具有多種材料制的切削刃的旋轉(zhuǎn)切削工具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種復(fù)合旋轉(zhuǎn)切削工具。
[0002]本發(fā)明也涉及這種切削工具的制造方法。
[0003]盡管是非限制性地，本發(fā)明尤其廣泛應(yīng)用于機(jī)加工領(lǐng)域，特別是如鏜、銑或鉆這樣的排肩切削操作。
【背景技術(shù)】
[0004]為此，公知地，使用單一材料切削工具，其適于特定的優(yōu)選切削條件，例如切削速度、切削工具的容許溫度、切削工具的允許磨損或易損性、成本等等。
[0005]但是，這種裝置具有缺陷。
[0006]實(shí)際上，特定的優(yōu)選條件的選擇損害其他條件。
[0007]例如，公知地，旋轉(zhuǎn)切削工具用金屬或碳化物制成。這些切削工具成本低，但機(jī)械阻力大，旋轉(zhuǎn)速度低。
[0008]也公知地，使用多材料釬焊切削工具，其具有用陶瓷材料或立方氮化硼金剛石或多晶金剛石制成的部分，例如碳化鎢/鋼鉆頭或多晶金剛石/碳化鎢嵌件或立方氮化硼/碳化媽嵌件。
[0009]但是，這種切削工具耐磨性低。其在限定的使用條件范圍也具有有限的性能，即相對(duì)于要求的條件來(lái)說(shuō)性能較低。
[0010]公知地，也使用陶瓷切削工具。
[0011]這種切削工具的切削性能高于碳化物，尤其是由于其使用時(shí)耐受發(fā)熱的熱阻，因此能高速機(jī)加工。
[0012]但是，這種切削工具本身脆性大，易斷，低速使用時(shí)尤其如此。另外，相對(duì)于碳化物來(lái)說(shuō)，其成本高。
[0013]為了彌補(bǔ)這些缺陷，有人提出用機(jī)械強(qiáng)度大的彈性材料構(gòu)成主體，例如金屬材料或具有金屬粘合劑的材料，主體上面裝有一個(gè)用性能較好的材料例如陶瓷制成的切削頭。
[0014]但是，該技術(shù)方案也具有缺陷。
[0015]其引入復(fù)雜的幾何應(yīng)力，尤其是因?yàn)榇嬖谟谇邢黝^與主體的其余部分之間的、金屬材料或具有金屬粘合劑的材料與陶瓷之間的接合處的脆性，其必須由切削工具的特殊成形予以補(bǔ)償。
[0016]此外，本發(fā)明提出一種切削工具，其切削部分仍為單一材料，因此、不允許使用與兩種材料相關(guān)的特性，以使切割本身最佳化。
[0017]最后，公知的雙材料切削工具(DE102008052743、JP2000043006、US2858718)，具有用至少兩種不同材料制成的連續(xù)切削刃。
[0018]但是，從1955年就已經(jīng)提出的這種切削工具(US2858718)受到其相同設(shè)計(jì)的限制，這種切削工具是對(duì)稱的，由兩種材料彼此熔接而成。
[0019]發(fā)明目的
[0020]本發(fā)明旨在提供一種旋轉(zhuǎn)切削工具，使以前公知的旋轉(zhuǎn)切削工具更好地適應(yīng)實(shí)際要求，尤其是在于，在相同的切削型面上，同時(shí)進(jìn)行使用不同材料的機(jī)加工操作，每種材料置于其最佳使用條件下，但是，另外，尤其是由于切削工具的頂部與旋轉(zhuǎn)軸線之間偏心，因此，改進(jìn)待加工工件以低速進(jìn)入。
[0021]采用本發(fā)明，尤其由于這種切削工具的切削條件最佳化，因此，可使切削速度性能大為提高。例如，根據(jù)待加工材料，切削工具的有關(guān)切削速度的性能對(duì)于鑄件中的鉆孔來(lái)說(shuō)，可增大約800% (對(duì)于直徑小于或等于例如30毫米的切削工具，從120米/分鐘至1000米/分鐘)，而對(duì)于鎳基合金中的銑削來(lái)說(shuō)，可增大2600% (對(duì)于直徑小于或等于25毫米的切削工具，切削線速度Vc從30米/分鐘至800米/分鐘)。
