CN102438789A - 切削工具以及用于制造此类切削工具的过程 - Google Patents

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Abstract

一种具有整体结构的切削工具(62)，包括注模成形的柄(60)，以及从柄(60)向前伸出的挤压的带槽部分(64)，柄(60)和带槽部分(64)具有整体结构。用于制造切削工具(62)的过程包括：通过注模成形坯体的柄(60)以及挤压坯体的带槽部分(64)以使柄(60)和带槽部分(64)具有整体结构来成形切削工具的坯体；并随后烧结切削工具的坯体。

Description

切削工具以及用于制造此类切削工具的过程
技术领域
本发明涉及通过连续和不间断的注塑和挤压过程制造的切削工具领域，并且更具体地涉及通过这样的注塑和挤压过程制造的钻头领域。
背景技术
利用挤压过程来生产硬质合金制成的切削工具是已知的。有若干种类型的切削工具均可通过这样的过程生产，例如钻头、端铣刀、铰刀、丝锥以及锪孔和扩孔工具。所需的切削工具可以被挤压为期望直径和长度，并随后加工出必要的排屑槽。
在某些情况下，排屑槽根据需要例如在某些种类的铰刀中可以平行于切削工具的纵向轴线。在另一些情况下，排屑槽根据需要例如在另一些种类的铰刀中以及在端铣刀和钻头中可以围绕纵向轴线螺旋延伸。
每一种切削工具均可设有从其后部延伸至其前部的冷却通道，目的是为切削区域提供冷却液。在切屑工具设有螺旋排屑槽时，那么通常地冷却通道也会遵循槽的螺旋线围绕纵向轴线螺旋延伸。
上述的每一种切削工具都在其后部包括柄部，以及从柄部向前延伸的带槽部分。柄部通常是圆杆的形式并且用于通过切削机或转接器来保持切削工具。
已知有多种不同的方法用于生产螺旋槽和用于生产螺旋冷却通道。
授予Puide的第6669414号美国专利教导了如何通过挤压毛坯并随后烧结毛坯来加工螺旋钻头。在挤压期间，输送混合料通过模具，从而为混合料的外周面提供圆柱形的形状。多个夹钳被设置在模具下游用于引导该混合料。每一个夹钳都包括用于接合挤出材料外表面的螺旋脊纹以促使在其中形成构成工具中的容屑槽的螺旋凹槽。在挤压期间，夹钳被移动离开混合料以结束容屑槽的成形，由此形成工具的柄部。为了将冲刷介质从钻头的主轴传输至钻头尖端，两条冲刷通道延伸贯穿整个钻头。
这种结构的缺点是难以将冷却剂源连接至细的冲刷通道。而且，柄部的笨重结构会导致硬质合金的不必要浪费。
授予Kugelberg等人的第7296497号美国专利公开了另一种用于生产钻头毛坯的方法。该方法包括挤压具有自由端和外槽的第一毛坯部分(B1)，允许挤压继续以提供更多的挤压物质送入空腔(6)内，提供的挤压物质完全填满第一毛坯部分(B1)的外槽以生成与第一毛坯部分(B1)成整体的第二毛坯部分(B2)，允许挤压继续以生成第一毛坯部分(B1)的期望长度，以及在离开第二毛坯部分(B2)朝向的末端切断第一毛坯部分(B1)。
这样的方法也会受到如上所述相同缺点的影响。
授予Kugelberg等人的第7340978号美国专利公开了另一种用于生产钻头毛坯的方法。该方法包括利用模具沿供料方向挤压混合料以形成混合料主体的直径。混合料主体移向凿刀以通过去屑机械加工在混合料主体的外周边内形成容屑槽。在移动凿刀离开混合料主体后，即可形成无槽的轴杆部分。通过在与凿刀接触时旋转混合料主体，就能够形成螺旋的容屑槽。可选地，主体可以在已形成直槽之后再被扭曲，由此使槽变为螺旋状。
同样地，在这种情况下，所述方法也会受到如上所述相同缺点的影响。
在某些情况下，由具有不同结构的区域生产切削工具是有利的。具有不同结构的区域是指它们的性质不同，例如通常是***区域的一个区域可能更加耐磨，而通常是内部区域的另一区域可能更有韧性而且较不易碎。
硬质合金材料的性质例如由陶瓷成分的化学组成、陶瓷成分的颗粒尺寸、粘合剂的化学组成以及粘合剂与陶瓷成分的比例决定。不同区域的不同特性可能在以下方面有所不同：弹性模量、硬度、耐磨性、断裂韧性、抗拉强度、耐腐蚀性、热膨胀系数以及导热系数。
用于生产具有不同结构区域的切削工具的方法是现有技术中已知的。例如在授予Mirchandani等人的第6511265号美国专利、授予Puide等人的第6450379号美国专利和授予Nagahora等人的第6274082号美国专利中公开了这样的方法。但是，作为一种用于熔融金属材料的复合技术，在共挤成形方法中，第一种材料的整个表面都被覆以第二种材料。因此，即使是不必要的部分也被覆盖，并且无法充分地显示出第一种材料的特性。从成本的观点看，这可能是不利的。
本发明的目标是提供一种减少或者克服了上述缺点的切削工具以及用于制造此类切削工具的过程。
本发明进一步的目标是提供一种通过连续和不间断的注塑和挤压过程制造的切削工具。
本发明再进一步的目标是提供一种通过这样的组合的注塑和挤压过程制造的钻头。
本发明更进一步的目标是提供一种切削工具和用于制造此类切削工具的过程，其中切削工具在其带槽部分内设有冷却通道并且在其柄部内设有大冷却孔和经济的柄结构。
