CN1293968C - 用于制造粉末金属压块的方法和金属切削刀具的切削头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种生产用于在金属切削刀具中使用的切削头的粉末金属压块的方法。该粉末金属压块在冲压模具组件中生产出来，并具有在冷却液通道和凹腔之间形成连通的孔。

Description

用于制造粉末金属压块的方法和金属切削刀具的切削头
技术领域
本发明涉及一种具有内部冷却液通道的切削刀具，尤其涉及通过成型压制和烧结碳化物粉末制成的切削刀具或用于切削刀具的可拆式切削头。
背景技术
在许多金属加工成屑操作中，需要为加工刃直接提供冷却液。冷却液的目的不仅是冷却加工刃，而且可以帮助排屑。制造冷却液通道的最直接和最简单的方法是将其制成为轴向的。这可以通过在刀具中简单地钻出中心孔或两个平行的轴向孔来实现。在钻头中还使用了扭转通道或螺旋通道。在具有与旋转轴线间隔开不同径向距离的可换切削刀片的钻头中，希望将出液口设置成朝向切削刀片。在美国专利No.5676499中介绍了一种工艺，其中在圆柱形毛坯中的不同径向距离处钻出了若干直孔。然后加热并扭转毛坯的中间部分，以便产生螺旋形式的通道。在工艺的最后钻出与钻头中心线成一定角度的出口通道，使得出液口在切削刀片的附近在离中心线为不同径向距离的位置处间隔开。
用于得到复杂形状的冷却液通道的另一方法是使用芯体，例如铜或蜡的粉末体，然后进行烧结。芯体可以是任何所需的形状。在烧结操作期间，芯体可通过渗透而消失在粉末体的孔隙中，从而留下了与芯体形状相对应的凹腔结构。
所有这些现有技术的方法均涉及到多个阶段的加工，这是耗时且成本昂贵的。
因此，本发明的一个目的是提供一种用于通过成型压制和烧结碳化物粉末来制造具有冷却液通道的切削刀具的方法，同时克服上述缺陷。
本发明的另一目的是提供一种可由本发明方法制出的切削刀具。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种用于在冲压模具组件中生产粉末金属压块的方法，该粉末金属压块具有孔、至少一个凹腔和至少一个在该孔和所述至少一个凹腔之间形成连通的开口，该方法包括步骤：
(i)提供上冲头，其具有带有至少一个第一伸出件的前端；
(ii)提供下冲头，其具有带有至少一个第二伸出件的前端；
(iii)将上、下冲头定位在模具中，并使上冲头的前端朝向下冲头的前端，而金属粉末处于它们之间；
(iv)通过使上、下冲头相互间相向地下压来压实金属粉末，直到至少一个第一伸出件在至少一个接触区域处与所述至少一个第二伸出件对接为止，其中孔由上、下冲头之间的至少一个第二伸出件所界定的空间体积来形成，而所述至少一个开口形成于所述至少一个接触区域处；和
(v)移去上冲头，并将金属粉末压块从模具中顶出。
根据一个优选实施例，金属粉末包括烧结碳化物和粘结剂。
通常来说，烧结碳化物是碳化钨，而粘结剂为钴。
如果需要的话，该方法可包括烧结金属粉末压块的附加步骤。
根据一项具体的应用，第二伸出件为圆柱形的杆状形式。
另外，如果需要的话，该方法可包括对烧结金属粉末压块进行磨削的另一附加步骤。
该另一附加的磨削步骤优选在金属粉末压块的切削部分上形成了切削刃。
如果需要的话，该另一附加的磨削步骤还在金属粉末压块的安装部分上形成了外螺纹。
根据本发明的第二方面，还提供了一种用于金属切削刀具的切削头，其包括根据本发明上述第一方面所生产出来的金属粉末压块，其特征在于，所述切削头具有至少一个楔形切削头凹腔，其包括与开口平齐的内壁、两个侧壁和后壁，所述内壁从所述开口中延伸到所述切削头的前端，所述后壁在两个所述侧壁之间延伸，还从所述开口中径向向外地延伸出来，所述侧壁从所述后壁轴向地延伸到所述切削头的前端中，并从所述开口和内壁中径向向外地延伸出来。
附图说明
为了更好地理解本发明，下面将参考附图并仅通过示例来进行介绍，在附图中：
图1是由根据本发明的粉末金属压块所制成的用于金属切削刀具的切削头的透视图；
图2是在根据本发明的冲压模具组件中生产出来的粉末金属压块的透视图；
图3是根据本发明的下冲头的侧面透视图；
图4是根据本发明的上冲头的透视图；和
图5是根据本发明的冲压模具组件的侧面透视图。
具体实施方式
