專利名稱：具有受控寬度的氣隙的、用于切削刀具刀片的注射成型的模具和制造這種刀片的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有受控寬度的氣隙的、用于切削刀具刀片的注射成型的模具 和制造這種具有帶有改進(jìn)的性質(zhì)的切削刃的刀片的方法。
背景技術(shù)：
通常利用通過濕磨而混合到漿液、將漿液干燥成具有良好流動性質(zhì)的粉末、將 粉末單向地壓制到具有所期望的形狀的部件并且燒結(jié)的粉末冶金方法制造由硬質(zhì)合金、 金屬陶瓷、陶瓷等制成的、用于金屬加工的切削刀具刀片。在大規(guī)模生產(chǎn)中使用單向壓 制是方便的。然而，它對于將被制造的產(chǎn)品的形狀施加了某種限制。注射成型在塑料工業(yè)中是普遍的，其中包含熱塑性塑料或者熱固性聚合物的材 料被加熱并且被迫使到具有所期望的形狀的模具腔中。當(dāng)在粉末技術(shù)中使用時，該方法 經(jīng)常被稱作金屬注射成型(MIM)。它結(jié)合了塑料注射成型的多功能性與經(jīng)過加工、壓制 或者以其它方式制造的小的、復(fù)雜的金屬部件的強(qiáng)度和完整性。該工藝包括混合細(xì)小金 屬粉末與塑料粘結(jié)劑，該塑料粘結(jié)劑允許使用標(biāo)準(zhǔn)的塑料注射成型機(jī)器將金屬注射到模 具中。然后利用溶劑和熱工藝移除粘結(jié)劑，并且最終燒結(jié)部件。金屬注射成型部件在寬 廣的應(yīng)用范圍例如航空、汽車等中得到使用。MIM的優(yōu)點在于可以生產(chǎn)出具有良好公差 的、具有復(fù)雜形狀的小尺寸部件。因此MIM還用在硬質(zhì)合金工業(yè)中來制造不能通過單向 擠壓輕易制造的、具有復(fù)雜形狀的刀片。切削刀具刀片必須具有銳利的以及完善限定的切削刃。由于模具腔中的夾帶的 空氣，注射切削刀具刀片的切削刃將不是足夠銳利的。因此，沿著分型線或者模具插入 件使用氣隙，以便空氣逸出。這已經(jīng)在之前通過在刀具構(gòu)件之間使用固定數(shù)量的氣隙或 者間隙而得到解決，并且因此使得非常難以避免毛邊和/或圓化的切削刃。通常有必要 在以此方式形成的切削刀具刀片上執(zhí)行磨削操作以獲得和能夠通過傳統(tǒng)的粉末壓實操作 獲得的切削刃相似的切削刃。期望的是提供帶有銳利切削刃的、通過MIM形成的注射切削刀具刀片，同時避 免產(chǎn)生過度毛邊或者圓化的切削刃。還期望提供用于生產(chǎn)這種切削刀具刀片的模具和方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了用于通過MIM制造切削刀具刀片的模具，所述 切削刀具刀片具有由兩個相交表面限定的切削刃。該模具包括第一表面、與第一表面相 交以限定邊緣的第二表面，和在邊緣處位于第一表面和第二表面之間的氣隙，該氣隙的 寬度沿著它的長度以受控的方式變化。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于在模具中制造切削刀具刀片的方 法，該切削刀具刀片具有由兩個相交表面限定的切削刃。根據(jù)該方法，用于形成切削刀具刀片的材料被迫使到具有第一表面和第二表面的模具腔中，第一表面和第二表面限定 邊緣。通過在邊緣處位于第一表面和第二表面之間的氣隙從模具腔移除空氣，該氣隙的 寬度沿著它的長度以受控的方式變化。


圖1示出帶有模具的金屬注射成型機(jī)器。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個方面的模具的側(cè)橫截面視圖。圖3是在模具構(gòu)件10和11之間的分離處獲取的實例模具的頂視圖。圖4是具有利用根據(jù)本發(fā)明的一個方面的模具制造的類型的切削刀具刀片的透視圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個方面的模具的一個部分的透視圖，示出寬度沿著長度 改變的氣隙。圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一個方面的模具的側(cè)橫截面視圖。
