专利名称：切削嵌块及其使用方法
技术领域：
本发明涉及一种由硬质合金制成的切削嵌块，该切削嵌块具有至少一个用来嵌入切削体的凹部以形成稳定的连接，该切削体由与硬质合金不同的切削材料组成，在切削体上形成一个切削刃。
从美国专利3,369,283、4,201,501及EP-B1-0 431 009中可知这种类型的切削嵌块。
这些现有的切削嵌块由以碳化钨为基础的硬质合金组成，在多数情况下用于硬性成分的粘结金属为钴、镍和/或铁，嵌入切削嵌块的凹部中的切削体由多晶材料制成，例如，金刚石或氮化硼晶体。用合适的粘结剂将多晶材料粘结在切削嵌块的凹部中，或将其铜焊在凹部中。合适的粘结剂和铜焊材料可在市场上得到。
此外，长期为人所知，切削嵌块仅仅由硬质合金制成或仅仅由陶瓷切削材料制成。
然而，在本质上，陶瓷切削嵌块比硬质合金切削嵌块更适于在高温下应用，即，适用于高速范围中工件的金属切削，随着切削嵌块的尺寸变小，陶瓷切削嵌块的较低的横向断裂强度显而易见地越来越低。由于这个原因，目前还不可能由抗高温的陶瓷材料制造这种在高速范围中进行仿形车削时具有非常小的切去宽度或非常小的半径的工具。另一方面，目前还不可能制造由坚硬的硬质合金制成的、尺寸非常小并且形状非常复杂的可供选用(indexable)的嵌块。
因此，本发明的目的是提供切削嵌块，这些切削嵌块特别适用于高速下金属的切削操作，即，这种切削嵌块特别耐热，同时仍然表现出非常高的机械强度，因此能够制造出来具有非常小的切去宽度或非常小的半径的极小的切削体，这种切削体具有足够的刀具使用寿命。
根据本发明在开始所提及种类的切削嵌块可以实现该目的，在这种切削嵌块中，切削体由陶瓷切削材料构成，并且其几何形状至少一部分与凹部的几何形状相一致。
根据本发明的切削嵌块，陶瓷切削体的高温特性与坚硬的硬质合金的支座的优点相结合。成形为具有阳模的特性的陶瓷切削体的几何形状，和形成具有与之相适合的阴模的特性的硬质合金嵌块中凹部的几何形状相互配合，使由这两部分形成的组合结构具有高机械硬度，这种高机械硬度特别在与高温和极高温度相关的工件的高速加工中具有显著的效果。
在根据本发明的切削嵌块的特别优选实施例中，陶瓷切削体具有圆形截锥体的形状，优选地为垂直的圆形截锥体。这种形状在硬质合金切削嵌块中产生非常稳定的陶瓷切削体的锥形座，因此产生由不同材料构成的两本体的最佳的支撑和连接。
优选地，陶瓷切削体具有一个连接在凹部的底部的较小的底面，同时切削刃在圆形截锥体的较大的底面的暴露的圆弧上形成并以局部圆的形状延伸。这种设计使倾斜面和侧面之间产生最佳比例，因此使得用于制造具有很多用途并且特别适合具有非常小的切去宽度或非常小的半径的工具的可供选用嵌块的切削嵌块具有非常好的适应性。
优选地，切削刃包括至少200°但不超过230°的局部圆形。如果切削刃所处的局部圆形的范围小于200°，切削刃的全部有效长度对于一般用途的使用就会太短，然而如果局部圆形的范围大于230°，用于两本体的机械连接和固定的截锥体的横向区域的剩余表面就会太小，而不能确保组合结构的足够的机械强度。
圆形截锥体的锥角可以进行更好地选择，因此切削刃下面的间隙角(α)小于10°，特别优选地，大约为7±2°。
优选地，将切削体粘结或铜焊在凹部中。本领域普通技术人员了解并熟悉以环氧树脂或丙烯酸(类)树脂或其他抗高温粘结剂为基础的合适的粘结剂。
