专利名称：具有受控宽度的气隙的、用于切削刀具刀片的注射成型的模具和制造这种刀片的方法
技术领域：
本发明涉及一种具有受控宽度的气隙的、用于切削刀具刀片的注射成型的模具 和制造这种具有带有改进的性质的切削刃的刀片的方法。
背景技术：
通常利用通过湿磨而混合到浆液、将浆液干燥成具有良好流动性质的粉末、将 粉末单向地压制到具有所期望的形状的部件并且烧结的粉末冶金方法制造由硬质合金、 金属陶瓷、陶瓷等制成的、用于金属加工的切削刀具刀片。在大规模生产中使用单向压 制是方便的。然而，它对于将被制造的产品的形状施加了某种限制。注射成型在塑料工业中是普遍的，其中包含热塑性塑料或者热固性聚合物的材 料被加热并且被迫使到具有所期望的形状的模具腔中。当在粉末技术中使用时，该方法 经常被称作金属注射成型(MIM)。它结合了塑料注射成型的多功能性与经过加工、压制 或者以其它方式制造的小的、复杂的金属部件的强度和完整性。该工艺包括混合细小金 属粉末与塑料粘结剂，该塑料粘结剂允许使用标准的塑料注射成型机器将金属注射到模 具中。然后利用溶剂和热工艺移除粘结剂，并且最终烧结部件。金属注射成型部件在宽 广的应用范围例如航空、汽车等中得到使用。MIM的优点在于可以生产出具有良好公差 的、具有复杂形状的小尺寸部件。因此MIM还用在硬质合金工业中来制造不能通过单向 挤压轻易制造的、具有复杂形状的刀片。切削刀具刀片必须具有锐利的以及完善限定的切削刃。由于模具腔中的夹带的 空气，注射切削刀具刀片的切削刃将不是足够锐利的。因此，沿着分型线或者模具插入 件使用气隙，以便空气逸出。这已经在之前通过在刀具构件之间使用固定数量的气隙或 者间隙而得到解决，并且因此使得非常难以避免毛边和/或圆化的切削刃。通常有必要 在以此方式形成的切削刀具刀片上执行磨削操作以获得和能够通过传统的粉末压实操作 获得的切削刃相似的切削刃。期望的是提供带有锐利切削刃的、通过MIM形成的注射切削刀具刀片，同时避 免产生过度毛边或者圆化的切削刃。还期望提供用于生产这种切削刀具刀片的模具和方法。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了用于通过MIM制造切削刀具刀片的模具，所述 切削刀具刀片具有由两个相交表面限定的切削刃。该模具包括第一表面、与第一表面相 交以限定边缘的第二表面，和在边缘处位于第一表面和第二表面之间的气隙，该气隙的 宽度沿着它的长度以受控的方式变化。根据本发明的另一个方面，提供了一种用于在模具中制造切削刀具刀片的方 法，该切削刀具刀片具有由两个相交表面限定的切削刃。根据该方法，用于形成切削刀具刀片的材料被迫使到具有第一表面和第二表面的模具腔中，第一表面和第二表面限定 边缘。通过在边缘处位于第一表面和第二表面之间的气隙从模具腔移除空气，该气隙的 宽度沿着它的长度以受控的方式变化。
图1示出带有模具的金属注射成型机器。图2是根据本发明的一个方面的模具的侧横截面视图。图3是在模具构件10和11之间的分离处获取的实例模具的顶视图。图4是具有利用根据本发明的一个方面的模具制造的类型的切削刀具刀片的透视图。图5是根据本发明的一个方面的模具的一个部分的透视图，示出宽度沿着长度 改变的气隙。图6是根据本发明的另一个方面的模具的侧横截面视图。
具体实施例方式在图1中，示出注射成型机器和模具21的概略示意。材料25被注射到一个或 者多个模具腔41中。通过关闭模具构件10、11和12并因此限定模具腔41而形成模具 21。在图1和图2中更加详细地看到了用于从待被成型的材料25制造切削刀具刀片 23(图4)的模具21。如在图4中看到地，切削刀具刀片23具有由两个相交表面29和31 限定的切削刃27。模具21包括第一表面33和与第一表面相交以限定边缘37的第二表面 35。气隙39设置在边缘37处位于第一表面33和第二表面35之间。如在图2中看 到的，在注射待被成型的材料25期间，在材料的流动前沿43前面的空气通过该气隙从模 具腔41逸出并且逸出到模具腔外的空气流道45。