本发明再更进一步的目标是提供一种切削工具和用于制造此类切削工具的过程，其中切削工具由具有不同结构的区域制成，并且内部材料仅被部分地覆以外部材料。
发明内容
根据本发明提供了一种切削工具，包括：
注模成形的柄，以及
挤压的带槽部分，从注模成形的柄伸出，其中注模成形的柄和挤压的带槽部分具有整体结构。
根据优选实施例，柄包括从柄的后端向前延伸的孔。
根据某些实施例，孔为圆柱形并且相对于切削工具的纵向轴线对称。
根据另一些实施例，孔具有沿垂直于切削工具纵向轴线的平面截取的非圆形截面。
根据某些实施例，柄具有柄直径D3；孔具有孔直径D4；并且孔直径D4和柄直径D3之间的直径比E处于0.6至0.9的范围内。
如果需要，带槽部分包括从孔的前端向前延伸的至少一条内部冷却通道。
在某些实施例中，孔是直的；并且至少一条内部冷却通道从孔的前端向前延伸。
在某些实施例中，孔是扭曲的；并且至少一条扭曲的冷却通道从孔的前端向前延伸。
在某些实施例中，带槽部分包括至少一条内部冷却通道，具有沿垂直于切削工具纵向轴线C的平面截取的非圆形截面。
有利地，带槽部分包括至少一个槽外周部分，在槽外周部分的前端具有槽前缘，以及在槽外周部分的后端具有槽后缘；并且带槽部分包括至少一条内部冷却通道，在沿垂直于切削工具纵向轴线C的平面截取的截面内看时，至少一条内部冷却通道更加接近槽前缘而不是槽后缘。
进一步有利地，带槽部分包括至少一个槽外周部分，在槽外周部分的前端具有槽前缘，以及在槽外周部分的后端具有槽后缘；并且槽外周部分附近的带槽部分的加工材料相对于远离槽外周部分的带槽部分的加工材料而言具有不同的性质。
更进一步有利地，带槽部分包括至少一个槽外周部分，在槽外周部分的前端具有槽前缘，以及在槽外周部分的后端具有槽后缘；并且槽前缘附近的带槽部分的加工材料相对于远离槽前缘的带槽部分的加工材料而言具有不同的性质。
如果需要，柄由具有第一材料性质的第一种材料制成；并且至少一部分带槽部分是由具有第二材料性质的第二种材料制成，第二材料性质不同于第一材料性质。
在某些实施例中，带槽部分包括切削头，并且至少切削头是由第二种材料制成。
在某些实施例中，至少部分长度的带槽部分是由比其余部分长度的带槽部分更硬的材料制成。
如果需要，柄具有柄直径D3；带槽部分具有带槽部分直径D5；并且柄直径D3与带槽部分直径D5不同。
在某些实施例中，切削工具包括位于切削工具前部的切削部分；并且切削部分从带槽部分径向向外延伸。
根据本发明还提供了一种用于制造具有柄和带槽部分的切削工具的过程，包括以下步骤：
通过以下步骤成形切削工具的坯体：
注模成形坯体的柄；和
挤压坯体的带槽部分以使柄和带槽部分具有整体结构；以及
烧结坯体。
该过程可以包括：
在成形切削工具坯体之前，提供注塑和挤压***(10)，包括：
固定部分；以及
接触固定部分并且能够沿双向的移动方向移动离开固定部分的可移动部分；其中：
固定部分和可移动部分中的一个包括具有模孔的模具，模孔具有纵向轴线，模孔朝向为沿移动方向；并且
固定部分和可移动部分中的另一个包括具有纵向轴线的空腔插件和面对模孔的插孔；
并且其中：
成形切削工具的坯体包括：
(i)注入熔融的加工材料通过模孔并进入插孔内，由此形成切削工具坯体的柄；
(ii)移动可移动部分离开固定部分并同时挤压熔融的加工材料通过模孔，由此形成切削工具坯体期望长度的带槽部分，以使柄和带槽部分具有整体结构；以及
(iii)通过刀片切削带槽部分。
刀片可以沿垂直于移动方向的方向切削。
该过程可以包括在烧结切削工具坯体之前从插孔中抽出柄的后续步骤。
通常，插孔包括从插孔底部向后延伸的内芯。
一般地，内芯具有内芯直径D1；插孔具有空腔直径D2；并且内芯直径D1和空腔直径D2之间的直径比E处于0.6至0.9的范围内。
在某些实施例中，模孔包括沿模孔扭曲的模孔部分；并且空腔插件可以相对于其所属的无论是固定部分还是可移动部分围绕其纵向轴线B旋转。
如果需要，空腔插件是可强制旋转的。
在某些实施例中，模孔包括从模孔前部向后延伸的至少一个销。
如果需要，至少一个销至少沿其前部是扭曲的。
有利地，至少一个销沿垂直于模孔纵向轴线A的平面截取的截面为非圆形。
在某些实施例中，模孔包括与至少一个销相连的模孔外周部分；模孔外周部分在第一孔缘与第一模孔凸部汇合并且在第二孔缘与第二模孔凸部汇合；并且至少一个销更加接近第一孔缘而不是第二孔缘。
有利地，模孔包括与至少一个销相连的模孔外周部分；模孔外周部分在第一孔缘与第一模孔凸部汇合并且在第二孔缘与第二模孔凸部汇合；第一腔室被界定在模孔外周部分和隔板之间；第二腔室被界定在隔板和模孔的纵向轴线A之间；并且第一腔室被连接至第一种加工材料的入口且第二腔室被连接至第二种加工材料的入口。
如果需要，第一种加工材料不同于第二种加工材料。
进一步如果需要，第一种加工材料比第二种加工材料更硬；并且第二种加工材料比第一种加工材料更有韧性。
在某些实施例中，至少部分长度的带槽部分是由第一种加工材料制成并且其余部分长度的带槽部分是由第二种加工材料制成。
有利地，隔板被连接至至少一个销。
在某些实施例中，第一腔室包括第一孔缘和第二孔缘。