在根据本发明的切削嵌块的一种优选实施例中，至少设置一个横向于切削嵌块的纵轴延伸的凹槽，用来将切削嵌块固定在通常的刀具夹具上。因此为了在刀具夹具上得到所设置的固定的、几何上精确限定位置的切削嵌块，如果至少一个凹槽由凸起部分在任一侧限定，并且该凸起部分平行于凹槽延伸，这是具有优越性的，从而允许与所设置的刀具夹具的固定装置进行牢固配合。
优选地，根据本发明的切削嵌块成形为可供选用的嵌块，在优选实施例中，这种可供选用的嵌块具有二到四个切削体。
在本发明的一种具有特别优越性的实施例中，切削体的最大直径从大约4±0.05mm到大约10±0.05mm的值，陶瓷切削体的材料尺寸或厚度能够减小到大约2mm，而不使机械强度和硬度下降到最小需求之下。优选地，陶瓷切削体的厚度约等于切削嵌块厚度的一半，而不考虑围绕着固定凹槽的凸起部分。
根据本发明的切削嵌块对于开槽或仿形车削具有特别的优越性，特别是在高速旋转和/或高温应用的情况下，并且特别是在切削嵌块具有非常小的切去宽度或非常小的半径的情况下。根据本发明的切削嵌块特别适合于轻合金工件尤其是由铝或铝合金制成的工件的开槽或仿形车削，例如，汽车领域的轻合金轮缘和其他部件。
下面将参考附图对本发明作进一步详细地解释，其中
图1为根据本发明的切削嵌块的一种实施例的立体图；图2为图1中的切削嵌块的局部截面剖视图(未按实际比例绘制)。
切削嵌块10包括由硬质合金(钴及碳化钨)制成的基体1，将切削嵌块设计成具有一对陶瓷切削体3的可编号的嵌块。
两个陶瓷切削体3具有垂直的圆形截锥体的形状，并且通过高温粘结剂粘结在基体1的预先形成的凹部2中，以这样一种方式将圆形截锥体的较小的底面固定地粘结在凹部的底部7上，并且圆形截锥体的圆锥壳体表面的一部分粘结在与凹部2一致的圆锥壁表面。切削刃4在两个陶瓷切削体3的每个的圆形截锥体的较大的底面上暴露的圆弧上形成。圆形截锥体的较大的底面上的暴露的部分圆，亦即不在凹部2中延伸的部分，其范围至少为200°，但是不超过230°(每个与整个圆形的360°相比)。
在图中所示的实施例中，切削刃4下方的间隙角α等于7°。
为了将切削嵌块固定在已知的刀具夹具上，凹槽5横向延伸到切削嵌块10的纵轴L。由平行凹槽延伸的凸起部分6在任一侧限定凹槽5，形成一个有时被称作“八字试块”的横截面外形。当如计划那样使用切削嵌块时，凹槽5与刀具夹具的互补成形的爪形件(图中未示出)接合。
优选地，陶瓷切削体3的圆形截锥体的较大底面的最大直径可达到4、6或8mm，其标准偏差为±0.05mm，优选地，陶瓷切削体3的材料厚度s可达到2.5mm。
对本领域一般技术人员显而易见的是，根据本发明的切削嵌块还可包括陶瓷切削体，该陶瓷切削体具有一种诸如立方形、立方体、菱形或其他平行六面体形状的几何形状而不是圆形截锥体。
本发明的一种特别优选实施例是具有“八字试块”结构的切削嵌块，如附图中1和2所示。结合附图，该实施例具有以下特征-由硬质合金制成的切削嵌块，该切削嵌块至少具有一个凹部，用来将切削体嵌入其中，该切削体由与硬质合金不同的切削材料构成以形成稳定的连接，-在其上形成切削刃的切削体，-由陶瓷切削材料构成并具有圆形截锥体形状的切削体，该切削体的至少一部分与凹部的几何形状一致，-由凸起部分在两侧限定的至少一个凹槽，该凸起部分平行所述凹槽延伸，并且所述凹槽横向于切削嵌块的纵轴延伸用于将切削嵌块固定在刀具夹具上。
