模体的内侧面下部均设有与所述接口凹进相通的顶出凹进，当上模组件与下模组件合模时，各所述顶出凹进配合形成完整的顶出凹进腔，所述顶出器上端置于所述顶出凹进腔内并可将刀具从成型模具中顶出至所述模架上表面上方。
所述成型模具还包括上芯杆和下芯杆，所述上芯杆可在所述上腔体内以形成刀具的顶锥台，所述下芯杆置于所述接口凹进腔内以形成刀具的中心孔。
所述顶出器上开设有通孔，所述下芯杆穿设于所述顶出器的通孔内。
所述左上模体和右上模体上分别设有左芯杆和右芯杆，所述左芯杆和右芯杆均可移动至端部置于所述刀具成型腔以分别形成刀具两侧的冷却孔。
所述左上模体和右上模体的内侧配合面上均开设有填料槽，当所述左上模体和右上模体合模时，两个填料槽配合形成填料孔。
所述下模组件包括三个下模体。
一种用于制作粉末模块式刀具的成型方法，采用上述的用于制作粉末模块式刀具的成型模具，且包括以下步骤：
S1、将上模组件与下模组件合模，顶出器从刀具成型腔内退出；
S2、将硬质合金粉末等成型原料形成的注射喂料在注射温度120℃-150℃、注射压力80Mpa-100MPa、注射速度30cm3/s-45cm3/s以及成型模具温度125℃-135℃下注射进入刀具成型腔内，形成注射坯；
S3、将成型模具冷却至脱模温度25℃-70℃；
S4、将上模组件与下模组件开模，顶出器动作将注射坯从刀具成型腔内顶出。
作为上述技术方案的进一步改进：
在所述步骤S2之前，将上芯杆、下芯杆、左芯杆和右芯杆置于刀具成型腔内对应位置。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明的用于制作粉末模块式刀具的成型模具，包括模架、用于成型刀具切削部分的上模组件、用于成型刀具夹持部分的下模组件和可将刀具从成型模具中顶出的顶出器，模架开设有贯穿模架的上表面和下表面的模腔，上模组件可在模腔内上下移动，下模组件装设在模腔下方，下模组件包括至少两个周向设置的下模体，各下模体的内侧面上部均设有接口凹进，当上模组件与下模组件合模时，各下模体径向移动至各接口凹进配合形成完整的接口凹进腔，上模组件的下表面与各下模体的上表面接触，接口凹进腔与上模组件形成的上腔体相通形成刀具成型腔，采用本发明的模具制作粉末模块式刀具，刀具的螺纹部分可通过模具直接成型，不需要单独加工，大幅降低了刀具的加工难度和加工成本，上模组件合模形成上腔体，下模组件合模形成接口凹进腔，上模组件的上腔体内和下模组件的接口凹进腔内可分别设置与刀具的切削部分和夹持部分对应的光滑圆角或固定凹进或凸起，尤其是接口凹进腔与夹持部分的螺纹段的螺纹顶部、螺纹底部对应处均可设置为光顺圆角，可避免螺纹的边缘锋利而易发生崩缺，提高螺纹边缘强度，而切削部分和夹持部分结合处对应的上腔体和接口凹进腔结合处设置固定深度的环形凹进或环形凸起，可有效消除切削部分和夹持部分结合处在安装至刀体时与中心台、台阶面的干涉，提高刀具安装至刀体时的连接强度和精度，提高了成型质量和刀具的使用寿命，下模组件采用分体式结构，便于各下模体的接口凹进内的光顺圆角以及环形凹进或凸起等加工，进一步提高成型质量，且便于脱模。
(2)本发明的用于制作粉末模块式刀具的成型方法，采用上述成型模具，所得到的模块式刀具成型质量高、使用寿命长。
附图说明
图1是本发明用于制作粉末模块式刀具的成型模具的立体图。
图2是本发明用于制作粉末模块式刀具的成型模具的立体分解图。
图3是本发明用于制作粉末模块式刀具的成型模具的俯视图。
图4是图3的A-A视图。
图5是图3的B-B视图。
