刀片和刀具 |
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| 申请号 | CN201620439241.0 | 申请日 | 2016-05-13 | 公开(公告)号 | CN205851948U | 公开(公告)日 | 2017-01-04 |
| 申请人 | LMT基宁格有限公司; | 发明人 | 马丁·魏泽尔; 鲁迪·比格尔特; 克里斯蒂安·克里格; | ||||
| 摘要 | 本实用新型涉及一种刀片(4)，其用于安放在刀具(1)尤其是靠模 铣刀 的安装刀柄(2)的槽422)、切削 正面 (481、482、483、484)和背面(491、492、493、494)以及放置面(46、47)，还具有用于借助紧固螺钉(5)将该刀片(4)紧固在该槽(3)中的通孔(45)。该刀片(4)通过刀具材料粉末的压制和 烧结 来制造。所述至少一个刀刃(41、42、411、421、412、422)、切削正面(481、482、483、484)和背面(491、492、493、494)被保留在烧结状态。另外，本实用新型还涉及一种具有所述刀片(4)的刀具(1)。(3)中，具有至少一个刀刃(41、42、411、421、412、 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种刀片(4)，其用于安放在刀具(1)的安装刀柄(2)的槽(3)中，所述刀片具有至少一个刀刃(41、42、411、421、412、422)、切削正面(481、482、483、484)和背面(491、492、493、 |
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| 说明书全文 | 刀片和刀具技术领域[0001] 本实用新型涉及一种用于安放在刀具的安装刀柄的槽中的刀片，所述刀具尤其是靠模铣刀。另外，本实用新型涉及一种刀具。 背景技术[0002] 就像尤其用在锻模制造和模具制造或者航天航空中那样的自由形状表面的加工一般借助靠模铣刀进行，它在绕其中心轴线回转时塑造出球形或环面形状。在此情况下通常使用双刃可换刀片来铣削和钻削，其居中安置在安装刀柄中，该安装刀柄具有用于安放刀片且具有圆形通孔的端侧槽，紧固件被旋拧穿过该通孔以便定位该刀片。靠模铣刀被用于金属材料以及非金属材料的粗加工或精加工。 [0003] 在此情况下，它不仅是尤其与标准刀片的片形、后角和片厚相关的DIN ISO1832。有别于DIN ISO1832或者DIN ISO6987所述的片形(根据现有技术有时在其背面或周面以及在其切削正面的局部在烧结之后不经历例如借助磨削的宏观形状的其它除材加工)，从现有技术中知道的靠模铣刀刀片在其周面(即背面)区域中、或沿安放面和切削正面被机械除材二次加工。 [0004] 另外，靠模铣刀的刀片在刀片固定方面不同于如DIN ISO1832或者DIN ISO6987所述的刀片。在根据DIN ISO1832的刀片中固定借助螺钉来实现，或夹紧利用钳或销来实现，从而在这里该刀片在一侧被压紧至支座上，而靠模铣刀的刀片在第一和第二端部之间在包含刀片通孔和端部内通孔情况下借助紧固螺钉被固定在刀具的安装刀柄的槽中，从而出现两侧支承。 [0005] 通过在现有技术中公开的靠模铣刀刀片所执行的磨削，可能沿刀刃出现呈开裂、崩刃、疤瘤或呈内应力变换形式的组织损伤形式的缺陷，其是由因热变 化过程而引起的磨削发热造成。同样，在冷却润滑剂帮助下执行的磨削通常导致粉末冶金制造的以钴为结合相的刀具材料的腐蚀。这种腐蚀在所述刀片中因出现所谓的钴浸出即钴含量洗出而引人注意。刀刃的开裂、崩刃或疤瘤形成或组织损伤以及钴浸出在刀片的性能方面表现明显。例如，无法排除在工作不久之后就提前失效。 [0006] 除了在磨削时要额外完成的工序所出现的高昂成本外还有另一个缺点，因为材料去除导致就刀具材料充分利用而言的效率降低。例如，在磨削后需要刀具材料浆体的相应清除或再生。 [0007] 在EP 0 523 404 B1、DE 103 08 036 B4和DE 600 06 839 T2中描述了刀片，其中设有错开180°的刀刃。通过松开紧固螺钉，用旧的刀刃可以被换掉或转位，以便将在该刀片上的另一个切削部投入使用。 [0008] DE 10 2011 087 507 A1描述了一种通过坯件烧结而制造的呈回转刀片形式的陶瓷刀片，其具有分别具有用于装夹入刀具刀夹中的安放面的顶面和底面以及连接顶面和底面的侧面和用于工件切削加工的刀刃。与刀刃相邻地可设有环绕的围绕安放面的切削正面，其中，所述侧面、刀刃和切削正面由烧结所形成的烧结皮层构成，并且没有遇到由除材加工而造成的损伤，只有安放面接受除材加工并且不是由烧结所生成的烧结皮层构成。 [0009] 虽然在DE 10 2011 087 507 A1中确实指出了烧结皮层的有利作用，其中声称它能提高耐磨性。但要考虑因看上去闪亮或暗灰的烧结皮层而出现下述表面粗糙度：其在切削加工过程中尤其可能在刀刃区域阻碍切屑排走。不利的刀片表面性能此时促成刀片与待去除材料之间的附着，这导致有疤瘤的刀的形成。除了易于附着外，烧结坯层以及上述的钴浸出还导致与刀片材料可被涂层浸润相关的问题。弱的可浸润性在借助CVD方法或PVD方法所涂覆的刀片中同样导致减弱的性能。实用新型内容 [0010] 因此，本实用新型的任务是提供用于安放在刀具尤其是靠模铣刀的安装刀 柄的槽内的刀片，其可以低成本地制造并且保证刀片的长使用寿命。 [0011] 根据本实用新型，该任务将通过一种刀片来完成。所述刀片用于安放在刀具尤其是靠模铣刀的安装刀柄的槽中，所述刀片具有至少一个刀刃、切削正面和背面以及放置面，还具有用于借助紧固螺钉将该刀片紧固在该槽中的通孔，其中，该刀片通过刀具材料粉末的压制和烧结制成，并且所述至少一个刀刃、切削正面和背面被保留在烧结状态。 [0012] 优选地，该刀片可以满足按照根据DIN ISO1832的公差等级J、K、L、M和N的尺寸稳定性，其中，与直径和刀片长度相关的公差可以为±0.05毫米。 [0013] 优选地，该刀片的通孔可以具有在烧结后未经历进一步加工的圆形横截面。 [0014] 优选地，该刀具材料粉末可以具有下述材料中的一种或多种： [0015] -WC-Co硬质金属， [0016] -WC-(Ti/Ta/Nb)C-Co硬质金属， [0017] -TiC/TiN-Co/Ni金属陶瓷， [0018] -PM-HSS； [0019] -刀具陶瓷材料。 [0020] 即，根据本实用新型，至少一个刀刃、切削正面和背面保留在烧结状态下。本实用新型的特点因此是通过使用直接压制而最佳利用了刀具材料资源，这明显降低了本实用新型刀片的制造成本。在某些应用场合中，例如当刀片设置用于粗加工时，安放面(即与刀片厚度相邻接的两个面)也可保留在烧结状态下。但根据相应的要求，这两个安放面也可以被除材加工。因为刀片安放面未介入随后的切削过程且因而与真正的刀片切削功能无关，故在此情况下本实用新型刀片的工作面也未被除材加工。 [0021] 本实用新型解决方案的另一个主要优点在于，因放弃有目的地沿刀刃的磨削加工而没有热量输入刀片，因此不会出现组织转变并且避免或许由此导致的受损。 [0022] 据此，在本实用新型中存在制造时区别对待，这是因为该刀片在周面或背面不接受进一步的除材加工。或许需要的安放面除材加工只用于在制造中除去 现有的余量，因而制造出厚度很准确稳定的刀片。该制造原理可以不仅用于只有一个切削部的刀片，也可用于具有多个切削部的刀片。 [0023] 本实用新型的一个很有利的性能在于，刀刃可以呈振动形式或弧形构成，从而切削是柔和完成的，同时不再执行磨削二次加工。 [0024] 在本实用新型的一个很有利的改进方案中可以规定，该刀片满足按照根据DIN ISO1832的公差等级J、K、L、M和N的尺寸稳定性，在此，关于直径和刀片长度的公差为±0.05mm。由此，刀片原则上可被用于所有出现的应用场合。 [0025] 当刀片的通孔具有在烧结之后不经历进一步加工的圆形横截面时，可以获得刀片制造成本的进一步降低。 [0026] 另外可以规定，刀具材料粉末具有下述材料中的一种或多种：WC-Co硬质金属、WC-(Ti/Ta/Nb)C-Co硬质金属、TiC/TiN-Co/Ni金属陶瓷、PM-HSS或刀具陶瓷材料。这些材料在切削加工时的大多数应用场合中被证明是很适用的，其中，该刀片可以用硬质金属-刀具材料粉末很好地制造。 [0027] 一种具有本实用新型刀片的刀具，其具有安装刀柄和紧固螺钉，该安装刀柄具有被分为第一端部和第二端部的末端，在所述第一端部和所述第二端部之间形成具有平行内侧壁的用于安放刀片的槽，该紧固螺钉具有头部和带有外螺纹的杆部，并且能按照下述方式被拧入垂直于该安装刀柄的纵轴线且垂直于该槽的平行内侧壁延伸的孔中以便固定该刀片的位置，即，该紧固螺钉在拧入状态下延伸穿过该刀片内的通孔，其中，该孔具有延伸穿过该安装刀柄的第一端部的第一孔段和延伸穿过该安装刀柄的第二端部的第二孔段，并且所述第二孔段具有对应于该杆部的外螺纹的内螺纹，其中，该刀片是本实用新型的刀片。 [0028] 优选地，该紧固螺钉与该刀片的通孔的横截面的圆形可以形成单点支承。 [0029] 根据本实用新型所设计的刀片和与之匹配的本实用新型的刀具允许简单可靠地对准刀片在刀具内的方向且将刀片固定在刀具内，因此相对于现有技术是一项有利的可选替代方案。在此刀具中省掉了在刀片更换或刀片回转后的刀片重新调节。 [0031] 以下，结合附图来描述本实用新型实施例的原理，其中： [0032] 图1是本实用新型的刀具的分解立体视图； [0033] 图2示出图1的刀具的安装刀柄的前侧部分； [0034] 图3a-3g是具有呈弧形的各种刀刃的单面刀片的概览视图； [0035] 图4a-4b示出具有以180°错开的用于双重应用的刀刃的两个刀片； [0036] 图5a-5b是两个刀片的细节图； [0037] 图6是刀刃的细节图； [0038] 图7示出用于将刀片固定在安装刀柄上的紧固螺钉； [0039] 图8示出刀具在刀片安放区域内的截面； [0040] 图9a-9b示出刀具在刀片安放区域内的截面； [0041] 图10示出用于制造刀片的压制模具。 具体实施方式[0042] 如图1总体示出且如图2放大示出的刀具1具有安装刀柄2，其被构造用于安放在未示出的机床中。安装刀柄2具有用于安置刀片4的槽3以及孔6，在所述孔中可旋拧入用于将刀片4定位在刀具1上的紧固螺钉5。在这里，刀具1是靠模铣刀 (或仿形铣刀)，以下详述的刀片4尤其适合用于靠模铣刀。 [0043] 安装刀柄2的前部被分为第一端部21和第二端部22，槽3位于两者之间。槽3向前敞开构成并且具有两个平行于安装刀柄2的纵轴线25的内侧壁以及底面35。 [0044] 孔6在安装刀柄2的前部，垂直于安装刀柄2的纵轴线25且也垂直于槽3的平行内侧壁31、32延伸。在此，孔6由延伸穿过安装刀柄2的第一端部21的第一孔段61和延伸穿过安装刀柄2的第二端部22的第二孔段62构成。 [0045] 第一孔段61从安装刀柄2的第一端部21的周向区域开始具有漏斗形凹陷部，用于引导和定位紧固螺钉5的相应构成的头部51。 [0046] 第二孔段62具有内螺纹621(如图8所示)，用于拧入紧固螺钉5的杆部53的相应外螺纹531。 [0047] 为了在刀具1的安装刀柄2的槽3中定位或固定刀片4，使紧固螺钉5穿过孔6的第一孔段61和相应安置在槽3内的刀片4的通孔45并拧入孔6的第二孔段62的内螺纹621中。此时，刀片4的通孔45在其边缘具有斜面，这使得紧固螺钉5穿过通孔45变得简单。在此，该斜面是朝向刀片4的各安放面46、47设置的。 [0048] 在图3a-3g中示出刀片4的各不同实施方式。图4a和4b示出刀片4的另外两个实施方式，分别以错开180°的刀刃用于双重应用，其中在图4a中示出了用于球铣刀的刀片4，在图4b中示出了用于环面铣刀的刀片4。图5a放大示出图4a的双面刀片4。相似地，图5b放大示出图3e的单面刀片4。在图6中再次放大示出图5a的刀片4的刀刃。