專利名稱：銑刀以及具有芯體和冷卻劑傳送的銑刀鑲片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在一個形成切屑并且去除材料的操作中(例如， 一個銑削 操作)，在切削鑲片與從工件上去除切屑的位置(即，鑲片-切屑界面) 之間的界面處產(chǎn)生熱量。眾所周知，在鑲片-切屑界面處過度的熱量可 以對銑刀鑲片的有效刀具壽命具有負面影響(即，減小或縮短)。如可 以認識到的，較短的有效工具壽命增加了操作成本并且降低了總生產(chǎn) 效率。因此，存在與減小鑲片-切屑界面處的熱有關(guān)的易于了解的優(yōu)點。因此，將會高度令人希望的是提供一種用于形成切屑并且 去除材料的操作的切削組件(例如， 一種銑刀組件)連同一種切削鑲 片(例如， 一種銑刀鑲片)，其中存在為鑲片-切屑界面處的增強的冷 卻劑傳送，從而引起在鑲片-切屑界面處的增強的潤滑。在鑲片-切屑 界面處的增強潤滑的結(jié)果是降低了切屑粘在切削鑲片上的趨勢。以下是對形成本專利申請書一部分的這些附圖的一個簡 要說明圖21是

圖19的銑刀鑲片的截面視圖，其中刀面板被組裝 到銑刀鑲片本體上；每個凹座52具有一個前導(dǎo)凹形表面54以及一個坐入部分(見圖1和2中的括弧60),該坐入部分與前導(dǎo)凹形表面54是連續(xù)的 并且尾隨其后。 一個過渡區(qū)域58在凹形表面54與坐入部分60之間提 供了一個過渡。在本發(fā)明的背景中，術(shù)語"前導(dǎo)"和"尾隨"(連同類似 的相關(guān)術(shù)語)是指參照該銑刀組件的操作的該凹座與該銑刀鑲片組件 的結(jié)構(gòu)方面的相對位置。例如，參照同一部件，在該銑刀組件的操作 過程中，其"前導(dǎo)"的一部分是在旋轉(zhuǎn)意義上領(lǐng)先其"尾隨"的一部分。 這些相關(guān)術(shù)語的使用無意限制本發(fā)明的范圍，但只是定義彼此相對的 不同結(jié)構(gòu)特征。
0050坐入部分60包括在坐入部分60的尾端處的一個坐入表面 62。坐入表面62具有一個徑向配置和一個軸向配置。坐入表面62具 有一個頂部邊緣64和一個底部邊緣66。銑刀本體42包含一個封閉的 螺紋孔口 68，該螺紋孔口在坐入表面62中終止。螺紋孔口 68容納如 以下說明的一個螺紋緊固件。"頂部"和"底部，，以及類似的術(shù)語的使用 是參照這些結(jié)構(gòu)部件的相對定向的，如在圖1所示的位置中示出。這 些相對術(shù)語的使用無意限制本發(fā)明的范圍，但只是定義彼此相對的不 同結(jié)構(gòu)特征。如圖3和4所示，銑刀組件40進一步包含總體上表示為 106的一個鎖定螺4丁。如圖4所見，鎖定螺4丁 106具有一個頂部端108 和一個底部端110。鎖定螺釘106具有與其頂部端108鄰接的一個擴 大的直徑部分112，該部分限定了一個肩臺114。 一個狹長的整體圓柱 形的桿116從擴大的直徑部分112突出。鎖定螺釘106在其中包含穿過其長度的一個中心縱向六角形孔118。關(guān)于工具鋼類，以下專利文獻披露了適合于用作切削鑲片 的工具鋼題為"高速鋼"的美國專利號4,276,085、題為"超硬高速工 具鋼"的美國專利號4，880，461、以及題為"由燒結(jié)粉末生產(chǎn)的高速工具 鋼及其生產(chǎn)方法"的美國專利號5，252，119。關(guān)于燒結(jié)碳化物類，以下 專利文獻披露了適合于用作切削鑲片的燒結(jié)碳化物題為"含有鋯和鈮 的燒結(jié)碳化物體及其制造方法"的美國專利申請公開號 US2006/0171837 Al、題為"優(yōu)選粘合物富集燒結(jié)的碳化物體及其制造 方法，，的美國再公告專利號34,180、以及題為"具有不分層的表面粘合 物富集的AC多孔基體的有涂層切削鑲片"的美國專利號5,955,186。 