制作具有螺旋排屑槽的切削刀具生坯的压机和制作具有螺旋排屑槽的切削刀具生坯的方法
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及压机(presses)、压制方法以及由压制制成的切削刀具生坯(green body)，并且更具体地涉及用于制作具有螺旋排肩槽(flutes)的切削刀具生坯的压机和用于制作具有螺旋排肩槽的切削刀具生坯的压制方法。
【背景技术】
[0002]在铁粉工业中经由压制操作来加工螺旋齿轮是相对常见的。美国专利N0.5，366，363、美国专利N0.6,004,120、美国专利N0.6,440,357、美国专利N0.6,156,265和美国专利N0.3，694，127是用于制作螺旋齿轮的压机的示例。另一方面，具有螺旋排肩槽的类型的用于孔加工或铣削的硬质合金刀具(通常具有比螺旋齿轮小得多的直径)通常通过金属注射模制或非近净形状(non-near net shape)生产方法(像加工或研磨)来生产。美国专利申请20060288820A1公开了由挤出制作的切削刀具生坯。
[0003]本发明人已经发现螺旋压制能够通过压制某些螺旋插入物几何形状来促进生产用于孔加工或铣削的硬质合金切削刀具生坯，该类型的硬质合金切削刀具生坯具有螺旋排肩槽。当与像注射模制和挤出的其它生产方法相比时，这种压制操作能够改进用于这种产品的生产经济性。
[0004]在螺旋压制方面的问题是:构成压机中的压制工具的工具构件中的至少两个构件必须能够旋转，以能够压制螺旋坯料。许多当前的螺旋压机制造商利用多个液压缸和机械部件来使冲头(punch)相对于模具前进、撤回和旋转，从而导致相当大量的相对体积庞大的机械和液压装备。
[0005]期望的是提供更紧凑的驱动系统和提供适合于制造具有螺旋排肩槽的切削刀具生坯的螺旋压机。发明人已经认识到，利用几个冲头独立地压制并且具有不同于液压缸的电动驱动器的多轴压机可以适合于切削刀具生坯的螺旋压制，特别是在压制力处在相比在制造螺旋齿轮中使用的通常力较低的范围内的情况。这些电动驱动器(通常基于电动马达、丝杆，如滚珠丝杆或滚柱螺杆)能够提供优于液压缸并且通常好于± 2μπι的定位精度。该驱动系统然后利用在电动多轴压机的电动驱动器中的可利用的定位精度而不是必须确保定位精度在自己的设计内。
【发明内容】
[0006]根据本发明的一方面，压机设置为用于制作具有至少一个螺旋排肩槽的切削刀具生坯，其中压机包括:模具，该模具具有开口，该开口带有至少一个螺旋突起;顶部冲头，该顶部冲头具有至少一个螺旋沟槽，该螺旋沟槽具有与螺旋突起的形状匹配的形状;底部冲头，该底部冲头具有至少一个螺旋沟槽，该螺旋沟槽具有与螺旋突起的形状匹配的形状；以及第一电动冲头驱动系统，该第一电动冲头驱动系统布置用以使顶部冲头相对于模具中的开口的纵向轴线同时地旋转和轴向地前进进入顶端内并沿着模具中的开口的纵向轴线的方向前进，所述压机进一步布置有第二电动冲头驱动系统，该第二电动冲头驱动系统布置用以使底部冲头相对于模具中的开口的纵向轴线同时地旋转和轴向地前进进入底端内并沿着模具中的开口的纵向轴线的方向前进。
[0007]根据本发明的另一方面，提供了制作具有至少一个螺旋排肩槽的切削刀具生坯的方法，并且该方法包括:给具有用于形成螺旋排肩槽的至少一个螺旋突起的模具中的开口供给金属碳化物粉末;和通过以下方式压缩粉末:操作第一电动冲头驱动系统，以使顶部冲头相对于模具中的开口的纵向轴线同时地旋转和轴向地前进进入开口的顶端内且沿着模具中的开口的纵向轴线的方向前进，顶部冲头具有至少一个螺旋沟槽，该螺旋沟槽具有与螺旋突起的形状匹配的形状，并且操作第二电动冲头驱动系统，以使底部冲头相对于模具中的开口的纵向轴线同时地旋转和轴向地前进进入开口的底端内且沿着模具中的开口的纵向轴线的方向前进，底部冲头具有螺旋沟槽，该螺旋沟槽具有与螺旋突起的形状匹配的形状。