图6是采用本发明的用于制作粉末模块式刀具的成型模具所制作的一种切削刀具的立体图。
图7是采用本发明的用于制作粉末模块式刀具的成型模具所制作的一种切削刀具的剖视图。
图中各标号表示：
1、模架；2、上模组件；21、左上模体；22、右上模体；3、下模体；4、顶出器；5、接口凹进；6、顶出凹进；7、上芯杆；8、下芯杆；9、导向凸条；10、导向凹槽；11、模腔；12、填料孔；13、左芯杆；14、右芯杆；100、切削部分；101、夹持部分；102、根部凹进；103、螺纹段；104、顶锥台；105、中心孔；106、冷却孔。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
图1至图5示出了本发明用于制作粉末模块式刀具的成型模具的一种实施例，该用于制作粉末模块式刀具的成型模具包括模架1、用于成型刀具切削部分的上模组件2、用于成型刀具夹持部分的下模组件和可将刀具从成型模具中顶出的顶出器4，模架1开设有贯穿模架1的上表面和下表面的模腔11，上模组件2可在模腔11内上下移动，下模组件装设在模腔11下方，下模组件包括至少两个周向设置的下模体3，各下模体3的内侧面上部均设有接口凹进5，当上模组件2与下模组件合模时，各下模体3径向移动至各接口凹进5配合形成完整的接口凹进腔，上模组件2的下表面与各下模体3的上表面接触，接口凹进腔与上模组件2形成的上腔体相通形成刀具成型腔，采用本发明的模具制作粉末模块式刀具，刀具的螺纹部分可通过模具直接成型，不需要单独加工，大幅降低了刀具的加工难度和加工成本，上模组件2合模形成上腔体，下模组件合模形成接口凹进腔，上模组件2的上腔体内和下模组件的接口凹进腔内可分别设置与刀具的切削部分和夹持部分对应的光滑圆角或固定凹进或凸起，尤其是接口凹进腔与夹持部分的螺纹段的螺纹顶部、螺纹底部对应处均可设置为光顺圆角，可避免螺纹的边缘锋利而易发生崩缺，提高螺纹边缘强度，而切削部分和夹持部分结合处对应的上腔体和接口凹进腔结合处设置固定深度的环形凹进或环形凸起，可有效消除切削部分和夹持部分结合处在安装至刀体时与中心台、台阶面的干涉，提高刀具安装至刀体时的连接强度和精度，提高了成型质量和刀具的使用寿命，下模组件采用分体式结构，便于各下模体3的接口凹进5内的光顺圆角以及环形凹进等加工，进一步提高成型质量，且便于脱模。
本实施例中，上模组件2包括左上模体21和右上模体22，左上模体21和右上模体22的外侧壁上均设有导向凸条9，模腔11内开设有与导向凸条9配合的导向凹槽10，上模组件2采用分体式结构，便于上腔体内的光顺圆角以及环形凹进等结构的加工，进一步提高成型质量，且便于脱模，导向凸条9和导向凹槽10配合，在左上模体21和右上模体22移动以开模或合模时进行导向，提高上模组件2开模和合模的稳定性，本实施例中，左上模体21和右上模体22的外侧壁上均设有两个向外倾斜向上的导向凸条9。
本实施例中，各下模体3的内侧面下部均设有与接口凹进5相通的顶出凹进6，当上模组件2与下模组件合模时，各顶出凹进6配合形成完整的顶出凹进腔，顶出器4上端置于顶出凹进腔与上模组件2和下模组件共同形成刀具成型腔，脱模时，上模组件2和下模组件开模，顶出器4向上推动以将刀具从成型模具中顶出至模架1上表面上方。
本实施例中，成型模具还包括上芯杆7和下芯杆8，上芯杆7可在上腔体内以形成刀具的顶锥台，下芯杆8置于接口凹进腔内以形成刀具的中心孔，通过活动设置的上芯杆7和下芯杆8形成刀具的顶锥台和中心孔，简单易行，进一步降低了刀具的制作成本，顶锥台可用于刀具后续的加工定位，中心孔可实现冷却液的输入。