这些图突显出本实用新型可以被用于很多类型的刀片4。 [0049] 上述图的所有刀片4仍具有至少一个、在这种情况下分别是两个刀刃41、42或者多个刀刃411、421、412、422、多个切削正面481、482、483、484、多个背面491、492、493、494、通孔45和两个相互对置的安放面46、47。刀刃41、42或411、421或412、422此时如已知的那样设置在切削正面481、482或483、484与构成背面491、492或493、494的周面之间。对比如各图所示的刀片4可知，这些刀片既可以具有简单而笔直的具有侧凹的刀刃41、42或411、421或412、422，也可以具有表现复杂的具有侧凹的刀刃41、42或411、421或412、422。 [0050] 刀片4通过压制和烧结刀具材料粉末来制造。WC-Co硬质金属、WC-(Ti/Ta/Nb)C-Co硬质金属、TiC/TiN-Co/Ni金属陶瓷、PM-HSS或刀具陶瓷材料优选作为刀具材料粉末，在这里，硬质金属-刀具材料粉末是尤其优选的。在压制和烧结之后，可以根据需要只去除材料地加工、尤其是磨削安放面46、 47，而所述至少一个刀刃41、42、411、421、412、422、切削正面481、482、483、484和背面491、492、493、494保留在烧结状态下。安放面46、47也可以或许保留在烧结状态下。通过没有后续的除材加工处理的压制和烧结，可以制造出这样的刀片4，其满足按照根据DIN ISO1832的公差等级J、K、L、M和N的尺寸稳定性。关于直径和刀片长度的公差在此为±0.05mm。 [0051] 通过安放面46、47的除材加工，在相应要求这样做时保证了刀片4精确配合地平贴在槽3的内侧壁31、32上。在至少一个刀刃41、42、411、421、412、422、切削正面481、482、483、484和背面491、492、493、494情况下，对于精确配合地安放刀片4在刀具1中而言，放弃安放面46、47的除材加工，而是保留其在烧结状态下，就完全足够了，允许简单、快速且低成本地制造刀片4。 [0052] 如图7放大所示的紧固螺钉5在其头部51和杆部53之间具有直径扩大部分或加粗部分或加粗的压紧部52，其连续地过渡至杆部53。压紧部52用于在刀片4、紧固螺钉5和安装刀柄2之间产生预紧，借此将刀片4压入槽3内的规定的优选位置。压紧部52最好如此构成，即，在紧固螺钉5的加粗压紧部52和刀片4的通孔45的周面之间出现点接触，由此该刀片4相对于刀具1被很准确地定位。 [0053] 为了将刀片4置入安装刀柄2的槽3中的规定优选位置，首先如图8所示，用手将刀片4放入槽3中。这在以上参照图5a和5b所详述和标出的刀片4的支承面43、44、431、432、441、442和槽3的内侧壁31、32之间进行。为了随后获得可靠支承，相应地使刀片4的通孔45的中心轴线和孔6的第二孔段62的中心轴线略微相对错开。通过这种方式，得到刀片4在槽3内的预紧。紧固螺钉5还是可以被穿过第一孔段61和通孔45并且被拧入第二孔段62中，因为孔6的第一孔段61的直径以及刀片4的通孔45的最小直径4至少具有紧固螺钉5的压紧部52的最大直径，因而大于紧固螺钉5的杆部53的直径。 [0054] 如果现在将紧固螺钉5的杆部53穿过刀片4的通孔45拧入孔6的第二孔段62中，则紧固螺钉5的压紧部52被拉向刀片4的通孔45的方向R1。由于压紧部52具有至紧固螺钉5的杆部53的连续过渡，故紧固螺钉5的直径在与 刀片4通孔45的接触区内随着紧固螺钉5拧入也总在变大并因此逐渐压迫到刀片4的通孔45的朝向槽3底面35的一侧，结果刀片4被压向槽3底面35的方向R2。由此一来，刀片4承受预紧。 [0055] 另外按下述方式使得刀片4被进一步预紧至刀具1的槽3：紧固螺钉5呈沉头螺钉形式，即，头部51呈锥形，并且如上所述，在安装刀柄2的第一端部21中的孔6的第一孔段61与之匹配地具有漏斗形凹陷部，其中，该孔6的轴线相对于刀片4的通孔45的轴向朝向槽3底面35的方向错移。