CN1344595A - 带有磨损识别层的刀片 - Google Patents
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Abstract
在一种刀片上设置了复合涂层,该涂层包括一层耐磨层和一层显示层。该显示层最好设置在一个或多个自由面上,亦即在径向刀片时,设置在侧面上,而在切向刀片时,则设置在底面或顶面上。显示层很敏感,在相邻刀刃短时间使用后就在该显示层上留下了明显的痕迹,这时该显示层变色和/或被磨掉,所以可清楚看出位于其下的不同颜色的层或材料。通过这种明显的颜色对比或亮度对比可毫不困难地立即认出已使用过的刀刃。自由面作为显示面使用之所以被证明是特别有利的,是因为在该处可设置一层摩擦的且可能是不利的涂层,而对刀片的加工结果不产生负面影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于工件切削加工的切削刀具中的切削刀片。
背景技术
铣削刃具和工件切削加工用的别的刀具一般都装有一个或多个切削刀片，这种刀片具有限定的使用寿命，所以必须定期更换。只有一个刀刃的刀片必须被换掉，而具有多个刀刃的刀片则往往可在其刀座上进行转位，亦即放入另一个使用位置，这样，一个迄今为止尚未用过的刀刃便处于工作位置。必要时，该刀刃也可在另一个刀座上继续使用，即在该刀座上使用这个迄今为止尚未使用过的刀刃。
上述过程需要小心从事，一方面是为了防止迄今为止刀刃尚未用过的刀片被更换或转位，另一方面则是为了防止在更换或转位刀片时没有认出或漏掉刀刃已用过的刀片。
从EP 0908259 A2已知一种具有复合层的刀片，其切屑面用一种对冲击不敏感的材料而具有降低磨损的表面和低的摩擦系数。而其自由面则涂敷一种切削材料或切削材料组分，这种切削材料组分比切屑面涂层的切削材料或切削材料复合物具有较高的耐磨强度和较大的硬度。这样，就改善了自由面的磨损以及工件的表面质量和尺寸精确性。
这就是说，没有解决上面提到的问题。
发明内容
所以本发明的目的在于，提出一种用于相应切削刀具中的、便于刀具维修的刀片。
这个目的是通过权利要求1所述的刀片来实现的。
本发明的刀片在其一个自由面或几个自由面上设置了一层可磨掉的显示层，其颜色与位于下方的面或层的颜色不同。其中，应尽可能达到尽可能高的颜色对比度。自由面上涂敷的显示层应尽可能在刀片短时间使用后，例如在切削加工几分钟以后，就显示出明显的加工痕迹，并至少部分地被磨掉，所以可看见颜色不同的基体。所以显示层的一种可能的实施形式是不耐磨的——甚至对磨损是相当敏感的，例如显示层可微弱地粘附在基体上。但也可设置经久的显示层，这种显示层在刀片使用时改变颜色。
除此以外，或一种替代方案是，显示层可对别的敏感而显示出相应的相邻刀刃已经被使用过。例如显示层可对热敏感，并在加热到超过只有在一个工作的刀刃的邻近处产生的极限温度时，例如200℃时，显示层改变颜色。改变颜色可以基于氧化或别的变化，而且最好是不可逆的。如果相邻的刀刃也只是短时间运行过并在刀刃相邻的相关自由面区域具有至少短时间的温度超过极限温度，则显示层保持长期可看出的颜色变化。由于热作用引起的颜色变化具有这样的优点，即在加工中没有直接接触工件的自由面区域也变色。
通过上述的显示层可用简单的方式识别出切削刀具的刀片是否已经工作过和哪些刀刃尚未使用过。这样就可进行刀片更换或转位。特别是可避免发生这种情况，即：已经用过的刀片在维修时被忽略掉，或尚未使用的刀片被更换掉，或在可转位的刀片时，把已用过的刀刃重新放到工作位置，或尚未用过的刀刃仍保持不用。所以通过本发明的刀片明显简化了相应切削刀具的维修。