[0022]為此，本發(fā)明主要提出一種多材料制的旋轉(zhuǎn)的切削工具，其具有至少一個(gè)連續(xù)或基本上連續(xù)的由至少兩種鄰接不同的分開(kāi)的材料組成的切削刃，切削工具具有圍繞軸線(旋轉(zhuǎn)軸線)伸長(zhǎng)的芯體以及至少一個(gè)由連續(xù)或基本上連續(xù)的切削刃終止的唇部或螺紋部分，芯體的中心部分或內(nèi)徑向部分以及唇部或螺紋部分的遠(yuǎn)端部分(即離軸線最近的部分)由允許慢切削速度(Vc〈50米/分鐘，尤其是Vc〈30米/分鐘)的第一種材料形成，而切削工具的芯體的外周部分或外徑向部分以及由相應(yīng)的所述切削刃終止的唇部的近端部分由允許高切削速度(Vc>500米/分鐘，尤其是Vc>700米/分鐘)的第二種材料形成。
[0023]連續(xù)或基本上連續(xù)的切削刃相對(duì)于所述切削工具的旋轉(zhuǎn)軸線是總體上徑向的，連續(xù)或基本上連續(xù)的切削刃在最接近旋轉(zhuǎn)軸線的區(qū)域由第一種材料例如金屬構(gòu)成，而在最遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸線的區(qū)域由第二種材料例如陶瓷構(gòu)成。
[0024]根據(jù)這里更詳細(xì)描述的實(shí)施方式的切削工具的特征在于，切削工具的端部或頂端是相對(duì)于切削工具的旋轉(zhuǎn)軸線偏心的點(diǎn)。
[0025]有利地，切削工具形成一鉆頭。
[0026]還應(yīng)當(dāng)指出，基本上連續(xù)是指切削刃在縱向上具有寬度小于5毫米的小的不連續(xù)部分。換句話說(shuō)，切削刃在沿切削刃的不同材料的界面處具有寬度小于5毫米、例如小于2毫米或更小的凹槽。應(yīng)當(dāng)指出，凹槽可隨意產(chǎn)生，或者由材料組裝方法形成。
[0027]不同的分開(kāi)的材料是指兩種材料彼此獨(dú)立，其彼此不整化或混煉為一種合金。
[0028]兩種或多種必須具有不同特性的材料的結(jié)合，實(shí)際上可使切削工具具有最大切削速度潛力，尤其是在周邊配置一種允許高速切削的材料，而在切削工具中心處配置一種低速或零轉(zhuǎn)速使用時(shí)最佳化的材料。
[0029]允許低速或高速是指尤其從切削工具結(jié)構(gòu)的角度來(lái)看，在本領(lǐng)域技術(shù)人員及其基本知識(shí)確定的切削工具的標(biāo)稱使用條件下，可不斷裂或無(wú)不正常磨損地工作。
[0030]實(shí)際上，旋轉(zhuǎn)切削工具由一個(gè)車床主軸驅(qū)動(dòng)圍繞一軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，且以對(duì)于一定切削速度的確定的旋轉(zhuǎn)頻率轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0031]切削工具在點(diǎn)C的線速度隨其在切削工具半徑上的位置而變化。
[0032]其等于VC = NX2jtR，其中，N是旋轉(zhuǎn)頻率(例如轉(zhuǎn)/分鐘)，R是點(diǎn)C相對(duì)于切削工具的旋轉(zhuǎn)軸線的距離。