本实施例中，顶出器4上开设有通孔，下芯杆8穿设于顶出器4的通孔内，通孔竖直设置，下芯杆8在通孔内移动，稳定可靠且对中心孔的成型精度高。
本实施例中，左上模体21和右上模体22上分别设有左芯杆13和右芯杆14，左芯杆13和右芯杆14均可移动至端部置于刀具成型腔内以分别形成刀具两侧的冷却孔，左芯杆13和右芯杆14可移动至与中心孔相通，使两侧冷却孔与中心孔相通，冷却液通过中心孔输入冷却孔。
本实施例中，左上模体21和右上模体22的内侧配合面上均开设有填料槽，当左上模体21和右上模体22合模时，两个填料槽配合形成填料孔12，填料槽位于左上模体21和右上模体22的内侧配合面上，便于加工。
本实施例中，下模组件包括三个下模体3，采用三个下模体3共同组成下模组件，降低了下模体3的加工难度。
采用本实施例中的用于制作粉末模块式刀具的成型模具可以成型如图6和图7所示的粉末模块式刀具，该刀具包括切削部分100和具有螺纹段103的夹持部分101，在下模组件上设置对应的环形凸起，在切削部分和夹持部分的结合处形成根部凹进102，从而避免了刀具安装至刀杆时的配合处发生干涉，提高了定位精度和强度，所形成的顶锥台104、中心孔105和两个冷却孔106均如图7所示。
除上述实施例外，还可将下模组件设置为包括两组或四组等数量的下模体。
本发明的用于制作粉末模块式刀具的成型方法，采用上述的用于制作粉末模块式刀具的成型模具，且包括以下步骤：
S1、将上模组件2与下模组件合模，顶出器4从刀具成型腔内退出；
S2、将硬质合金粉末等成型原料形成的注射喂料在注射温度120℃-150℃、注射压力80Mpa-100MPa、注射速度30cm3/s-45cm3/s以及成型模具温度125℃-135℃下注射进入刀具成型腔内，形成注射坯；
S3、将成型模具冷却至脱模温度25℃-70℃；
S4、将上模组件2与下模组件开模，顶出器4动作将注射坯从刀具成型腔内顶出。
本发明的用于制作粉末模块式刀具的成型方法，采用上述的用于制作粉末模块式刀具的成型模具，操作简单，生产成本低，且所得到的粉末模块式刀具成型质量高、使用寿命长，具体而言，包括以下步骤：
S1、将上模组件2与下模组件合模，即左上模体21和右上模体22向下移动至下端与模架1下表面平齐，下模体沿模架1的下表面相互聚拢，形成刀具成型腔，顶出器4从刀具成型腔内退出；
S2、将硬质合金粉末等成型原料形成的注射喂料在注射温度120℃-150℃、注射压力80Mpa-100MPa、注射速度30cm3/s-45cm3/s以及成型模具温度125℃-135℃下注射进入刀具成型腔内，形成注射坯；本实施例中，注射温度为135℃，注射压力为95MPa，注射速度为35cm3/s，成型模具温度为130℃；
S3、将成型模具冷却至脱模温度25℃-70℃；本实例中，脱模温度为50℃；
S4、将上模组件2与下模组件开模，即左上模体21和右上模体22向上移动，下模体沿模架1的下表面相互远离，顶出器4动作将注射坯从刀具成型腔内顶出。
本实施例中，在步骤S2之前，将上芯杆7、下芯杆8、左芯杆13和右芯杆14置于刀具成型腔内对应位置以分别形成顶锥台、中心孔和两个冷却孔。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种用于制作粉末模块式刀具的成型模具，其特征在于：包括模架(1)、用于成型刀具切削部分的上模组件(2)、用于成型刀具夹持部分的下模组件和可将刀具从成型模具中顶出的顶出器(4)，所述模架(1)开设有贯穿模架(1)的上表面和下表面的模腔(11)，所述上模组件(2)可在所述模腔(11)内上下移动，所述下模组件装设在所述模腔(11)下方，所述下模组件包括至少两个周向设置的下模体(3)，各所述下模体(3)的内侧面上部均设有接口凹进(5)，当上模组件(2)与下模组件合模时，各所述下模体(3)径向移动至各所述接口凹进(5)配合形成完整的接口凹进腔，所述上模组件(2)的下表面与各所述下模体(3)的上表面接触，所述接口凹进腔与所述上模组件(2)形成的上腔体相通形成刀具成型腔。
