专利名称：一种铣刀片的制造方法及按该方法制造的铣刀片的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铣刀片的制造方法和按该方法制造的铣刀片，它具有由硬金属、陶瓷或类似的硬质材料制成的、被嵌入的嵌件，在刀片基体内具有一个中心孔，其中，嵌件的尖部处在刀片基体的圆周上。
一种已公知的上述类型的铣刀片，其制造方法费事、费时、并且昂贵。其刀片基体例如通过将具有所要求厚度的钢板冲压并去毛刺而成。在这样预制好的刀片基体中设置用于嵌件的孔，该嵌件优选作为具有相应的圆形且不变的剖面的硬金属销或类似物制成。
该硬金属销被压入刀片基体的孔内并与之焊接在一起。最后还至少对刀片基体的孔进行感应淬火并对铣刀片镀锌。
这样制造的铣刀片不仅在制造上昂贵，另外其安装也具有很大缺点。由于通常只对孔部区域进行感应淬火，铣刀片在外部区域内只有低的硬度。冲压成的刀片基体也不是确切地平整，因此，其孔不能稳定地、即不能圆柱形地延伸。这不利地影响刀片孔对支承轴的容纳和其载荷。因此在该区域内出现高的、不均匀的磨损。此外，这可导致在孔的棱边区域中形成毛刺或飞边，它们伸出到刀片基体的平面之外。当铣刀片和隔板的间隔不够大时，在使用时这可导致铣刀轴的卡锁。
本发明的任务是，提供一种用于制造开头所述类型铣刀片的方法，利用该方法，可制造具有平整的外部区域、高的硬度和嵌件牢固配合的低成本的铣刀片。
按照本发明，上述任务的解决方案是，在一个压模的与刀片基体外轮廓协调一致的凹模的容纳腔中填入粉末状的金属烧结材料，其中，将预制好的嵌件置入所填入的金属烧结材料中并在压模中定位，在将金属烧结材料装入和将嵌件定位在压模内之后压成一个坯件，将从压模中取出的坯件同被压入的嵌件一起烧结，并且根据需要再进行淬火和/或表面处理。
嵌件按公知的方式预制好，其本身的几何形状取决于使用情况和需要情况。重要的是，嵌件与刀片基体形状吻合地和构成传力链(kraftschluessig)地连接。它是这样实现的，即，刀片基体采用一种在烧结时强烈收缩的材料，从而通过压配合将嵌件构成传力链地牢固保持住。此外，被压制和被烧结的刀片基体可淬火，并可在需要时被毫无问题地进行表面处理，如电镀。该生产过程被大大简化并且使用已公知的方法步骤和装置。
在填充过程中，金属烧结材料的装入和嵌件的定位可以按不同方式实现。一种是，先将填充过程进行大约一半，将嵌件插入到压模的凹模内并在其中定位，然后完成填充过程；另一种是，将嵌件可径向移位地定位、保持在压模的凹模内，在填充过程完成之后通过径向移位使嵌件在所填入的金属烧结材料内定位。在压制过程开始及结束前，完全还可以考虑填充和定位过程的其他变化形式。
一种实施形式被证明是特别有利的，其特征是，用钼合金化的烧结金属作为金属烧结材料，坯件在约1200-1300℃下在保护气体气氛中烧结约60到90分钟。这种材料在烧结过程中在径向和轴向上收缩约1.5-2％。由此，烧结密度相对于坯件密度提高约0.3-0.5g/cm3。这取决于初始密度和烧结参数。所达到的残余孔隙度达小于5％体积。
嵌件在刀片基体内的保持可通过以下方案被进一步改善，即，用硬金属销作为嵌件，其在轴向上具有至少一个横截面减小的段；或者，用硬金属销作为嵌件，其横截面向尖部连续缩小。
烧结的坯件在添加碳的条件下淬火。由于残余孔隙度低，边缘渗碳可以被精确控制，这使得可以达到确定的硬化深度。表面硬度可以达到HRC60或者HV710，硬化深度有利地达0.8mm并且硬度大于HV600。
由于小于5％体积的低的残余孔隙度，烧结铣刀片可以不经过预处理而进行表面处理，如镀锌。
按照本发明方法制造的铣刀片的特征是，被嵌入的、在轴向上设置有咬边的(Hinterschnitt)、预制好的硬金属销作为嵌件通过刀片基体在烧结时的收缩被固定在烧结的刀片基体内。硬金属销与刀片基体的焊接被省去了，并且还达到了硬金属销被更好地固定在刀片基体内。烧结的铣刀片可与被固定的硬金属销一起作为一个单元进行表面硬化和表面处理。为了使支承轴更容易地被插入刀片基体的孔内，可以设计为，刀片基体的孔的棱边设置有坡口。
下面借助附图中描述的实施例进一步说明本发明。图中示出
