專利名稱：用于制造刀具坯體的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于制造刀具坯體的方法和裝置，以及利用根據獨立權利要求前序部分的方法制造的刀具。
背景技術：
例如由WO 98/28455中已知在沖頭和沖模之間將材料粉末，例如碳化鎢(WC)與鈷(Co)一起進行擠制，并且然后對材料進行燒結從而粘結劑金屬熔化并且粘結碳化物，以形成用于去屑加工的刀具材料。所述已知的技術具有多個缺點。所述粉末產生灰塵并且成形的生坯(壓制但未燒結的材料)不能經受任何處理。而且，切屑槽應該被磨削并且該方法需要時間和能量。例如由SE-B-9501687-9所述，通過對混合在載體中的硬質合金進行注塑成型，已經部分的解決了所述問題。在幾何形狀方面，注塑成型方法具有很高的自由度，但是模具成本過高。
例如由US 4,779,440和WO/0074870已知為螺旋鉆制造坯體。所擠出的坯體具有切屑槽，所述切屑槽沿著坯體的周邊具有一致的槽距。例如在US-A-5,438,858中利用彈性線進行測試時，所形成的空間具有較差的位置公差。這意味著，這些空間有可能侵入切屑槽以及切削刃區(qū)域。

發(fā)明內容
本發(fā)明一個目的在于，提供一種方法和裝置，由此可使得沖洗溝槽具有變化的槽距。
本發(fā)明的另一個目的在于，提供一種方法和裝置，由此可確定切屑槽的長度和槽距。
本發(fā)明的再一個目的在于，提供一種具有變化槽距的刀具。
已經通過例如參考附圖在所附權利要求中限定的一種用于生產刀具的方法和裝置以及由該方法所生產的刀具實現(xiàn)了這些以及其它目的。
附圖簡要說明

圖1A示意出鉆的側視圖；圖1B、1C和1D分別示出根據線B-B、C-C、D-D的徑向截面；圖1E示出鉆的立體圖；圖2A示出根據本發(fā)明的用于產生細長生坯的裝置的主視圖；圖2B示出該裝置根據圖2A中的線IIB-IIB的截面；圖2C示出該裝置根據圖2A中的線IIC-IIC的截面；圖3示出細長生坯的立體圖；圖4A示出根據本發(fā)明的用于產生細長生坯的可選裝置的主視圖；圖4B示出該裝置根據圖4A中的線IIB-IIB的截面；圖4C示出該裝置的端視圖；圖4D示出該裝置根據圖4A中的線IID-IID的截面；圖5A示出根據本發(fā)明的用于產生細長生坯的另一可選裝置的主視圖；圖5B示出該裝置根據圖5A中的線IIB-IIB的截面；圖5C示出該裝置的端視圖；圖5D示出該裝置根據圖5A中的線IID-IID的截面；圖6A示出根據本發(fā)明的用于產生細長生坯的另一可選裝置的主視圖；圖6B示出該裝置根據圖6A中的線IIB-IIB的截面；圖6C示出該裝置的端視圖；
圖6D示出該裝置根據圖6A中的線IID-IID的截面。
具體實施例方式
示于圖1A-1E的根據本發(fā)明的刀具實施例是所謂的螺旋鉆。鉆10由堅固硬質材料例如擠制硬質合金制造，并且具有螺旋形切屑槽18并且所述切屑槽可以通過鉆的整體或者通過其一個部分延伸。該鉆具有用于固定到未示出的旋轉軸上的柄11。該鉆具有兩個上部余隙面15。所有的表面以及相關的刃均利用相同的材料即優(yōu)選為擠制硬質合金制造。在鉆的切削端處，切屑槽18與余隙面15之間的交線優(yōu)選經由加強斜面12形成主切削刃19。鉆的總長度設置為其直徑的3到10倍。兩個沖洗溝槽14延伸通過整個鉆以便從旋轉軸向鉆的頂端輸送沖洗介質。可在柄端設置徑向凹槽以便尤其用于防止孔發(fā)生堵塞。沖洗溝槽14以及切屑槽18均具有變化的槽距。