關(guān)于金屬陶瓷類，以下專利文獻披露了適合于用作切削鑲片的金屬陶 瓷題為"復(fù)合物及其生產(chǎn)過程"的美國專利號6,124,040，以及題為"具 有Co-Ni-Fe粘合劑的金屬陶瓷的切削鑲片"的美國專利號6,010,283。 關(guān)于陶瓷類，以下專利文獻披露了適合于用作切削鑲片的陶瓷題為 "氧化鋁-氧化鋯-碳化硅-氧化鎂陶瓷切削工具，，的美國專利號 5,024,976、題為"塞隆切削工具組合物"的美國專利號4,880,755、題為 "氮化硅陶瓷和由其制成的切削工具"的美國專利號5，525，134、題為 "由粗碳化硅晶須增強的陶瓷體及其制造方法"的美國專利號 6，905，992、以及題為"含鐿的塞隆及其制造方法，，的美國專利號 7,094,717。
0066銑刀鑲片本體172具有一個圍繞銑刀鑲片本體172的外周 延伸的外周前刀面178、 一個相對的底表面180、以及一個外周側(cè)表面 182。外周前刀面178包圍了包含在銑刀鑲片本體172中的多個分離的 (大體上是凹形的)凹陷(186、 188、 190、 192)。因為每個分離的凹 陷基本上是一樣的，所以對分離的凹陷186的說明將足以說明其他分 離的凹陷(188、 190、 192)。在此方面，分離的凹陷186具有一個徑向向內(nèi)的邊界196以及一個徑向向外的邊界198。銑刀鑲片290包括一個中間銑刀鑲片本體292。銑刀鑲片 本體292具有一個外周側(cè)表面294、連同相對的面296和298。中間銑 刀鑲片本體292進一步呈現(xiàn)出在一個面296上的前刀面300的一個外 周部分，以及在另一個面298上的前刀面302的另一個外周部分。外 周側(cè)表面294與前刀面300的外周部分之間的相交處限定了切削刃 304、 306、 308以及310，其中這些切削刃是鄰接該銑刀鑲片的一個前 刀面的。外周側(cè)表面294與前刀面302的外周部分之間的相交處限定 了切削刃312、 314、 316以及318，其中這些切削刃是鄰接該銑刀鑲 片的另一個前刀面的。銑刀鑲片本體292進一步包含一個完全穿過該銑刀鑲片本 體的中央孔320。銑刀鑲片本體292進一步包含多個外周的孔，這些 孔完全穿過銑刀鑲片本體292并且位于鄰近銑刀鑲片本體292的外周 處，其中這些孔可以被認為包括第一組孔以及第二組孔。參見圖17， 該第一組孔包括孔322、 324、 326和328，并且該第二組孔包括孔332、 334、 336和338。銑刀鑲片本體412包含一個完全穿過該本體的中央孔 428。銑刀鑲片本體412包含一個中央孔430，該中央孔進一步包含多 個槽(432、 434、 436、 438)。銑刀鑲片本體412包含鄰近這些槽(423、 434、 436、 438)中的每個槽的一個冷卻劑通路(440、 442、 444、 446)。 對冷卻劑通路442的說明足以說明其他冷卻劑通路，其中冷卻劑通路 442具有一個入口 448以及一個出口 450。冷卻劑通過入口進入該通路 并且通過出口流出該通路。參見圖25-26，這里示出了總體上表示為510的一個銑刀 本體的另一個具體實施方案。銑刀本體510在其外周包含多個凹座 514。每一個凹座514具有一個側(cè)面坐入表面516以及一個底部坐入表 面518。每個凹座514還具有一個前導(dǎo)表面520。 一個夾具522在旋轉(zhuǎn) 意義上在凹座514的前方的一點處被固定在銑刀本體510上，但是與 凹座514足夠接近以便能夠在保持在凹座514中的一個銑刀鑲片的表 面上施加偏置力。該側(cè)面坐入表面516包含一個切出部分526，該切 出部分圍繞在側(cè)面坐入表面516開口的冷卻劑通路532。
