專利名稱：可轉(zhuǎn)位切削刀片及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有由超硬研磨材料制成的切削刃的切削刀片，以及制造該切削刀片的方法。
背景技術(shù)：
在下面的本發(fā)明的背景技術(shù)的描述中，將參考某些結(jié)構(gòu)和方法，但是，在適用的法律規(guī)定下，不必將這樣的參考理解為承認(rèn)這些結(jié)構(gòu)和方法為現(xiàn)有技術(shù)。申請(qǐng)人保留證明任何參考的題材不構(gòu)成關(guān)于本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)的權(quán)利。
使用超硬材料切削的可轉(zhuǎn)位切削刀片通常具有多邊形形狀，在該多邊形的角設(shè)置有超硬材料。超硬材料，通常為立方氮化硼或多晶金剛石材料幫助堅(jiān)硬工件如金屬的切削。這些切削刀片通常安裝在相對(duì)切削工具的固定位置，使得包含超硬材料的一個(gè)角或區(qū)域設(shè)置于工件的表面。當(dāng)使用一段時(shí)間之后，超硬材料的該區(qū)域變得磨損的。然后該切削刀片可從切削工具松開并旋轉(zhuǎn)，使得超硬材料的一新角或區(qū)域設(shè)置于工件的表面。
制造這種刀片有兩種主要的方法。根據(jù)一種工藝，形成多層結(jié)構(gòu)，它包括第一層硬質(zhì)襯底材料和重疊在該襯底層之上的一層超硬切削材料。然后割尖從該多層結(jié)構(gòu)切下并釬焊到切削刀片的主體上，通常在切削刀片的角上。授予Kuroyama等人的美國(guó)專利No.5,183,362說明了這種工藝，其公開在此整體作為參考被引用。
用于形成可轉(zhuǎn)位切削刀片的第二種工藝包括提供具有充滿超硬材料的袋的毛坯或基底，然后使毛坯經(jīng)過燒結(jié)操作，使超硬材料結(jié)合到基底上。然后后續(xù)加工該毛坯以給出切削刀片的最終形狀，即具有超硬材料設(shè)置于角上的大致多邊形主體。美國(guó)專利No.5,676,496說明了這種工藝，其公開在此整體作為參考被引用。
通常，這種包含超硬材料的刀片通過外夾持器(如上夾持器)固定就位。如見美國(guó)專利5,183,362附圖25，其示出了具有預(yù)制成的、單獨(dú)的斷屑槽的上夾持器。與其它類型的切削刀片一起使用的另一類型的夾緊包括使用螺釘，該螺釘通過通常在該刀片中心的孔。這種孔可為直的或包括偏移部分以幫助固定該刀片。如見美國(guó)專利5,147,158，其揭示了用于固定目的的橫截面為“喇叭”形的夾緊孔。激光切削或EDM(電火花加工)用來切削超硬材料，并且應(yīng)了解超硬材料中“喇叭”形孔的加工做起來是十分困難且昂貴的。此外，這種切削的精度也是成問題的。
在美國(guó)專利6,120,570中，公開了一種制造超硬材料的切削刀片的方法，該超硬材料通過高溫高壓燒結(jié)到硬質(zhì)合金底座上。同時(shí)孔通過使用塞子形成于刀片中，該塞子優(yōu)選地由與底座相同的硬質(zhì)合金制成，并且其不與刀片結(jié)合而是在燒結(jié)之后去掉。在美國(guó)6,120,570的圖3中，孔示出為朝刀片底部的錐形。
美國(guó)專利5,536,119示出了一種常規(guī)切削刀片，其中通孔具有大致為圓柱形的上部而其余部分以凸圓拱表面形式向下逐漸變細(xì)。
因此，在本技術(shù)領(lǐng)域中存在解決以上討論的及其它問題的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了針對(duì)解決上述問題的裝置和方法及其他。
本發(fā)明提供了改進(jìn)的可轉(zhuǎn)位切削刀片以及生產(chǎn)該刀片的改進(jìn)的方法。
根據(jù)本發(fā)明的一方面提供了一種切削刀片，該切削刀片包括超硬材料或連接到硬質(zhì)合金的超硬材料的基礎(chǔ)部分，基礎(chǔ)部分具有用于夾緊所述刀片的孔，其中所述孔形成在連接到所述基礎(chǔ)部分的嵌體中。
在另一實(shí)施例中，提供了制造切削刀片的方法，包括形成一層超硬材料；將所述層連接到超硬材料或硬質(zhì)合金基底上；形成貫穿所述層的孔；以及將預(yù)留孔嵌體連接到所述孔內(nèi)。


圖1A是毛坯俯視圖而圖1B是根據(jù)本發(fā)明原理制造的成品切削刀片。
圖2A是毛坯側(cè)視圖而圖2B是圖1的成品切削刀片。
圖3A至3F是根據(jù)本發(fā)明原理的其它實(shí)施例的俯視圖。
圖4A和4B是根據(jù)本發(fā)明原理的另一實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖5A至D是根據(jù)本發(fā)明原理的另一實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖6A和6B是根據(jù)本發(fā)明原理的又一實(shí)施例的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參考

