具有凹入的未研磨中间表面的陶瓷切削刀片以及用于制造这种切削刀片的方法

摘要

本发明涉及一种这样类型的陶瓷切削刀片，这种类型的陶瓷切削刀片包括表面研磨过的顶表面(1)和邻近刀刃(3)的至少一个外围间隙表面(2)，增强的、倾斜的斜切表面(4a)从所述刀刃(3)向内延伸，所述斜切表面(4a)与平行于所述顶表面(1)的参考平面(P)形成锐角(α)。在所述顶表面(1)和所述斜切表面(4a)之间，形成了未研磨的中间表面(7)，所述中间表面(7)比所述斜切表面窄，且其在到所述顶表面的过渡部分中与所述顶表面(1)形成第二角(β)，所述第二角(β)大于第一次提到的所述锐角(α)。在第二方面，本发明还涉及一种用于制造这种陶瓷切削刀片的方法。

权利要求

1.陶瓷切削刀片，包括表面研磨过的顶表面(1)，和邻近刀刃(3)的至少一个外围间隙表面(2)，增强的斜切表面(4a)从所述刀刃(3)向内和向上延伸，所述斜切表面(4a)与平行于所述顶表面(1)的参考平面(P)形成第一角(α)，其特征在于，大致凹入的未研磨的中间表面(7)形成在所述顶表面(1)和所述斜切表面(4a)之间，所述中间表面(7)在其到所述顶表面的过渡部分中与所述顶表面(1)形成第二角(β)，所述第二角(β)大于所述第一角(α)，且所述斜切表面(4a)的宽度(WF)大于所述中间表面(7)的宽度(WM)。

2.根据权利要求1所述的陶瓷切削刀片，其特征在于：所述中间表面包括两个部分表面(9、10)，所述两个部分表面(9、10)之中的至少一个部分表面(9)为平面的，而另一个部分表面(10)为凹入的。

3.根据权利要求1或2所述的陶瓷切削刀片，其特征在于：所述第二角(β)是所述第一角(α)的至少五倍大。

4.根据前述权利要求1或2所述的陶瓷切削刀片，其特征在于：所述第一角(α)至少为2°，并且至多为5°。

5.根据前述权利要求1或2所述的陶瓷切削刀片，其特征在于：所述刀刃(3)被圆化成具有至多40μm的半径。

6.根据前述权利要求1或2所述的陶瓷切削刀片，其特征在于：所述陶瓷切削刀片通过包括两个相对的表面研磨过的表面(1)而是可旋转的，所述两个相对的表面研磨过的表面(1)是平行的，且分别过渡成至少一个未研磨的中间表面(7)以及连接的斜切表面(4a)。

7.用于制造根据权利要求1-6中任一项所述的陶瓷切削刀片的方法，其特征在于以下步骤：

a)将粉状陶瓷化合物压缩模制并硬化成坯体，所述坯体包括至少一个大致平面的主面、外围间隙表面、邻近去屑刀刃的增强的斜切表面、以及设置在所述斜切表面和所述主面之间的中间表面，所述中间表面比所述斜切表面更陡地倾斜且比所述斜切表面更窄，b)研磨所述主面，同时形成完成的顶表面(1)，所述顶表面(1)断开所述中间表面(7)，在所述中间表面(7)处，所述中间表面(7)具有陡的倾斜角(β)，以及c)留下至少所述中间表面(7)不研磨。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述斜切表面(4a)以及所述中间表面(7)通过刷光来进行抛光，以便提高表面光滑性以及赋予所述刀刃圆形形状。

说明书

具有凹入的未研磨中间表面的陶瓷切削刀片以及用于制造

这种切削刀片的方法

技术领域

[0001] 在第一方面，本发明涉及一种陶瓷切削刀片，这种类型的陶瓷切削刀片包括表面研磨过的顶表面和邻近刀刃的至少一个外围间隙表面，增强的斜切表面从刀刃向内延伸，该斜切表面与平行于顶表面的参考平面形成锐角。