气隙39的宽度沿着它的长度以受控的方式在宽度上改变。气隙39的最小宽度 是0-5 μ m,并且气隙的最大宽度达20 μ m。气隙39的宽度将通常作为影响待被成型的 材料25的、流动以填充邻近边缘37的空间的能力的因素的函数而改变。例如，在如在图1、2和3中所示的注射成型操作中，气隙39的宽度作为距浇注 口 47的距离的函数而改变。图5示出由两个相交表面33和35限定的边缘37，在边缘处 带有气隙39。气隙39的宽度从在用于形成切削刀具刀片的鼻部的点48处的最大宽度Wl 到在远离所述鼻部但是更加靠近浇注口 47的点处的较小的宽度W2沿着它的长度改变。气隙39的宽度将通常作为在边缘37处的压力的函数而改变。例如，随着流动 前沿43更加远离浇注口 47，在流动前沿处的压力通常降低并且变得越来越难以迫使空气 从模具腔通过具有与在更加靠近浇注口 47的点处的宽度相同的宽度的气隙，而更大的气 隙便于空气逸出。气隙39的宽度作为待被成型的材料25的特性的函数而改变。例如，随着材料 25更加远离浇注口 47，它的温度趋向于更低并且它还趋向于更加有粘性。在材料的温度 更低并且/或者它更有粘性的点处，与当材料的温度更高并且它的粘性较低时相比，使气隙更大是有用的。如在图4中看到的，对于形成切削刀具刀片23而言，认为模具21是特别有用 的，所述切削刀具刀片23是带有切削刃27的切削刀片的形式。这种刀片通常通过从与 硬质合金粉末混合的有机粘结剂模制刀片并且随后烧结以形成成品而形成。在如在图1 和图2中看到的注射成型过程中，在模具构件10、11和12已经相对于彼此关闭以形成模 具腔之后，通过浇注口 47将粉末和粘结剂混合物引入模具腔41。虽然在被用于形成切削刀片的切削刃的边缘处的气隙39对于形成在烧结之后要 求很少的或者不要求任何随后的加工的切削刃而言是特别有用的，但是如在图6中看到 的，还能够在至少部分地由模具的销53限定的分型线51处设置气隙49。类似地，在至 少部分地由模具的模芯59限定的角部57处形成气隙55。在模具腔中的任何位置处设置 气隙，在所述位置处，可能期望排出空气以便在待被成型的切削刀具刀片上形成特征。 这种气隙的宽度是改变的以便排出空气。虽然气隙39能够具有各种适当的形式，但是图2示出一种目前地认为特别有用 的形式。空气流道45基本上全部地在第一模具构件10中形成，并且第二模具构件11 形成有浅凹部65。改变浅凹部65的 深度以改变气隙的宽度目前被认为是最简单的。例 如，浅凹部65可以在最浅深度处具有0-5 μ m的深度并且在最大深度处具有达20 μ m的深度。本发明的一个方面还涉及一种用于在模具21中制造切削刀具刀片23的方法。切 削刀具刀片23具有由两个相交表面29和31限定的切削刃27。根据该方法，用于形成 切削刀具刀片23的材料25被迫使到具有第一表面33和第二表面35的模具腔41中。第 一表面33和第二表面35限定边缘37。空气通过边缘37处的第一表面33和第二表面35 之间的气隙39从模具腔41逸出。气隙39的尺寸以受控的方式在宽度上改变。在注射成型操作中，待被成型的材料25通过浇注口 47被注射到模具腔41中。 气隙39的宽度作为距浇注口 47的距离的函数而改变。气隙39的宽度通过模拟成型注 入而得以优化，从而使得气隙的宽度依赖于例如距浇注口 47的距离和沿着气隙作用于材 料上的压力这些因素，从而优化空气移除但是避免在边缘处形成毛边。通过使用这种方 法，因此可能通过使用粉末注射成型到净形状而生产出切削刀具刀片，而基本上不需要 磨削来在切削刀具刀片上生成可用的切削刃。通过使用用于注射成型过程的模具注入模拟，可能计算材料25作用于气隙上的 时间和压力，还有在什么温度下它这么做。在材料25的注射期间，靠近浇注口 47，材 料25通常较热，并且拥有较低的粘度，并且更长时间地作用于气隙39上，并且为了避免 毛边，气隙39应该是较小，为0-5 μ m。当材料25更加远离浇注口 47流动时，温度降 低，这增加了粘度，并且作用于气隙39上的压力下降。这与增加的夹带空气量相结合， 使得气隙39的宽度增加至20 μ m是有用的，直至它在模具腔41得以注入的最后点处达到 最大宽度。其它的夹带空气点也能够得以识别，例如销53和模芯59，并且气隙能够相应 地得到修改。成功的气隙修改的关键因素是模制材料25的特性性质、刀具设计和模具注入模 拟过程的知识。为了能够生产出在烧结之后拥有与通过标准粉末压实工艺产生出的那些 类似的切削刃性质的净形状注射成型产品，气隙修改是关键。
