用于制造切削工具刀片的方法和装置的制造方法_2

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许多取向和位置中使用,并且因此这些术语未必旨在为限制性和绝对的。
[0037]切削刀片可使用粉末冶金技术(诸如粉末金属的共混、压制和烧结)来制造。例如,烧结碳化物切削刀片(例如,包括碳化钨硬质颗粒和钴基粘合剂)可通过以下所述来制造:共混金属碳化物粉末和金属粘合剂粉末、在模具中压制所共混的冶金粉末以形成呈切削刀片形状的粉末压坯,以及烧结粉末压坯以将复合材料密化为烧结碳化物切削刀片。在此类制备方法中,将冶金粉末压制成粉末压坯可为近净形状操作,其中模具腔体和压制冲头的几何形状必须紧密匹配正在制备的切削刀片的最终几何形状。因此,重要的是,用于制备切削刀片的粉末压实和压制冲头具有准确和精确的几何形状和结构特征,因为任何结构或几何偏差或不一致性均可从压制工具转移到压制的粉末压坯并且最终转移到烧结的切削刀片。
[0038]可转位切削工具刀片可包括通孔以使用例如螺钉将刀片机械地附接到工具夹持器。通孔可被设置为穿过单面切削工具刀片的前刀面,或可被设置为穿过双面切削工具刀片的顶部和底部前刀面。以这种方式,可转位切削工具刀片的通孔可被设置为大致平行于刀片的周边侧表面。刀片的周边侧表面和/或通孔的表面可连接刀片的顶部表面和底部表面。
[0039]本领域中通常理解的是,可转位切削工具刀片可为单面的(即,具有一个前刀面)或双面的(即,具有设置在相对的顶部表面和底部表面上的两个前刀面)。在各种实施例中,例如,双面切削工具刀片的顶面和底面可具有穿过虚拟中间平面的镜面对称性。本领域中还通常理解的是,可转位切削工具刀片的切削刃是由刀片的前刀面与间隙/后刀面的交点形成的。刀片的间隙/后刀面被设置在刀片的周边侧表面上。例如,美国专利N0.7,976,250公开了双面切削工具刀片,其包括由周边侧表面连接的顶面和底面并且具有被设置为穿过顶面和底面并且被设置为大致平行于刀片的周边侧表面的通孔。美国专利N0.7,976, 250以引用的方式并入本说明书中。
[0040]可转位切削工具刀片的通孔可为埋头孔,使得用于将刀片安装到夹持器的附接螺钉不会机械地干扰使用中的刀片的切削动作。以这种方式,例如,附接螺钉的头部至少与前刀面齐平,螺钉穿过该前刀面被定位成将刀片固定到工具夹持器。可转位切削工具刀片的几何形状(包括前刀面、周边侧表面、通孔和埋头孔特征的形状、尺寸和取向)由冶金粉末组分与用于形成粉末压坯的压制模具和压制冲头的表面之间的机械作用形成。
[0041 ] 粉末压坯通过以下所述制成:穿过粉末压实模具中的底部开口定位底部冲头、在粉末压实模具中定位芯棒、用冶金粉末填充粉末压实模具、穿过粉末压实模具中的顶部开口定位顶部冲头,以及向顶部冲头和/或底部冲头施加压缩力以在模具中的冲头的相对面之间压实冶金粉末。以这种方式,例如,顶部冲头和底部冲头的面的几何形状可形成粉末压坯的顶面和底面的几何形状,粉末压实模具的侧壁的几何形状可形成粉末压坯的周边侧表面的几何形状,并且芯棒的几何形状可形成粉末压坯的通孔的几何形状。
[0042]与压制冶金粉末以形成用于制造可转位切削工具刀片的粉末压坯相关联的问题是在穿过压坯设置的埋头通孔的表面上形成“条带”或“阶梯”特征。
[0043]参见图1-图4,用于制备切削刀片的粉末压制装置10包括顶部冲头主体12、底部冲头主体14和芯棒16。芯棒16为圆柱形形状的。顶部冲头主体12包括内部通道22。内部通道22是圆柱形形状的。顶部冲头主体12包括位于顶部冲头主体12的压制端部上的顶部冲头面32。顶部冲头主体12包括位于顶部冲头面32上的顶部冲头钻埋头孔突起42。顶部冲头钻埋头孔突起42与顶部冲头主体12 —体地形成。顶部冲头钻埋头孔突起42为圆锥形形状的,并且在顶部冲头面32处设置在内部通道22的开口周围。
[0044]底部冲头主体14包括内部通道24。内部通道24为圆柱形形状的,并且被配置成接纳芯棒16,如图3所示。底部冲头主体14包括位于底部冲头主体14的压制端部上的底部冲头面34。底部冲头主体14包括位于底部冲头面34上的底部冲头钻埋头孔突起44。底部冲头钻埋头孔突起44与底部冲头主体14 一体地形成。底部冲头钻埋头孔突起44为圆锥形形状的,并且在底部冲头面34处设置在内部通道24的开口周围。
[0045]参见图3,芯棒16被部分地设置在内部通道24中,并且可相对于底部冲头主体14沿着压制轴线18移动。芯棒16还可相对于底部冲头钻埋头孔突起44移动,当芯棒穿过内部通道24的开口定位并且在底部冲头面34的上方部分地延伸时,该突起包围芯棒16 (参见图3) ο