例如兩個沖洗溝槽14的槽距的變化優(yōu)選是基本相同的。例如兩個切屑槽18的槽距的變化優(yōu)選是基本相同的。沖洗溝槽14的以及切屑槽18的槽距的變化優(yōu)選是基本相同的。所述槽距使得關于鉆的中心線CL在鉆的切削端16處的軸角α1大于沿著鉆的軸向在切屑槽中部處的軸角α2。例如，從其切削端16到切屑槽的軸向內端17，軸角可在5和20°之間變化?？梢岳弥辽偎姆N不同方法中的一種制造這種鉆。單位“mm/轉”限定槽距。槽距p根據下面的公式關于軸角α成反比D*π/tanα＝p，其中D為鉆的直徑(毫米)，并且p為槽距(毫米)。例如，在徑向截面中具有D為10mm并且軸角α為30°的鉆，其槽距10*3.14/tan(30°)＝54.4mm。
鉆的軸向前部的軸角位于20°-45°的范圍內，并且鉆的后部的軸角在5°和25°之間。在所示實施例中，該鉆在切削端16處具有31°并且在軸向內端17處具有16°的軸角。通過根據所述的幾何形狀設置軸角，在鉆削時，通過在端部16處較大的前角實現(xiàn)了低切削力，并且利用沿著切屑槽軸向向后部分處的較小的軸角實現(xiàn)了有效的切屑流動。而且，在鉆10中沖洗溝槽14的變化槽距意味著，溝槽的出口可以設置在使得它們對于鉆削操作提供最佳效果的位置，而不會影響例如對切屑槽進行磨削的區(qū)域。
在圖2A-2C中，示出用于產生細長圓柱形生坯的根據本發(fā)明的裝置20的實施例。此處術語“生坯”指的是擠出的但是未燒結的本體，而術語“坯體”指的是燒結的本體。應該注意，術語“生(green)”并不涉及本體的顏色，而是涉及壓出本體。裝置20包括鋼制矩形殼體21，其用于例如通過螺栓固定到未示出的擠出機器中。殼體21具有兩個用于固定到機器中的螺栓22并且具有用于密封所述機器的后表面23。該殼體具有中心貫通凹槽24，通過該凹槽擠制混合物。凹槽24關于后表面23被擴大以便形成用于進給蝸桿端部的空間25、26，圖3。在圓形噴管28中該凹槽24過渡成直徑縮小的限流部27。利用耐磨材料例如硬質合金制造噴管28。然后凹槽24繼續(xù)經由具有圓柱形內部的中心定位的孔30進入圓形模管29，該模管靠近噴管28設置并且與之連接。模管29是基本為圓柱形的，并且包括徑向向外的凸緣31，該凸緣用于與蓋36中的支撐軸承32相配合。模管29的外端設置有與模管剛性連接的旋轉裝置或者小齒輪50。所述小齒輪用于由未示出的嵌齒輪進行操作。由此該模管可以與小齒輪50一起被旋轉數目無限制的轉數?；旌衔锏闹鬟M給方向由F示意。將桿狀芯33凹進到模具內。所述芯是矩形的并且含有兩個細長的剛性銷35。所述的銷可以由鋼制造。銷35用于沿著進給方向F從所述的芯上突出以在生坯中形成沖洗溝槽。凹槽24在位于模管外端中的開口孔內終止。根據本發(fā)明的裝置由此包括剛性部分28以及可旋轉部分29。
鉆或者端銑刀以如下方法進行制造。將具有特定鈷含量的硬質金屬粉末以及載體例如聚合物或者塑料進行混合并且成形為小球狀或者顆粒狀。粘結劑的含量以重量百分比位于1-10的范圍內。此處用語“鈷”應該被理解為金屬粘結劑，其可選的可以用其它金屬替換或者包括其它金屬，例如鎳，Ni。隨后將混合物預加熱至適于該混合物的溫度并且填充到用于擠出的機器中。然后利用兩個進給蝸桿，在特定的壓力以及大約180℃(該溫度遠低于在現(xiàn)有技術中鈷的熔化溫度所需溫度)的特定溫度下將混合物壓入到凹槽24中，所述限流部27將進一步對混合物或者物質進行壓制。然后熱的混合物到達芯33處并且在每一側通過圍繞該芯形成的兩個基本為半圓形的開口經過所述的芯。