專利名稱：一種銑刀片的制造方法及按該方法制造的銑刀片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種銑刀片的制造方法和按該方法制造的銑刀片，它具有由硬金屬、陶瓷或類似的硬質(zhì)材料制成的、被嵌入的嵌件，在刀片基體內(nèi)具有一個中心孔，其中，嵌件的尖部處在刀片基體的圓周上。
一種已公知的上述類型的銑刀片，其制造方法費事、費時、并且昂貴。其刀片基體例如通過將具有所要求厚度的鋼板沖壓并去毛刺而成。在這樣預(yù)制好的刀片基體中設(shè)置用于嵌件的孔，該嵌件優(yōu)選作為具有相應(yīng)的圓形且不變的剖面的硬金屬銷或類似物制成。
該硬金屬銷被壓入刀片基體的孔內(nèi)并與之焊接在一起。最后還至少對刀片基體的孔進(jìn)行感應(yīng)淬火并對銑刀片鍍鋅。
這樣制造的銑刀片不僅在制造上昂貴，另外其安裝也具有很大缺點。由于通常只對孔部區(qū)域進(jìn)行感應(yīng)淬火，銑刀片在外部區(qū)域內(nèi)只有低的硬度。沖壓成的刀片基體也不是確切地平整，因此，其孔不能穩(wěn)定地、即不能圓柱形地延伸。這不利地影響刀片孔對支承軸的容納和其載荷。因此在該區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)高的、不均勻的磨損。此外，這可導(dǎo)致在孔的棱邊區(qū)域中形成毛刺或飛邊，它們伸出到刀片基體的平面之外。當(dāng)銑刀片和隔板的間隔不夠大時，在使用時這可導(dǎo)致銑刀軸的卡鎖。
本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種用于制造開頭所述類型銑刀片的方法，利用該方法，可制造具有平整的外部區(qū)域、高的硬度和嵌件牢固配合的低成本的銑刀片。
按照本發(fā)明，上述任務(wù)的解決方案是，在一個壓模的與刀片基體外輪廓協(xié)調(diào)一致的凹模的容納腔中填入粉末狀的金屬燒結(jié)材料，其中，將預(yù)制好的嵌件置入所填入的金屬燒結(jié)材料中并在壓模中定位，在將金屬燒結(jié)材料裝入和將嵌件定位在壓模內(nèi)之后壓成一個坯件，將從壓模中取出的坯件同被壓入的嵌件一起燒結(jié)，并且根據(jù)需要再進(jìn)行淬火和/或表面處理。
嵌件按公知的方式預(yù)制好，其本身的幾何形狀取決于使用情況和需要情況。重要的是，嵌件與刀片基體形狀吻合地和構(gòu)成傳力鏈(kraftschluessig)地連接。它是這樣實現(xiàn)的，即，刀片基體采用一種在燒結(jié)時強烈收縮的材料，從而通過壓配合將嵌件構(gòu)成傳力鏈地牢固保持住。此外，被壓制和被燒結(jié)的刀片基體可淬火，并可在需要時被毫無問題地進(jìn)行表面處理，如電鍍。該生產(chǎn)過程被大大簡化并且使用已公知的方法步驟和裝置。
在填充過程中，金屬燒結(jié)材料的裝入和嵌件的定位可以按不同方式實現(xiàn)。一種是，先將填充過程進(jìn)行大約一半，將嵌件插入到壓模的凹模內(nèi)并在其中定位，然后完成填充過程；另一種是，將嵌件可徑向移位地定位、保持在壓模的凹模內(nèi)，在填充過程完成之后通過徑向移位使嵌件在所填入的金屬燒結(jié)材料內(nèi)定位。在壓制過程開始及結(jié)束前，完全還可以考慮填充和定位過程的其他變化形式。
一種實施形式被證明是特別有利的，其特征是，用鉬合金化的燒結(jié)金屬作為金屬燒結(jié)材料，坯件在約1200-1300℃下在保護(hù)氣體氣氛中燒結(jié)約60到90分鐘。這種材料在燒結(jié)過程中在徑向和軸向上收縮約1.5-2％。由此，燒結(jié)密度相對于坯件密度提高約0.3-0.5g/cm3。這取決于初始密度和燒結(jié)參數(shù)。所達(dá)到的殘余孔隙度達(dá)小于5％體積。
嵌件在刀片基體內(nèi)的保持可通過以下方案被進(jìn)一步改善，即，用硬金屬銷作為嵌件，其在軸向上具有至少一個橫截面減小的段；或者，用硬金屬銷作為嵌件，其橫截面向尖部連續(xù)縮小。