[0109關(guān)于銑刀鑲片170在凹座514中的附接，銑刀鑲片170的底表面180被J改置在側(cè)面坐入表面516上，這樣這些葉瓣(202、 204、 206、 208)中的一個葉瓣與由切口 526限定的空間對齊(或通入其中)。 夾具522被定位為使得它作用在銑刀鑲片170上，由此當(dāng)被緊固時該 夾具將銑刀鑲片170牢固地保持在凹座514中。冷卻劑通過冷卻劑通 路532以及被切口 526限定的空間進入銑刀鑲片170。然后，如以上 說明，冷卻劑流經(jīng)銑刀鑲片170、并且在鄰近選定的與工件接合的切 削刃處以一種噴射形式流出。
[0110參見圖27至30,這里示出了總體上表示為610的一個銑 刀鑲片的又一個具體實施方案。銑刀鑲片610具有一個銑刀鑲片本體 612，該本體呈現(xiàn)出一個外周側(cè)表面614以及一個外周前刀面616。銑 刀鑲片本體612在外周側(cè)表面614與外周前刀面616之間的相交處限 定了多個切削刃(618、 620、 622、 624)。銑刀鑲片612具有一個底表 面626。銑刀鑲片本體612包含完全穿過本體612的一個中央孔628。 銑刀鑲片本體612進一步包含多個槽或葉瓣(632、 634、 636、 638)， 用于允許冷卻劑從中通過。
[0111銑刀鑲片610進一步包括一個芯體670。芯體670包括一 個刀面板672,該刀面板具有一個外部表面674以及一個內(nèi)部表面676、 以及穿過其中的一個中央孔678。芯體670還包括伸出部分680，該伸 出部分包括穿過其中的一個中央孔682。伸出部分680包括一個底表 面688。在所展示的實施方案中，伸出部分680是楔形的圓柱環(huán)的形 式，該伸出部分的最接近底表面688的一個外部直徑小于最接近刀面 板672的一個外部直徑。楔形的伸出部分680允許芯體670被很容易 地插入銑刀鑲片本體612的中央孔682中。應(yīng)當(dāng)認識到，本發(fā)明可以 實施為4吏伸出部分680具有任何希望的形狀。例如，伸出部分680可 以是任何非圓形的、多邊形的形狀，如三角形、正方形、長方形、五 邊形、六邊形、以及類似形狀。
[01121本發(fā)明的一方面是，通過將芯體670的整個伸出部分680 插入銑刀鑲片本體612的中央孔628中(由此附接在銑刀鑲片本體612 上)來組裝銑刀鑲片610。如在此說明的，術(shù)語"附接，，意味著不需要使用一個額外的附接裝置而進行的接合或連接。例如，芯體670可以 通過壓入以及類似方式被附接在銑刀鑲片本體612上。然而，應(yīng)當(dāng)認 識到，芯體670還可以被膠合、銅焊或其他方法接合在銑刀鑲片本體 612上以提供增加的強度。
[01131當(dāng)芯體670被附接在銑刀鑲片本體612上時，形成了一個 冷卻劑通路640、 642、 644、 646。對冷卻劑通路642的說明足以說明 其他冷卻劑通路，其中冷卻劑通路642具有最接近銑刀鑲片本體612 的底表面626的一個入口 648以及最接近銑刀鑲片本體612的外周前 刀面616的一個出口 650。冷卻劑進入入口 648，垂直地流經(jīng)通路642， 并且通過出口 650流出。
[0114本發(fā)明的另一方面是，伸出部分680包括處于凸起的平臺 形式的一個或多個定位特征684、 686，這些定位特征起一種鍵的作用， 以將芯體670適當(dāng)?shù)囟ㄎ辉阢姷惰偲倔w612的中央孔628中。如圖 27和30所示，在所展示的實施方案中，這些平臺684、 686是梯形的 形狀并且具有多個楔形側(cè)壁。應(yīng)當(dāng)認識到，本發(fā)明可以實施為具有任 何希望的數(shù)量的突起的平臺。例如，伸出部分680可以包括一個或多 個凸起的平臺。