沿著進給方向F從所述的芯向后，該混合物再次熔合為圓柱形本體，但是從此處所述的銷35在本體中形成空間，所述的空間在以后將構成沖洗溝槽。所述銷選擇為足夠的長，以便使得混合物冷卻從而能夠避免發(fā)生熔合。銷35并不到達旋轉部分29，即剛性銷35沿著軸向與旋轉模管29成一定距離的設置。隨后混合物到達空間30并且由于混合物與孔壁之間的摩擦而使得混合物旋轉。由此，獲得圓柱形生坯，其溝槽具有變化的槽距。然后燒結并且磨削切屑槽，使其具有與沖洗溝槽的情況基本相同的變化的槽距。
這樣，在生坯擠出時，混合物被送入包括剛性和可旋轉部分的裝置中。通過首先能夠使得生坯成形為具有沖洗孔，并且然后在同一裝置中扭轉所述生坯，這具有明確的優(yōu)點。該技術的一個極大優(yōu)點在于，可在同一裝置中，將生坯擠出為具有直的和扭曲的沖洗孔，這便節(jié)約了成本。然而該技術另一個優(yōu)點在于，實現(xiàn)了用于制造扭曲生坯的簡便方案。由此，避免了對笨重并且昂貴的設備的需求，所述設備用于從外部夾持生坯并且然后將其扭曲。所完成的生坯由此被擠出成形并且獲得完全或者局部扭曲的、也可具有變化槽距的沖洗孔。該塑性成形利用包括剛性和可選狀部分的工具實現(xiàn)。將混合物供給到所述工具的剛性部分內，在此處，其圍繞固定的芯被壓縮以便成形為具有沖洗孔的生坯。隨后，將混合物進一步供給到所述工具的可旋轉部分內，與機器的控制系統(tǒng)同步的驅動該可旋轉部分。該可旋轉部分具有模管，模管將混合物進一步壓縮并且混合物與孔30的壁之間的摩擦力迫使該生坯扭曲，由此模管的旋轉速度影響沖洗孔的槽距，這意味著可以擠制具有變化槽距的沖洗孔的生坯。該技術的最大優(yōu)點在于，通過改變模管的旋轉速度，能夠以非常簡單的方式影響沖洗孔的槽距。在該工藝中，通過在受控條件下改變模管的旋轉速度可以實現(xiàn)變化的槽距。同樣應該以相應的槽距通過對坯體磨削產生切屑槽，使得切屑槽具有變化的槽距。就在特定材料中鉆削而言，具有其槽距發(fā)生變化的切屑槽的鉆可能是更加優(yōu)選的產品。
在圖4A-4D中，示出根據本發(fā)明的裝置20’的一個可選實施例，該裝置用于制造如圖3所示的具有外部凹槽的細長生坯。該裝置20’與裝置20的不同之處首先在于，裝置20’包括與銷35的端部相齊平的設置的部分42，該部分包括兩個可移動部件40、41，它們沿著徑向突出進入噴管28與模管29之間的凹槽24中以便在生坯上壓制出切屑槽。每個可移動部件40、41包括內部的圓化端部。該端部對稱成形并且設置在桿上。所述的桿在中間部分中的孔內延伸。在端部附近，在所述桿上設置有肩臺。該肩臺用于配合所述孔中的凸緣，以便能夠正確的突出并進入中間部分的空間內。在擠出當前的生坯時，擠出物質被供給到該裝置中并且在此情形通過對沖洗孔成形的第一芯33、35。隨后，擠出物質被壓縮，以便在所述芯處相分離之后再次被均質化。此時擠出物質經過在該裝置中發(fā)生切屑槽塑性成形的部分。兩個圓柱形芯或者可移動部件40、41在該裝置中以適當的間隔例如180°進行裝配，每個所述部件均具有一個根據所期望的切屑槽輪廓加以成形的端部。所述的一個端部優(yōu)選進行圓化。所述圓柱形芯的底端以完全的切屑槽深度進入該裝置內，并且連接到位于所述裝置外部的適當的控制和自動操作設備，該設備未示出。當達到所需的切屑槽長度之后，將所述的芯拉回，并且擠出物質恢復其用以對鉆柄成形所需的圓度。在形成切屑槽之后，將擠出物質進一步壓入裝置的可旋轉部分中，該部分利用摩擦力使得擠出物質扭曲并且由此將切屑槽扭曲。旋轉速度可確定切屑槽所獲得的槽距。還可能在同一坯體中同時結合有直的和扭曲的切屑槽，這將產生更佳的產品。