根據(jù)本發(fā)明的示例布置和工藝。
根據(jù)本發(fā)明，毛坯由超硬切削材料制成。該毛坯也可由至少一種硬質(zhì)材料和至少一種超硬切削材料制成。該后一種毛坯的例證性實(shí)施例如圖1A、1B、2A及2B所示。如其所示，毛坯10包括超硬材料的頂層或部分11和硬質(zhì)材料的底層或部分12。盡管毛坯10示出具有類似多邊形的形狀，顯然其它幾何形狀如圓形也是可以的。
通常，該超硬切削材料與硬質(zhì)材料使用常規(guī)的高壓高溫工藝燒結(jié)在一起，以形成盤形實(shí)體。這種工藝是常規(guī)的且在例如美國(guó)專利5,676,496中公開。當(dāng)主體僅由超硬材料制成時(shí)，該主體可一步形成。其它合適處理的實(shí)施例在如美國(guó)專利No.4,991,467和5,115,697中說明，其公開在此整體作為參考引用。然后該毛坯的具體形狀可通過如電火花加工(EDM)由圓盤切割成。在加壓加工和燒結(jié)過程中形成至少一個(gè)毛坯孔13但優(yōu)選地在處理之后加工。毛坯頂部部分和底部部分中的毛坯孔內(nèi)壁形成分界面17。
在圖1B和2B所示的實(shí)施例中，毛坯孔的形狀由預(yù)留孔嵌體14限定出來，該預(yù)留孔嵌體14安裝，優(yōu)選地連接到或最優(yōu)選地釬焊到刀片中的分界面內(nèi)的毛坯孔13中的適當(dāng)位置。應(yīng)了解該孔嵌體14可預(yù)制成用于最終安裝所需的任何具體形狀。通過用于選取材料的任何適當(dāng)工藝，如通過加壓加工或燒結(jié)硬質(zhì)合金預(yù)制成孔嵌體14，可精確且較容易地制成各種形狀。孔嵌體14可由任何合適的材料如鋼、粉末冶金成型鋼等制成，但優(yōu)選地由硬質(zhì)合金制成。最優(yōu)選地，孔嵌體14的硬質(zhì)合金與層12的硬質(zhì)合金相同。如需要，斷屑幾何結(jié)構(gòu)可形成(如通過EDM)于超硬層的適當(dāng)表面。
應(yīng)了解毛坯孔13應(yīng)延伸貫穿整個(gè)主體，但孔嵌體14不一定貫穿整個(gè)主體，只要當(dāng)?shù)镀惭b在刀架上時(shí)該孔嵌體14為安裝裝置(未示出)提供需要的安裝支架。例如，當(dāng)切削刀片為雙面時(shí)(如圖9中)，可使用兩個(gè)孔嵌體以形成合適的安裝支架。此外，可以有多個(gè)孔嵌體，其中一些不會(huì)全程延伸貫穿主體。
如圖2所示，孔嵌體14優(yōu)選地預(yù)制成這樣的形狀，其中內(nèi)壁15從超硬層11的頂部朝硬質(zhì)材料12的底部以大致圓錐形形式聚合。這種設(shè)計(jì)有助于當(dāng)將刀片連接到刀架上時(shí)，將螺釘(未示出)牢固地固定在夾緊孔內(nèi)。應(yīng)了解夾緊孔還具有適合于其它夾緊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，例如圓柱形的夾緊孔。
圖3示出了其它變體，其中孔嵌體的形狀不同于如圖1A和2A中的圓形。這些變體如圖3A至3F所示。在圖3A至3F中，切削刀片從頂部示出，其中超硬材料11和孔嵌體14的頂層可見。熟練的技工要理解的是，如果需要，也可使用其它形狀。在所有示出的實(shí)例中，夾緊孔16是圓的并大致為圓錐形的，但其它形狀也是可行的。
圖4A和4B示出了本發(fā)明的其它實(shí)施例，其中孔嵌體14的長(zhǎng)度從刀片底面向下延伸。在該實(shí)例中，刀片為單面刀片。如所示那樣，底部部分15優(yōu)選地具有非圓形的形狀，該形狀對(duì)應(yīng)于刀架(未示出)中的空腔，用來將刀片更牢固地固定在刀架中。盡管未示出，要理解的是夾緊孔可延伸貫穿底部部分15。圖4A示出了這樣的實(shí)施例，其中超硬層11僅設(shè)置于刀片上部，14表示嵌體，而圖4B示出了超硬層從刀片頂部延伸到底部的刀片。
圖5A和5B示出了雙面刀片，其中孔嵌體14的長(zhǎng)度延伸超出刀片的頂面和底面(圖5B)或形成于頂面和底面中(圖5A)。圖5C示出了毛坯孔13的軸線x-x不垂直于切削刀片20的平面軸線y-y的刀片。如需要，毛坯孔13的軸線x-x可不平行于夾緊孔嵌體14的軸線z-z(圖5D)?？浊扼w中的空腔應(yīng)對(duì)應(yīng)于刀架的突出部分(圖5A)且反之亦然(圖5B)，并且如果需要，該空腔可由至少兩個(gè)預(yù)制成的部分制成(未示出)。
圖6示出了本發(fā)明的實(shí)施例，其中在毛坯孔中或貫穿整個(gè)主體，孔嵌體14的外壁優(yōu)選地形成為具有圓錐形壁的圓錐形形狀。在圖6A中，孔嵌體14的壁和毛坯孔的壁是對(duì)齊的。在圖6B中，孔嵌體14的壁和毛坯孔的壁具有不同的錐度，從而該一個(gè)或兩個(gè)壁可為圓柱形的。