在某些实施例中，第一腔室包括第一孔缘；并且第二腔室包括第二孔缘。
如果需要，第一腔室包括至少一个销。
进一步如果需要，第二腔室包括至少一个销。
通常，插孔具有空腔孔径D2；模孔具有模孔直径D6；并且空腔孔径D2等于模孔直径D6。
在某些实施例中，插孔具有空腔孔径D2；模孔具有模孔直径D6；并且空腔孔径D2不同于模孔直径D6。
在某些实施例中，固定部分包括模具并且可移动部分包括空腔插件。在另一些实施例中，固定部分包括空腔插件并且可移动部分包括模具。
根据本发明还提供了一种用于制造具有柄和带槽部分的切削工具坯体的过程，包括以下步骤：
注模成形坯体的柄；以及
挤压坯体的带槽部分以使柄和带槽部分具有整体结构。
附图说明
为了更好地理解本发明并示出如何在实践中实现本发明，现参照附图进行说明，其中：
图1是根据本发明的注塑和挤压***在注塑过程期间的示意性截面图；
图2是根据本发明的注塑和挤压***在挤压过程期间的示意性截面图；
图3是根据本发明的注塑和挤压***在生产具有冷却通道和柄孔的切削工具的注塑过程期间的示意性截面图；
图4是根据本发明的注塑和挤压***在生产具有冷却通道和柄孔的切削工具的挤压过程期间的示意性截面图；
图5是由根据本发明的注塑和挤压***生产的切削工具的侧视图；
图6是图5中切削工具的纵向截面；
图7是根据本发明的模具的截面图，该模具使得能够成形在槽外周部分附近具有不同材料性质的切削工具；
图8是根据本发明的模具的截面图，该模具使得能够成形在槽外周部分的前缘附近具有不同材料性质的切削工具；
图9是具有非圆形销的模具的截面图；
图10是具有的销相对于模孔凸部不对称的模具的截面图；以及
图11是沿图5中的                                                
Figure 574352DEST_PATH_IMAGE001
-
Figure 491493DEST_PATH_IMAGE001
线截取的切削工具的截面图。
具体实施方式
首先关注图1，示出了根据本发明的注塑和挤压***10。注塑和挤压***10(以下称作“***”)包括现有技术中已知的注塑机12中的基本构件。但是，***10提供了一种如下所述组合了注模成形过程与挤压过程的加工产品的过程。为了清楚起见，应该理解术语“注塑机”也被公知为“注模成形机”，其中熔融材料被注入到铸模的空腔内。
***10包括利用连杆18连接至可移动板16的固定板14。通常，***10包括彼此平行并且能够使可移动板16沿垂直于固定板14的双向移动方向M滑动的四根连杆18。
***10并不局限于包括四根连杆18，而是可以使用其他数量的连杆。因此，在某些实施例中，***10可以包括两根连杆。而且，根据另一些实施例，注塑机12可以用不同的方式并且无连杆地运行。
固定板14用作用于构成***10的固定部分20的各个部件的基板。类似地，可移动板16用作用于构成***10的可移动部分22的各个部件的基板。在可移动部分22接合固定部分20时，它们在分隔线PL处相接。分隔线PL处在垂直于移动方向M的平面内。从固定板14朝向可移动板16的方向构成了***10的前向F，其中相反的方向构成了***10的后向R。
固定板14设有居中定位的固定板孔24。构成固定部分20的一部分的铸模固定部分26被连接至固定板14并由此向前延伸。铸模固定部分26设有居中定位的与固定板孔24同轴延伸的固定铸模孔28。
模具30被设置在固定铸模孔28和固定板孔24内并且可以与之滑动接触。模具30具有模具主体32和居中定位的具有纵向轴线A的模孔34，纵向轴线A从模具前端36向后延伸。模具30从触及分隔线PL的模具前端36伸出，并向后延伸超出固定板14。本领域技术人员应该理解的是当注塑机12包括具有缸体(未示出)的注塑单元时，模具30可以被连接至注塑机12的注塑单元中的缸体。可选地，模具30可以构成铸模固定部分26的一部分。
模具30设有多个加热元件(未示出)。加热元件可以位于模具主体32内或由此向外延伸。加热元件将位于模孔34内的加工材料38加热至挤压温度T1。
根据本发明，加工材料38包括现有技术中已知的添加有粘合剂的硬质合金。但是本发明并不局限于仅使用硬质合金而是可以使用其他的加工材料用于生产切削工具。这样的材料例如可以是陶瓷、钢、HSS等。
正如本领域技术人员所知，加工材料可以通过由电机或液压马达(未示出)提供动力的单个或成对的螺旋钻(未示出)或者被液压或电力装置驱动的撞锤(未示出)送入料斗(未示出)内并压向模孔34。
构成可移动部分22的一部分的铸模移动部分40被连接至可移动板16并由此向后延伸。在图1所示的位置，铸模移动部分40向后延伸直至分隔线PL并且移动部分的后端42邻接模具前端36和铸模固定部分26的固定铸模前端44。
具有纵向轴线B的空腔插件46位于铸模移动部分40的移动部分后段48内。空腔插件46具有插件主体50并且居中定位在具有插孔底部54的插孔52内。插孔52从插孔底部54向后延伸并开向插件后表面56，插件后表面56在图1中所示位置，在分隔线PL处与模具前端36邻接。空腔插件46的纵向轴线B与模孔34的纵向轴线A同轴。空腔插件46被保持在空腔温度T2下并且它用作铸模58，切削工具62的具有纵向轴线C的柄60在其中被注模成形。