2.根据权利要求1所述的用于制作粉末模块式刀具的成型模具，其特征在于：所述上模组件(2)包括左上模体(21)和右上模体(22)，所述左上模体(21)和右上模体(22)的外侧壁上均设有导向凸条(9)，所述模腔(11)内开设有与所述导向凸条(9)配合的导向凹槽(10)。
3.根据权利要求1所述的用于制作粉末模块式刀具的成型模具，其特征在于：所述各所述下模体(3)的内侧面下部均设有与所述接口凹进(5)相通的顶出凹进(6)，当上模组件(2)与下模组件合模时，各所述顶出凹进(6)配合形成完整的顶出凹进腔，所述顶出器(4)上端置于所述顶出凹进腔内并可将刀具从成型模具中顶出至所述模架(1)上表面上方。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于制作粉末模块式刀具的成型模具，其特征在于：所述成型模具还包括上芯杆(7)和下芯杆(8)，所述上芯杆(7)可在所述上腔体内以形成刀具的顶锥台，所述下芯杆(8)置于所述接口凹进腔内以形成刀具的中心孔。
5.根据权利要求4所述的用于制作粉末模块式刀具的成型模具，其特征在于：所述顶出器(4)上开设有通孔，所述下芯杆(8)穿设于所述顶出器(4)的通孔内。
6.根据权利要求2或3所述的用于制作粉末模块式刀具的成型模具，其特征在于：所述左上模体(21)和右上模体(22)上分别设有左芯杆(13)和右芯杆(14)，所述左芯杆(13)和右芯杆(14)均可移动至端部置于所述刀具成型腔内以分别形成刀具两侧的冷却孔。
7.根据权利要求2所述的用于制作粉末模块式刀具的成型模具，其特征在于：所述左上模体(21)和右上模体(22)的内侧配合面上均开设有填料槽，当所述左上模体(21)和右上模体(22)合模时，两个填料槽配合形成填料孔(12)。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的用于制作粉末模块式刀具的成型模具，其特征在于：所述下模组件包括三个下模体(3)。
9.一种用于制作粉末模块式刀具的成型方法，采用权利要求1至8中任一项所述的用于制作粉末模块式刀具的成型模具，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将上模组件(2)与下模组件合模，顶出器(4)从刀具成型腔内退出；
S2、将硬质合金粉末等成型原料形成的注射喂料在注射温度120℃-150℃、注射压力80Mpa-100MPa、注射速度30cm3/s-45cm3/s以及成型模具温度125℃-135℃下注射进入刀具成型腔内，形成注射坯；
S3、将成型模具冷却至脱模温度25℃-70℃；
S4、将上模组件(2)与下模组件开模，顶出器(4)动作将注射坯从刀具成型腔内顶出。
10.根据权利要求9所述的用于制作粉末模块式刀具的成型方法，其特征在于：在所述步骤S2之前，将上芯杆(7)、下芯杆(8)、左芯杆(13)和右芯杆(14)置于刀具成型腔内对应位置。
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