[0115本發(fā)明的又一個方面是，芯體670由不同的、比銑刀鑲片 本體612《更宜的材料制成。例如，芯體670可以由鋼以及類似材料制 成，而銑刀鑲片本體612可以由一種相對昂貴的材料，如燒結(jié)的碳化 物類、金屬陶瓷類、以及陶瓷類、以及類似材料制成。在一個示例性 實施方案中，芯體670由4340鋼制成而銑刀鑲片本體612由WC-Co 制成。因為碳化物類、金屬陶瓷類、以及陶瓷類比鋼更加昂貴，所以 與由更加昂貴的材料制成整個切削鑲片相比，通過切削鑲片670的這 種設(shè)計可以實現(xiàn)相當(dāng)大的成本節(jié)省。例如，圖31示出了作為銑刀鑲片 本體612的厚度的函數(shù)的WC-Co減少百分比的一個曲線圖。在該示 例性實施方案中，銑刀鑲片本體612具有大約0.5 mm至大約2.5 mm 之間的一個周緣厚度(即，中央孔628的外部直徑與外周側(cè)表面614 之間的距離)可以實現(xiàn)大約35%至大約85%之間的WC-Co的減少，由此提供了相當(dāng)大的材料節(jié)省。
[0116以與銑刀鑲片290大致相似的方式將銑刀鑲片610固定在 該銑刀本體的凹座中，其中， 一個螺紋構(gòu)件穿過該中央孔以接合一個 凹座的坐入表面中的一個螺紋孔口 ，該凹座承載4吏用該銑刀鑲片的一 個銑刀鑲片組件。
[0117在操作中，對應(yīng)于切削刃620 (例如，該切削刃是被選定 與工件接合)的冷卻劑通路與該坐入表面中的冷卻劑通路的開口對齊。 冷卻劑通過銑刀鑲片610中的冷卻劑通路642被提供給接合的切削刃。 當(dāng)有必要呈現(xiàn)一個新的切削刃時，該銑刀鑲片被轉(zhuǎn)位至另一個位置以 呈現(xiàn)該新的切削刃。當(dāng)在該新的位置時，對應(yīng)于該新的切削刃的內(nèi)部 通道現(xiàn)在是與該冷卻劑通路的開口對齊的，并且因此與冷卻劑的開口 處于流體聯(lián)通。因此，冷卻劑被提供給新的切削刃。
0118該銑刀組件具有多種優(yōu)點，因為它在切削刃與工件的界面 處給該切削刃的下側(cè)提供冷卻劑。其結(jié)果是，冷卻劑在銑刀鑲片-工件 界面處提供了減小的熱量積蓄的負面影響。進一步的結(jié)果是，冷卻劑 的存在給銑刀鑲片-切屑界面處提供了改進的潤滑，以避免或減小工件 材料在銑刀鑲片上的積聚。此外，冷卻劑流有助于切屑從銑刀鑲片-切屑界面的附近排出以避免對切屑的重復(fù)切削。
[0119對于在此示出的這些具體實施方案，可以看到，冷卻劑在 切削刃與工件的界面處的切削刃的下側(cè)上的一個位置流出。其結(jié)果是， 冷卻劑在銑刀鑲片-工件界面處提供了減小的熱量積蓄的負面影響。進 一步的結(jié)果是，冷卻劑的存在給銑刀鑲片-切屑界面處提供了改進的潤 滑，以避免或減小工件材料在銑刀鑲片上的積聚。此外，冷卻劑流有 助于切屑從銑刀鑲片-切屑界面的附近排出以避免對切屑的重復(fù)切削。
[0120很明顯，本發(fā)明提供了一種銑刀、連同一種銑刀鑲片，它 們用于形成切屑并且去除材料的操作，其中在該銑刀鑲片與該工件之 間的界面處存在一個改進的冷卻劑傳送。作為冷卻劑傳送的改進的結(jié) 果存在多種優(yōu)點。
[0121在此方面，本發(fā)明提供了一種銑刀、連同一種銑刀鑲片，它們用于形成切屑并且去除材料的操作，其中在該銑刀鑲片與工件之 間的界面處(即，在工件上產(chǎn)生切屑的位置)存在一個改進的冷卻劑 傳送。其結(jié)果是，冷卻劑在銑刀鑲片-工件界面處提供了減小的熱量積 蓄的負面影響。進一步的結(jié)果是，冷卻劑的存在給銑刀鑲片-切屑界面 處提供了改進的潤滑，以避免或減小工件材料在銑刀鑲片上的積聚。 此外，冷卻劑流有助于將切屑從銑刀鑲片-切屑界面的附近排出以避免 對切屑的重復(fù)切削。
[0122在此指明的專利以及其他文獻通過引用結(jié)合在此。通過考 慮本說明書或通過實施在此披露的發(fā)明，本發(fā)明的其他實施方案對于 本領(lǐng)域技術(shù)人員將是清楚的。本說明書和這些實例旨在僅僅是說明性 的而無意限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的真正范圍和精神是由以下的權(quán) 利要求表明。
權(quán)利要求