空腔插件46可以相对于铸模移动部分40围绕空腔插件46的纵向轴线B旋转。空腔插件46可以自由旋转或者通过电机、液压马达等(图中未示出)强制旋转。
在一个实施例中，根据本发明用于制造切削工具的连续和不间断的过程包含注塑阶段和挤压阶段。用于制造切削工具的过程可以包括以下步骤：
在第一步，在现有技术已知的注塑过程(有时称作“注模成形”)中注入熔融的加工材料38通过模具30并送入空腔插件46内。在该阶段，如图1中所示，铸模移动部分40被强制性地沿分隔线PL保持在模具30和铸模固定部分26。空腔插件46被保持在低于挤压温度T1的空腔温度T2下，由此将加工材料38容纳在模孔34内。
承受高压和高温的熔融加工材料38装满插孔52并由此成形为切削工具62的柄60的期望形状。在该阶段，柄60冷却至空腔温度T2并开始固化，其中***10已准备好进行下一个步骤也就是挤压带槽部分64。
在该阶段，如图2中所示，进行两个同时的动作。首先，可移动板16向前移动以使可移动部分22在分隔线PL处与固定部分20分离并离开模具30。其次，熔融的加工材料38被通过模具30挤出。
在已达到带槽部分64的期望长度L时，就停止通过模具30挤出熔融的加工材料38，停止可移动板16的向前移动，然后刀片66沿分隔线PL以垂直于模孔34的纵向轴线A的方向切出切削工具62的坯体68。
根据某些实施例，带槽部分64可以是直的。根据另一些实施例，带槽部分64可以如图2所示是扭曲的。
在需要直槽时，模孔34至少沿着模孔34的前部70具有带槽部分64的截面形状。该形状沿模孔34的指定长度可以是不变的。
在需要扭曲槽时，例如图2中所示，模孔34具有带槽部分的截面形状。该形状沿着模孔34的指定长度，至少是沿着模孔34的前部70被扭曲。
因此，在图2所示的示例中，带槽部分64以扭曲的方式从模具30中被挤出。可移动部分22以与熔融加工材料38通过模具30的挤出速率相等的速度向前移动。
由于带槽部分是以扭曲的方式被挤出，因此柄60也必须旋转，目的是为了不破坏切削工具62的坯体68。因此，空腔插件46可以自由旋转，或者它可以被限制以通过电机、液压马达等以期望速度旋转。
显然，如果切削工具62被加工为具有直槽，那么柄60就不必与带槽部分一起旋转，并且因此空腔插件46也不必相对于铸模移动部分40旋转。
在用于生产坯体的过程的最后一步，切削工具62的坯体68从空腔插件46中被抽出，并且可移动部分22向后移动以置于固定部分20上，从而准备好用于生产切削工具62的另一个坯体68的下一个注塑和挤压循环。
在切削工具62的最终生产阶段，坯体62可以被烧结并且可以通过例如磨削过程来加工出切削工具62的柄60、带槽部分64以及前部74内的切削头72的最终形状和尺寸。
因此，得到的切削工具62包括具有整体结构的注模成形的柄60和挤压成形的带槽部分64，术语“整体”是指切削工具的柄和带槽部分具有一体的单件式结构而不是被成形为随后才被连接在一起的离散元件的事实。类似地，在坯体中，柄和带槽部分也具有整体结构，坯体在单个连续和不间断的生产过程中被成形为单件。
在说明书和权利要求中关于坯体多次用到了术语“烧结”。但是，本领域技术人员应该理解将通常为软和脆的坯体成形为坚固的硬质主体的过程也可以包括其他的阶段例如象化学凝固和热凝固。
在介绍的实施例中，对方向进行的说明有涉及沿水平方向进行的过程的“向前”和“向后”。但是，根据本发明用于制造切削工具的过程并不仅仅局限于水平方向而是可以选择其他的空间方向。例如，注塑和挤压可以沿竖直方向也就是沿垂直于地面的方向进行。
而且，必须注意到关于过程(图1至4)定义的前向和后向方向，与关于切削工具(图5和6)定义的方向相反。因此，在注塑和挤压***10中，用于生产柄60的空腔插件46相对于用于生产带槽部分64的模具30向前定位，而在切削工具62中，带槽部分64则从柄60向前延伸。
在柄60注塑成形之后，带槽部分64可以被挤压为任意的期望长度并且实际上仅受到机器的长度也就是可移动部分22能够远离固定部分20的长度所限。
模具30被成形为与切削工具62的带槽部分64的截面形状相对应的形状。坯体中通过挤压获得的带槽部分64的尺寸使得在坯体烧结之后可以类似于切削工具62的带槽部分64的最终尺寸，或者如果需要的话可以略有增大，目的是为了将槽76磨削为精确的期望形状和尺寸。因此，通过在烧结阶段后将槽76加工为或者几乎加工为它们的最终形状和尺寸，即可通过该过程节约相当大量的时间和费用。
如上所述用于制造切削工具的过程可以实施用于具有直槽的切削工具例如某些种类的铰刀或深孔钻头，或者实施用于具有扭曲槽的切削工具例如钻头和端铣刀。
在某些情况下，当切削工具62必须要设有内部冷却通道78时(参见图5和图6)，模具30进一步设有沿模孔34并且从其前部70向后延伸的销80(参见图3和图4)。销80被固定在模孔34内并触及分隔线PL。