在圖5A-5D中，示出根據本發(fā)明的裝置20”的一個可選實施例，該裝置用于制造如圖3所示的具有外部凹槽的細長生坯。該裝置20”與裝置20’的不同之處首先在于部分42’的兩個可移動部件或者夾爪40’、41’。每個夾爪40’、41’包括設置有切削刃的內端。切削刃的輪廓與切屑槽的所期望輪廓相同。每個夾爪具有其自身的切屑空間，該切屑空間從切削刀片的中心延伸，通過夾爪并且延伸到裝置外。切削刃的輪廓以及夾爪的運動使得在擠出物質中的切屑槽輪廓與切削深度同步的改變。如果需要，還可形成使得切屑槽輪廓并不隨切削深度變化的切削刀片。這意味著，可以擠制具有變化的切屑槽深度和輪廓的生坯，這將形成改進的產品。進而，能夠獲得切屑空間的最佳端部，而在裝置20’中并非總是需要有這種最佳的端部。此時，擠出物質使得生坯具有直的切屑槽和沖洗孔。在該裝置的最后階段，擠出物質被精確的校準并且進一步被壓入可旋轉模管29中，該模管將切屑槽和沖洗孔扭曲至所需的槽距。
在圖6A-6D中，示出根據本發(fā)明的裝置20的一個可選實施例，該裝置用于制造如圖3所示的具有外部凹槽的細長生坯。該裝置20與裝置20’的不同之處首先在于部分42”的兩個可移動部件或者切削刀片40”、41”。每個切削刀片40”、41”包括設置有切需刃的內端。將兩個切削刀片或者更多個以適當的間隔裝配在使得它們能夠進行樞軸轉動的軸上。所述軸的終端位于工具的上側并且連接到適當的控制和自動操作設備。切削刀片的鼻部以相對于凹槽的中心線CL1成45°的角度具有所期望的切屑槽輪廓，并且當擠出物質經過切削刀片時，材料被加工并且形成切屑槽。通過工具的切屑槽所加工的材料離開該裝置。每個切削刀片的下側具有與生坯相同的半徑，從而使得當切削刀片回轉時該裝置形成緊密密封，如同切削刀片并不存在。切削刀片如此定位時，切屑槽成形加工停止并且擠出物質恢復用以成形鉆柄所需的圓度。使得擠出物質在接近產生生坯的高溫狀態(tài)中進行加工，并且當形成切屑槽時將材料進行加工而不是進行變形，二者相結合，將產生更好的產品。
當生坯從夾爪離開時，由于周邊溫度，其快速冷卻，并且生坯繼續(xù)伸出，直至切屑槽部分足夠長。生坯的長度由擠出所繼續(xù)的時間確定。然后固化的生坯可以被切割或者僅僅例如通過手工折斷，使其具有適當的長度，該長度在其直徑的5-10倍的范圍內。
當將生坯已經從擠出機器中取出時，將其在單獨的加熱爐中進行加熱，從而所述的載體被蒸發(fā)掉，并且從而粘結劑金屬熔化并且粘結碳化物，從而形成坯體。然后對該坯體進一步加工，例如對刃部分、柄部分以及余隙面進行磨削。
利用本方法以及裝置，可以生產一種工具，其中沖洗溝槽以及切屑槽均可以具有變化的槽距。在生坯中形成空間之后，使得混合物經過可旋轉部分29。這意味著，根據本發(fā)明的方法在進行旋轉之前即產生所述的空間。由此根據本發(fā)明的方法以及裝置的優(yōu)點在于，可以使用經濟實用的模塊化結構設計，因為所述部分42、42’以及42”易于安裝而不受剛性銷35的影響。
本發(fā)明決不局限于上述實施例，而是可以在所附權利要求的范圍內自由改變。因此本發(fā)明還可適用于實心端銑刀。刀具可以涂覆有例如Al2O3、TiN和/或TiCN等涂層。
權利要求