[0002] 在第二方面，本发明还涉及一种用于制造这种陶瓷切削刀片的方法。

背景技术

[0003] 在现代的去屑加工技术领域内，最常用的是具有呈切削刀片形式的可替代的磨损部分的工具，这种工具被安装在不同基体中形状上配合的凹座或刀座中，这些基体分别适合于例如铣削、钻削和车削。通常，切削刀片由比基体材料，如钢、铝等更硬且更耐磨的材料制成。对于这些年来已经发展起来以有效地加工无数细节上极不同的材料，尤其是金属材料的应用和机加工方法，已经提供了各种不同材料的切削刀片，这些切削刀片对于各种应用具有它们各自的优点和缺点。切削刀片的主要材料为硬质合金，硬质合金是这类粉末冶金产品的总名称，其由多种硬质的碳化物(碳化钨、碳化钛、碳化钽、碳化铌)在粘结金属(通常为钴)中构成。硬质合金的切削刀片通常在硬度与特定韧性(粘结金属赋予的)结合方面具有良好的性能，值得注意的是，这意味着切削刀片可以非常随意地被构造成极其不同的几何形状。

[0004] 但是，对于特定应用，硬质合金刀片是不合适的，例如，由于硬质合金有限的热硬性的缘故，即材料在高温维持其硬度的能力。在特定类型的金属的加工过程中，且在特定的外部条件下，在排屑时产生过多量的热，这往往使得硬质合金的刀片不太适于它们的目的。但是，在这种情况下，陶瓷切削刀片通常可成功地使用。陶瓷材料和硬质合金本身具有某些共同的性能，但也在若干重要方面彼此不同。因此，与硬质合金刀片相比，陶瓷切削刀片具有显著更大的硬度和较好的热硬性。因此，陶瓷切削刀片通常具有较长的使用寿命，且可在极其高的温度下工作，并且具有非常高的切削能力。然而，陶瓷切削刀片相当脆弱，以致压缩强度显著大于抗拉强度。而且，陶瓷切削刀片难以研磨，尤其是具有不规则或复杂形状的表面。这限制了刀具设计者决定切削刀片几何形状的自由。因此，陶瓷切削刀片无例外地都具有相当简单的基本形状，其大部分具有平面形的和/或旋转对称的表面。

[0005] 对于陶瓷切削刀片的去屑刀刃的几何形状，可分类成两个主要类别，即，斜切面增强刀刃和圆形的所谓ER刀刃(ER＝刀刃半径)，这两种之中的每一个都具有它自身的优点和缺点。ER型的圆形刀刃在切削刀片上形成，其刀刃通过在研磨的顶表面和研磨的与顶表面成一定角度的间隙表面之间的过渡部分而简单地形成，通过简单的精加工，如刷光而给予刀刃圆形形状。这样的切削刀片一方面具有相对易于切削的优点，即，仅受到适中的切削力，但另一方面具有机械性较弱的缺点，且从而易于受到破坏或断裂(以及因此具有不可预知的使用寿命)。斜切面增强的切削刀片的刀刃通过在顶表面和间隙表面之间的过渡部分中研磨一个较小的斜切表面来提供，斜切表面与顶表面以及间隙表面形成一定角。由于研磨技术的原因，此角(其被定义为斜切表面和顶表面的延长部分的虚拟平面之间的角)通常在15°-30°的范围内。最常见地，此角等于20°。以这样的方式，提供了机械性相对较强的刀刃，切削刀片中，作用于斜切表面的合成切削力向内/向下指向。一般来说，刀刃变得越易于切削，上述角就越小。然而，斜切面增强的切削刀片的缺点是，切削力变大，即，切削刀片变钝。

[0006] 两种刀刃类型在上述方面具有非常不同的性能的事实对使用者造成问题，即使得很难预先确定应选择哪种类型的切削刀片，以便对于给定的机加工操作给出最佳的结果。因此，对于陶瓷切削刀片，需要其具有比ER刀片更好的强度和坚固性，且同时具有比斜切面增强的切削刀片更好的切削性能。

