一種切削刀片的製作方法

2023-04-25 16:18:11 1

專利名稱：一種切削刀片的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於工具機(如鉸床和鏜床)的切削刀片，本發明還涉及一種將切削刀 片固定於工具機的方法。
背景技術：
金剛石是最堅硬的物質，因此，金剛石在所有物質中抗磨損性最好， 一些用於工具機的 切割尖端或刀刃也是由金剛石粉末構成，金剛石粉末可以組成多晶金剛石(PCD)，與碳化 物切削刀具相比，PCD極其堅硬並且具有良好的抗磨損性。
PCD是由各自獨立的金剛石晶體燒結在一起，並互相關聯而成的一種複合材料。PCD 晶體可以直接燒結在一個切削刀具上，如專利EPO0528243A所示的旋轉刀頭。
PCD同樣可用於圓形坯體中，該圓形坯體由第一相PCD及第二相燒結碳化鎢組成。 坯體通過對一層鋪於金屬碳化物、氮化物或碳氮化物粉末基質上的金剛石粉末進行超高壓 和高溫處理而製成。在這個過程中，金屬第二相從燒結碳化物基質滲透到金剛石晶體之間 的間隙區域中，並且將金剛石晶體鍵合在一起。所合成的坯體將一層極其堅硬的PCD表層 結合到碳化物基質上。專利GB 2408735-A中對這一技術方案進行了說明。
PCD坯體非常昂貴而且通常被切割成多個小塊，這些小塊可以通過銅焊直接安裝在切 削刀具上，如專利DE 19937739-A所示。然而，這存在一個缺點，即一旦PCD尖端發生 磨損或損壞，則整個刀具必須丟棄或者回廠維修。
PCD坯體材料的另一個缺點是材料相對容易破碎，如果刀具受夾緊力作用時，它也可 能會發生損壞。在另一種技術中，PCD尖端焊接或銅焊在一個支承體上，該支承體通過機 械方法輪流固定於一個刀頭。這種裝置確保了任何的夾緊力均由刀片的主體承受，並且允 許對刀片進行更換。這樣一種刀片可從本申請中得到。
專利DE 4423861中公開了另一種現有的切削刀片，該切削刀片具有多個銅焊於主體 上的PCD尖端，可在刀具中重新定向，並可輪流使用各個PCD尖端。
將PCD尖端焊接或銅焊於支承體上的操作十分昂貴，而且焊接完成後，PCD尖端必 須準確地固定。
發明目的
本發明旨在提供一種改進的和更加經濟的用於工具機的PCD切削刀片。

發明內容
本發明提供了一種用於工具機的切削刀片，該切削刀片包含一個由多晶金剛石材料構成 的扁平刀葉，並且具有一個前表面和一個後表面，前表面由PCD相組成，PCD相上至少 具有一個切削刃，而後表面由第二相基質組成，後表面中至少具有一個凹槽，該凹槽在第 二相基質中，並且延伸垂直於各個切削刃。
優選地，凹槽由基質中多個鋸齒狀中的一個組成。
刀葉可以具有2至4個切削刃，優選地，刀葉呈正方形或者實質上呈正方形，優選地， 刀葉具有4個切削刃，並且刀葉的背面由兩組鋸齒形狀相交而成。
鋸齒形狀可以具有許多不同的形狀，包括對稱波形(如正弦波形)、曲折線形、溝紋 形狀以及非對稱鋸齒形狀。
本發明還提供了一種切削刀具，該切削刀具包含一個主體，主體中具有一個凹口，本 發明上述部分的刀葉安裝在該凹口中，刀葉背面上的各個凹槽與刀具上協同操作的脊部彼 此相互嚙合，以保證刀葉可承受機械的作用力。
優選地，脊部延伸橫跨刀葉的整個寬度，通過一個單獨的螺紋調節器，切削刀葉可沿 著脊部調整其定位。相互嚙合的凹槽和脊部可以防止刀葉在調整過程中傾斜。
刀具上的脊部可以形成一系列的鋸齒狀突起，這些鋸齒狀突起可以在凹口的一個表面 上，或者可選地，在一個安裝於凹口的可移動載體上。
刀葉通過一個緊固螺絲頭或者一夾緊板，被固定於所述的表面。然而，由於相互嚙合 的凹槽和脊部承受了機械力的作用，因此夾緊力能夠相對地得到降低。
一個正方形刀葉的後表面上具有多組相交的鋸齒狀突起，鬆開刀葉，讓相互嚙合的鋸 齒狀突起分離，然後旋轉刀葉，再重新讓鋸齒狀突起嚙合，則刀葉的4個切削刃均能得到 利用。
本發明還提供了一種將PCD材料切削刀葉固定於切削刀具中的方法，切削刀葉在PCD 表層上至少有一個切削刃，並且在其後表面的PCD第二相基質中至少具有一個凹槽，該切 削刀葉被夾緊在刀具的脊部，刀葉與所述脊部可相互嚙合。
