專利名稱：切削嵌塊及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由硬質(zhì)合金制成的切削嵌塊，該切削嵌塊具有至少一個(gè)用來嵌入切削體的凹部以形成穩(wěn)定的連接，該切削體由與硬質(zhì)合金不同的切削材料組成，在切削體上形成一個(gè)切削刃。
從美國專利3,369,283、4,201,501及EP-B1-0 431 009中可知這種類型的切削嵌塊。
這些現(xiàn)有的切削嵌塊由以碳化鎢為基礎(chǔ)的硬質(zhì)合金組成，在多數(shù)情況下用于硬性成分的粘結(jié)金屬為鈷、鎳和/或鐵，嵌入切削嵌塊的凹部中的切削體由多晶材料制成，例如，金剛石或氮化硼晶體。用合適的粘結(jié)劑將多晶材料粘結(jié)在切削嵌塊的凹部中，或?qū)⑵溷~焊在凹部中。合適的粘結(jié)劑和銅焊材料可在市場上得到。
此外，長期為人所知，切削嵌塊僅僅由硬質(zhì)合金制成或僅僅由陶瓷切削材料制成。
然而，在本質(zhì)上，陶瓷切削嵌塊比硬質(zhì)合金切削嵌塊更適于在高溫下應(yīng)用，即，適用于高速范圍中工件的金屬切削，隨著切削嵌塊的尺寸變小，陶瓷切削嵌塊的較低的橫向斷裂強(qiáng)度顯而易見地越來越低。由于這個(gè)原因，目前還不可能由抗高溫的陶瓷材料制造這種在高速范圍中進(jìn)行仿形車削時(shí)具有非常小的切去寬度或非常小的半徑的工具。另一方面，目前還不可能制造由堅(jiān)硬的硬質(zhì)合金制成的、尺寸非常小并且形狀非常復(fù)雜的可供選用(indexable)的嵌塊。
因此，本發(fā)明的目的是提供切削嵌塊，這些切削嵌塊特別適用于高速下金屬的切削操作，即，這種切削嵌塊特別耐熱，同時(shí)仍然表現(xiàn)出非常高的機(jī)械強(qiáng)度，因此能夠制造出來具有非常小的切去寬度或非常小的半徑的極小的切削體，這種切削體具有足夠的刀具使用壽命。
根據(jù)本發(fā)明在開始所提及種類的切削嵌塊可以實(shí)現(xiàn)該目的，在這種切削嵌塊中，切削體由陶瓷切削材料構(gòu)成，并且其幾何形狀至少一部分與凹部的幾何形狀相一致。
根據(jù)本發(fā)明的切削嵌塊，陶瓷切削體的高溫特性與堅(jiān)硬的硬質(zhì)合金的支座的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合。成形為具有陽模的特性的陶瓷切削體的幾何形狀，和形成具有與之相適合的陰模的特性的硬質(zhì)合金嵌塊中凹部的幾何形狀相互配合，使由這兩部分形成的組合結(jié)構(gòu)具有高機(jī)械硬度，這種高機(jī)械硬度特別在與高溫和極高溫度相關(guān)的工件的高速加工中具有顯著的效果。
在根據(jù)本發(fā)明的切削嵌塊的特別優(yōu)選實(shí)施例中，陶瓷切削體具有圓形截錐體的形狀，優(yōu)選地為垂直的圓形截錐體。這種形狀在硬質(zhì)合金切削嵌塊中產(chǎn)生非常穩(wěn)定的陶瓷切削體的錐形座，因此產(chǎn)生由不同材料構(gòu)成的兩本體的最佳的支撐和連接。
優(yōu)選地，陶瓷切削體具有一個(gè)連接在凹部的底部的較小的底面，同時(shí)切削刃在圓形截錐體的較大的底面的暴露的圓弧上形成并以局部圓的形狀延伸。這種設(shè)計(jì)使傾斜面和側(cè)面之間產(chǎn)生最佳比例，因此使得用于制造具有很多用途并且特別適合具有非常小的切去寬度或非常小的半徑的工具的可供選用嵌塊的切削嵌塊具有非常好的適應(yīng)性。
優(yōu)選地，切削刃包括至少200°但不超過230°的局部圓形。如果切削刃所處的局部圓形的范圍小于200°，切削刃的全部有效長度對于一般用途的使用就會(huì)太短，然而如果局部圓形的范圍大于230°，用于兩本體的機(jī)械連接和固定的截錐體的橫向區(qū)域的剩余表面就會(huì)太小，而不能確保組合結(jié)構(gòu)的足夠的機(jī)械強(qiáng)度。
圓形截錐體的錐角可以進(jìn)行更好地選擇，因此切削刃下面的間隙角(α)小于10°，特別優(yōu)選地，大約為7±2°。
優(yōu)選地，將切削體粘結(jié)或銅焊在凹部中。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員了解并熟悉以環(huán)氧樹脂或丙烯酸(類)樹脂或其他抗高溫粘結(jié)劑為基礎(chǔ)的合適的粘結(jié)劑。