具體實施例方式在圖1中，示出注射成型機(jī)器和模具21的概略示意。材料25被注射到一個或 者多個模具腔41中。通過關(guān)閉模具構(gòu)件10、11和12并因此限定模具腔41而形成模具 21。在圖1和圖2中更加詳細(xì)地看到了用于從待被成型的材料25制造切削刀具刀片 23(圖4)的模具21。如在圖4中看到地，切削刀具刀片23具有由兩個相交表面29和31 限定的切削刃27。模具21包括第一表面33和與第一表面相交以限定邊緣37的第二表面 35。氣隙39設(shè)置在邊緣37處位于第一表面33和第二表面35之間。如在圖2中看 到的，在注射待被成型的材料25期間，在材料的流動前沿43前面的空氣通過該氣隙從模 具腔41逸出并且逸出到模具腔外的空氣流道45。氣隙39的寬度沿著它的長度以受控的方式在寬度上改變。氣隙39的最小寬度 是0-5 μ m,并且氣隙的最大寬度達(dá)20 μ m。氣隙39的寬度將通常作為影響待被成型的 材料25的、流動以填充鄰近邊緣37的空間的能力的因素的函數(shù)而改變。例如，在如在圖1、2和3中所示的注射成型操作中，氣隙39的寬度作為距澆注 口 47的距離的函數(shù)而改變。圖5示出由兩個相交表面33和35限定的邊緣37，在邊緣處 帶有氣隙39。氣隙39的寬度從在用于形成切削刀具刀片的鼻部的點48處的最大寬度Wl 到在遠(yuǎn)離所述鼻部但是更加靠近澆注口 47的點處的較小的寬度W2沿著它的長度改變。氣隙39的寬度將通常作為在邊緣37處的壓力的函數(shù)而改變。例如，隨著流動 前沿43更加遠(yuǎn)離澆注口 47，在流動前沿處的壓力通常降低并且變得越來越難以迫使空氣 從模具腔通過具有與在更加靠近澆注口 47的點處的寬度相同的寬度的氣隙，而更大的氣 隙便于空氣逸出。氣隙39的寬度作為待被成型的材料25的特性的函數(shù)而改變。例如，隨著材料 25更加遠(yuǎn)離澆注口 47，它的溫度趨向于更低并且它還趨向于更加有粘性。在材料的溫度 更低并且/或者它更有粘性的點處，與當(dāng)材料的溫度更高并且它的粘性較低時相比，使氣隙更大是有用的。如在圖4中看到的，對于形成切削刀具刀片23而言，認(rèn)為模具21是特別有用 的，所述切削刀具刀片23是帶有切削刃27的切削刀片的形式。這種刀片通常通過從與 硬質(zhì)合金粉末混合的有機(jī)粘結(jié)劑模制刀片并且隨后燒結(jié)以形成成品而形成。在如在圖1 和圖2中看到的注射成型過程中，在模具構(gòu)件10、11和12已經(jīng)相對于彼此關(guān)閉以形成模 具腔之后，通過澆注口 47將粉末和粘結(jié)劑混合物引入模具腔41。雖然在被用于形成切削刀片的切削刃的邊緣處的氣隙39對于形成在燒結(jié)之后要 求很少的或者不要求任何隨后的加工的切削刃而言是特別有用的，但是如在圖6中看到 的，還能夠在至少部分地由模具的銷53限定的分型線51處設(shè)置氣隙49。類似地，在至 少部分地由模具的模芯59限定的角部57處形成氣隙55。在模具腔中的任何位置處設(shè)置 氣隙，在所述位置處，可能期望排出空氣以便在待被成型的切削刀具刀片上形成特征。 這種氣隙的寬度是改變的以便排出空氣。雖然氣隙39能夠具有各種適當(dāng)?shù)男问剑菆D2示出一種目前地認(rèn)為特別有用 的形式?？諝饬鞯?5基本上全部地在第一模具構(gòu)件10中形成，并且第二模具構(gòu)件11 形成有淺凹部65。改變淺凹部65的 深度以改變氣隙的寬度目前被認(rèn)為是最簡單的。例 如，淺凹部65可以在最淺深度處具有0-5 μ m的深度并且在最大深度處具有達(dá)20 μ m的深度。本發(fā)明的一個方面還涉及一種用于在模具21中制造切削刀具刀片23的方法。切 削刀具刀片23具有由兩個相交表面29和31限定的切削刃27。根據(jù)該方法，用于形成 切削刀具刀片23的材料25被迫使到具有第一表面33和第二表面35的模具腔41中。第 一表面33和第二表面35限定邊緣37。空氣通過邊緣37處的第一表面33和第二表面35 之間的氣隙39從模具腔41逸出。氣隙39的尺寸以受控的方式在寬度上改變。在注射成型操作中，待被成型的材料25通過澆注口 47被注射到模具腔41中。 氣隙39的寬度作為距澆注口 47的距離的函數(shù)而改變。氣隙39的寬度通過模擬成型注 入而得以優(yōu)化，從而使得氣隙的寬度依賴于例如距澆注口 47的距離和沿著氣隙作用于材 料上的壓力這些因素，從而優(yōu)化空氣移除但是避免在邊緣處形成毛邊。通過使用這種方 法，因此可能通過使用粉末注射成型到凈形狀而生產(chǎn)出切削刀具刀片，而基本上不需要 磨削來在切削刀具刀片上生成可用的切削刃。通過使用用于注射成型過程的模具注入模擬，可能計算材料25作用于氣隙上的 時間和壓力，還有在什么溫度下它這么做。在材料25的注射期間，靠近澆注口 47，材 料25通常較熱，并且擁有較低的粘度，并且更長時間地作用于氣隙39上，并且為了避免 毛邊，氣隙39應(yīng)該是較小，為0-5 μ m。當(dāng)材料25更加遠(yuǎn)離澆注口 47流動時，溫度降 低，這增加了粘度，并且作用于氣隙39上的壓力下降。這與增加的夾帶空氣量相結(jié)合， 使得氣隙39的寬度增加至20 μ m是有用的，直至它在模具腔41得以注入的最后點處達(dá)到 最大寬度。其它的夾帶空氣點也能夠得以識別，例如銷53和模芯59，并且氣隙能夠相應(yīng) 地得到修改。成功的氣隙修改的關(guān)鍵因素是模制材料25的特性性質(zhì)、刀具設(shè)計和模具注入模 擬過程的知識。為了能夠生產(chǎn)出在燒結(jié)之后擁有與通過標(biāo)準(zhǔn)粉末壓實工藝產(chǎn)生出的那些 類似的切削刃性質(zhì)的凈形狀注射成型產(chǎn)品，氣隙修改是關(guān)鍵。
