專利名稱：刀架及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將切削刀具連接至機(jī)床上的刀架，并涉及一種用于制造該刀架的未精加工的多金屬坯料。
背景技術(shù)：
進(jìn)行金屬切削操作的刀架一般包括后安裝部，例如可與機(jī)床相連的柄部，和支承刀刃的前刀頭部?？蓪⒌度兄苯有纬捎诘额^部上，或者可將刀刃設(shè)置在可轉(zhuǎn)位切削刀片上，該可轉(zhuǎn)位切削刀片直接安裝在刀頭部上或通過(guò)一筒間接地安裝在該刀頭上。根據(jù)所涉及的具體切削操作，刀架可以是靜止類型或可旋轉(zhuǎn)類型的，例如，用于車削操作的是靜止類型、以及用于銑削和打鉆操作的是可旋轉(zhuǎn)類型。
已經(jīng)使用的刀架是由單一主體構(gòu)成，也即其中的前部和后部由相同的諸如鋼之類的材料構(gòu)成，并因此具有相同的質(zhì)量特性和化學(xué)組成。這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)在于，因?yàn)樗鼈兊牟煌δ埽安恳潜群蟛烤哂胁煌|(zhì)量特性和/或化學(xué)組成會(huì)更理想些。
這個(gè)問(wèn)題的一個(gè)解決方案就是使前部和后部的材料不同(具有不同質(zhì)量特性和/或化學(xué)組成)，然后通常使用螺紋連結(jié)將前部和后部結(jié)合在一起。然而，這種結(jié)構(gòu)沒(méi)有所希望的那樣堅(jiān)固。此外，如果刀架沿著與螺紋相反的方向旋轉(zhuǎn)，前部和后部將會(huì)被擰松，因此給定的刀架被設(shè)計(jì)成應(yīng)用右旋轉(zhuǎn)矩或者應(yīng)用左旋轉(zhuǎn)矩，但無(wú)法二者兼?zhèn)洹?br> 所以，理想的是提供這樣一種強(qiáng)度增加的刀架，它既可應(yīng)用右旋轉(zhuǎn)矩又可應(yīng)用左旋轉(zhuǎn)矩。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面涉及一種刀架，其包括以首尾相連的方式設(shè)置的并且通過(guò)摩擦焊接而互連從而形成一體組件的多個(gè)部分，該一體組件被進(jìn)行熱處理。該些部分分別由具有不同質(zhì)量特性和/或不同化學(xué)組成的不同材料構(gòu)成。這些部分中的最前部構(gòu)成刀頭部，這些部分的最后部構(gòu)成安裝部。
在本發(fā)明的其中一個(gè)實(shí)施例中，僅具有兩個(gè)部分，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，具有兩個(gè)以上的部分，優(yōu)選為三個(gè)部分，其中中間部由鋁構(gòu)成以減少刀架的總重量。
本發(fā)明的另一方面涉及一種制造刀架的方法，其包括以下步驟A)提供多個(gè)部分，該多個(gè)部分分別由具有不同質(zhì)量特性和/或不同化學(xué)組成的材料構(gòu)成；B)將多個(gè)部分沿著中心軸線以首尾互連的方式設(shè)置；C)將多個(gè)部分摩擦焊接在一起以形成一體組件，其中這些部分中的最后部構(gòu)成安裝部，這些部分中的最前部構(gòu)成刀頭；和D)熱處理該一體組件。
附圖的簡(jiǎn)要描述參照附圖，根據(jù)下面對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)很清楚，其中相同的標(biāo)號(hào)表示相同的元件，這里

圖1是本發(fā)明的刀架的第一實(shí)施例的分解的側(cè)視圖，其中刀架由兩部分構(gòu)成。
圖2為圖1所述部分被摩擦焊接在一起后的側(cè)視圖；圖3為第二實(shí)施例的類似于圖1的視圖，其中刀架由三個(gè)部分構(gòu)成。
圖4是圖3所述部分被摩擦焊接之后的類似于圖3的視圖。
圖5是本發(fā)明第三實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖6是本發(fā)明第四實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖7是本發(fā)明第五實(shí)施例的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1所示的是后部10和未精加工的前部12，它們連接在一起以形成半精加工的刀架，其中后部10可構(gòu)成安裝部，前部可構(gòu)成刀頭部。后部10一般為傳統(tǒng)形狀，并可包括用于接收機(jī)床(未示出)的傳動(dòng)凸榫(drive tongue)的中心凹部14以便安裝刀架。所述前部和后部分別由適于其特定功能的具有不同質(zhì)量特性和/或不同化學(xué)組成的材料構(gòu)成。