图1一个铣刀片的水平剖面；图2沿线II-II通过图1所示铣刀片的纵剖面；图3用于制造图1和2所示铣刀片的压制装置在第一填充位置中的示意图；图4被部分填充的压制装置在第二填充位置中；图5被部分填充的压制装置在作为硬金属销构成的嵌件的插入位置中；图6在第二个填充过程之后的压制装置；图7在压制位置中的压制装置；图8在压制过程之后被打开的、带有在取出位置中的坯件的压制装置；和图9至14一个以另一种方式工作的压制装置在填充、定位、压制和取出等不同的位置中。
图1和图2所示的剖面图示出按照本发明方法制造的铣刀片10的一个实施例。带有中心孔14的烧结刀片基体11具有一个圆周轮廓，它带有五个径向隔开的臂。在每个臂内固定有一个向尖部连续缩小的硬金属销12，它通过刀片基体11在烧结时产生的收缩被构成传力链地保持住。这种保持通过硬金属销12的锥形形状被加强。在此，相对于直径为d的尖部段，端部段在直径D上扩宽，它们构成刀片基体11中的侧凹(Hinterschnitt)，起到加强保持的作用。硬金属销12的尖部13在刀片基体11的臂上沿圆周隔开距离。
借助图3至图8对为制造图1和图2所示铣刀片10所使用的方法进行说明，其中，使用了由一个下模UST、一个孔模BST、一个上模OST和一个凹模W组成的、带有填充装置FE的一个压制装置。在该实施例中，确定铣刀片10的外轮廓15的凹模W被保持在一个基件B中。与该轮廓相匹配的下模UST在凹模W内可移动，并且可被调整到图3和图4所示的两个填充位置中。在图3中，凹模W和下模UST形成一个容纳腔A1，其高度大约相当于刀片基体11的一半厚度。该容纳腔A1借助填充装置FE被填充以粉末状金属烧结材料，如含钼的烧结金属。这里，填充装置FE可以被推移到容纳腔A1的上方。
如果容纳腔A1被填满，下模UST就向下移动，如图4所示。在此所形成的容纳腔A2则只被填充了一半。孔模BST保持在其原有位置中，并且与容纳腔A1和A2的自由端平齐地终止。
如图5所示，当嵌件HMS处于插入位置时，压制装置保持其在图4所示的位置。嵌件HMS被埋入在所装入的烧结材料填料内并被定位，其中，其尖部被插入设置在凹模W中的容纳部内。
如果嵌件HMS的埋入和定位已完成，就完全填满容纳腔A2，如图6所示。在第二个填充过程结束后，下模UST和上模OST在模具W内相对移动，填料与嵌件HMS一起被压成坯件GL，如图7所示。
然后，打开压制装置，将坯件GL从凹模W中推出，例如通过下模UST的进一步移动，从而可对其进行其它的工艺步骤，如烧结、淬火及需要时的表面处理等。
在图9至图14所示的方法中，在填充位置时形成一个如图9所示的容纳腔A3。在基件B和压模的凹模W内，硬金属销HMS可在通道内移动地被导引到在其位置中，被保持住。在图9所示的填充位置中，这些通道被下模UST封闭。孔模BST与凹模W上侧平齐地终止。从图10可看出，通过填充装置FE的水平移动，容纳腔A3被填充以金属烧结材料。容纳腔A3与待压制的坯件所必需的金属烧结材料的量协调一致。如图11所示，通过向下移动下模UST和上模OST，容纳腔A3与带有待移动的硬金属销HMS的模具ST对准。然后，将模具ST向孔模BST的方向移动，将硬金属销HMS移动到被填入的金属烧结材料中这样远，使其占据其在待制造的铣刀片中的位置，如图12所示。下模UST和上模OST相向移动，在此，金属烧结材料与被定位后保持住的硬金属销HMS一起被压成一个坯件GL，如图13所示。如图14所示，如果打开压制装置，向上移动下模UST，被压制成的坯件GL就被从压制装置中推出。
在此，在两种情况下，随后进行的带有硬金属销12的坯件GL的烧结在保护气体气氛中在1200-1300℃下进行约60-90分钟，使得烧结的刀片基体11具有小于5％体积的残余孔隙度。
在一个淬火设备中，烧结的铣刀片10在添加碳的条件下淬火，其中，硬度达到HRC60和HV710。硬化深度在硬度大于HV600的条件下延伸至0.8mm。
如果需要，可以对烧结的和淬火的铣刀片10进行表面处理，如镀锌。
按上述方式制成的铣刀片10成本低廉并且最佳地满足所提出的条件，其中，特别是嵌件、如硬金属销在刀片基体内极好地保持和刀片基体的性能有利地不同于按已公开方式制造的铣刀片。