显示层最好是浅色的，例如黄色或银光色，而切屑面则最好是深色的。切屑面最好设置一层氧化铝(Al2O3)层，其中在Al2O3层的下面和上面还可设置其他的层。所以刀片可涂几层，其中的Al2O3层构成减小磨损的涂层。但Al2O3层还可有附加的面层。不用Al2O3层，也可用具有相同或更好性能的其他耐磨层。
为了制作本发明刀片，最好首先在基体上，亦即在全部侧面上和顶面上以及必要时还有在底面上涂敷可含有一层Al2O3层的减少磨损的涂层。作为最上层例如涂敷氮化物层(例如氮化钛)。该层最好也进行整个面积涂敷，然后从经受较大磨损荷载的面积上除掉。特别是，作为显示层用的氮化物层最好从切屑面上除掉。这可用机械的方法磨掉，例如通过清刷过程或喷砂处理来实现。最好这样进行，即不仅切屑面露出，而且邻近的刀刃也露出，这样显示涂层不用完全延伸到刀刃。
清刷或喷砂处理过程同时是刀刃和切屑面的事后处理，通过该过程使刀刃和切屑面范围内的涂层光滑，这有利于切削过程和使用寿命的提高。
附图之简要说明
本发明的有利的细节可从各项从属权利要求中以及附图或下面的说明中得知。
附图表示本发明的一个实施例，其中：
图1表示自由面具有显示涂层的刀片在使用前的透视图；
图2表示图1刀片在其第一刀刃使用几分钟后的透视图；
图3表示图1和2的刀片在两个刀刃使用后的透视图；
图4表示图1刀片以另一种比例示出的部分剖面图。
具体实施方式
图1所示的刀片1为矩形刀片，它有一个例如用硬质合金制成的基体2，基体2可以是烧结的碳化钨或别的硬质合金。基体2也可以用陶瓷材料制成。
刀片1有一个底面3、多个侧面4、5和一个顶面6。顶面6和底面3被一个作为固定孔用的通孔7穿通。必要时可设置附加的固定孔，或不用固定孔，也可用别的固定方式或固定可能性。
在刀片1的预定使用时，顶面6构成切屑面，而侧面4、5则构成自由面。在切屑面6和侧面4、5之间构成刀刃8、9、10、11，这些刀刃在本实施例中是直的。
切屑面6作为平面示出。必要时，它可具有附加的结构，例如排屑槽、断屑器等。相应地也适用于自由面4、5。自由面在图1中作为平面示出，必要时，自由面也刻有槽(分成若干平面区)，或作成不同于平面的形状。
根据需要，刀刃8、9、10、11可在纵向内做成不同于直线的形状和做成弯曲或弯折形状。而在横向内，刀刃则根据使用目的做成圆形的，例如图4所示的用来代替其他刀刃的刀刃9。此外，从图4可看出在刀片1上设置的涂层12的构造，属于该涂层的一层底层14既在侧面5又在顶面6延伸。底层14可由多层构成，并形成一个减少磨损的涂层。该涂层例如可以是或含有一层Al2O3层。例如可在基体2上首先设置一层底层、在其上设置一层增附剂层和在该增附剂层上再设置Al2O3层。这个三层的***总的构成耐磨层14。
此外，在自由面5上的一层至少邻近刀刃9的显示层15也属于涂层12。在这个实施例中，该显示层为氮化钛层，它看起来呈黄色或黄铜色。而位于其下的耐磨层14则呈黑色或暗色。
显示层15没有理想的摩擦性能，而且是相当薄的。在制造刀片1时，该显示层被涂敷到耐磨层14上并至少必须从要求耐磨层14的摩擦性能的这些面积区域重新除掉。这些面积区域尤指与切屑接触的部分。除掉切屑面6的显示层15可用化学的或物理的或机械的方法进行，例如通过刷子刷掉或别的磨粒磨掉，例如喷砂，这种喷砂处理还对以这种方式重新露出的耐磨层14和刀刃9起平整作用。
在图1所示的未使用状态中，上述刀片1具有完好的自由面4、5，特别是在邻近刀刃8、9的部位仍具有其本来的颜色，从而表明刀刃8、9尚未使用过。在侧面4、5涂敷氮化钛的情况下，显示层在刀刃8、9的邻近部位呈光亮的黄铜色。而切屑面6则具有涂一层Al2O3的刀片的典型外观，亦即该切屑面是相当暗至几乎黑色的。
