具有微通道的切削刀片的制作方法
【專利說(shuō)明】
【背景技術(shù)】
[0001]金屬切削工業(yè)中持續(xù)奮斗的目標(biāo)是將采用切削刃的金屬切削刀片提供到盡可能長(zhǎng)久地保留其原始幾何形狀的應(yīng)用。在金屬切削操作期間形成切肩(或削肩)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，沖擊前刀面的切肩流產(chǎn)生導(dǎo)致化學(xué)磨損的高溫。在切削刃附近可能形成月牙洼磨損，如圖9中所示。因此，減少切削刀片的壽命。
[0002]另一個(gè)目標(biāo)在于控制切肩形式。短切肩是優(yōu)選的。足夠的前刀面幾何形狀將支持切肩形成和斷肩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于最小化接觸/摩擦表面、優(yōu)化切削刃微觀幾何形狀以及切肩形成、切肩生成和斷肩。這通過(guò)在與工件和/或在機(jī)械加工操作期間形成的切肩接觸的刀片區(qū)域上提供三維(3-D)元件或形狀以優(yōu)化切削刀片與工件和/或切肩的接觸區(qū)之間的行為來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，切削工具和安裝在其上的切削刀片的較低機(jī)械和熱負(fù)荷導(dǎo)致工具壽命的顯著增加。
[0004]在一個(gè)實(shí)施例中，3-D元件呈微通道的形式，所述微通道具有在約3μπι至約10ynLt間的范圍內(nèi)的至少一個(gè)尺寸。切削刀片可以由超硬材料制成，諸如聚碳酸酯氮化硼(PcBN)、聚碳酸酯鉆石(PcD)、陶瓷等，使得諸如切削力、溫度、工件表面粗糙度受到正面影響，由此導(dǎo)致工具壽命的增加。3-D元件可以通過(guò)腐蝕、激光或任何其他機(jī)械手段(諸如，研磨、超聲波等)形成?？梢栽谇邢鞯镀目赡芘c在機(jī)械加工操作期間形成的切肩接觸的任何區(qū)域上提供3-D元件。例如，可以在倒角、前刀面、間隙面或其任何組合上提供3-D元件。
[0005]在一個(gè)方面中，一種切削刀片包括:主體，所述主體具有上表面、下表面、接合上表面和下表面的多個(gè)后刀面以及接合多個(gè)后刀面的多個(gè)彎曲后刀面；以相對(duì)于上表面的向下傾斜的角度形成的倒刃；形成在各自后刀面與倒刃的交匯處的切削刃；形成在各自的彎曲后刀面與倒刃的交匯處的彎曲切削刃；以及形成在平坦后刀面、彎曲后刀面以及倒刃中的一個(gè)中并且接近平坦切削刃和彎曲切削刃中的一個(gè)的微通道。
[0006]在另一個(gè)方面中，一種制造切削刀片的方法，所述切削刀片包括:主體，所述主體具有上表面、下表面、垂直于上表面和下表面并且接合上表面和下表面的多個(gè)后刀面以及接合多個(gè)后刀面的多個(gè)彎曲后刀面；以相對(duì)于上表面的向下傾斜的角度形成的倒刃；形成在各自后刀面與倒刃的交匯處的切削刃；形成在各自的彎曲后刀面與倒刃的交匯處的彎曲切削刃，所述方法包括通過(guò)從后刀面、彎曲后刀面以及倒刃中的一個(gè)移除材料來(lái)創(chuàng)建接近切削刃和彎曲切削刃中的一個(gè)的微通道。
【附圖說(shuō)明】
[0007]雖然示出了本發(fā)明的各種實(shí)施例，但不應(yīng)將所示出的具體實(shí)施例解釋為限制權(quán)利要求。預(yù)期可以在不脫離本發(fā)明范圍的情況下進(jìn)行各種改變和修改。
[0008]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的具有微通道的切削刀片的等距視圖；
[0009]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的圖1中所示出的切削刀片的彎曲切削角的放大的局部視圖；
[0010]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的圖1中所示出的切削刀片的彎曲切削角的另一個(gè)放大的局部視圖；
[0011]圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的具有淚珠形微通道的切削刀片的彎曲切削角的放大的局部視圖；
[0012]圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的圖4中所示出的切削刀片的彎曲切削角的另一個(gè)放大的局部視圖；
[0013]圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面的圖4中所示出的切削刀片的彎曲切削角的另一個(gè)放大的局部視圖；