1.一種切削鑲片，用于從一個工件上形成切屑并且去除材料，包括一個銑刀鑲片本體，該本體包括一個外周側(cè)表面、一個底表面、以及一個中央孔，該銑刀鑲片本體限定了該切削鑲片的一個前刀面的一個第一部分；以及一個芯體，該芯體包括一個伸出部分并且限定了該前刀面的一個第二部分，該芯體通過將該伸出部分插入該銑刀鑲片本體的中央孔中能夠被附接在該銑刀鑲片本體上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的切削鑲片，其中該銑刀鑲片本體的至少 一部分是由一種第 一材料制成，并且其中該芯體的至少一部分由一種 不同的第二材料制成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的切削鑲片，其中該銑刀鑲片本體是由選 自下組的一種材料制成，該組的構(gòu)成為燒結(jié)碳化物類、金屬陶瓷類、 以及陶資類。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的切削鑲片，其中該芯體由鋼制成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的切削鑲片，其中該銑刀鑲片本體具有在 大約0.5 mm與大約2.5 mm之間的一個周緣厚度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的切削鑲片，進一步包括一個切削刃，該 切削刃形成在該外周側(cè)表面與該前刀面的第 一部分之間的 一個相交 處。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的切削鑲片，其中該銑刀鑲片本體包括至 少一個槽用于允許冷卻劑從其中通過。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的切削鑲片，其中該伸出部分包括至少一 個定位特征，用于當(dāng)該芯體被插入該銑刀鑲片本體的中央孔時使該芯 體適當(dāng)?shù)囟ㄎ弧?br> 9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的切削鑲片，其中該至少一個定位特征包 括一個凸起的平臺。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的切削鑲片，其中該凸起的平臺具有多 個楔形側(cè)壁的梯形的形狀。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的切削鑲片，進一步包括至少一個冷卻 劑通路，該冷卻劑通路是通過將該芯體插入該銑刀鑲片本體的中央孔 中而形成的，該至少一個冷卻劑通路包括一個入口以及一個出口 。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的切削鑲片，其中the outlet of該至少 一個冷卻劑通路被配置為鄰近該切削鑲片的一個選定的切削位置提供 冷卻劑。
13. —種切削鑲片，用于在一個工件上形成切屑并且去除材料， 包括一個銑刀鑲片本體，該本體包括一個外周側(cè)表面、 一個底表面、 以及一個中央孔，該銑刀鑲片本體限定了該切削鑲片的一個前刀面的 一個第一部分，其中一個切削刃形成在該外周側(cè)表面與該前刀面的第一部分之間的一個相交處，并且其中該銑刀鑲片本體包括至少 一個槽 用于允許冷卻劑從其中通過；以及一個芯體，該芯體包括一個伸出部分并且限定了該前刀面的一個 第二部分，該芯體通過將該伸出部分插入該銑刀鑲片本體的中央孔中 能夠被附接在該銑刀鑲片本體上。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的切削鑲片，其中該銑刀鑲片本體的至 少一部分由一種第一材料制成，并且其中該芯體的至少一部分由一種 不同的第二材料制成。