如果冷却通道是直的，那么销80也是直的。如果冷却通道是螺旋扭曲的，那么如图3中所示销80的前部在模孔34内也是螺旋扭曲的。销80通常在销80的后部通过现有技术中已知的方法被连接至模具主体32。
在需要生产柄60使其具有开向柄60后端84的孔82的情况下，空腔插件46就被进一步设有连接至插孔底部54的适当内芯86。
根据本发明的注塑和挤压过程的一个优点可以在需要成形经济的柄结构时具体体现，柄结构可以在其后端84具有大孔82由此节约大量的加工材料38。大孔82也可以被用于冷却介质由此通过内部冷却通道78流向切削工具62的切削部分124的通道，内部冷却通道78从孔82的前端112向前延伸。大孔82进一步的优点源于其与冷却介质源的连接变得更为容易而不是必须将冷却剂源连接至更细得多的内部冷却通道78。
在这样的情况下，当空腔插件46设有内芯86时(参见图3和图)，内芯86从插孔底部54向后延伸。内芯具有的内芯直径D1，内芯直径D1小于空腔插件46的空腔直径D2。因此，在注塑过程期间，加工材料38充满内芯86、内腔插件46的壁部88和插孔底部54之间的空间。
用这种方式并且相对于现有技术有利地，柄60得以成形，其中在此情况下柄60具有大孔82和相对薄的壁厚L1。柄60的坯体具有柄直径D3，并且孔82具有孔直径D4。柄直径D3可以等于空腔直径D2，且孔直径D4可以等于内芯直径D1。关于孔82的术语“大”的含义意味着孔直径D4和柄直径D3之间的直径比E相对较大。通常，直径比E可以处于0.6到0.9的范围内。例如，具有3mm柄直径D3的钻头可以被设有具有2mm孔直径D4的孔82，而具有20mm柄直径D3的钻头可以被设有具有16或18mm孔直径D4、对应于2mm或1mm壁厚L1的孔82。
直径比E并非仅相对于切削工具定义而是可以等价地相对于空腔插件定义。因此，直径比E也是内芯直径D1和空腔直径D2之间的比。
无论上述示例如何，都应该理解根据本发明的切削工具或者用于制造此类切削工具的过程并不局限于上述的尺寸而是可以选择其他的尺寸。例如，切削工具的柄直径D3也可以小于3mm或大于20mm。而且，直径比E并不局限于0.6到0.9的范围而是可以选择更高或更低的比例。
大孔82引入了若干优点。首先，它使得能够更加轻易地在柄60的后端84连接冷却剂源。其次，它使得能够节约大量的硬质合金因此与现有技术中的切削工具相比节约费用。而且，这些优点是通过连续和不间断的过程获得的而不必有后续的生产加工例如为了在柄后端形成大孔而进行硬质合金的线切割。
在带槽部分64设有一条或多条内部冷却通道78的实施例中，模具30如上所述设有从模孔34的前部70向后延伸的一个或多个销80。在这样的实施例中，在过程的第一步，当可移动板16沿分隔线PL被保持在固定板14上时，一个或多个销80的前端90被保持为与内芯86的后端92相接触。这样做的目的是确保在注塑和挤压过程结束时形成从柄60的后端84到切削工具62的前部74的用于冷却介质的连续通道(参见图5)。
在图5和图6示出的实施例中，切削工具62的柄60具有柄直径D3并且带槽部分64具有略小于柄直径D3的带槽部分直径D5。但是，带槽部分直径D5并非必须小于柄直径D3而是可以等于或大于柄直径D3。
在希望将柄直径D3加工为大于带槽部分直径D5时，空腔直径D2相应地就要大于模孔直径D6。可选地，在希望将柄直径D3加工为小于带槽部分直径D5时，空腔直径D2相应地就要小于模孔直径D6。
根据本发明的注塑和挤压过程可以特别有效地用于生产通常具有两个螺旋槽76和内部冷却通道78的硬质合金钻头。在此情况下，钻头可以被设有两个螺旋销80。但是，根据本发明，按照注塑和挤压过程生产的切削工具可以通过改变模孔34的截面而等价地具有其他数量的螺旋槽例如三个或四个螺旋槽。在此情况下，如果切削工具设有与槽数量相对应的内部冷却通道，那么模具就要设有数量与内部冷却通道的数量相对应的销。
根据本发明用于制造切削工具的过程在需要将切削工具制成为具有不同结构的区域时可能是有利的。具体地，本发明教导了如何将切削工具制成为具有两个不同区域，其中内部区域仅被外部区域部分覆盖。
图7示出了根据本发明的模具30的一个实施例的截面。模具30包括成形在模具主体32内的模孔34。两个销80沿模孔34延伸直至模孔34的前部70。
如图5中所示，模具30可以被用于制造具有内部冷却通道78的扭曲钻头94。模孔34具有两个相对的模孔外周部分96以及其间的两个模孔凸部98。显然，模孔34的形状对应于要生产的切削工具62的形状，并且本发明并不局限于本文中介绍的形状。因此，例如可以有任意数量的模孔外周部分和模孔凸部例如有一个、三个或更多个。内部冷却通道的数量可以等于模孔外周部分的数量或者也可以与之不同。模孔凸部可以具有不同于凸形的不同形状。
隔板100延伸在每一个销80到模孔凸部98之间。隔板100从销80的后部伸出并且它们可以延伸直至模孔34的前部70。但是，隔板100并非必须延伸直至模孔34的前部70，并且它们可以终止于模孔34的前部70后方的某个位置。隔板100通常遵循销80的路径，也就是说，如果销80线性延伸，那么隔板100也会线性延伸；而如果销80螺旋延伸，那么隔板100也会螺旋延伸。