[0046]在操作中,穿过粉末压实模具20中的底部开口定位底部冲头主体14 (参见图3)。沿着压制轴线18、穿过内部通道24的开口并且穿过底部冲头钻埋头孔突起44定位芯棒16,使得芯棒16在底部冲头面34的上方延伸。以这种方式,芯棒16被部分地定位在内部通道24中并且部分地定位在粉末压实模具20中。粉末压实模具20、底部冲头主体14和芯棒16形成包括模具腔体的组件,该模具腔体填充有待压缩的冶金粉末28。穿过粉末压实模具20中的顶部开口定位顶部冲头主体12,使得顶部冲头面32和底部冲头面34处于相对取向。在相对的顶部冲头面32与底部冲头面34之间设置冶金粉末28 (参见图4)。
[0047]沿着压制轴线18朝向粉末压实模具20中的底部冲头主体14移动顶部冲头主体12。通过顶部冲头主体12的顶部冲头面32和底部冲头主体14的底部冲头面34向冶金粉末28施加压缩力。在顶部冲头主体12朝向底部冲头主体14移动时,芯棒16保持静止以便在所得粉末压坯中形成通孔。在顶部冲头主体12朝向底部冲头主体14移动以压缩冶金粉末28时,静止芯棒16穿过顶部冲头面32中的开口进入到顶部冲头主体12中的内部通道22中。静止芯棒16还穿过顶部冲头钻埋头孔突起42进入到内部通道22中。芯棒16被部分地定位在底部冲头主体14中的内部通道24中并且被部分地定位在顶部冲头主体12中的内部通道22中(参见图4)。以这种方式,顶部冲头主体12中的内部通道22在压制行程期间充当静止芯棒16的间隙通道。
[0048]在压制行程期间在顶部冲头面32、底部冲头面34、粉末压实模具20的侧壁和芯棒16之间压缩和压实冶金粉末28,如图4所示。图5A和图5B示出所得的粉末压坯30。粉末压坯30包括顶部表面31、底部表面33和周边侧表面38。通孔35被设置为穿过顶部表面31和底部表面33,并且被设置为大致平行于周边侧表面38。通孔35包括顶部埋头孔表面41和底部埋头孔表面43。粉末压坯30用于制备双面可转位切削工具刀片,其将使用定位在通孔35中的对应埋头螺钉附接到工具夹持器。以这种方式,所得切削工具刀片可附接到工具夹持器,使得顶部表面31或底部表面33中的任一者可在任何一个时间从工具夹持器面向外部。
[0049]粉末压坯30的顶部表面31和底部表面33的几何形状分别由顶部冲头面32和底部冲头面34的几何形状形成。周边侧表面38的几何形状由粉末压实模具20的侧壁的几何形状形成。顶部埋头孔表面41和底部埋头孔表面43的几何形状分别由顶部冲头钻埋头孔突起42和底部冲头钻埋头孔突起44的几何形状形成。
[0050]通孔35还包括“条带”区域40。条带区域40形成在通孔的位于顶部埋头孔表面41与底部埋头孔表面43之间的表面上,该表面是在顶部冲头钻埋头孔突起42的端部与底部冲头钻埋头孔突起44的端部之间压缩冶金粉末28的地方,如图4所示。条带区域40沿着粉末压坯的厚度维度位于粉末压坯30的中心平面处。
[0051]在各种实施例中,条带区域可能是有问题的。例如,条带区域可能导致机械干扰用于将切削工具刀片安装到工具夹持器的附接螺钉。另外,条带区域可能需要形成较厚的粉末压坯和所得切削工具刀片,这限制了设计灵活性并且需要使用较多的冶金粉末材料。另夕卜,条带区域可易于在烧结粉末压坯之前破裂和破损,这可能需要报废整个粉末压坯。此夕卜,条带区域可增加压制冲头的破损发生率,因为压制压力在压制平面的中心处达到最大,该中心对应于压坯在厚度维度上的中心平面,条带区域位于该中心平面处。在某些情况下,可通过减小或最小化顶部冲头和/或底部冲头上的通孔形成壁部分的尺寸来减小或最小化条带区域的尺寸。然而,减小或最小化冲头的该部分的尺寸可显著地削弱冲头,所述冲头然后可通过压制力或甚至冲头的误操作而易于被破坏。
[0052]参见图6-图8,用于制备切削刀片的粉末压制装置60包括顶部冲头主体62、底部冲头主体64和芯棒66。芯棒66为圆柱形形状的。顶部冲头主体62包括位于顶部冲头主体62的压制端部上的顶部冲头面82。顶部冲头主体62包括位于顶部冲头面82上的顶部冲头钻埋头孔突起92。顶部冲头钻埋头孔突起92与顶部冲头主体62—体地形成。顶部冲头主体62还包括芯销突起76。芯销突起76为圆柱形形状的。芯销突起76与顶部冲头钻埋头孔突起92和顶部冲头主体62 —体地形成。顶部冲头钻埋头孔突起92为圆锥形形状的,并且在芯销突起76的基部处与圆柱形形状的芯销突起76成一体,在芯销突起76的基部处芯销突起与顶部冲头面82会合。
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