專利名稱：用于排屑加工的刀具的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于排屑加工的刀具，其包括與一個較耐磨損的外圍部分相連接的一個較堅硬的芯部。
從諸如文獻WO 98／28455的現有技術中已知，需要用兩個步驟以將粉末材料擠壓成芯部和及其包圍的管。將包括有碳化鎢(WC)和鈷(Co)的粉末材料在沖頭和模具之間擠壓，然后進行燒結，于是粘合金屬被熔化并且將碳粘合形成用于排屑加工的刀具材料。但是，這種現有技術存在很多缺點，尤其是在制造細長體時。此時，粉末被會散發出來并且所成型的生坯體(被擠壓但未被燒結的材料)不能承受任何程度的處理。此外，排屑槽必須被拋光，因而該方法較費時。通過在載體中注塑硬質金屬，可以解決部分上述問題，如美國專利5，947，660所指出的。注塑方法在幾何形狀方面具有高的自由度，但是在伸長的細長體的制造方面具有缺陷并且模具的制造費用高。
通過美國專利4，779，440，已知一種刀具，以形成用于制造麻花鉆的坯件。通過將硬制金屬粉末加熱到擠壓的溫度，并在消耗高能量下在旋轉坯件的同時將加熱的粉末擠壓通過一個由芯軸和噴嘴限定的空間，于是可以獲得擠壓的鉆頭坯件，該坯件沿著坯件的圓周具有恒定節距的排屑槽。通過沿著在噴嘴中的螺脊的方向進行擠壓，坯件被引導形成在坯件上的排屑槽的形狀。這個已知技術的缺點是所制造的刀具不能獲得最大長度的使用壽命。
本發明的目的是提供一個刀具，借此消除在現有技術中的缺點。
本發明的另一個目的是提供一個具有最佳使用壽命的刀具。
為了實現上述目的，本發明提供了一種用于排屑加工的刀具，例如鉆頭或端銑刀，包括一個實心的柄部，該柄部具有一個形成末端的第一端部，該端部包括至少一個切削刃；對應于切削刃數量的多個排屑槽；具有一個與一個外圍部分相連接的中央部分，中央部分由相對較堅韌的硬質材料構成，而外圍部分具有相對較抗磨損的硬質材料構成，它實質上的特點是刀具的排屑槽全部由相對較抗磨損的硬質材料構成。
其中，刀具由擠壓的硬質金屬制成，并且它包括有螺旋的排屑槽，排屑槽能夠沿著刀具的整體或部分延伸。
其中，刀具的橫截面的主要部分位于堅韌的中央部分內，并且在堅韌的中央部分內的橫截面形狀與柄部部分的形狀不同。
此外，刀具具有埋入通道，它只穿過堅韌的中央部分延伸。
通過以上的技術方案，使本發明的刀具制造方便成本低，同時使用壽命長。
通過參考附圖和本發明所提供的刀具可以實現這些或其它目的。
圖1A-1C分別示意地顯示了本發明的鉆具的側視圖、前和后視圖；圖1D顯示了沿著圖1A中的D-D線的截面圖；圖1E顯示了沿著圖1A中的E-E線的截面圖；圖2A顯示了用于制造伸長的坯件的本發明設備的前視圖2B顯示了沿著在圖2A的ⅡB-ⅡB線的截面圖；圖2C顯示了該設備的端視圖；圖2D顯示了沿著在圖2A的ⅡD-ⅡD線的截面圖；圖3顯示了該設備和供給部分。
在圖1A-1C中顯示的實施例是一個所謂的麻花鉆。鉆10包括實質上實心的柄部11，該柄部形成末端的第一端部，該端部包括至少一個切削刀刃19、一定數量的排屑槽18，該排屑槽的數目與切削刀刃的數目相同。鉆包括具有較堅韌的硬質材料的中芯部分和具有較耐磨材料的外圍部分13。鉆10由實心的硬制材料組成，例如擠壓的硬制金屬，還包括螺旋排屑槽18并且它們沿著全部體部和部分體部延伸。柄部11被可旋轉地固定到可旋轉的主軸上，圖中未示出。鉆具有兩個上部的間隙表面15。鉆由兩個不同的材料擠壓而成，它們的區別在于硬物質(例如碳化鎢WC)和粘合劑(例如鈷Co)的配比份量。