15. 根據(jù)杈利要求14所述的切削鑲片，其中該銑刀鑲片本體由選 自下組的一種材料制成，該組的構(gòu)成為燒結(jié)碳化物類、金屬陶瓷類、 以及陶資類。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的切削鑲片，其中該芯體由鋼制成。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的切削鑲片，其中該銑刀鑲片本體具有 在大約0.5 mm與大約2.5 mm之間的一個周緣厚度。
18. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的切削鑲片，其中該伸出部分包括至少 一個定位特征用于在該芯體被插入該銑刀鑲片本體的中央孔時使該芯體適當(dāng)?shù)囟ㄎ弧?br> 19. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的切削鑲片，進一步包括至少一個冷卻 劑通路，該冷卻劑通路是通過將該芯體插入該銑刀鑲片本體的中央孔 之中而形成的，該至少一個冷卻劑通路包4舌一個入口以及一個出口 。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的切削鑲片，其中該至少一個冷卻劑通 路的出口被配置為鄰近該切削鑲片的一個選定的切削位置提供冷卻 劑。
21. —種銑刀，用于從一個工件上形成切屑并且去除材料，其中 從一個冷卻劑源提供冷卻劑給該銑刀，該銑刀包括一個銑刀本體，該銑刀本體包含一個冷卻劑儲存區(qū)，該銑刀本體 進一步包含一個凹座，該凹座具有與該冷卻劑源相聯(lián)通的一個凹座開 口，并且該銑刀本體包含一個流體通路，該流體通路在該冷卻劑儲存 區(qū)與該凹座之間提供流體聯(lián)通；以及一個銑刀鑲片本體，該本體包括一個外周側(cè)表面、 一個底表面、 以及一個中央孔，該銑刀鑲片本體限定了該切削鑲片的一個前刀面的 一個第一部分，其中一個切削刃形成在該外周側(cè)表面與該前刀面的第 一部分之間的一個相交處，并且其中該銑刀鑲片本體包括至少 一個槽 以允許冷卻劑從其中通過；以及一個芯體，該芯體包括一個伸出部分并且限定了該前刀面的一個 第二部分，該芯體通過將該伸出部分插在該銑刀鑲片本體的中央孔中 能夠被附接在該銑刀鑲片本體上。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的切削鑲片，其中該銑刀鑲片本體的至少一部分由一種第一材料制成，并且其中該芯體的至少一部分由一種 不同的第二材料制成。
全文摘要
一種切削鑲片(150)包括一個銑刀鑲片本體(172)，該銑刀鑲片本體限定了該切削鑲片的前刀面(178)的一個第一部分；以及一個芯體(670)，該芯體限定了前刀面的一個第二部分。銑刀鑲片本體(172)包括至少一個槽(360、362、364、366)以便允許冷卻劑從其中通過。芯體(670)通過將一個伸出部分(680)插入該銑刀鑲片本體的一個中央孔中而被附接在銑刀鑲片本體(172)上。伸出部分(680)包括一個定位特征(684、686)以幫助芯體(670)在被插入銑刀鑲片本體中時的適當(dāng)定位。當(dāng)芯體(670)被插入銑刀鑲片本體(172)的中央孔中時形成了一個冷卻劑通路(642)。銑刀鑲片本體(172)可以由一種相對昂貴的材料制成，而芯體(670)可以由一種相對不昂貴的材料制成，由此提供相當(dāng)大的成本節(jié)省。
文檔編號B23C5/28GK101605623SQ200780051372
公開日2009年12月16日 申請日期2007年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月18日
發(fā)明者L·R·安德拉斯, P·D·普里查德 申請人:鈷碳化鎢硬質(zhì)合金公司