專利名稱：一種切削刀片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于機(jī)床(如鉸床和鏜床)的切削刀片，本發(fā)明還涉及一種將切削刀 片固定于機(jī)床的方法。
背景技術(shù)：
金剛石是最堅(jiān)硬的物質(zhì)，因此，金剛石在所有物質(zhì)中抗磨損性最好， 一些用于機(jī)床的 切割尖端或刀刃也是由金剛石粉末構(gòu)成，金剛石粉末可以組成多晶金剛石(PCD)，與碳化 物切削刀具相比，PCD極其堅(jiān)硬并且具有良好的抗磨損性。
PCD是由各自獨(dú)立的金剛石晶體燒結(jié)在一起，并互相關(guān)聯(lián)而成的一種復(fù)合材料。PCD 晶體可以直接燒結(jié)在一個(gè)切削刀具上，如專利EPO0528243A所示的旋轉(zhuǎn)刀頭。
PCD同樣可用于圓形坯體中，該圓形坯體由第一相PCD及第二相燒結(jié)碳化鎢組成。 坯體通過對(duì)一層鋪于金屬碳化物、氮化物或碳氮化物粉末基質(zhì)上的金剛石粉末進(jìn)行超高壓 和高溫處理而制成。在這個(gè)過程中，金屬第二相從燒結(jié)碳化物基質(zhì)滲透到金剛石晶體之間 的間隙區(qū)域中，并且將金剛石晶體鍵合在一起。所合成的坯體將一層極其堅(jiān)硬的PCD表層 結(jié)合到碳化物基質(zhì)上。專利GB 2408735-A中對(duì)這一技術(shù)方案進(jìn)行了說明。
PCD坯體非常昂貴而且通常被切割成多個(gè)小塊，這些小塊可以通過銅焊直接安裝在切 削刀具上，如專利DE 19937739-A所示。然而，這存在一個(gè)缺點(diǎn)，即一旦PCD尖端發(fā)生 磨損或損壞，則整個(gè)刀具必須丟棄或者回廠維修。
PCD坯體材料的另一個(gè)缺點(diǎn)是材料相對(duì)容易破碎，如果刀具受夾緊力作用時(shí)，它也可 能會(huì)發(fā)生損壞。在另一種技術(shù)中，PCD尖端焊接或銅焊在一個(gè)支承體上，該支承體通過機(jī) 械方法輪流固定于一個(gè)刀頭。這種裝置確保了任何的夾緊力均由刀片的主體承受，并且允 許對(duì)刀片進(jìn)行更換。這樣一種刀片可從本申請(qǐng)中得到。
專利DE 4423861中公開了另一種現(xiàn)有的切削刀片，該切削刀片具有多個(gè)銅焊于主體 上的PCD尖端，可在刀具中重新定向，并可輪流使用各個(gè)PCD尖端。
將PCD尖端焊接或銅焊于支承體上的操作十分昂貴，而且焊接完成后，PCD尖端必 須準(zhǔn)確地固定。
發(fā)明目的
本發(fā)明旨在提供一種改進(jìn)的和更加經(jīng)濟(jì)的用于機(jī)床的PCD切削刀片。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于機(jī)床的切削刀片，該切削刀片包含一個(gè)由多晶金剛石材料構(gòu)成 的扁平刀葉，并且具有一個(gè)前表面和一個(gè)后表面，前表面由PCD相組成，PCD相上至少 具有一個(gè)切削刃，而后表面由第二相基質(zhì)組成，后表面中至少具有一個(gè)凹槽，該凹槽在第 二相基質(zhì)中，并且延伸垂直于各個(gè)切削刃。
優(yōu)選地，凹槽由基質(zhì)中多個(gè)鋸齒狀中的一個(gè)組成。
刀葉可以具有2至4個(gè)切削刃，優(yōu)選地，刀葉呈正方形或者實(shí)質(zhì)上呈正方形，優(yōu)選地， 刀葉具有4個(gè)切削刃，并且刀葉的背面由兩組鋸齒形狀相交而成。
鋸齒形狀可以具有許多不同的形狀，包括對(duì)稱波形(如正弦波形)、曲折線形、溝紋 形狀以及非對(duì)稱鋸齒形狀。
本發(fā)明還提供了一種切削刀具，該切削刀具包含一個(gè)主體，主體中具有一個(gè)凹口，本 發(fā)明上述部分的刀葉安裝在該凹口中，刀葉背面上的各個(gè)凹槽與刀具上協(xié)同操作的脊部彼 此相互嚙合，以保證刀葉可承受機(jī)械的作用力。