销80和隔板100之间的连接为销80增加了刚性和提高了它们的定位精度，并且由此也提高了根据本发明生产的冷却通道78和整个切削工具72的精度。隔板100并不是必须如图7中所示被连接至销80的中心。因此，在某些实施例中，隔板100被连接在销80最靠近模孔34纵向轴线A的一侧。在另一些实施例中，隔板100被连接在销80远离模孔34纵向轴线A的一侧。
而且，隔板100并不是必须要被连接至销80。因此，在某些实施例中，每一块隔板100都位于销80和模孔34的纵向轴线A之间。在另一些实施例中，每一个销80都位于隔板100和模孔34的纵向轴线A之间。
在挤压阶段期间，两种不同的混合料被***到模孔34内。第一种混合料被***在每一块隔板100和对应的模孔外周部分96之间成形的第一腔室102内。第二种混合料被***在隔板100之间成形的第二腔室102内。
在两种不同的混合料被挤压越过模具前端36时，它们就彼此融合形成在其不同部分具有不同性质的坯体。通常，第一腔室102内的混合料比第二腔室104内的混合料更硬而且更为耐磨，其中第二腔室104内的混合料通常比第一腔室102内的混合料更有韧性。因此，有利地，切削工具可以被成形为在其不同部分具有不同性质，其中内部材料仅被外部材料部分地覆盖。
根据本发明的一个实施例，在注塑阶段期间，只有在第二腔室104内可见的第二种混合料被注入到铸模58内。然后，在挤压阶段期间，两种混合物被共同挤出，由此形成在其不同部分具有不同性质的带槽部分64。因此，切削工具62包括柄60在内的主要部分由韧性材料构成，并且切削工具62位于远离切削工具62纵向轴线C的区域内的切削部分由硬质和耐磨材料构成。
在某些实施例中，要求切削工具62中只有在刃带106附近的部分才由硬质和耐磨材料构成。例如在端铣刀的情况下，这种要求适用于从切削工具62的前部74向后螺旋延伸的切削刃附近。
在此情况下，如图8中所示，每一块隔板100都从模孔外周部分96延伸至一个邻近的模孔凸部98，由此在模孔34仅一个孔缘108附近形成封闭的第一腔室102，仅一个孔缘108被成形在模孔外周部分96和模孔凸部98之间。
因此，当利用图8中所示的模具30生产切削工具62时，通过第一腔室102挤出的硬质和耐磨材料就会使切削刃及其附近区域比切削工具62的其余部分更硬。正如图8中能够进一步看到的那样，销80并不是相对于模孔凸部98对称定位，而是其被定位成更加靠近与切削工具的切削刃相对应的孔缘108。用这种方式，即可保证内部冷却通道78更加靠近切削刃，由此更加有效地冷却在机械加工期间与工件形成接触的切削区域。这就得到了更加容易的切削、更好的冷却、延长的工具寿命以及更为经济的切削过程。
在某些实施例中，例如图9中所示，销80并不是像图7和图8中所示那样具有圆形截面。相反，销30具有的截面所具备的边界线通常平行于邻接的模孔34的壁部，也就是平行于给定的模孔外周部分96和模孔凸部98。
这样的销80的结构使得内部冷却通道能够被成形为使冷却得以沿着切削工具的外周平均分布，由此使冷却更加有效且延长工具的寿命。
图10示出了另一个实施例，其中销80相对于模孔凸部98不对称。在此情况下，销80的位置更加靠近孔缘108。因此，如图11中所示，切削工具62具有的内部冷却通道78就会更加靠近槽外周部分116的槽前缘114而不是槽外周部分116的槽后缘118，正如在垂直于切削工具纵向轴线C的平面内截取的截面内看到的那样。槽前缘114相对于旋转方向G被成形在槽外周部分116的前端120、槽外周部分116与槽76的相交处。槽后缘118被成形在槽外周部分116的后端112、槽外周部分116与相对的槽76的相交处。
因此，可以在切削工具的内部冷却通道中流动的冷却剂会处于生成最多热量的切削刃区域内。用这种方式，冷却即可更加有效而经济，原因在于可以有利地避免冷却切削工具中不必要的部分。因此，在延长工具寿命的同时，还能够减少冷却费用。
尽管已经具体到一定程度地介绍了本发明，但是应该理解可以进行各种不同的变形和修改而并不背离如所附权利要求所述的本发明的实质或保护范围。
例如，根据本发明的注塑和挤压***并不是必须要包括注塑机的部件，并且根据另一些实施例，***可以被修改为用挤出机的部件工作，同时仍然能够充分地注塑成形柄部。
柄可以被制成为不具有大的冷却孔，在这样更改时，带槽部分中的内部冷却通道也可以延伸穿过柄到达柄的后端。在此情况下，空腔插件可以设有空腔销，空腔销从插孔底部向后一直延伸到成形在模具内的销。
如果柄的内部冷却通道是直的，那么空腔销也是直的并且以平行于空腔销的线性移动将柄从空腔插件中抽出。如果柄的内部冷却通道是扭曲的，那么空腔销也是扭曲的并且以遵循空腔销扭曲的扭曲方式将柄从空腔插件中抽出。
根据本发明用于制造切削工具的过程并不仅仅局限于生产整体式工具。术语“整体式”是指切削工具的柄以及带槽部分如本发明所公开的以单一连续和不间断的生产过程被成形为单件。