[0033]允許低切削速度或高切削速度是指材料以這些速度在標(biāo)稱使用條件下，無(wú)材料制造缺陷(例如裂痕)，以本領(lǐng)域技術(shù)人員可接受的方式加工，即既不斷裂，也無(wú)不正常磨損，除了與符合工藝規(guī)范的使用(充分潤(rùn)滑、在材料生產(chǎn)廠家推薦的范圍內(nèi)施加和/或獲得的壓力和溫度等)有關(guān)的磨損。
[0034]因此，采用本發(fā)明，可根據(jù)相對(duì)于切削工具軸線(與旋轉(zhuǎn)軸線重合)的位置、因而根據(jù)要求的線速度，使材料選擇最佳化。
[0035]在有利的實(shí)施方式中，還具有和/或還采用以下布置方案中的一種和/或另一種:
[0036]-材料之一是一種金屬材料或以具有金屬粘合劑的碳化物例如碳化鎢/鈷(CW/Co，鈷以質(zhì)量計(jì)為5%至25% )為基料的材料，另一種材料是一種陶瓷材料或具有陶瓷基質(zhì)的復(fù)合材料。
[0037]例如，陶瓷是氮化硅。實(shí)際上，金屬材料或以碳化物為基料的材料允許在中心的慢切削速度而不易斷(例如Vc〈30米/分鐘)，陶瓷材料，例如氮化硅，因其硬度而允許在周邊的高切削速度(Vc>800米/分鐘)。
[0038]相反，低速度或零速度時(shí)易斷；
[0039]-在相同的使用條件下，第一種材料不如第二種材料易斷；
[0040]-切削工具具有一個(gè)圍繞軸線(旋轉(zhuǎn)軸線)伸長(zhǎng)的芯體以及至少兩個(gè)各由一個(gè)連續(xù)或基本上連續(xù)的切削刃終止的唇部，所述切削刃在其端部接合，以形成鉆頭的頂端。有利地，切削工具具有三個(gè)唇部；
[0041]-切削工具在材料的分界面處在切削刃上具有去肩凹口；
[0042]-切削刃上的去肩凹口相對(duì)于材料之間的分界面偏離；
[0043]-切削工具的形成銑刀的端部具有至少一個(gè)沿切削工具的旋轉(zhuǎn)軸線和/或在所述切削工具的端頭延伸的螺紋部分，螺紋部分形成一個(gè)連續(xù)或基本上連續(xù)的切削刃，其遠(yuǎn)端部分由第一種材料例如金屬材料或具有金屬粘合劑的材料構(gòu)成，其近端部分由第二種材料例如陶瓷材料構(gòu)成。切削工具的形成銑刀的端部例如可具有大體截錐形、圓柱形或半球形形狀，具有直螺紋或基本上呈螺旋的螺紋；
[0044]-金屬材料或具有金屬粘合劑的材料是具有鈷粘合劑的碳化鎢，或公知的稱為高速鋼的鋼合金；
[0045]-切削刃是連續(xù)的；
[0046]-切削刃是基本上連續(xù)的，在不同的材料之間具有寬度e在0.01毫米至3毫米之間例如小于2毫米的凹槽；
[0047]-切削工具具有由至少三種鄰接的不同材料組成的切削刃；
[0048]-不同的材料通過(guò)高溫(>700°C，例如約800°C)真空釬接彼此固定在一起；
[0049]-不同的材料用基于與壓力相結(jié)合的電荷脈沖或電流脈沖的方法進(jìn)行固定。
[0050]本發(fā)明還涉及一種用于制造前述復(fù)合旋轉(zhuǎn)的切削工具的制造方法。
[0051]本發(fā)明也涉及一種用于制造切削工具的制造方法，所述切削工具圍繞軸線伸長(zhǎng)且能夠圍繞所述軸線旋轉(zhuǎn)，其中，利用一個(gè)由第一種材料構(gòu)成的縱向的桿以及至少一個(gè)由不同材料構(gòu)成的具有厚度I的板，使板定位在桿的一端部上，板具有形狀與桿的端部的形狀互補(bǔ)的接合面，通過(guò)釬接或套接或擴(kuò)散熔接，或者通過(guò)在粉末中施以電荷脈沖或電流脈沖，使桿和板組裝在一起，然后，通過(guò)在足夠的高度h上校正切削角，切削如此裝配的桿和板，以獲得至少一個(gè)由兩種材料組成的連續(xù)或基本上連續(xù)的切削