優(yōu)選地，脊部延伸橫跨刀葉的整個(gè)寬度，通過一個(gè)單獨(dú)的螺紋調(diào)節(jié)器，切削刀葉可沿 著脊部調(diào)整其定位。相互嚙合的凹槽和脊部可以防止刀葉在調(diào)整過程中傾斜。
刀具上的脊部可以形成一系列的鋸齒狀突起，這些鋸齒狀突起可以在凹口的一個(gè)表面 上，或者可選地，在一個(gè)安裝于凹口的可移動(dòng)載體上。
刀葉通過一個(gè)緊固螺絲頭或者一夾緊板，被固定于所述的表面。然而，由于相互嚙合 的凹槽和脊部承受了機(jī)械力的作用，因此夾緊力能夠相對(duì)地得到降低。
一個(gè)正方形刀葉的后表面上具有多組相交的鋸齒狀突起，松開刀葉，讓相互嚙合的鋸 齒狀突起分離，然后旋轉(zhuǎn)刀葉，再重新讓鋸齒狀突起嚙合，則刀葉的4個(gè)切削刃均能得到 利用。
本發(fā)明還提供了一種將PCD材料切削刀葉固定于切削刀具中的方法，切削刀葉在PCD 表層上至少有一個(gè)切削刃，并且在其后表面的PCD第二相基質(zhì)中至少具有一個(gè)凹槽，該切 削刀葉被夾緊在刀具的脊部，刀葉與所述脊部可相互嚙合。
優(yōu)選地，凹槽實(shí)質(zhì)上垂直于各個(gè)切削刃，通過刀葉沿著刀具上的脊部進(jìn)行移動(dòng)，刀葉 的切削刃可調(diào)整到新的位置。
若刀葉具有多個(gè)切削刃，則可對(duì)刀刃或者刀葉進(jìn)行更換，更換時(shí)只需簡(jiǎn)單地將刀葉從
載體移走，然后將前述的刀葉或另一個(gè)同樣的刀葉重新安裝到鋸齒狀突起或脊部上，則可 提供一個(gè)新的切削刃，而彼此相互嚙合的凹槽和脊部確保了所述切削刃能重新準(zhǔn)確定位。


圖1是一個(gè)現(xiàn)有的切削刀片的平面圖2是本發(fā)明所述的切削刀片的立體視圖3是圖2所示的切削刀片的正面截面視圖4是圖2所示的切削刀葉的仰視圖，顯示其PCD表層；
圖5是切削刀具的徑向切面示意圖，在原位顯示切削刀片；以及
圖6是圖5所示的刀具的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示了一個(gè)現(xiàn)有的切削刀葉或刀片10，切削刀葉或刀片IO具有碳化鎢主體11， 碳化鎢主體11實(shí)質(zhì)上呈矩形平面。刀片的前表面14上形成一個(gè)凹陷15或者凹痕，這凹陷 或者凹痕對(duì)稱地位于表面14的長(zhǎng)中軸線和寬中軸線的大約中間位置。這一凹陷可用于將 刀片IO夾緊于刀具中，專利GB 2338196對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的說明。
碳化鎢主體11中有一個(gè)開口 13， PCD切割尖端12銅焊于開口 13中。
現(xiàn)特別參考圖2至圖4，圖2至圖4顯示了本發(fā)明所述的切削刀片或刀葉20。刀片20 是通過電火花線切削技術(shù)，從一個(gè)PCD坯體切割而得，該P(yáng)CD坯體在其碳化物基質(zhì)24 上形成有PCD相23。刀片20實(shí)質(zhì)上是一個(gè)正方形平面，在其PCD相上具有一個(gè)扁平的 前表面21， PCD相上至少有2個(gè)切削刃，優(yōu)選的是有4個(gè)切削刃22。 PCD相的厚度通常 為0.45 0.7mm，這取決于金剛石顆粒的大小。碳化物基質(zhì)24形成刀片20的背面，其厚 度通常為0.55 2.6mm。在本實(shí)施例中，PCD相23的厚度約為0.7mm，而碳化物基質(zhì)的 厚度在1.3 2.6mm之間。
刀片20的背面至少具有一個(gè)凹槽25，凹槽25位于其后表面中，優(yōu)選地，刀片20的 背面上具有多個(gè)鋸齒狀突起35。鋸齒狀突起25所包含的鋸齒狀突起在刀葉16的整個(gè)長(zhǎng)方 向上延伸，實(shí)質(zhì)上垂直于切削刃24。本實(shí)施例中具有4個(gè)切削刃34， 一組鋸齒狀突起25A 橫向延伸至另一組鋸齒狀突起25B，因此，鋸齒狀突起25A與25B彼此相交，形成了一個(gè) 個(gè)獨(dú)立的錐形凸出體。鋸齒狀突起的深度通常為0.85mm，它通過一個(gè)金剛石砂輪而造型 在基質(zhì)中，并且完全處于碳化物第二相基質(zhì)24內(nèi)。