已经参考切削刀具刀片描述了本发明。明显的是，它还能够应用于其它产品， 在所述其它产品中，锐利的、完善限定的刀刃对于产品性质而言具有重要性。
在本申请要求优先权的瑞典专利申请No.0801071-2中的公开内容在此通过参考 被并入。
权利要求
1.一种用于从待被成型的材料(25)制造切削刀具刀片(23)的模具(21)，所述切削刀 具刀片具有由两个相交表面(29、31)限定的切削刃(27)，所述模具(21)包括第一表面(33)，与所述第一表面相交以限定边缘(37)的第二表面(35)，以及在所述边缘(37)处位于所述第一表面(33)和所述第二表面(35)之间的气隙(39)， 其特征在于，所述气隙(39)的宽度沿着它的长度以受控的方式改变。
2.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，所述气隙(39)的最小宽度是0-5μ m。
3.根据权利要求2所述的模具，其特征在于，所述气隙(39)的最大宽度达20μ m。
4.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，所述气隙(39)的最大宽度达20μ m。
5.根据权利要求1所述的模具，包括浇注口(47)，其特征在于，所述气隙(39)的宽 度作为距所述浇注口的距离的函数而改变。
6.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，所述气隙(39)的宽度作为在所述边缘 处的压力的函数而改变。
7.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，所述气隙(39)的宽度作为所述待被成 型的材料(25)的特性的函数而改变。
8.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，所述气隙(39)的宽度作为所述待被成 型的材料的温度的函数而改变。
9.一种用于在模具(21)中制造切削刀具刀片(23)的方法，所述切削刀具刀片具有由 两个相交表面(29、31)限定的切削刃(27)，所述方法包括将用于形成所述切削刀具刀片(23)的材料(25)注射到具有第一表面(33)和第二表 面(35)的模具腔(41)中，所述第一表面(33)和所述第二表面(35)限定边缘(37)，以及空气通过在所述边缘(37)处位于所述第一表面(33)和所述第二表面(35)之间的气 隙(39)从所述模具腔(41)逸出，其特征在于，所述气隙(39)的宽度沿着它的长度以受 控的方式改变。
10.根据权利要求9所述的方法，包括通过浇注口(47)将待被成型的材料(25)注 射到所述模具腔(41)中，其特征在于，所述气隙(39)的宽度作为距所述浇注口的距离的 函数而改变。
全文摘要
提供了一种用于从待被成型的材料制造切削刀具刀片的模具，所述切削刀具刀片具有由两个相交表面限定的切削刃。所述模具包括第一表面、与第一表面相交以限定边缘的第二表面，和在所述边缘处位于第一表面和第二表面之间的气隙，所述气隙的宽度沿着它的长度以受控的方式改变。还公开了一种用于制造切削刀具刀片的方法。
文档编号B22F3/22GK102026751SQ200980117574
公开日2011年4月20日 申请日期2009年5月8日 优先权日2008年5月13日
发明者米卡埃尔·格伦奎斯特, 约翰尼·布鲁恩 申请人:山高刀具公司