1.一種用于制造去屑加工旋轉刀具例如螺旋鉆或者端銑刀的方法，其中A)將硬質金屬粉末和載體例如聚合物混合；B)將混合物填入用于擠出加工的機器中；C)將混合物加熱至適于該混合物的溫度；D)沿著朝向形成生坯直徑的噴管(28)的方向，將混合物沿著進給方向(F)擠出；E)使得混合物經過剛性的固定到噴管(28)上的芯(33)，此后該混合物沿著進給方向(F)從芯(33)向后熔合成圓柱形本體，只是從此處固定到所述芯上的銷(35)在所述本體中形成空間，所述空間以后將構成沖洗溝槽；F)在形成所述空間之后，使得該混合物經過可旋轉部分(29)；G)相對于噴管(28)旋轉所述可旋轉部分(29)，從而使得在該混合物與可旋轉部分之間的摩擦力迫使該混合物扭曲，以至所述空間獲得某種形式的槽距；H)使得該混合物固化并且形成生坯；I)將所述生坯從機器中取出并且燒結成坯體；此后J)對所述坯體進行可能的后續(xù)加工例如磨削。
2.根據權利要求1的方法，其中，在步驟E之后，進一步執(zhí)行下述步驟E1)與銷(35)的端部相齊平的設置部分(42；42’，42”)，該部分包括兩個可移動部件(40，41；40’，41’；40”，41”)，所述可移動部件設置用于在生坯中對切屑槽成形。
3.根據權利要求2的方法，其中所述的兩個可移動部件(40，41)在生坯中壓制出切屑槽。
4.根據權利要求2的方法，其中所述的兩個可移動部件(40’，41’；40”，41”)在生坯中切出切屑槽。
5.一種裝置，安裝到用于擠出去屑加工刀具生坯的擠出機器上，所述裝置(20)包括殼體(21)，該殼體緊固到擠出機器上，所述殼體(21)具有貫通的凹槽(24)，混合物通過該凹槽沿著進給方向(F)擠出，所述凹槽(24)具有在噴管(28)中的限流部(27)和在模管(29)中的孔(30)，其特征在于，所述模管(29)相對于噴管(28)以可旋轉方式進行軸頸安裝，并且芯(33)緊固在噴管(28)中，所述的銷(35)固定到所述的芯上，并且所述的銷(35)沿著軸向與可旋轉模管(29)成一定的距離設置。
6.根據權利要求5的裝置，其中與銷(35)的端部相齊平的設置部分(42；42’，42”)，該部分包括兩個可移動部件(40，41；40’，41’40”，41”)，所述可移動部件在噴管(28)與可旋轉模管(29)之間沿徑向突出到凹槽(24)中，以便在生坯中對切屑槽成形。
7.根據權利要求6的裝置，其中每個可移動部件(40，41)包括內部圓化端部以便在生坯中壓制出切屑槽。
8.根據權利要求6的裝置，其中每個可移動部件(40’，41’；40”，41”)包括用于在生坯中對切屑槽進行切削加工的切削刃。
9.一種刀具，根據權利要求1-4中的任一項進行制造。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造刀具的方法和裝置，以及根據該方法制造的刀具。該裝置(20)安裝到用于擠出去屑加工刀具的機器上。所述裝置(20)包括殼體(21)，該殼體用于緊固到擠出機器上。所述殼體(21)具有貫通的凹槽(24)，混合物通過該凹槽沿著進給方向(F)擠出。所述凹槽(24)具有位于噴管(28)中的限流部(27)和位于模管(29)中的孔(30)。模管(29)相對于噴管(28)以可旋轉方式進行軸頸安裝。芯(33)緊固在噴管(28)中。銷(35)固定到所述的芯上。銷(35)沿著軸向與可旋轉模管(29)成一定的距離設置。
文檔編號B22FGK1798623SQ200480015331
公開日2006年7月5日 申請日期2004年5月28日 優(yōu)先權日2003年6月4日
發(fā)明者米卡埃爾·格倫奎斯特, 約翰尼·布魯恩, 馬蒂亞斯·斯文松 申請人:山高刀具公司