本领域技术人员应该意识到尽管切削工具的柄和带槽部分具有整体结构，但是切削工具的前部可以被单独生产，然后再连接至带槽部分。因此，例如切削工具的前部可以是将切削刀片固定在其中的刀架。刀架随后可以通过现有技术中已知的方法例如销钉连接或钎焊而被连接至带槽部分。而且，切削工具的前部可以例如是通过不同的过程譬如现有技术中已知的成形压接或注模成形生产出的铣刀的切削头。然后，切削头可以通过现有技术中已知的方法被连接至带槽部分的前部。
切削工具的切削部分并非必须要相对于带槽部分轴向延伸。相反，根据需要例如在某些类型的用于镗孔或内开槽的工具中，切削部分可以从带槽部分径向向外延伸。在此情况下，切削部分可以通过注塑阶段成形，且带槽部分可以通过挤压阶段成形。
从柄后端向前延伸的孔并非必须是圆柱形并且相对于切削工具的纵向轴线C对称。因此，在另一些实施例中，孔具有在垂直于切削工具纵向轴线C的平面内截取的非圆形截面。
根据本发明的过程可以应用于硬质合金、陶瓷、HSS或任意其他合适的材料制成的切削工具。
固定部分可以包括空腔插件而不包括模具，并且相应地可移动部分可以包括模具而不包括空腔插件。

Claims (43)

1.一种切削工具(62)，包括：
注模成形的柄(60)，以及
挤压的从柄伸出的带槽部分(64)，其中：
柄和带槽部分具有整体结构。
2.如权利要求1所述的切削工具，其中：
柄(60)包括从柄的后端(84)向前延伸的孔(82)。
3.如权利要求2所述的切削工具，其中：
孔(82)为圆柱形并且相对于切削工具的纵向轴线(C)对称。
4.如权利要求2所述的切削工具，其中：
孔(82)具有沿垂直于切削工具纵向轴线(C)的平面截取的非圆形截面。
5.如权利要求2所述的切削工具，其中：
柄(60)具有柄直径(D3)；
孔(82)具有孔直径(D4)；并且
孔直径(D4)和柄直径(D3)之间的直径比(E)处于0.6至0.9的范围内。
6.如权利要求2所述的切削工具，其中：
带槽部分(64)包括从孔(82)的前端(112)向前延伸的至少一条内部冷却通道(78)。
7.如权利要求2所述的切削工具，其中：
孔(82)是直的；并且
至少一条内部冷却通道(78)从孔的前端(112)向前延伸。
8.如权利要求2所述的切削工具，其中：
孔(82)是扭曲的；并且
至少一条扭曲的冷却通道(78)从孔的前端(112)向前延伸。
9.如权利要求1所述的切削工具，其中：
带槽部分(64)包括至少一条内部冷却通道(78)，具有沿垂直于切削工具纵向轴线(C)的平面截取的非圆形截面。
10.如权利要求1所述的切削工具，其中：
带槽部分(64)包括至少一个槽外周部分(116)，在槽外周部分的前端(120)具有槽前缘(114)，以及在槽外周部分的后端(122)具有槽后缘(118)；并且
带槽部分包括至少一条内部冷却通道(78)，在沿垂直于切削工具纵向轴线(C)的平面截取的截面内看时，至少一条内部冷却通道(78)更加接近槽前缘(114)而不是槽后缘(118)。
11.如权利要求1所述的切削工具，其中：
带槽部分(64)包括至少一个槽外周部分(116)，在槽外周部分的前端(120)具有槽前缘(114)，以及在槽外周部分的后端(122)具有槽后缘(118)；并且
槽外周部分附近的带槽部分的加工材料(38)相对于远离槽外周部分的带槽部分的加工材料具有不同的性质。
12.如权利要求1所述的切削工具，其中：
带槽部分(64)包括至少一个槽外周部分(116)，在槽外周部分的前端(120)具有槽前缘(114)，以及在槽外周部分的后端(122)具有槽后缘(118)；并且
槽前缘附近的带槽部分的加工材料(38)相对于远离槽前缘的带槽部分的加工材料具有不同的性质。
13.如权利要求1所述的切削工具，其中：
柄(60)由具有第一材料性质的第一种材料制成；并且
至少一部分带槽部分(64)是由具有第二材料性质的第二种材料制成，第二材料性质不同于第一材料性质。
14.如权利要求13所述的切削工具，其中：
带槽部分(64)包括切削头(72)，并且
至少切削头是由第二种材料制成。
15.如权利要求1所述的切削工具，其中：
至少部分长度的带槽部分(64)是由比其余部分长度的带槽部分更硬的材料制成。
16.如权利要求1所述的切削工具，其中：
柄(60)具有柄直径(D3)；
带槽部分(64)具有带槽部分直径(D5)；并且
柄直径(D3)与带槽部分直径(D5)不同。
17.如权利要求1所述的切削工具，其中：
切削工具包括位于切削工具前部(74)的切削部分；并且
切削部分从带槽部分(64)径向向外延伸。
18.一种用于制造具有柄(60)和带槽部分(64)的切削工具的过程，包括：
通过以下步骤成形切削工具的坯体：
注模成形坯体的柄；以及
挤压坯体的带槽部分以使柄和带槽部分具有整体结构；然后
烧结切削工具的坯体。
19.如权利要求18所述的过程，包括：
在成形切削工具坯体之前：
提供注塑和挤压***(10)，包括：
固定部分(20)；以及
接触固定部分(20)并且能够沿双向的移动方向(M)移动离开固定部分(20)的可移动部分(22)；其中：
固定部分和可移动部分中的一个包括具有模孔(34)的模具(30)，模孔具有纵向轴线(A)，模孔朝向为沿移动方向(M)；并且