发明内容

[0007] 本发明的目的是提供上述需要并且旨在提供一种比先前已知的陶瓷切削刀片更广泛使用的陶瓷切削刀片。因此，本发明的主要目的是提供一种陶瓷切削刀片，其结合了ER刀片和斜切面增强的切削刀片的优点，而为此在较大程度上不具有这两种刀片的缺点。换句话说，切削刀片的刀刃应相当强硬并相当易于切削。其他目的是提供一种陶瓷切削刀片，其可制成为具有比先前已知的陶瓷切削刀片更复杂的几何形状。另一目的是提供一种陶瓷切削刀片，即使其制成为具有几何上不规则的表面，其仍具有可重复的外型，使得切削刀片的不同表面之间的边界线总是变得相似且位于相同的位置，而与制造中的变化无关，以便给操作者一个有信心的印象。

[0008] 根据本发明，通过在权利要求1的特征部分中限定的特征实现至少主要目的。根据本发明的陶瓷切削刀片的优选实施方式进一步限定在从属权利要求2-6中。

[0009] 此外，本发明涉及一种用于制造陶瓷切削刀片的方法。该方法限定在权利要求7和8中。

[0010] 现有技术的进一步说明

[0011] US 4963061公开了一种陶瓷切削刀片，其在间隙表面附近形成有斜切表面以及下沉的断屑表面，该断屑表面延伸斜切表面和切削刀片的平坦上侧。在这种情况下，然而，斜切表面的宽度仅等于断屑表面的宽度的一部分，斜切表面仅作为在常规断屑器附近强化的窄刀刃。

[0012] 另外，US 4963061没有解决关于研磨切削刀片方面在斜切表面和上表面之间提供不同边界线，并且从而提供各个切削刀片的可重复形状的技术问题。

附图说明

[0013] 在附图中：

[0014] 图1为放大比例较大的陶瓷切削刀片(现有技术)的ER刀刃的示意性图示，[0015] 图2为陶瓷切削刀片(现有技术)的斜切面增强刀刃的类似图示，[0016] 图3为根据本发明的陶瓷切削刀片的透视图，

[0017] 图4为相同的陶瓷切削刀片的侧视图，

[0018] 图5为陶瓷切削刀片从上面看时的平面视图，

[0019] 图6为图5放大的详细截面A-A，以及

[0020] 图7为图5放大的详细截面B-B。

[0021] 更详细地描述本发明之前，参考图1和图2，其分别示意性地示出具有ER刀刃和斜切面增强的陶瓷切削刀片的已知陶瓷切削刀片的设计。

[0022] 因此，在图1中，示出ER刀刃，其以截面形式显示出来，并邻近陶瓷切削刀片的边角。切削刀片具有平的研磨的顶表面1，以及同样的研磨的间隙表面2，在这种情况下，研磨的间隙表面2为平的，且与顶表面成90°角定向。在表面1和2之间，刀刃3以半径r的圆形表面形式提供。实际上，半径r可以在40-60μm的范围内，例如通过在研磨表面1、2之后刷光切削刀片来提供所述表面。

[0023] 在图2中，示出斜切面增强的切削刀片。同样，在此情况下，顶表面1和间隙表面2为表面研磨过的，且通常彼此成90°角定位。邻近刀刃线3，斜切表面4通过研磨而形成，该斜切表面4经边界线5而变换成顶表面1。顶表面1的延长部分的虚拟平面指定为P。如前所指出的，斜切表面4和平面P之间的角α通常等于15°-30°。在示例中，角α为
20°。斜切表面的宽度W通常等于0.25mm。斜切表面4的形成通过研磨操作实现，其在表面1、2已经被研磨过后进行。

[0024] 这里，已经指出，所述类型的陶瓷切削刀片通过压制并硬化粉状陶瓷化合物而制成，形成坯体，该坯体的实际尺寸略微大于切削刀片的期望的标称尺寸。换句话说，坯体各侧均形成有一定的研磨余量(实践中，约为0.1mm)。