已經(jīng)參考切削刀具刀片描述了本發(fā)明。明顯的是，它還能夠應(yīng)用于其它產(chǎn)品， 在所述其它產(chǎn)品中，銳利的、完善限定的刀刃對于產(chǎn)品性質(zhì)而言具有重要性。
在本申請要求優(yōu)先權(quán)的瑞典專利申請No.0801071-2中的公開內(nèi)容在此通過參考 被并入。
權(quán)利要求
1.一種用于從待被成型的材料(25)制造切削刀具刀片(23)的模具(21)，所述切削刀 具刀片具有由兩個相交表面(29、31)限定的切削刃(27)，所述模具(21)包括第一表面(33)，與所述第一表面相交以限定邊緣(37)的第二表面(35)，以及在所述邊緣(37)處位于所述第一表面(33)和所述第二表面(35)之間的氣隙(39)， 其特征在于，所述氣隙(39)的寬度沿著它的長度以受控的方式改變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模具，其特征在于，所述氣隙(39)的最小寬度是0-5μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模具，其特征在于，所述氣隙(39)的最大寬度達(dá)20μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模具，其特征在于，所述氣隙(39)的最大寬度達(dá)20μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模具，包括澆注口(47)，其特征在于，所述氣隙(39)的寬 度作為距所述澆注口的距離的函數(shù)而改變。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模具，其特征在于，所述氣隙(39)的寬度作為在所述邊緣 處的壓力的函數(shù)而改變。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模具，其特征在于，所述氣隙(39)的寬度作為所述待被成 型的材料(25)的特性的函數(shù)而改變。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模具，其特征在于，所述氣隙(39)的寬度作為所述待被成 型的材料的溫度的函數(shù)而改變。
9.一種用于在模具(21)中制造切削刀具刀片(23)的方法，所述切削刀具刀片具有由 兩個相交表面(29、31)限定的切削刃(27)，所述方法包括將用于形成所述切削刀具刀片(23)的材料(25)注射到具有第一表面(33)和第二表 面(35)的模具腔(41)中，所述第一表面(33)和所述第二表面(35)限定邊緣(37)，以及空氣通過在所述邊緣(37)處位于所述第一表面(33)和所述第二表面(35)之間的氣 隙(39)從所述模具腔(41)逸出，其特征在于，所述氣隙(39)的寬度沿著它的長度以受 控的方式改變。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，包括通過澆注口(47)將待被成型的材料(25)注 射到所述模具腔(41)中，其特征在于，所述氣隙(39)的寬度作為距所述澆注口的距離的 函數(shù)而改變。
全文摘要
提供了一種用于從待被成型的材料制造切削刀具刀片的模具，所述切削刀具刀片具有由兩個相交表面限定的切削刃。所述模具包括第一表面、與第一表面相交以限定邊緣的第二表面，和在所述邊緣處位于第一表面和第二表面之間的氣隙，所述氣隙的寬度沿著它的長度以受控的方式改變。還公開了一種用于制造切削刀具刀片的方法。
文檔編號B22F3/22GK102026751SQ200980117574
公開日2011年4月20日 申請日期2009年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月13日
發(fā)明者米卡埃爾·格倫奎斯特, 約翰尼·布魯恩 申請人:山高刀具公司