首先来看图1，图中显示了用于金属切削刀具的切削头10。通常来说，切削刀具包括刀杆(未示出)，切削头10便固定于其上。切削头具有前端12、后端14以及从中穿过的纵向轴线A。切削头10包括与安装部分18形成一体的切削部分16。安装部分18设有外螺纹20。具有孔面24的轴向孔22从前端12的附近延伸到后端14，并在后端14处敞开而形成孔开口26。切削部分16设有六条切削刃28。各切削刃28形成在前刀面30和后刀面32的相交处。在各前刀面的附近设有排屑槽34。在切削头10的前端12的附近设有与各排屑槽34相关的楔形切削头凹腔36，其通入到排屑槽34和切削头10的前端12中。在各切削头凹腔36的径向最内部分处设有开口38。开口38与切削头10的前端12相邻，但与之轴向向后地偏开。各开口38在切削头凹腔36和孔22之间形成连通，并且在几何上与孔面24重合。孔22形成了冷却液通道，因此，从孔开口26进入到孔22中的冷却液流体将轴向地穿过孔22，并经由开口38而离开孔22。这样，开口38便形成了孔22的出口，其用于将冷却液流体分配到切削刃28的附近。
各楔形切削头凹腔36包括内壁40、两个侧壁42和后壁44。内壁40从开口38延伸到切削头10的前端12中，并且与开口38平齐。后壁44在两个侧壁42之间延伸，还从开口38中径向向外地延伸。侧壁42从后壁44轴向地延伸到切削头10的前端，并从开口38和内壁40中径向向外地延伸出来。这六个楔形切削头凹腔36将切削头10的前端12分成具有六个楔形切削头突起46的对称结构，楔形切削头凹腔36处于各对相邻的切削头突起46之间。各切削头突起46具有与切削头10的前端12重合的前表面48。由于对各切削头凹腔而言开口38在几何上与孔面24重合，并且由于内壁40从开口38延伸到切削头10的前端12并与开口38平齐，因此在切削头12的前端中心处形成了圆形区域50。该圆形区域50的直径等于孔22的直径。
根据本发明，切削头10通过成型压制和烧结金属粉末而从粉末金属压块52中生产为一个整体。现在来看图2，图中显示了通过成型压制和烧结可烧结的碳化物和粘结剂得到的粉末金属压块52。通常来说，可烧结的碳化物是碳化钨，而粘结剂为钴。通过适当地磨削粉末金属压块52以在切削部分16上生产出排屑槽34、切削刃28和相关的特征，并在安装部分18上生产出螺纹20，就可以从粉末金属压块52中得到切削头10。
粉末金属压块52在其前端56处形成有相对于切削头凹腔36的尺寸来说为扩大的凹腔54。各扩大的凹腔54包括与切削头凹腔36中相同的内壁40和开口38，以及与切削头凹腔36中的侧壁42和后壁44相似的扩大的侧壁58和扩大的后壁60，唯一的差别在于扩大的侧壁58和扩大的后壁60比切削头凹腔36中的侧壁42和后壁44在径向上延伸得更远。各开口38在给定的扩大凹腔54和孔22之间形成了连通。通过比较图1和2可以理解，由于要磨削出排屑槽34，扩大凹腔54的径向外部将被除去，因此可得到切削头凹腔36。
现在来看图3到5。冲压模具组件62包括位于模具68中的上冲头64和下冲头66。下冲头66具有前端70，其包括从圆柱形基体74中伸出来的圆柱形中心杆72，这两者均与圆柱形壳体76同心。圆柱形壳体76包围了圆柱形基体74并与之相接，并且重叠在杆72的下部上。圆柱形壳体76和杆72之间的重叠区域78形成了磨削前的安装部分18的几何形状。上冲头64具有前端80，其包括六个间隔开的楔形上冲头突起82，它们由上冲头凹腔84分隔开。上冲头突起82和杆72分别形成了第一和第二伸出件。上冲头64的前端80的几何形状是粉末金属压块52的前端56的几何形状的负像。因此，当在上、下冲头之间压制金属粉末时，上冲头突起82将形成粉末金属压块52中的扩大凹腔54，而上冲头凹腔84将形成粉末金属压块52中的楔形切削头突起46。上冲头64中的中央圆形凹腔86与杆72一起将形成粉末金属压块52的前端12中心处的圆形区域50。如图5所示，杆72在金属粉末的压制期间处于上冲头中的中央圆形凹腔86内。杆72的直径仅比中央圆形凹腔86的直径稍小，该直径差大致小于百分之一毫米，优选小于千分之五毫米。这一方面保证了杆72可进入到中央圆形凹腔86中，另一方面保证了上冲头突起82靠在杆72上。在图4中，在上冲头突起82的内表面90上标出了线88，其用于表示杆72到中央圆形凹腔86中的进入深度。如果进入深度为h，中央圆形凹腔86的总深度为H，那么开口38的轴向高度为h，而粉末金属压块52的前端中心处的圆形区域50的轴向厚度为H-h。杆72和给定上冲头突起82的内表面90之间的接触区域92是标示线88和上冲头64的前端80之间的区域。接触区域92限定并形成了开口38，由上冲头64和下冲头66之间的杆72所界定的空间体积限定并形成了孔22。显然，一个或所有两个接触面可以在接触区域内是下凹的。在这种情况下，作为接触区域的替代，还可以有等效的封闭接触线，其限定了开口。