兩個(gè)切削刃分別位于刀葉的兩個(gè)對(duì)側(cè)，鋸齒狀突起25僅在所述的兩個(gè)對(duì)側(cè)之間延伸。
引用附圖中的圖5和圖6，圖中所示的刀具51具有一個(gè)柄部52，所使用的柄部52被 夾緊于機(jī)床中，使刀具可以繞其縱軸旋轉(zhuǎn)。
刀具51通常是一個(gè)鉸床，具有一個(gè)圓柱形頭部53,頭部53至少載有一個(gè)切削刀片20。典型地，頭部53具有多個(gè)切削刀片20，這些切削刀片圍繞頭部13，每隔一定的角度 均勻設(shè)置，為簡(jiǎn)明表示，圖中僅顯示其中一個(gè)切削刀片，本發(fā)明僅引用所述的一個(gè)刀葉進(jìn) 行詳細(xì)說明，其它刀葉實(shí)質(zhì)上是等同的。
各個(gè)刀片20均各自安置在一個(gè)獨(dú)立的凹口 54中，凹口 54位于頭部53的外圍。頭部 53還具有多個(gè)軸向延伸的中心定位塊(圖中未顯示)，中心定位塊與頭部有一定的間隔。 若利用2個(gè)刀片20，兩個(gè)刀片可以安置在彼此完全相對(duì)的位置上。
切削刀片20呈徑向朝向頭部53。凹口 54具有一個(gè)徑向側(cè)面56，切削刀片由緊固螺 絲57固定于徑向側(cè)面56。
位于刀片背面的鋸齒狀突起25與位于凹口 54的徑向側(cè)面56上呈徑向的鋸齒狀突起 55相互嚙合。在本實(shí)施例中，鋸齒狀突起25和55呈平面直肋形式，具有三角形的橫截面， 其頂角角度為45 90° ，優(yōu)選地，約為60° 。鋸齒狀突起的高度為1.00mm 1.75mm，肋 的頂部是斜面結(jié)構(gòu)。在凹口 54的側(cè)面56與凹口的徑向內(nèi)表面的相交處具有一個(gè)軸向延伸 的排砂孔58。
刀片20通過螺絲57固定于凹口內(nèi)，螺絲57擠壓刀片20從而使鋸齒狀突起25和55 彼此牢固緊靠，因此，所有作用于刀片的作用力均通過相互嚙合的鋸齒狀突起轉(zhuǎn)移至刀頭 53。
刀片的內(nèi)表面?zhèn)戎辽汆徑佑谝粋€(gè)調(diào)節(jié)器59。各個(gè)調(diào)節(jié)器59均包含一個(gè)錐形的楔子， 楔子可以通過一個(gè)調(diào)節(jié)器螺絲64在弦孔63內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)，調(diào)節(jié)器螺絲64用于切削刃22的 高度的徑向調(diào)節(jié)。總調(diào)節(jié)范圍約為0.5mm。
刀片首次安裝于刀具時(shí)，通過常規(guī)檢驗(yàn)對(duì)刀片進(jìn)行校正徑向調(diào)節(jié)，并且通過刀片位置 調(diào)節(jié)作誤差技術(shù)處理。典型地，刀葉安裝位置的準(zhǔn)確度在3 5微米之間。此后，若需要 更新切削刃22，只需旋開緊固螺絲57，將刀片20從凹槽22移走。然后，重新安放刀片 20以提供一個(gè)新的切削刃，或者更換為一個(gè)新的同樣的刀葉。由于所有刀葉后表面上的鋸 齒狀突起25均與切削刃相對(duì)應(yīng)，精確地固定于其中，因此，新刀葉安裝于鉸床時(shí)，將提 供一個(gè)準(zhǔn)確地軸向定位的切削刃，刀葉只需進(jìn)行徑向調(diào)節(jié)。
刀片20可以安置在一個(gè)可移動(dòng)的載體上(圖中未顯示)，刀片20與載體的組合體固 定在單獨(dú)的凹口 54中。
可使用刀片20的典型機(jī)床為鏜床、鉸床、銑頭等。
權(quán)利要求