在根據(jù)本發(fā)明的切削嵌塊的一種優(yōu)選實(shí)施例中，至少設(shè)置一個(gè)橫向于切削嵌塊的縱軸延伸的凹槽，用來將切削嵌塊固定在通常的刀具夾具上。因此為了在刀具夾具上得到所設(shè)置的固定的、幾何上精確限定位置的切削嵌塊，如果至少一個(gè)凹槽由凸起部分在任一側(cè)限定，并且該凸起部分平行于凹槽延伸，這是具有優(yōu)越性的，從而允許與所設(shè)置的刀具夾具的固定裝置進(jìn)行牢固配合。
優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的切削嵌塊成形為可供選用的嵌塊，在優(yōu)選實(shí)施例中，這種可供選用的嵌塊具有二到四個(gè)切削體。
在本發(fā)明的一種具有特別優(yōu)越性的實(shí)施例中，切削體的最大直徑從大約4±0.05mm到大約10±0.05mm的值，陶瓷切削體的材料尺寸或厚度能夠減小到大約2mm，而不使機(jī)械強(qiáng)度和硬度下降到最小需求之下。優(yōu)選地，陶瓷切削體的厚度約等于切削嵌塊厚度的一半，而不考慮圍繞著固定凹槽的凸起部分。
根據(jù)本發(fā)明的切削嵌塊對于開槽或仿形車削具有特別的優(yōu)越性，特別是在高速旋轉(zhuǎn)和/或高溫應(yīng)用的情況下，并且特別是在切削嵌塊具有非常小的切去寬度或非常小的半徑的情況下。根據(jù)本發(fā)明的切削嵌塊特別適合于輕合金工件尤其是由鋁或鋁合金制成的工件的開槽或仿形車削，例如，汽車領(lǐng)域的輕合金輪緣和其他部件。
下面將參考附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地解釋，其中

圖1為根據(jù)本發(fā)明的切削嵌塊的一種實(shí)施例的立體圖；圖2為圖1中的切削嵌塊的局部截面剖視圖(未按實(shí)際比例繪制)。
切削嵌塊10包括由硬質(zhì)合金(鈷及碳化鎢)制成的基體1，將切削嵌塊設(shè)計(jì)成具有一對陶瓷切削體3的可編號(hào)的嵌塊。
兩個(gè)陶瓷切削體3具有垂直的圓形截錐體的形狀，并且通過高溫粘結(jié)劑粘結(jié)在基體1的預(yù)先形成的凹部2中，以這樣一種方式將圓形截錐體的較小的底面固定地粘結(jié)在凹部的底部7上，并且圓形截錐體的圓錐殼體表面的一部分粘結(jié)在與凹部2一致的圓錐壁表面。切削刃4在兩個(gè)陶瓷切削體3的每個(gè)的圓形截錐體的較大的底面上暴露的圓弧上形成。圓形截錐體的較大的底面上的暴露的部分圓，亦即不在凹部2中延伸的部分，其范圍至少為200°，但是不超過230°(每個(gè)與整個(gè)圓形的360°相比)。
在圖中所示的實(shí)施例中，切削刃4下方的間隙角α等于7°。
為了將切削嵌塊固定在已知的刀具夾具上，凹槽5橫向延伸到切削嵌塊10的縱軸L。由平行凹槽延伸的凸起部分6在任一側(cè)限定凹槽5，形成一個(gè)有時(shí)被稱作“八字試塊”的橫截面外形。當(dāng)如計(jì)劃那樣使用切削嵌塊時(shí)，凹槽5與刀具夾具的互補(bǔ)成形的爪形件(圖中未示出)接合。
優(yōu)選地，陶瓷切削體3的圓形截錐體的較大底面的最大直徑可達(dá)到4、6或8mm，其標(biāo)準(zhǔn)偏差為±0.05mm，優(yōu)選地，陶瓷切削體3的材料厚度s可達(dá)到2.5mm。
對本領(lǐng)域一般技術(shù)人員顯而易見的是，根據(jù)本發(fā)明的切削嵌塊還可包括陶瓷切削體，該陶瓷切削體具有一種諸如立方形、立方體、菱形或其他平行六面體形狀的幾何形狀而不是圓形截錐體。
本發(fā)明的一種特別優(yōu)選實(shí)施例是具有“八字試塊”結(jié)構(gòu)的切削嵌塊，如附圖中1和2所示。結(jié)合附圖，該實(shí)施例具有以下特征-由硬質(zhì)合金制成的切削嵌塊，該切削嵌塊至少具有一個(gè)凹部，用來將切削體嵌入其中，該切削體由與硬質(zhì)合金不同的切削材料構(gòu)成以形成穩(wěn)定的連接，-在其上形成切削刃的切削體，-由陶瓷切削材料構(gòu)成并具有圓形截錐體形狀的切削體，該切削體的至少一部分與凹部的幾何形狀一致，-由凸起部分在兩側(cè)限定的至少一個(gè)凹槽，該凸起部分平行所述凹槽延伸，并且所述凹槽橫向于切削嵌塊的縱軸延伸用于將切削嵌塊固定在刀具夾具上。