優選地，凹槽實質上垂直於各個切削刃，通過刀葉沿著刀具上的脊部進行移動，刀葉 的切削刃可調整到新的位置。
若刀葉具有多個切削刃，則可對刀刃或者刀葉進行更換，更換時只需簡單地將刀葉從
載體移走，然後將前述的刀葉或另一個同樣的刀葉重新安裝到鋸齒狀突起或脊部上，則可 提供一個新的切削刃，而彼此相互嚙合的凹槽和脊部確保了所述切削刃能重新準確定位。


圖1是一個現有的切削刀片的平面圖2是本發明所述的切削刀片的立體視圖3是圖2所示的切削刀片的正面截面視圖4是圖2所示的切削刀葉的仰視圖，顯示其PCD表層；
圖5是切削刀具的徑向切面示意圖，在原位顯示切削刀片；以及
圖6是圖5所示的刀具的側視圖。
具體實施例方式
圖1顯示了一個現有的切削刀葉或刀片10，切削刀葉或刀片IO具有碳化鎢主體11， 碳化鎢主體11實質上呈矩形平面。刀片的前表面14上形成一個凹陷15或者凹痕，這凹陷 或者凹痕對稱地位於表面14的長中軸線和寬中軸線的大約中間位置。這一凹陷可用於將 刀片IO夾緊於刀具中，專利GB 2338196對其進行了詳細的說明。
碳化鎢主體11中有一個開口 13， PCD切割尖端12銅焊於開口 13中。
現特別參考圖2至圖4，圖2至圖4顯示了本發明所述的切削刀片或刀葉20。刀片20 是通過電火花線切削技術，從一個PCD坯體切割而得，該PCD坯體在其碳化物基質24 上形成有PCD相23。刀片20實質上是一個正方形平面，在其PCD相上具有一個扁平的 前表面21， PCD相上至少有2個切削刃，優選的是有4個切削刃22。 PCD相的厚度通常 為0.45 0.7mm，這取決於金剛石顆粒的大小。碳化物基質24形成刀片20的背面，其厚 度通常為0.55 2.6mm。在本實施例中，PCD相23的厚度約為0.7mm，而碳化物基質的 厚度在1.3 2.6mm之間。
刀片20的背面至少具有一個凹槽25，凹槽25位於其後表面中，優選地，刀片20的 背面上具有多個鋸齒狀突起35。鋸齒狀突起25所包含的鋸齒狀突起在刀葉16的整個長方 向上延伸，實質上垂直於切削刃24。本實施例中具有4個切削刃34， 一組鋸齒狀突起25A 橫向延伸至另一組鋸齒狀突起25B，因此，鋸齒狀突起25A與25B彼此相交，形成了一個 個獨立的錐形凸出體。鋸齒狀突起的深度通常為0.85mm，它通過一個金剛石砂輪而造型 在基質中，並且完全處於碳化物第二相基質24內。
兩個切削刃分別位於刀葉的兩個對側，鋸齒狀突起25僅在所述的兩個對側之間延伸。
引用附圖中的圖5和圖6，圖中所示的刀具51具有一個柄部52，所使用的柄部52被 夾緊於工具機中，使刀具可以繞其縱軸旋轉。
刀具51通常是一個鉸床，具有一個圓柱形頭部53,頭部53至少載有一個切削刀片20。典型地，頭部53具有多個切削刀片20，這些切削刀片圍繞頭部13，每隔一定的角度 均勻設置，為簡明表示，圖中僅顯示其中一個切削刀片，本發明僅引用所述的一個刀葉進 行詳細說明，其它刀葉實質上是等同的。
各個刀片20均各自安置在一個獨立的凹口 54中，凹口 54位於頭部53的外圍。頭部 53還具有多個軸向延伸的中心定位塊(圖中未顯示)，中心定位塊與頭部有一定的間隔。 若利用2個刀片20，兩個刀片可以安置在彼此完全相對的位置上。
切削刀片20呈徑向朝向頭部53。凹口 54具有一個徑向側面56，切削刀片由緊固螺 絲57固定於徑向側面56。
位於刀片背面的鋸齒狀突起25與位於凹口 54的徑向側面56上呈徑向的鋸齒狀突起 55相互嚙合。在本實施例中，鋸齒狀突起25和55呈平面直肋形式，具有三角形的橫截面， 其頂角角度為45 90° ，優選地，約為60° 。鋸齒狀突起的高度為1.00mm 1.75mm，肋 的頂部是斜面結構。在凹口 54的側面56與凹口的徑向內表面的相交處具有一個軸向延伸 的排砂孔58。
刀片20通過螺絲57固定於凹口內，螺絲57擠壓刀片20從而使鋸齒狀突起25和55 彼此牢固緊靠，因此，所有作用於刀片的作用力均通過相互嚙合的鋸齒狀突起轉移至刀頭 53。