如果现在紧固螺钉5被拧入，则其压紧部52还在方向R2上加强压迫槽3底面 35并增强压迫通孔45的内壁，进而将刀片4向该槽3预紧。 [0056] 当进一步拧紧该紧固螺钉5时，槽3的内侧壁31、32被拉近并且形状摩擦配合地包夹刀片4的侧壁46、47，由此，刀片4的夹紧、进而其在刀具1中的定向和固定或转位(Indexierung)得以进一步改善。 [0057] 在图9a中示出了可转位刀片4或回转刀片4，在图9b中示出了单面刀片4。图9a和9b尤其突显了刀片4的通孔45具有圆形横截面。通孔45的圆形横截面同样在烧结之后保留下来且未被加工。圆形横截面允许如图9a和9b所示的紧固螺钉5在通孔45上的单点支承A3，这是通过直径扩大部分、加粗部分或加粗的压紧部52获得的。紧固螺钉5的压紧部52在紧固螺钉5在孔6的第二孔段62的内螺纹621中拧紧时与刀片4通孔45的圆形横截面一起在内壁处形成单点支承A3(如图9a和9b所示)，由此同样导致刀片4朝向刀具1的槽3预紧。另外，在图9a和9b的刀片4的两个实施方式中获得刀片4在槽底面35上的两点支承A1、A2。通过相应构成的固定棱柱体，刀片4此时处于明确无疑的优选姿态。两点支承A1、A2的点A1、A2以及单点支承A的点A3此时形成“力三角形”，其尤其有助于将刀片4可靠保持在刀具1的安装刀柄2的槽3内。 [0058] 通过刀具1绕在对准时刀片4在安装刀柄2前端位于两个端部21和22之间的其纵轴线25回转并且通过使刀片4接触未示出的工件，实现待加工工件的切削。此时，在单面刀片4情况下的刀刃41、42或在转位刀片情况下的刀刃 411、421或412、422通过呈弧形或螺旋形的设计逐渐切入材料中。通过这种柔和的切入，作用于刀刃41、42或411、421或412、422的负荷连续增大并保证尽最大可能的稳定。与此不同，在就像在像现有技术中那样猛然切入材料时出现突然负荷，结果可能出现呈崩刃或疤瘤形式的刀片提前失效，最糟糕时可能出现刀片断裂。 [0059] 为了制造之前所介绍的刀片4而采用了压制和烧结。在此，采用如图10所示的压制模具7，其具有上冲模71、下冲模72和两个活动凹模73、74。压制模具7的其它组成部分是芯杆75，其被用于产生刀片4的通孔45。在此，刀片4的切削正面481、482、483、484的几何形状已经在压制模具7制造时集成在上冲模71以及下冲模72中。周面即背面491、492、493、494的几何形状此时被集成到凹模73、74中。 [0060] 为了制造刀片4，首先将刀具材料粉末填充入作为阴模的闭合凹模73、74中。此时采用未示出的装填靴块，其被引导到各自的凹模73、74上方且从料箱获得刀具材料粉末供应物。在填充之后，通过上冲模71、下冲模72和芯杆75的运动而开始压制过程。压坯的顶出一方面通过上冲模71、下冲模72和芯杆75与压制方向相反地移动且另一方面通过凹模73、74沿纵向L1或L2的运动来实现。在压制之后进行烧结，由此压坯获得其最终强度；接着如上所述，只有安放面46、47在相应要求情况下经历除材加工。 [0061] 在此，切削正面41、42或411、421或412、422以及背面491、492或493、494都已经在压制模具7的设计中获得其形状最终造型。由于该形状最终造型除了已经如上所述的跟在压制和烧结之后的安放面46、47的除材加工之外都利用压制模具7获得，故不需要呈磨削形式的除材加工，结果消除了刀刃41、42或411、421或412、422受损。同样，与钴浸出相关的危险被降至合理的最低程度。 [0062] 为了补偿在烧结时出现的压制坯件收缩，最好先根据经验来确定，即通过在重复过程中的多次制造和测量不同尺寸的刀片坯件来确定烧结坯的形状相对于压制坯件的形状如何改变。接着调整压制模具7，使得烧结坯除了在刀片4 的安放面46、47处的除材加工之外，根本不再接受加工来获得其最终造型。 |
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