[0014]圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面的具有凹結(jié)構(gòu)形式的微通道的切削刀片的平坦切削刃的放大的局部截面圖；
[0015]圖8是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面的具有凸結(jié)構(gòu)形式的微通道的切削刀片的平坦切削刃的放大的局部截面圖；以及
[0016]圖9是由于高溫切肩流而在常規(guī)切削刀片的切削刃附近形成的月牙洼的顯微照片。
【具體實(shí)施方式】
[0017]在關(guān)于非限制性實(shí)施例的本說(shuō)明書(shū)中和權(quán)利要求中，除了在操作實(shí)例中或另外指明的情況下，表示成分和產(chǎn)品的量或特征、加工條件等的所有數(shù)字均應(yīng)理解為在所有情況下用術(shù)語(yǔ)“約”來(lái)修飾。因此，除非有相反的說(shuō)明，否則在以下描述和所附權(quán)利要求中闡述的任何數(shù)值參數(shù)均為近似值，其可根據(jù)想要在根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法中獲得的所需性質(zhì)而變化。至少且并不試圖限制將等同原則應(yīng)用于權(quán)利要求書(shū)的范圍，每個(gè)數(shù)值參數(shù)應(yīng)至少根據(jù)記錄的有效數(shù)位的數(shù)目并且通過(guò)施加慣常的四舍五入法來(lái)進(jìn)行解釋。
[0018]被敘述為以引用方式整體或部分并入本文的任何專利、出版物或其他公開(kāi)材料僅以并入材料不與本發(fā)明中闡述的現(xiàn)有定義、表達(dá)或其他公開(kāi)材料相沖突的程度并入本文。因此，并且在必要的程度內(nèi)，本文闡述的公開(kāi)內(nèi)容取代以引用方式并入本文的任何沖突材料。被敘述為以引用方式并入本文但與本文闡述的現(xiàn)有定義、表達(dá)或其他公開(kāi)材料相沖突的任何材料或其一部分僅以并入材料與現(xiàn)有公開(kāi)材料之間不發(fā)生沖突的程度并入。
[0019]現(xiàn)在參見(jiàn)圖1-圖3，大致示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的切削刀片10。通常，切削刀片10具有多邊形主體12，該多邊形主體具有延伸穿過(guò)其的中心軸線A(即，平行于z軸)。主體12具有基本上平坦的上表面14、基本上平坦的下表面16，以及垂直于上表面14和下表面16并且接合上表面14和下表面16的多個(gè)后刀面18。對(duì)于圖中所示的具體實(shí)施例而言，提供穿過(guò)刀片10的中心銷(xiāo)接納孔20以用于將刀片保持在工具架(未示出)內(nèi)。在另一個(gè)實(shí)施例中，切削刀片10中不包括用于將切削刀片固定到工具的孔。相反，切削刀片10通過(guò)夾持機(jī)構(gòu)保持在工具中，該夾持機(jī)構(gòu)將切削刀片固定地保持在工具內(nèi)。在彎曲后刀面22與各自倒刃(T-land)26的交匯處形成彎曲切削刃32，而在每個(gè)平坦后刀面18與各自倒刃26的交匯處分別形成平坦切削刃24。倒刃26以相對(duì)于上表面14的向下傾斜的角度28形成。角度28可以(例如)在約五(5)度與約四十五(45)度之間。
[0020]本發(fā)明的一個(gè)方面在于切削刀片10包括一個(gè)或多個(gè)3-D元件(通常在30示出)，所述3-D元件形成在后刀面18、彎曲切削角22和/或倒刃26中。在所示出的實(shí)施例中，3-D元件呈接近切削刃24的形成在后刀面、彎曲切削角22和/或倒刃26中的微通道30的形式。換句話講，微通道30位于切削刃24的每一側(cè)上。在一個(gè)實(shí)施例中，微通道30位于距切削刃24小于5微米處。然而，應(yīng)當(dāng)理解，微通道30可以在切削刀片10的一個(gè)或多個(gè)側(cè)面中僅位于后刀面18中、僅位于彎曲切削角22中或僅位于倒刃26中。
[0021]如圖2和圖3中所示，微通道30通常是矩形形狀，該矩形形狀具有縱向軸線34、長(zhǎng)度L和寬度W。發(fā)明人已經(jīng)示出，微通道30的月牙洼狀結(jié)構(gòu)減小切肩與切削刀片10之間的接觸面積。因此，增加了切肩與切削刀片10之間的熱轉(zhuǎn)移，由此最小化切削刃24附近的月牙洼形成。
[0022]在所示出的實(shí)施例中，每個(gè)微通道30的縱向軸線34通常垂直于切削刃24。然而，應(yīng)當(dāng)理解，微通道30可以在后刀面18、彎曲切削角22和倒刃26上以任何所期望的角度定向。如圖3中所示，每個(gè)微通道30的長(zhǎng)度L(該長(zhǎng)度小于或等于約100微米)比寬度W