刀片的內表面側至少鄰接於一個調節器59。各個調節器59均包含一個錐形的楔子， 楔子可以通過一個調節器螺絲64在弦孔63內進行移動，調節器螺絲64用於切削刃22的 高度的徑向調節。總調節範圍約為0.5mm。
刀片首次安裝於刀具時，通過常規檢驗對刀片進行校正徑向調節，並且通過刀片位置 調節作誤差技術處理。典型地，刀葉安裝位置的準確度在3 5微米之間。此後，若需要 更新切削刃22，只需旋開緊固螺絲57，將刀片20從凹槽22移走。然後，重新安放刀片 20以提供一個新的切削刃，或者更換為一個新的同樣的刀葉。由於所有刀葉後表面上的鋸 齒狀突起25均與切削刃相對應，精確地固定於其中，因此，新刀葉安裝於鉸床時，將提 供一個準確地軸向定位的切削刃，刀葉只需進行徑向調節。
刀片20可以安置在一個可移動的載體上(圖中未顯示)，刀片20與載體的組合體固 定在單獨的凹口 54中。
可使用刀片20的典型工具機為鏜床、鉸床、銑頭等。
權利要求
1. 一種用於工具機的切削刀片，該切削刀片包含一個由多晶金剛石材料構成的扁平刀葉，並且具有一個前表面和一個後表面，前表面由PCD相組成，PCD相上至少具有一個切削刃，而後表面由第二相基質組成，後表面中至少具有一個凹槽，該凹槽在第二相基質中。
2. 根據權利要求1所述的刀片，其特徵在於後表面中至少具有一個凹槽，凹槽實質上垂 直於各個切削刃。
3. 根據權利要求1或2所述的刀片，其特徵在於各個凹槽由基質中多個鋸齒狀中的一個組成。
4. 根據權利要求1至3的其中之一所述的刀片，其特徵在於刀片具有2至4個切削刃。
5. 根據權利要求4所述的刀片，其特徵在於刀片實質上呈正方形，具有4個切削刃，而 且刀葉的背面由兩組鋸齒形狀相交而成。
6. —種切削刀具，該切削刀具包含一個主體，主體中具有一個凹口，權利要求1至5的其 中之一所述的刀片安裝在凹口中，刀片背面上的各個凹槽與刀具上協同操作的脊部彼此 相互嚙合，以保證刀片可承受機械的作用力。
7. 根據權利要求6所述的切削刀具，其特徵在於通過一個單獨的螺紋調節器，切削刀葉 可沿著脊部調整其定位。
8. 根據權利要求6或7所述的切削刀具，其特徵在於刀片安裝在刀具圓周表面的一個凹 口內，所有脊部均位於凹口側面上，且為鋸齒形狀。
9. 根據權利要求8所述的切削刀具，其特徵在於刀片通過一個緊固螺絲頭或者一夾緊板，被固定於所述的表面。
10. —種將PCD材料切削刀葉固定於切削刀具中的方法，切削刀葉在PCD表層上至少有一個切削刃，其特徵在於切削刀葉在第二相基質內至少具有一個凹槽，刀葉被夾緊在刀具的脊部，刀葉與所述脊部可相互嚙合，因此，凹槽與脊部彼此相互嚙合。
11. 根據權利要求10所述的方法，其特徵在於所述的至少一個凹槽在刀葉的整個寬度上延 伸，實質上與刀葉的切削刃相互垂直，而且通過刀具上的調節器，刀葉可沿著脊部進行 移動，從而調節其在脊部上的安裝位置。
12. 根據權利要求10所述的用於固定具有多個切削刃的切削刀葉的方法，其特徵在於可對 刀刃或者刀葉進行更換，更換時只需簡單地將刀葉從刀具移走，並將所述的刀葉或者另 一個同樣的刀葉重新安裝到脊部上，以提供一個新的切削刃，而彼此相互嚙合的凹槽和 脊部確保了所述切削刃能重新準確定位。
全文摘要
一種用於工具機的切削刀片(20)，該切削刀片(20)包含一個由多晶金剛石材料構成的扁平刀葉，並且具有一個前表面(21)和一個後表面，前表面(21)由PCD相(23)組成，PCD相(23)上至少具有一個切削刃(22)，而後表面由第二相基質(24)組成，後表面中具有鋸齒狀突起(25)，鋸齒狀突起(25)在第二相基質(24)中形成，優選地，鋸齒狀突起(25)實質上垂直於各個切削刃。
文檔編號B23B27/22GK101384391SQ200780004399
公開日2009年3月11日 申請日期2007年2月1日 優先權日2006年2月2日
發明者傑拉爾德·敏舍爾 申請人:凱南麥特公司