固定部分和可移动部分中的另一个包括具有纵向轴线(B)的空腔插件(46)和面对模孔(34)的插孔(52)；
并且其中：
成形切削工具的坯体包括：
(i)注入熔融的加工材料(38)通过模孔并进入插孔内，由此形成切削工具坯体的柄(60)；
(ii)移动可移动部分离开固定部分，并同时挤压熔融的加工材料通过模孔，由此形成切削工具坯体期望长度(L)的带槽部分(64)，以使柄和带槽部分具有整体结构；以及
(iii)切削带槽部分。
20.如权利要求19所述的过程，进一步包括以下步骤：
在烧结坯体之前，从插孔(52)中抽出柄(60)。
21.如权利要求19所述的过程，其中：
插孔(52)包括从插孔底部(54)向后延伸的内芯(86)。
22.如权利要求21所述的过程，其中：
内芯(86)具有内芯直径(D1)；
插孔(52)具有空腔直径(D2)；并且
内芯直径(D1)和空腔直径(D2)之间的直径比(E)处于0.6至0.9的范围内。
23.如权利要求19所述的过程，其中：
模孔(34)包括沿模孔扭曲的模孔部分；并且
空腔插件(46)能相对于其所属的固定部分(20)和可移动部分(22)中的任一个围绕其纵向轴线(B)旋转。
24.如权利要求23所述的过程，其中：
空腔插件(46)是可强制旋转的。
25.如权利要求19所述的过程，其中：
模孔(34)包括从模孔前部(70)向后延伸的至少一个销(80)。
26.如权利要求25所述的过程，其中：
至少一个销(80)至少沿其前部是扭曲的。
27.如权利要求25所述的过程，其中：
至少一个销(80)沿垂直于模孔(34)纵向轴线(A)的平面截取的截面为非圆形。
28.如权利要求25所述的过程，其中：
模孔(34)包括与至少一个销(80)相连的模孔外周部分(96)；
模孔外周部分在第一孔缘(108)处与第一模孔凸部(98)汇合且在第二孔缘处与第二模孔凸部汇合；并且
至少一个销更加接近第一孔缘而不是第二孔缘。
29.如权利要求25所述的过程，其中：
模孔(34)包括与至少一个销(80)相连的模孔外周部分(96)；
模孔外周部分在第一孔缘(108)处与第一模孔凸部(98)汇合并且在第二孔缘处与第二模孔凸部汇合；
第一腔室(102)被界定在模孔外周部分和隔板(100)之间；
第二腔室(104)被界定在隔板和模孔的纵向轴线(A)之间；并且
第一腔室被连接至第一种加工材料(38)的入口且第二腔室被连接至第二种加工材料的入口。
30.如权利要求29所述的过程，其中：
第一种加工材料(38)不同于第二种加工材料。
31.如权利要求30所述的过程，其中：
第一种加工材料(38)比第二种加工材料更硬；并且
第二种加工材料比第一种加工材料更有韧性。
32.如权利要求30所述的过程，其中：
至少部分长度的带槽部分是由第一种加工材料制成并且其余部分长度的带槽部分是由第二种加工材料制成。
33.如权利要求29所述的过程，其中：
隔板(100)被连接至至少一个销(80)。
34.如权利要求29所述的过程，其中：
第一腔室(102)包括第一孔缘(108)和第二孔缘。
35.如权利要求29所述的过程，其中：
第一腔室(102)包括第一孔缘(108)；并且
第二腔室(104)包括第二孔缘。
36.如权利要求29所述的过程，其中：
第一腔室(102)包括至少一个销(80)。
37.如权利要求29所述的过程，其中：
第二腔室(104)包括至少一个销(80)。
38.如权利要求19所述的过程，其中：
插孔(52)具有空腔孔直径(D2)；
模孔(34)具有模孔直径(D6)；并且
空腔孔直径(D2)等于模孔直径(D6)。
39.如权利要求19所述的过程，其中：
插孔(52)具有空腔孔直径(D2)；
模孔(34)具有模孔直径(D6)；并且
空腔孔直径(D2)不同于模孔直径(D6)。
40.如权利要求19所述的过程，其中：
固定部分包括模具；并且
可移动部分包括空腔插件。
41.如权利要求19所述的过程，其中：
固定部分包括空腔插件；并且
可移动部分包括模具。
42.一种用于制造具有柄和带槽部分的切削工具坯体的过程，包括：
注模成形坯体的柄；以及
挤压坯体的带槽部分以使柄和带槽部分具有整体结构。
43.一种切削工具的注塑和挤压***，包括：
固定部分(20)；以及
与固定部分相对并且能够沿双向的移动方向(M)选择性地移向或者移动离开固定部分(20)的可移动部分(22)；其中：
固定部分和可移动部分中的一个包括具有模孔(34)的模具(30)，模孔具有纵向轴线(A)，模孔朝向为沿移动方向(M)；并且
固定部分和可移动部分中的另一个包括具有纵向轴线(B)的空腔插件(46)和面对模孔(34)的插孔(52)。
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C06 Publication
PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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