根據(jù)橫向斷裂強(qiáng)度，如果切削體的最大直徑為4到10±0.05mm，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)將變得最明顯。
權(quán)利要求
1.一種切削嵌塊(10)，由硬質(zhì)合金制成，具有至少一個(gè)用于嵌入切削體(3)的凹部(2)，該切削體(3)由與硬質(zhì)合金不同的切削材料構(gòu)成以形成穩(wěn)固的連接，在切削體(3)上形成切削刃(4)，其特征在于，切削體(3)由陶瓷切削材料構(gòu)成并具有一種幾何形狀，這種幾何形狀的至少一部分與凹部(2)的幾何形狀一致。
2.如權(quán)利要求1所述的切削嵌塊，其特征在于，陶瓷切削體(3)具有圓形截錐體的形狀。
3.如權(quán)利要求2所述的切削嵌塊，其特征在于，陶瓷切削體(3)具有一個(gè)與凹部(2)的底部(7)相連接的較小的底面，切削刃(4)在圓形截錐體的較大底面的暴露圓弧上形成，并且以部分圓的形狀延伸。
4.如權(quán)利要求2或3所述的切削嵌塊，其特征在于，圓形截錐體是一個(gè)垂直的圓形截錐體。
5.如權(quán)利要求3或4所述的切削嵌塊，其特征在于，切削刃(4)包括一個(gè)至少為200°的部分圓弧。
6.如權(quán)利要求5所述的切削嵌塊，其特征在于，切削刃(4)包括一個(gè)不超過230°的部分圓弧。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的切削嵌塊，其特征在于，小于10°的間隙角(α)。
8.如權(quán)利要求7所述的切削嵌塊，其特征在于，7±2°的間隙角(α)。
9.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的切削嵌塊，其特征在于，切削體(3)粘結(jié)或銅焊在凹部(2)中。
10.如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的切削嵌塊，其特征在于，至少一個(gè)橫向于切削嵌塊(10)的縱軸(L)延伸的凹槽(5)，用來將切削嵌塊固定在刀具夾具上。
11.如權(quán)利要求10所述的切削嵌塊，其特征在于，至少一個(gè)凹槽(5)由平行于凹槽延伸的凸起部分(6)在任一側(cè)限定而成。
12.如權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的切削嵌塊，其特征在于，其成形為可編號(hào)的嵌塊。
13.如權(quán)利要求12所述的切削嵌塊，其特征在于，該可編號(hào)的嵌塊安裝有2到4個(gè)切削體(3)。
14.如權(quán)利要求2-13中任一項(xiàng)所述的切削嵌塊，其特征在于，切削體(3)的最大直徑為4±0.05mm到10±0.05mm之間。
15.使用如權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)所述的切削嵌塊進(jìn)行開槽或仿形車削，特別是在高速旋轉(zhuǎn)的情況下。
16.使用如權(quán)利要求15所述的切削嵌塊進(jìn)行輕合金工件的開槽或仿形車削，特別是由鋁或鋁合金制成的工件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種由硬質(zhì)合金制成的切削嵌塊(10)，以及使用該切削嵌塊(10)進(jìn)行開槽或仿行車削，特別是在高轉(zhuǎn)速情況下。切削嵌塊具有至少一個(gè)凹部(2)，用來將由與硬質(zhì)合金不同的切削材料構(gòu)成的切削體嵌入其上以形成穩(wěn)定的連接，在切削體上形成切削刃。為了在高溫范圍下允許使用具有小尺寸、高機(jī)械強(qiáng)度的切削嵌塊，可以建議切削體由陶瓷切削材料構(gòu)成，并且該切削體的幾何形狀的至少一部分與凹部的幾何形狀一致。優(yōu)選地，陶瓷切削體具有圓形截錐體的形狀。
文檔編號(hào)B23B27/14GK1543384SQ02816209
公開日2004年11月3日 申請日期2002年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月28日
發(fā)明者維爾納·彭克特, 維爾納 彭克特 申請人:鈷碳化鎢硬質(zhì)合金公司