[0025] 本发明优选实施方式的详细描述

[0026] 在图3-7中，示出根据本发明制造的陶瓷切削刀片，其包括研磨表面1、2。为了在水平方面区分开表面1与切削刀片的其他表面，后面将表面1命名为“顶表面”。在所示的示例中，切削刀片为可旋转的或双面的，且因此不仅切削刀片的顶面，而且切削刀片的底面形成为研磨表面的形式，或者，其可用作切削刀片的支撑表面。表面2为外围的表面，且形成邻近去屑刀刃3的间隙表面。在这种情况下，切削刀片包括4个切削刀刃3，且因此包括4个间隙表面2。在4个间隙表面2之间，也有多个倒角表面和过渡表面，这些表面对本发明不重要，且因此没有给出任何附图标记。与间隙表面2一样，切削刀片的所有其他外围表面都可被研磨。所述陶瓷切削刀片可以，但不是必需地，形成有用于紧固螺钉的中间孔6。

[0027] 在示例中，切削刀片具有负的基本几何形状，以致顶表面和各个间隙表面之间的角等于90°。但是，切削刀片还可具有正的几何形状，从而所述角为锐角。

[0028] 现关注图5-7，其以放大形式示出各个切削刀刃3附近的切削刀片的独特形状。从刀刃3起，增强的斜切表面4a向内朝切削刀片的中心延伸，斜切表面向内由边界线5a定界。在该示例中，此斜切表面是平面的，例如图6和7所示。但是，与图2所示的常规斜切表面4相比，这个斜切表面4a和平行于顶表面1的参考平面P形成仅3°的角。换句话说，斜切表面4a以比根据图2的传统斜切表面4更扁平或更小的角倾斜。

[0029] 此外，本发明的特征是在顶表面1和斜切表面4a的边界线5a之间，形成了整体指定为7的中间表面，其经第二内侧边界线8而过渡到顶表面1，该第二内侧边界线8位于比第一次提到的边界线5a更高的水平面上。在所示优选实施方式中，中间表面7包括两个部分表面，即平面部分表面9，以及呈所谓的半径过渡形式的凹入的拱形部分表面10，其通过第三边界线11而与平面部分表面9分开。最后提到的部分表面9与在顶表面1的延伸部中延伸的参考平面P1形成锐角β。中间表面整个被指定为7，并且包括部分表面9、10，该中间表面7一般为凹入的，以致中间表面整个地位于在边界线5a和8之间延伸的任何虚拟直线的内侧/下侧。这里，应指出的是，如果中间表面7为凹入的，则可以给予中间表面7不同的形状。例如，中间表面可设置成单一的凹入拱形的表面形式，即没有任何平面部分表面。重要的是，所述表面，如所示平面部分表面9，形成显著大于角α的角β。在示例中，角β等于40°，即相对较陡的角。实际上，角β应为角α的至少5倍大，且等于至少15°，并且最多为85°。有利地，角β可等于至少25°和至多65°。

[0030] 角α也可偏离3°的示范值。但是，一方面，角α应不低于2°，而另一方面，角α应不超过5°。这样，提供了改进刀刃部分的强度的希望，以及刀刃部分应易于切削的希望(强度随α增加而增加，而切削力随α减小而减小)。

[0031] 尽管顶表面1和合适的还有间隙表面2根据标准制造方法研磨，但是至少中间表面7，而且优选还有斜切表面4a未研磨。换句话说，即使表面4a、7通过刷光来进行后处理，以给有光泽的表面结构，以及提供沿刀刃线3圆化ER类型的刀刃，但是表面4a、7基本上保持其原始形状。因此，通过刷光，去除了在间隙表面2研磨之后可能保留的磨屑，所用刷是足够强硬的，以便提供沿刀刃线的特定半径。此半径可以适中地为20μm，且不应超过40μm。但是，对比研磨，刷光不会影响切削刀片的表面层中而不是邻近刀刃线处的任何材料去除。