所有外表面和相關的棱邊由相同的材料制成，即由具有較低的鈷含量的抗磨損硬質金屬擠壓而成。刀具10的排屑槽18全部由抗磨損的硬質金屬制成，其使鉆頭具有較高的強度和抗磨損性能。從圖1D和圖1E可以看出，截面的主要部分都在堅硬部分12之內，該部分12完全被抗磨損部分所包圍，除了在它的端部以外。因此鉆頭可以得到較大剛度和硬度的“外殼”。此外，埋入管道14優選只在較強硬部分延伸。排屑槽18和間隙表面15的相交線形成了主刃19，優選通過未示出的加強的槽。
圖2A-2D顯示了用于制造伸長坯件的本發明的設備。設備20包括一個鋼的矩形的殼體21，它可以被螺栓固定到擠壓機上，在圖中未示出。殼體21具有兩個螺栓以用于固定到擠壓機中，并具有后表面23，以用于密封所述機器。殼體具有一個中央貫通的凹陷24，在其中至少兩個混合物將被擠壓。凹陷24在一個環形的噴嘴28中變形為一個直徑減少的收口27。噴嘴28由諸如硬制金屬的抗磨損材料制成。然后凹陷24在一個圓柱形內部連續，孔30被對中定位于環形的模具29中，模具29緊靠并與噴嘴28連接設置。通過在殼體中的阻擋螺釘和孔32之間的配合，以確定模具29相對于殼體的位置，孔32相對于混合物的主要供給方向F橫向延伸。桿形的芯33凹陷在模具中。該芯是矩形的并包括兩個孔34以接受伸長的銷35。銷35沿著供給的方向F從芯中伸出，以便在坯件中形成埋入的通道。然后凹陷24連續形成為在蓋36中的同軸孔37。借助于兩個螺栓38和螺柱22，將蓋36連接到殼體上。蓋36上設置有T形槽39，它在蓋36的兩個長的側面之間延伸。槽39用于接受兩個夾鉗40、41，在圖2B中的它的基本形狀基本為T形。每個夾鉗40、41包括一個面對向另一個夾鉗的間隔42。間隔42包括一個螺脊43，于是當夾鉗彼此相對抵靠時，間隔42借助于動力裝置彼此擠壓，在圖中未示出，并且當夾鉗被分離時也要使用相同的裝置，例如當坯件必須在諸如鉆柄部分形成為部分圓柱形時。支撐臺優選設置與夾鉗連接，以支撐熱的擠壓坯件。
在圖3中顯示的是與殼體21相連接的供給設備50。供給設備50包括至少兩個分開的腔室51、52。圍繞著供給方向F基本對稱設置中央腔室51，并包括一個面對殼體21的中央噴嘴53。在實質上垂直于供給方向F設置有至少一個第二腔室52，并包括與噴嘴28相連接設置的一個噴嘴54。噴嘴54與噴嘴53同軸設置，但是噴嘴54比后者更加靠近殼體21。第一腔室51包含有具有較高鈷含量的第一混合物55，而第二腔室52包含具有較低鈷含量的第二混合物56。腔室包括供給蝸桿57、58以驅動兩種混合物沿著供給方向F前進。每個供給蝸桿由電動機59、60驅動。顆粒被供給進入漏斗狀的開口61、62。腔室至少部分地被加熱器63、63環繞。
鉆頭或端銑刀的制造過程如下。堅硬的金屬粉末具有一定含量的鈷和諸如聚合物的載體，粉末被混合成為混合物并形成小顆粒。這樣操作以便得到兩種不同的混合物，它們的不同之處在于鈷的含量。粘合劑將成為坯件的填充體。粘合劑含量的差異在重量的1-10％的范圍之內。術語“鈷”在這里應當理解為一種金屬粘合劑，它也可以由其它的金屬替代，例如鎳Ni。然后混合物被預加熱到一個溫度，以適合于混合物在相同的溫度下加入到機器50中被擠壓。接著混合物在各自的腔室51、52中在高壓下并在確定的溫度大約180℃下擠壓向各自的噴嘴53、54，借此所述第二塑性混合物將與所述第一塑性混合物擠靠在一起并且形成實質上圓柱形桿65。