根据横向断裂强度，如果切削体的最大直径为4到10±0.05mm，本发明的优选实施例的优点将变得最明显。
权利要求
1.一种切削嵌块(10)，由硬质合金制成，具有至少一个用于嵌入切削体(3)的凹部(2)，该切削体(3)由与硬质合金不同的切削材料构成以形成稳固的连接，在切削体(3)上形成切削刃(4)，其特征在于，切削体(3)由陶瓷切削材料构成并具有一种几何形状，这种几何形状的至少一部分与凹部(2)的几何形状一致。
2.如权利要求1所述的切削嵌块，其特征在于，陶瓷切削体(3)具有圆形截锥体的形状。
3.如权利要求2所述的切削嵌块，其特征在于，陶瓷切削体(3)具有一个与凹部(2)的底部(7)相连接的较小的底面，切削刃(4)在圆形截锥体的较大底面的暴露圆弧上形成，并且以部分圆的形状延伸。
4.如权利要求2或3所述的切削嵌块，其特征在于，圆形截锥体是一个垂直的圆形截锥体。
5.如权利要求3或4所述的切削嵌块，其特征在于，切削刃(4)包括一个至少为200°的部分圆弧。
6.如权利要求5所述的切削嵌块，其特征在于，切削刃(4)包括一个不超过230°的部分圆弧。
7.如权利要求1-6中任一项所述的切削嵌块，其特征在于，小于10°的间隙角(α)。
8.如权利要求7所述的切削嵌块，其特征在于，7±2°的间隙角(α)。
9.如权利要求1-8中任一项所述的切削嵌块，其特征在于，切削体(3)粘结或铜焊在凹部(2)中。
10.如权利要求1-9中任一项所述的切削嵌块，其特征在于，至少一个横向于切削嵌块(10)的纵轴(L)延伸的凹槽(5)，用来将切削嵌块固定在刀具夹具上。
11.如权利要求10所述的切削嵌块，其特征在于，至少一个凹槽(5)由平行于凹槽延伸的凸起部分(6)在任一侧限定而成。
12.如权利要求1-11中任一项所述的切削嵌块，其特征在于，其成形为可编号的嵌块。
13.如权利要求12所述的切削嵌块，其特征在于，该可编号的嵌块安装有2到4个切削体(3)。
14.如权利要求2-13中任一项所述的切削嵌块，其特征在于，切削体(3)的最大直径为4±0.05mm到10±0.05mm之间。
15.使用如权利要求1-14中任一项所述的切削嵌块进行开槽或仿形车削，特别是在高速旋转的情况下。
16.使用如权利要求15所述的切削嵌块进行轻合金工件的开槽或仿形车削，特别是由铝或铝合金制成的工件。
全文摘要
本发明涉及一种由硬质合金制成的切削嵌块(10)，以及使用该切削嵌块(10)进行开槽或仿行车削，特别是在高转速情况下。切削嵌块具有至少一个凹部(2)，用来将由与硬质合金不同的切削材料构成的切削体嵌入其上以形成稳定的连接，在切削体上形成切削刃。为了在高温范围下允许使用具有小尺寸、高机械强度的切削嵌块，可以建议切削体由陶瓷切削材料构成，并且该切削体的几何形状的至少一部分与凹部的几何形状一致。优选地，陶瓷切削体具有圆形截锥体的形状。
文档编号B23B27/14GK1543384SQ02816209
公开日2004年11月3日 申请日期2002年8月21日 优先权日2001年8月28日
发明者维尔纳·彭克特, 维尔纳 彭克特 申请人:钴碳化钨硬质合金公司