[0032] 在图6和7中，WF表示斜切表面4a的宽度，而WM表示中间表面7的宽度(在投影中的)。中间表面7的宽度WM小于斜切表面4a的宽度WF。对于15mm的切削刀片(IC＝15mm)，斜切表面的宽度WF可以等于1.5mm，而中间表面的宽度WM可以等于0.8mm。这样，深度T(例如其被定义为刀刃3和参考平面P1之间的垂直距离)可以等于约0.7mm。应注意到，表面4a、7的宽度从截面A-A到截面B-B连续减小，而为此完全没有改变宽度尺寸WF和WM之间的关系。另一方面，部分表面9的宽度相对于部分表面10的宽度被减小，即在沿这些表面长度延伸部的任意截面(分别为A-A和B-B)上，斜却表面的宽度WF大于中间表面的宽度WM。

[0033] 切削刀片的制造

[0034] 根据本发明的陶瓷切削刀片的制造按以下方式进行：在第一步中，将粉状陶瓷化合物压缩模制并硬化(烧结)成坯体。压制在模具中进行，产生两个大致平坦且平行的主面，主面之后将形成切削刀片的所述表面1。此外，应在坯体中形成外围间隙表面和邻近每个切削刀刃的增强斜切表面。而且，应形成上述类型的中间表面7。当坯体还达到期望的硬度时，不仅研磨侧表面，而且研磨每个主面，同时形成完整的平坦表面1。在研磨时，研磨盘将切断表面9，同时形成边界线8。因为表面9具有相对较陡的倾斜角β，所以所述边界线8将变得明显(如从上面的投影所看到的)，且位于预定位置，即使表面9包括较小的不规则，例如向上延伸到边界线8的长而窄的压痕的条痕也是如此。以此方式，中间表面7以及增强斜切表面4a可以留着不研磨，而不会在审美方面损坏切削刀刃的外型。

[0035] 在这方面，注意想到的备选方案，直接对平坦倾斜的斜切表面4a进行研磨，在示例中，其具有仅3°的倾斜角α。在允许研磨盘直接切断此斜切表面的情况下，边界线相对于刀刃线3的位置将因不同生产结果之间的厚度变化而在不同的切削刀片之间变化。

[0036] 当表面1、2已经被研磨过时，适当的是，通过刷光所述斜切表面和中间表面4a、7完成切削刀片，同时形成ER圆形刀刃线3。

[0037] 本发明的优点

[0038] 根据本发明的陶瓷切削刀片的优点之一是，切削刀片变得更广泛用于各种应用。代替在许多应用中不断需要在ER研磨切削刀片和斜切面增强的切削刀片之间分别改变的是，使用者可以使用他的/她的配备有一个而且是相同类型的切削刀片的刀具。另一优点是，可以通过直接压制，即没有研磨来实现必须的邻近切削刀刃的斜切表面。这给刀具设计者带来更大自由来形成邻近切削刀刃的具有复杂形状的表面。其他优点是，不管表面研磨过的顶表面和各个研磨的间隙表面之间的表面被制造，而没有研磨，切削刀片都可以以美学上吸引人的和可靠的方式来生产。这样，由于中间表面的陡的倾斜度，即使表面具有不规则形状，也以可靠的重复性获得了从刀刃延伸到顶表面的一个而且是相同宽度的表面。结果，应强调的是，根据本发明形成的中间表面并不是用来作为断屑器。因此，在陶瓷切削刀片适合的应用中，切屑将主要地总是靠最接近刀刃线设置的斜切表面打断。

[0039] 本发明的可行改进

[0040] 本发明不仅限于上述的和附图所示的实施方式。因此，可行的是，使斜切表面最靠近刀刃设置，而中间表面以单一的连续凹入的拱形表面的形式最靠近顶表面设置，而在部分表面之间没有任何显著的转向处或边界线。例如，这样的表面可由在截面上的一条拱形线限定，其最靠近刀刃的曲率半径相对较大，且之后朝顶表面连续减小。一般的，可以说如果表面大致为凹入的，即，设置在刀刃线和所述边界线之间的虚拟平面以下，同时最靠近顶表面设置的部分表面(中间表面)以比最靠近刀刃线设置的部分表面(斜切表面)显著更大的角度倾斜，则刀刃线和顶表面的边界线之间的未研磨表面的形状是不重要的。