硬質(zhì)材料12可由任何合適的硬質(zhì)材料制成。合適材料的實(shí)例包括硬質(zhì)合金、金屬陶瓷以及高強(qiáng)度合金。一種合適的合成物為具有6至20wt％鈷的鎢鈷硬質(zhì)合金。各種優(yōu)選實(shí)施例可包含9至11wt％的鈷或15至17wt％的鈷。
超硬材料11可包括因?yàn)槠淝邢餍阅芏x擇的任何合適的材料。例如，其可包括多晶立方氮化硼(PCBN)、多晶金剛石材料(PCD)或基于氮化硅和/或氧化鋁的陶瓷。超硬材料也可以添加有其它材料，如碳化物、氮化物、碳氮化物、氧化物、和/或從元素周期表的IVa至VIa族選擇的金屬的硼化物。
本發(fā)明說明的實(shí)施例規(guī)定為例證性的而非限制性的，并且未規(guī)定為說明本發(fā)明的每一個(gè)可行的實(shí)施例。在不偏離如下面權(quán)利要求，包括文字和由法律認(rèn)可的等價(jià)物闡述的本發(fā)明主旨和范圍的情況下可對(duì)公開的實(shí)施例作出各種改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種切削刀片，包括超硬材料或連接到硬質(zhì)合金的超硬材料的基礎(chǔ)部分，該基礎(chǔ)部分具有用于夾緊所述刀片的孔，其中所述孔形成在連接到所述基礎(chǔ)部分的嵌體中。
2.如權(quán)利要求1所述的切削刀片，其中所述基礎(chǔ)部分包括硬質(zhì)合金，且所述超硬材料層通過燒結(jié)連接到所述硬質(zhì)合金上。
3.如權(quán)利要求2所述的切削刀片，其中所述孔嵌體主體通過釬焊連接到所述基礎(chǔ)部分上。
4.如權(quán)利要求1所述的切削刀片，其中所述孔嵌體由硬質(zhì)合金構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求1所述的切削刀片，其中所述超硬材料是立方氮化硼或者多晶金剛石。
6.如權(quán)利要求1所述的切削刀片，其中所述超硬層包括斷屑部分。
7.如權(quán)利要求1所述的切削刀片，其中所述孔嵌體包括設(shè)置于所述基礎(chǔ)部分下的部分。
8.如權(quán)利要求7所述的切削刀片，其中所述部分的形狀適于配合到用于所述刀片的刀架中對(duì)應(yīng)形狀的部分中。
9.如權(quán)利要求1所述的切削刀片，其中所述孔嵌體包括具有這樣的形狀的部分，該部分的形狀適于配合到用于所述刀片的刀架中對(duì)應(yīng)形狀的部分中。
10.如權(quán)利要求9所述的切削刀片，其中所述部分設(shè)置于所述刀片的頂部。
11.如權(quán)利要求10所述的切削刀片，其中所述部分設(shè)置于所述刀片的底部。
12.如權(quán)利要求1所述的切削刀片，其中所述刀片的中心軸線不垂直于該刀片的軸線。
13.如權(quán)利要求1所述的切削刀片，其中所述孔嵌體的中心軸線不垂直于所述夾緊孔的軸線。
14.用于制造切削刀片的方法，包括形成一層超硬材料；將所述層連接到超硬材料或硬質(zhì)合金基底上；形成貫穿所述層的孔；以及將預(yù)制孔嵌體連接到所述孔內(nèi)。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述預(yù)留孔嵌體具有圓錐形狀的通孔。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述基底是硬質(zhì)合金，所述層通過燒結(jié)連接到所述基底。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述預(yù)制孔嵌體通過釬焊連接。
18.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述層和所述基底都由超硬材料制成。
19.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述預(yù)制孔嵌體包括具有這樣的形狀的部分，該部分的形狀適于配合到所述刀片的刀架中對(duì)應(yīng)形狀的空腔中。
全文摘要
一種切削刀片，包括超硬材料或超硬材料和硬質(zhì)合金的主體、貫穿所述主體的孔以及所述孔中的預(yù)留孔嵌體以允許刀片固定到刀架。還公開了制造該切削刀片的方法。
文檔編號(hào)B23C5/02GK1964807SQ200580018100
公開日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2005年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月2日
發(fā)明者克拉斯·舍格倫, 米卡埃爾·林霍爾姆 申請(qǐng)人:山特維克知識(shí)產(chǎn)權(quán)股份有限公司