例如，后部可由用于這種安裝部的諸如H13鋼之類的傳統(tǒng)材料構(gòu)成。
前部12是未精加工的，并且在被緊固于后部10之后，將會(huì)被加工成所想要的形狀。例如，前部12由用于這種刀頭的諸如4340鋼或硬質(zhì)合金之類的傳統(tǒng)材料構(gòu)成。
為了使前部和后部10、12互連，將這些部分沿著中心直線A以首尾相連的方式連在一起并進(jìn)行傳統(tǒng)的摩擦焊接操作，所述前部和后部10、12在該摩擦焊接操作中圍繞中心線A產(chǎn)生相對(duì)旋轉(zhuǎn)(也即前部12保持靜止不動(dòng)而后部10旋轉(zhuǎn))，同時(shí)這些部分彼此鄰接的表面10a、12a被擠壓在一起。這樣促使該表面10a、12a摩擦生熱以及塑性變形，在停止旋轉(zhuǎn)后所述前部和后部繼續(xù)壓在一起，最終使該前部和后部產(chǎn)生聚結(jié)從而形成具有較高完整性的一體組件20(圖2)。熔融材料會(huì)合的熔合線22在圖2中示意性地示出。
產(chǎn)生摩擦焊接的旋轉(zhuǎn)在焊接工藝中可以是恒速旋轉(zhuǎn)的。作為另一種選擇，可以進(jìn)行慣性類型的摩擦焊接，其中前部和后部10、12中的一個(gè)是固定的而另一個(gè)與被加速至高速的飛輪相連，由此存儲(chǔ)所需的能量。然后將飛輪的驅(qū)動(dòng)器分離，于是前部和后部被壓在一起。當(dāng)飛輪逐漸減速時(shí)，所接合的表面以上文所述的方式摩擦生熱和塑性變形。
由摩擦焊接產(chǎn)生的一體組件顯示出比先前的通過(guò)螺紋互連的組件更高的完整性。此外，經(jīng)焊接的組件20可沿著任一方向旋轉(zhuǎn)，而不會(huì)有前部和后部被分離的危險(xiǎn)。
一旦一體組件20已經(jīng)產(chǎn)生，將對(duì)其進(jìn)行熱處理，例如在1850°F時(shí)奧氏體化處理15-40分鐘(根據(jù)橫截面的大小)，或在1025-1100°F時(shí)每英尺厚度回火處理一小時(shí)。這樣，前部和后部被同時(shí)進(jìn)行相同的熱處理，從而產(chǎn)生對(duì)每種材料都是最佳的機(jī)械性能。
一體組件20構(gòu)成半精加工的多金屬刀架坯料，其前刀頭部可精加工形成所想要的刀頭結(jié)構(gòu)。
要理解的是，兩個(gè)以上的部分可按首尾相連的方式摩擦焊接以形成一體組件。在那一點(diǎn)上，要注意的是圖3和4所示的本發(fā)明第二實(shí)施例。該實(shí)施例采用三個(gè)部分，也即后部30、前部32，和中間部34。這三個(gè)部分分別由具有不同質(zhì)量特性和/或不同化學(xué)組成的材料構(gòu)成。例如，后部30，像前面所描述的后部10一樣，可由H13鋼組成。前部32可由硬質(zhì)合金組成，而中間部可由鋁組成。
三個(gè)部分30，32，34以先前所描述的首尾相連的方式相繼或可能同時(shí)地被摩擦焊接，以形成一體組件40。后部和中間部30，34之間的熔合線36，以及前部和中間部32，34之間的熔合線38都示意性地在圖2中示出。
在已經(jīng)將一體組件40如此形成后，對(duì)其進(jìn)行熱處理，例如與前面所描述的奧氏體化處理或回火處理類似。這樣，所有的三個(gè)部分30，32，34都被進(jìn)行相同的熱處理從而產(chǎn)生對(duì)每種材料而言都是最佳的機(jī)械性能。
半精加工多金屬刀架坯料的前刀頭部32將最后加工(精加工)，以便構(gòu)成一個(gè)合適的刀頭結(jié)構(gòu)。經(jīng)精加工的刀頭的實(shí)例如圖5-7所示。圖5示出了被加工成鉆尖的硬質(zhì)合金刀頭132A。圖6示出了被加工成孔型頭的硬質(zhì)合金刀頭132B。圖7示出了被加工形成筒140的載體的鋼型刀頭12A，該筒140支承可轉(zhuǎn)位切削刀片142。圖7還示出了中間部34，其可包括填有合適防振材料150例如泡沫塑料的中空部148。
要理解的是構(gòu)成多個(gè)部分10，12，30，32，34的材料是任意選擇的；可采用除了上述材料以外的材料。
雖然本發(fā)明已經(jīng)按照優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員要理解的是，在不違背所限定的本發(fā)明的宗旨和范圍的情況下，可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行未特別描述的添加、刪除、修改和置換。
權(quán)利要求
