[發(fā)明專利]陶瓷切削刀片及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611141278.6
• 申請(qǐng)日: 2016-12-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107030303B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: L.布魯內(nèi)托;J.戈德史密斯;B.霍弗;K.米茲加爾斯基
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 肯納金屬公司
• 主分類號(hào): B23B27/14
• 分類號(hào): B23B27/14;B23B27/22;B23B27/00;C04B33/00;B23C5/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 盧亞靜

本發(fā)明公開(kāi)了陶瓷切削刀片及其制造方法。切削刀片包括由陶瓷材料制成的主體。所述主體具有第一表面、第二表面和至少一個(gè)在所述第一表面和所述第二表面之間延伸的后刀面。所述第一表面包括沿徑向向外的方向延伸至切削刃并且沿徑向向內(nèi)的方向延伸至內(nèi)邊緣的切屑形成特征。所述切屑形成特征包括從所述切削刃徑向向內(nèi)朝向圓形底部表面向下傾斜的前壁，以及從所述圓形底部表面徑向向內(nèi)朝向所述內(nèi)邊緣向上傾斜的后壁。所述切屑形成特征可包括在所述切削刃和所述前壁之間的任選的刃帶面。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明整體涉及其上具有整體式切屑控制表面的陶瓷切削工具，具體而言，涉及可用于金屬材料高速加工的可轉(zhuǎn)位型陶瓷切削工具。

背景技術(shù)

雖然相對(duì)于燒結(jié)碳化物、帶涂層的燒結(jié)碳化物和金屬陶瓷切削工具，陶瓷切削工具在加工黑色或有色金屬材料方面的許多應(yīng)用中展示出了明顯的速度和/或工具壽命優(yōu)勢(shì)，但由于具有正前角模制切屑控制設(shè)計(jì)的刀片商購(gòu)困難，其可用性依然受到了限制。盡管在文獻(xiàn)中提及這些設(shè)計(jì)，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員普遍認(rèn)為陶瓷刀片中這種模制切屑控制設(shè)計(jì)將導(dǎo)致切削刃在切削操作期間過(guò)早失效。這種看法基于相比于燒結(jié)碳化物和金屬陶瓷切削工具，陶瓷切削工具材料的橫向斷裂強(qiáng)度和斷裂韌性較低。

已將化合物加入到陶瓷中以增加其斷裂韌性和橫向斷裂強(qiáng)度。此類化合物，諸如碳化硅晶須以及碳化鈦、Yb₂O₃、La₂O₃和其他稀土氧化物，通常使所得的復(fù)合材料更難以制造，因?yàn)樾枰叩臒Y(jié)溫度或熱壓來(lái)實(shí)現(xiàn)獲得最大斷裂韌性和橫向斷裂強(qiáng)度所需的高密度。應(yīng)當(dāng)注意，即使當(dāng)這些陶瓷復(fù)合材料完全致密時(shí)，其斷裂韌性和橫向斷裂強(qiáng)度仍然遠(yuǎn)低于金屬陶瓷和燒結(jié)碳化物的斷裂韌性和橫向斷裂強(qiáng)度。

這些更高的制造溫度也導(dǎo)致陶瓷復(fù)合材料表面處的反應(yīng)層的形成增加。這些反應(yīng)層的斷裂韌性和橫向斷裂強(qiáng)度比本體材料的斷裂韌性和橫向斷裂強(qiáng)度低。因此，在這些表面具有最佳強(qiáng)度和斷裂韌度、對(duì)切削性能至關(guān)重要的區(qū)域中，這些反應(yīng)層已被磨掉。因此，這些磨削要求使得具有切屑控制結(jié)構(gòu)的陶瓷切削刀片的制造變得昂貴，并且在需要復(fù)雜的切屑控制結(jié)構(gòu)的情況下，這種陶瓷切削刀片的制造在商業(yè)上是不切實(shí)際的。

然而，在大多數(shù)情況下，為了商業(yè)上和實(shí)踐中將陶瓷切削刀片應(yīng)用到延性材料(傾向于在高速加工期間形成不合需要的長(zhǎng)切屑)諸如軟碳、合金和不銹鋼以及球墨或可鍛鑄鐵的自動(dòng)(即無(wú)人)高速加工，需要一些形式的切屑控制以提供所需的短切屑。

以往，在必要時(shí)，將單獨(dú)的非一體式斷屑器夾緊到陶瓷刀片的平坦頂部前刀面，以提供一定程度的切屑控制。現(xiàn)有技術(shù)中另一種嘗試解決方案是在陶瓷刀片的頂部前刀面中提供一體式上升斷屑器結(jié)構(gòu)(即架型斷屑器)。

在一種現(xiàn)有技術(shù)的陶瓷切削刀片中，在鄰近切削刃的前刀面上提供斜面(T形(T-land)或K形(K-land))。在具有從斜面上升并處在斜面上方的模制凹形壁的前刀面上提供島狀部。斜面和后刀面均處于磨削狀態(tài)。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是其保持了具有平坦前刀面的陶瓷刀片的強(qiáng)切削刃(即斜面和后刀面在切削刃處形成的夾角為大于90度)，同時(shí)在一些有限的條件下提供切屑控制。遺憾的是，這種設(shè)計(jì)和單獨(dú)的頂部夾緊設(shè)計(jì)可能在切屑形成時(shí)擁堵或阻礙切屑的流動(dòng)，并且由此被認(rèn)為其增加了切削所需的功率，同時(shí)還增加了切屑在切削刃處或其附近施加的應(yīng)力，導(dǎo)致切削刃壽命縮短。

發(fā)明內(nèi)容

本領(lǐng)域長(zhǎng)期以來(lái)需要具有切屑控制結(jié)構(gòu)，優(yōu)選地具有正前角設(shè)計(jì)的陶瓷切削刀片，并且可輕松制造，成本低廉，同時(shí)在高金屬切削速度下在一定的進(jìn)料和切削深度范圍內(nèi)提供切屑控制和可接受的金屬切削壽命。因此鑒于以上所述研發(fā)了本發(fā)明。

在本發(fā)明的一個(gè)方面，切削刀片包括由陶瓷材料制成的主體。該主體具有第一表面、第二表面和至少一個(gè)在第一表面和第二表面之間延伸的后刀面。第一表面包括沿徑向向外的方向延伸至切削刃并且沿徑向向內(nèi)的方向延伸至內(nèi)邊緣的切屑形成特征。切屑形成特征包括從切削刃徑向向內(nèi)朝向圓形底部表面向下傾斜的前壁，以及從圓形底部表面徑向向內(nèi)朝向內(nèi)邊緣向上傾斜的后壁。