下面的说明是在这样的前提下进行的：刀片1已装入切削刀具的刀具本体中，亦即刀刃9形成一个工作的刀刃。一旦切削刀具投入使用，刀刃9就与工件的材料接触并开始切削加工工件的材料。由于有耐磨层14，刀片磨损是很少的，尤其是在刀刃9和切屑面6的部位。但当显示层15在刀刃9的区域内变色时，自由面5则产生相当大的起始变化。与显示层15比较，变了颜色的区域呈别的颜色，并可看出明显暗的耐磨层14。从而在刀刃9的相邻部位产生可立即识别和容易看出的暗的变色区和磨蚀区16，如图2所示。变色是一种热引起的变化，例如由于氧化所致。如图2所示，形成了变色区域17，在这个区域内的显示层15例如呈氧化色。这种氧化色是由于通过刀刃9切削加工工件引起刀片发热所致，在较长的使用后，自由面5则可出现图3所示的外观。但在几分钟的切削加工后，就已经出现了图2所示的外观，所以操作人员一眼就可看出刀刃9已经使用过，而刀刃8则完全没有使用。如果刀刃8也第一次使用过，则呈现图3所示的外观。这时自由面4在刀刃8的邻近部位呈现暗区18，这表明刀刃8已使用过。
刀片1在这里是一种具有四个可用刀刃8、9、10、11的可转位刀片。通过显示层15一眼就可看出刀刃8、9、10、11哪一个已用过和哪一个还没有用过。所以装有这种刀片的切削刀具的维修是特别简单的。
在刀片1上设置了一个复合涂层，它包括一层耐磨层14和一层显示层15。该显示层最好设置在一个或几个自由面上，亦即在径向刀片时，设置在侧面上，而在切向刀片时，则设置在底面或顶面上。显示层15很敏感，在相邻刀刃8、9、10、11短时间使用后就在显示层15上留下了明显的痕迹，这时该显示层变色和/或被磨掉，所以可清楚看出位于其下的别的颜色的层或材料。通过这种明显的颜色对比或亮度对比可毫不困难地立即认出已使用过的刀刃。自由面作为显示面使用之所以证明是特别有利的，是因为在该处可设置一层摩擦的也可能是不利的涂层，而对刀片的加工结果不产生负面影响。
Claims (11)
1.刀片具有：
一个基体(2)，该基体有一个底面(3)、侧面(4、5)和一个顶面(6)，其中至少顶面(6)作为切屑面和一个侧面(4、5)作为自由面；
一个可磨掉的显示层(15)，该显示层设置在自由面(4、5)上，且其颜色与载它的一个面(14)的颜色不同。
2.按权利要求1的刀片，其特征为，基体(2)用一种硬质合金制成。
3.按权利要求1的刀片，其特征为，基体(2)带有减少磨损的涂层(14)。
4.按权利要求3的刀片，其特征为，至少在切屑面(6)上设置有减少磨损的涂层(14)。
5.按权利要求1的刀片，其特征为，既在切屑面(6)上又在自由面(4、5)上设置有减少磨损的涂层(14)。
6.按权利要求1的刀片，其特征为，在自由面(4、5)上，显示层(15)涂敷在减少磨损的涂层(14)上。
7.按权利要求1的刀片，其特征为，显示层(15)涂敷在整个自由面(4、5)上。
8.按权利要求1的刀片，其特征为，显示层(15)对磨损是敏感的。
9.按权利要求1的刀片，其特征为，该刀片(1)具有多个可用的刀刃(8、9、10、11)。
10.一种刀片的制作方法，首先设置减少磨损的涂层，然后设置另一种颜色的显示涂层，以后这种显示涂层从选定的区域重新被磨掉。
11.具有按前述权利要求任一项的刀片的刀具，其特征为，该刀片是这样定位的，即它确定一个正的后角。
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