1.一種刀架，包括以首尾相連的方式設(shè)置的并且通過(guò)摩擦焊接而互連從而形成一體組件的多個(gè)部分，對(duì)該一體組件進(jìn)行熱處理；這些部分分別由至少具有不同質(zhì)量特性和不同化學(xué)組成之一的不同材料構(gòu)成；這些部分中的最前部構(gòu)成刀頭部，這些部分的最后部構(gòu)成安裝部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的刀架，其特征在于后部是精加工的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的刀架，其特征在于前部是未精加工的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的刀架，其特征在于，所述多個(gè)部分包括兩個(gè)以上的部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的刀架，其特征在于，所述多個(gè)部分由三個(gè)部分構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的刀架，其特征在于，三個(gè)部分包括鋼制的后部，硬質(zhì)合金制的前部，和鋁制的中間部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的刀架，其特征在于，所述多個(gè)部分由兩個(gè)部分構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的刀架，其特征在于，前部包括4340鋼，而后部包括H13鋼。
9.一種刀架，包括后安裝部、前刀頭部和將前部和后部互連的中間部；該前、后、中間部分別由具有不同質(zhì)量特性和/或不同化學(xué)組成的材料構(gòu)成，并沿著一個(gè)軸線以首尾互連的方式通過(guò)摩擦焊接而互連在一起，從而形成一體組件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的刀架，其特征在于，前部包括鋼，中間部包括鋁，而后部包括硬質(zhì)合金。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的刀架，其特征在于，一體組件是經(jīng)熱處理的。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的刀架，其特征在于，一體組件是經(jīng)熱處理的。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的刀架，其特征在于，刀頭部是未精加工的。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的刀架，其特征在于，中間部包括中空金屬部以及設(shè)置在該中空部?jī)?nèi)的防振材料。
15.一種制造刀架的方法，包括以下步驟A)提供多個(gè)部分，該多個(gè)部分分別由具有不同質(zhì)量特性和/或不同化學(xué)組成的材料構(gòu)成；B)將多個(gè)部分沿著中心軸線以首尾互連的方式設(shè)置；C)將多個(gè)部分摩擦焊接在一起以形成一體組件，其中這些部分中的最后部構(gòu)成安裝部，這些部分中的最前部構(gòu)成刀頭；和D)熱處理該一體組件。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，步驟A包括提供兩個(gè)以上的部分。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，步驟A包括僅提供兩個(gè)部分。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于步驟C的刀頭是未精加工的坯料形式，以及還包括在D步驟之后將刀頭部加工成期望形狀的步驟。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，步驟D包括奧氏體化處理。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，步驟D包括回火。
全文摘要
一種刀架，包括以首尾相連的方式設(shè)置的并且通過(guò)摩擦焊接而互連從而形成一體組件的多個(gè)部分，所述一體組件被進(jìn)行熱處理。該些部分分別由具有不同質(zhì)量特性和/或不同化學(xué)組成的不同材料構(gòu)成。這些部分中的最前部構(gòu)成刀頭部，這些部分的最后部構(gòu)成安裝部。刀頭部可以是未精加工的坯料形式，該坯料在這之后被加工。第三部分，例如鋁制的，可以設(shè)置成使刀架的重量最小。
文檔編號(hào)B23K20/12GK1663718SQ20051000910
公開(kāi)日2005年9月7日 申請(qǐng)日期2005年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月4日
發(fā)明者葉夫根尼·科切羅夫斯基 申請(qǐng)人:瓦萊尼特有限責(zé)任公司