【附图说明】
[0008]本发明的特征和优点通过结合附图阅读以下详细说明而被良好地理解，在附图中相同的数字表示相似的元件并且其中:
[0009]图1A-1N示出了利用根据本发明的一方面的压机制作切削刀具生坯的方法中的步骤，以横截面示出了压机的模具；
[0010]图1P示出了压机的示意图；
[0011]图2示出了根据本发明的一方面的电动冲头驱动系统的一部分；
[0012]图3示出了根据本发明的另一方面的电动冲头驱动系统的一部分;并且
[0013]图4显示了切削刀具生坯的一部分的横截面。
【具体实施方式】
[0014]图1A-1N示出了制作具有在大体圆柱形的外表面25(也参见图4)中的至少一个螺旋排肩槽23的切削刀具生坯21(图1N)的方法中的步骤。切削刀具生坯21可以是任何合适的可期望有至少一个螺旋排肩槽的切削刀具生坯，诸如钻孔或镗孔刀具生坯。切削刀具生坯通常由与粘结剂材料(诸如钴、镍等)压制在一起的金属碳化物粉末(诸如碳化钨粉末或金属陶瓷)制成。应理解，在图中示出了生坯的生产。关于术语“生坯”在此意味着压制但没有被烧结的坯体。术语“生”不涉及坯体的颜色。随后的烧结提供了生坯的致密化，通常变成切削刀具尖端，由此针对使用的粉末获得了最终的材料性能。最终的形式和性能通常在辅助(secondary)过程中获得，诸如通过刀刃处理、研磨和涂覆。
[0015]切削刀具生坯21在用于制作这种坯体21的压机27中制作。图1P示出了压机的示意图，该压机包括框架20、第一电动冲头驱动系统39和第二电动冲头驱动系统39’、和压制工具。压机27(包括框架20)包括模具29(在图1P中并且在图1A-1N中以横截面示出)，模具29具有优选地贯穿的开口 31，该开口 31在其中带有螺旋突起33并且更典型地带有多个螺旋突起，诸如图1A-1N中示出的用于形成两个螺旋排肩槽23的两个螺旋突起。压制工具包括顶部冲头、模具和底部冲头。压机27包括具有螺旋沟槽37的冲头35，该螺旋沟槽37具有与螺旋突起33的形状匹配的形状。
[0016]电动冲头驱动系统39或39’(图1A和图1P)布置用以使冲头相对于模具29中的开口31的纵向轴线A(图1H)同时地旋转并且轴向地前进进入模具中的开口且沿着模具中的开口的纵向轴线的方向前进。电动冲头驱动系统39、39’包括至少一个电动马达41，该类型的电动马达41能够用于控制多轴压机中的部件的定位和移动，因此电动驱动器能够提供在最小尺寸下的极好的定位精度。
[0017]冲头35能够是如图1A-1N和图1P中所看到的顶部冲头，并且第一电动冲头驱动系统39能够将顶部冲头移动到模具29的开口 31的顶端43内。压机27还能够包括底部冲头45，该底部冲头45具有匹配螺旋突起33的螺旋沟槽47。第二电动冲头驱动系统39’能够布置用以使底部冲头45相对于模具29中的开口 31的纵向轴线A同时地旋转并且轴向地前进进入底端49内且沿着模具中的开口的纵向轴线的方向前进。用于顶部冲头35的第一电动冲头驱动系统39能够与用于底部冲头45的第二电动冲头驱动系统39’相同或类似。
[0018]如图1A-1N和图1P中所看到的，顶部冲头35和底部冲头45或者其部分可沿着模具29的开口 31的纵向轴线A移动，并且可绕纵向轴线A旋转。在图1B、图1E、图1G、图11、图1J、图1L、图1M和图1P中，用箭头描绘了旋转和线性运动。在图1G、图1M和图1P中，用于旋转运动的箭头被划虚线，以示出顶部冲头当其不在模具29内时和/或当其在顶出(eject1n)之后不再与切削刀具生坯21接触或靠近切削刀具生坯21时不用必须旋转。
[0019]在根据本发明的一方面的制作切削刀具生坯21的方法中，除了利用金属碳化物粉末供给模具29中的开口 31之外，顶部冲头35和底部冲头45中的至少一个冲头且通常两个冲头都相对于模具中的开口的纵向轴线A同时地旋转并且轴向地前