已经介绍了生产用于切削刀具的切削头10的直接方法。该方法涉及使用下冲头66，其具有用于形成孔(冷却液通道)22的伸出杆72。通过将压制工艺设计使得在压紧金属粉末时可在杆72和上冲头60之间形成接触区域，就可以形成典型的开口(冷却液通道的出口)38。这一接触区域将是典型的开口38。换句话说，通过简单地成型压制金属粉末而无需使用任何辅助手段，就可以生产出具有带排出开口38的冷却液通道22的用于切削刀具的切削头10。
应当注意的是，上冲头64包括第一上冲头件64′和第二上冲头件64″。第二上冲头件64″与推杆64相连，该推杆可穿过第一上冲头件64′的中央区域而自由地运动。这是为方便除去偶然堵塞在上冲头凹腔84中的任何压实粉末而设计的。
虽然已经针对一定程度的特殊性来介绍了本发明，然而可以理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神或范围的前提下，可以作出许多种变更和修改。

Claims (9)

1.一种用于在冲压模具组件(62)中生产粉末金属压块(52)的方法，所述粉末金属压块(52)具有孔(22)、至少一个凹腔(54)和至少一个在所述孔(22)和所述至少一个凹腔(54)之间形成连通的开口(38)，所述方法包括步骤：
(i)提供上冲头(64)其具有带有至少一个第一伸出件(82)的前端(80)；
(ii)提供下冲头(66)，其具有带有至少一个第二伸出件(72)的前端(70)；
(iii)将所述上、下冲头(64，66)定位在模具(68)中，并使所述上冲头(64)的前端(80)朝向所述下冲头(66)的前端(70)，而金属粉末处于它们之间；
(iv)通过使所述上、下冲头(64，66)相互间相向地下压来压实所述金属粉末，直到所述至少一个第一伸出件(82)在至少一个接触区域(92)处与所述至少一个第二伸出件(72)对接为止，其中所述孔(22)由所述上、下冲头(64，66)之间的所述至少一个第二伸出件(72)所界定的空间体积来形成，而所述至少一个开口(38)形成于所述至少一个接触区域(92)处；和
(v)移去所述上冲头(64)，并将所述金属粉末压块从所述模具(68)中顶出。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属粉末包括烧结碳化物和粘结剂。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述烧结碳化物是碳化钨，所述粘结剂为钴。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二伸出件(72)为圆柱形的杆状形式。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括烧结所述金属粉末压块的附加步骤。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法包括磨削所述烧结金属粉末压块的另一附加步骤。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述另一附加的磨削步骤在所述金属粉末压块的一切削部分(16)上形成了切削刃(28)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述另一附加的磨削步骤还在所述金属粉末压块的一安装部分(18)上形成了外螺纹(20)。
9.一种用于金属切削刀具的切削头(10)，其包括根据上述权利要求1所生产出来的金属粉末压块，其特征在于，
所述切削头(10)具有至少一个楔形切削头凹腔(36)，其包括与开口(38)平齐的内壁(40)、两个侧壁(42)和后壁(44)，所述内壁(40)从所述开口(38)中延伸到所述切削头(10)的前端(12)，所述后壁(44)在两个所述侧壁(42)之间延伸，还从所述开口(38)中径向向外地延伸出来，所述侧壁(42)从所述后壁(44)轴向地延伸到所述切削头(10)的前端(12)中，并从所述开口(38)和内壁(40)中径向向外地延伸出来。
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