然后熱混合物到達芯33并且在每一側穿過圍繞芯形成的兩個基本半圓形開口，以經過芯33。芯的寬度(參見圖2A)優選小于內部混合物的直徑。沿著供給方向F在芯的后面，混合物又熔合形成圓柱形桿。如果銷35設置在芯內，然后在體中形成間隔，其在隨后將形成埋入通道。選擇銷的長度足夠大，以使混合物冷卻，避免熔化。通過選擇擠壓的參數，特別是噴嘴53的直徑，可以選擇在埋入通道的周圍只由第一或第二混合物或它們的混合物構成。然后混合物到達由夾鉗40、41所限定的間隔42，借此由于脊43，混合物螺旋通過夾鉗并獲得麻花鉆的橫截面。與現有技術相比，本發明鉆頭的排屑槽將全部由更加耐磨損的堅硬材料構成。當混合物從夾鉗中流出時，由于外界的環境溫度，它們快速冷卻，并且坯件繼續被擠壓直到排屑槽部分的長度足夠大。隨后，將夾鉗40、41分離并從混合物上取出，于是形成圓柱形的柄部分。可以根據擠壓持續的長度或根據開始成型一個坯件夾鉗所內移的時間，來確定柄部的長度。在后面的情況下可以連續成型兩個或多個坯件。然后固化的坯件可以被切開或斷開，例如使用手工。
然后，坯件在一個分開的爐內被加熱，于是將載體熔去，并且粘合劑金屬熔化并粘合碳化物。接著進行進一步加工，例如磨削邊棱部分、柄部分和間隙表面。
于是，刀具的外圍由于諸如鈷的粘合劑的含量較低而獲得較高的抗磨損性能，而中央部分由具有較高鈷含量的堅硬金屬構成。
使用本發明的方法，可以制造具有較長使用壽命的刀具，其具有或不具有排屑槽以及具有或不具有柄部，并且加工簡便，成本低。它可以在不散發粉塵的情況下施行。此外，至少一個夾鉗可以被用于在坯件的柄部上形成標記，在此處可以磨削一個平面以用于卡夾。于是可以減少磨削量。
上述的實施例的描述不對本發明進行限制，可以在不脫離本發明的保護范圍下進行自由的改進。于是本發明也可以用于端銑刀。刀具可以覆蓋有諸如Al2O3，TiN和／或TiCN層。
權利要求
1．一種用于排屑加工的刀具，例如鉆頭或端銑刀，包括一個實心的柄部(11)，該柄部具有一個形成末端的第一端部，該端部包括至少一個切削刃(19)；對應于切削刃數量的多個排屑槽(18)；具有一個與一個外圍部分(13)相連接的中央部分(12)，中央部分(12)由相對較堅韌的硬質材料構成，而外圍部分具有相對較抗磨損的硬質材料構成，其特征在于，刀具(10)的排屑槽(18)全部由相對較抗磨損的硬質材料構成。
2．根據權利要求1所述的刀具，其特征在于，刀具(10)由擠壓的硬質金屬制成，并且它包括有螺旋的排屑槽(18)，排屑槽(18)能夠沿著刀具的整體或部分延伸。
3．根據權利要求1所述的刀具，其特征在于，刀具(10)的橫截面的主要部分位于堅韌的中央部分(12)內，并且在堅韌的中央部分(12)內的橫截面形狀與柄部部分(11)的形狀不同。
4．根據權利要求1、2或3所述的刀具，其特征在于，刀具(10)具有埋入通道(14)，它只穿過堅韌的中央部分(12)延伸。
全文摘要
本發明涉及一個刀具。該刀具(10)具有一個與一個外圍部分(13)相連接的中央部分(12),中央部分(12)由相對較堅韌的硬質材料構成,而外圍部分具有相對較抗磨損的硬質材料構成。刀具(10)的排屑槽(18)全部由相對較抗磨損的硬質材料構成。
文檔編號B22F3/22GK1280896SQ00109550
公開日2001年1月24日 申請日期2000年7月3日 優先權日1999年7月2日
發明者馬蒂亞斯·普伊德, 約翰尼·布魯恩, 米卡埃爾·格倫奎斯特 申請人:塞科機床公司