1. 一種用于機(jī)床的切削刀片，該切削刀片包含一個(gè)由多晶金剛石材料構(gòu)成的扁平刀葉，并且具有一個(gè)前表面和一個(gè)后表面，前表面由PCD相組成，PCD相上至少具有一個(gè)切削刃，而后表面由第二相基質(zhì)組成，后表面中至少具有一個(gè)凹槽，該凹槽在第二相基質(zhì)中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的刀片，其特征在于后表面中至少具有一個(gè)凹槽，凹槽實(shí)質(zhì)上垂 直于各個(gè)切削刃。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的刀片，其特征在于各個(gè)凹槽由基質(zhì)中多個(gè)鋸齒狀中的一個(gè)組成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3的其中之一所述的刀片，其特征在于刀片具有2至4個(gè)切削刃。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的刀片，其特征在于刀片實(shí)質(zhì)上呈正方形，具有4個(gè)切削刃，而 且刀葉的背面由兩組鋸齒形狀相交而成。
6. —種切削刀具，該切削刀具包含一個(gè)主體，主體中具有一個(gè)凹口，權(quán)利要求1至5的其 中之一所述的刀片安裝在凹口中，刀片背面上的各個(gè)凹槽與刀具上協(xié)同操作的脊部彼此 相互嚙合，以保證刀片可承受機(jī)械的作用力。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的切削刀具，其特征在于通過一個(gè)單獨(dú)的螺紋調(diào)節(jié)器，切削刀葉 可沿著脊部調(diào)整其定位。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的切削刀具，其特征在于刀片安裝在刀具圓周表面的一個(gè)凹 口內(nèi)，所有脊部均位于凹口側(cè)面上，且為鋸齒形狀。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的切削刀具，其特征在于刀片通過一個(gè)緊固螺絲頭或者一夾緊板，被固定于所述的表面。
10. —種將PCD材料切削刀葉固定于切削刀具中的方法，切削刀葉在PCD表層上至少有一個(gè)切削刃，其特征在于切削刀葉在第二相基質(zhì)內(nèi)至少具有一個(gè)凹槽，刀葉被夾緊在刀具的脊部，刀葉與所述脊部可相互嚙合，因此，凹槽與脊部彼此相互嚙合。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于所述的至少一個(gè)凹槽在刀葉的整個(gè)寬度上延 伸，實(shí)質(zhì)上與刀葉的切削刃相互垂直，而且通過刀具上的調(diào)節(jié)器，刀葉可沿著脊部進(jìn)行 移動(dòng)，從而調(diào)節(jié)其在脊部上的安裝位置。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于固定具有多個(gè)切削刃的切削刀葉的方法，其特征在于可對(duì) 刀刃或者刀葉進(jìn)行更換，更換時(shí)只需簡(jiǎn)單地將刀葉從刀具移走，并將所述的刀葉或者另 一個(gè)同樣的刀葉重新安裝到脊部上，以提供一個(gè)新的切削刃，而彼此相互嚙合的凹槽和 脊部確保了所述切削刃能重新準(zhǔn)確定位。
全文摘要
一種用于機(jī)床的切削刀片(20)，該切削刀片(20)包含一個(gè)由多晶金剛石材料構(gòu)成的扁平刀葉，并且具有一個(gè)前表面(21)和一個(gè)后表面，前表面(21)由PCD相(23)組成，PCD相(23)上至少具有一個(gè)切削刃(22)，而后表面由第二相基質(zhì)(24)組成，后表面中具有鋸齒狀突起(25)，鋸齒狀突起(25)在第二相基質(zhì)(24)中形成，優(yōu)選地，鋸齒狀突起(25)實(shí)質(zhì)上垂直于各個(gè)切削刃。
文檔編號(hào)B23B27/22GK101384391SQ200780004399
公開日2009年3月11日 申請(qǐng)日期2007年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月2日
發(fā)明者杰拉爾德·敏舍爾 申請(qǐng)人:凱南麥特公司