重要的是，使用一种金属烧结材料，它在烧结后具有足够大的收缩量，以便使嵌入的硬金属销被构成传力链地保持住。此外，通过硬金属销的相应形状借助形状吻合使这种保持被加强。铣刀片的形状、嵌件的数量和形状可以任意选择。金属烧结材料和嵌件的材质可以改变，不必背离本发明的方法，只要相应匹配压制和烧结过程的参数。
权利要求
1.一种用于制造铣刀片的方法，该铣刀片具有由硬金属、陶瓷或类似的硬质材料制成的被嵌入的嵌件，在刀片基体内具有一个中心孔，其中，该嵌件以其尖部安置在刀片基体的圆周上，其特征是，将粉末状金属烧结材料填入一个压模(W，UST，BST，OST)的与刀片基体(11)的外轮廓协调一致的凹模(W)的容纳腔(A1，A2，A3)中，其中，将预制好的嵌件(HMS)装入所填入的金属烧结材料中并在压模(W，UST，BST，OST)的凹模(W)内定位，在将金属烧结材料装入并将嵌件(HMS)定位在压模(W，UST，BST，OST)内后压制一个坯件(GL)，并且将从压模(W，UST，BST，OST)中取出的坯件(GL)与被压入的嵌件(HMS)一起烧结，并且在需要时此后再进行淬火和/或表面处理。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征是，将填充过程首先进行到大约一半，将嵌件(HMS)插入压模(W，UST，BST，OST)的凹模(W)内并在其中定位，然后完成填充过程。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征是，嵌件(HMS)被径向可移动地定位地保持在压模(W，UST，BST，OST)的凹模(W)中，在填充过程之后，通过径向移位使嵌件(HMS)在所填入的金属烧结材料内定位。
4.按照权利要求1至3之一所述的方法，其特征是，使用钼合金化的烧结金属作为金属烧结材料，将坯件(GL)在约1200-1300℃下在保护气体气氛中烧结约60到90分钟。
5.按照权利要求1或4之一所述的方法，其特征是，使用硬金属销作为嵌件(HMS)，它们在轴向上具有至少一个具有减小的横截面的段。
6.按照权利要求1至4之一所述的方法，其特征是，使用硬金属销(12)作为嵌件(HMS)，它们的横截面朝向尖部连续缩小。
7.按照权利要求1至6之一所述的方法，其特征是，将烧结过程进行至残余孔隙度小于刀片基体(11)的体积的5％。
8.按照权利要求1至7之一所述的方法，其特征是，将烧结的坯件(GL)在添加碳的条件下淬火至HRC60和HV710的硬度。
9.按照权利要求8所述的方法，其特征是，进行硬化深度至0.8mm、硬度大于HV600的淬火。
10.按照权利要求1至9之一所述的方法，其特征是，对烧结的铣刀片(10)不经过预处理即进行电镀表面处理(镀锌)。
11.按照根据权利要求1至10之一或多项所述的方法制造的铣刀片，其特征是，在一个烧结的刀片基体(11)内，通过刀片基体(11)在烧结时的收缩，作为嵌件(HMS)固定了被嵌入的、在轴向上设置有咬边的、预制好的硬金属销(12)。
12.按照权利要求11所述的铣刀片，其特征是，烧结的铣刀片(10)经过淬火和表面处理。
13.按照权利要求11或12所述的铣刀片，其特征是，刀片基体(11)的孔(14)的棱边设置有坡(16，17)。
全文摘要
本发明涉及一种用于制造铣刀片的方法,该铣刀片具有由硬金属、陶瓷或类似的硬质材料制成的被嵌入的嵌件,在刀片基体内具有一个中心孔,其中,该嵌件以其尖部安置在刀片基体的圆周上,还涉及按此方法制造的铣刀片。该新方法的特征是,将粉末状金属烧结材料填入一个压模的与刀片基体的外轮廓协调一致的凹模的容纳腔中,其中,将预制好的嵌件装入所填入的金属烧结材料中并在压模的凹模内定位;在将金属烧结材料装入并将嵌件定位在压模内后压制一个坯件;将从压模中取出的坯件与被压入的嵌件一起烧结,并且在需要时然后再进行淬火和/或表面处理。对于这样制造的铣刀片,嵌件在铣刀片基体内的保持和刀片基体的性能被大大改善。
文档编号B22F7/08GK1346302SQ00805288
公开日2002年4月24日 申请日期2000年1月22日 优先权日1999年3月20日
发明者吉多·库尔茨, 赫伯特·柯尼希, 托马斯·布罗格哈默 申请人:卡尔·西蒙两合公司