燒結(jié)的坯件在添加碳的條件下淬火。由于殘余孔隙度低，邊緣滲碳可以被精確控制，這使得可以達(dá)到確定的硬化深度。表面硬度可以達(dá)到HRC60或者HV710，硬化深度有利地達(dá)0.8mm并且硬度大于HV600。
由于小于5％體積的低的殘余孔隙度，燒結(jié)銑刀片可以不經(jīng)過預(yù)處理而進(jìn)行表面處理，如鍍鋅。
按照本發(fā)明方法制造的銑刀片的特征是，被嵌入的、在軸向上設(shè)置有咬邊的(Hinterschnitt)、預(yù)制好的硬金屬銷作為嵌件通過刀片基體在燒結(jié)時的收縮被固定在燒結(jié)的刀片基體內(nèi)。硬金屬銷與刀片基體的焊接被省去了，并且還達(dá)到了硬金屬銷被更好地固定在刀片基體內(nèi)。燒結(jié)的銑刀片可與被固定的硬金屬銷一起作為一個單元進(jìn)行表面硬化和表面處理。為了使支承軸更容易地被插入刀片基體的孔內(nèi)，可以設(shè)計為，刀片基體的孔的棱邊設(shè)置有坡口。
下面借助附圖中描述的實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。圖中示出

圖1一個銑刀片的水平剖面；圖2沿線II-II通過圖1所示銑刀片的縱剖面；圖3用于制造圖1和2所示銑刀片的壓制裝置在第一填充位置中的示意圖；圖4被部分填充的壓制裝置在第二填充位置中；圖5被部分填充的壓制裝置在作為硬金屬銷構(gòu)成的嵌件的插入位置中；圖6在第二個填充過程之后的壓制裝置；圖7在壓制位置中的壓制裝置；圖8在壓制過程之后被打開的、帶有在取出位置中的坯件的壓制裝置；和圖9至14一個以另一種方式工作的壓制裝置在填充、定位、壓制和取出等不同的位置中。
圖1和圖2所示的剖面圖示出按照本發(fā)明方法制造的銑刀片10的一個實施例。帶有中心孔14的燒結(jié)刀片基體11具有一個圓周輪廓，它帶有五個徑向隔開的臂。在每個臂內(nèi)固定有一個向尖部連續(xù)縮小的硬金屬銷12，它通過刀片基體11在燒結(jié)時產(chǎn)生的收縮被構(gòu)成傳力鏈地保持住。這種保持通過硬金屬銷12的錐形形狀被加強。在此，相對于直徑為d的尖部段，端部段在直徑D上擴(kuò)寬，它們構(gòu)成刀片基體11中的側(cè)凹(Hinterschnitt)，起到加強保持的作用。硬金屬銷12的尖部13在刀片基體11的臂上沿圓周隔開距離。
借助圖3至圖8對為制造圖1和圖2所示銑刀片10所使用的方法進(jìn)行說明，其中，使用了由一個下模UST、一個孔模BST、一個上模OST和一個凹模W組成的、帶有填充裝置FE的一個壓制裝置。在該實施例中，確定銑刀片10的外輪廓15的凹模W被保持在一個基件B中。與該輪廓相匹配的下模UST在凹模W內(nèi)可移動，并且可被調(diào)整到圖3和圖4所示的兩個填充位置中。在圖3中，凹模W和下模UST形成一個容納腔A1，其高度大約相當(dāng)于刀片基體11的一半厚度。該容納腔A1借助填充裝置FE被填充以粉末狀金屬燒結(jié)材料，如含鉬的燒結(jié)金屬。這里，填充裝置FE可以被推移到容納腔A1的上方。
如果容納腔A1被填滿，下模UST就向下移動，如圖4所示。在此所形成的容納腔A2則只被填充了一半?？啄ST保持在其原有位置中，并且與容納腔A1和A2的自由端平齊地終止。
如圖5所示，當(dāng)嵌件HMS處于插入位置時，壓制裝置保持其在圖4所示的位置。嵌件HMS被埋入在所裝入的燒結(jié)材料填料內(nèi)并被定位，其中，其尖部被插入設(shè)置在凹模W中的容納部內(nèi)。
如果嵌件HMS的埋入和定位已完成，就完全填滿容納腔A2，如圖6所示。在第二個填充過程結(jié)束后，下模UST和上模OST在模具W內(nèi)相對移動，填料與嵌件HMS一起被壓成坯件GL，如圖7所示。
然后，打開壓制裝置，將坯件GL從凹模W中推出，例如通過下模UST的進(jìn)一步移動，從而可對其進(jìn)行其它的工藝步驟，如燒結(jié)、淬火及需要時的表面處理等。
在圖9至圖14所示的方法中，在填充位置時形成一個如圖9所示的容納腔A3。在基件B和壓模的凹模W內(nèi)，硬金屬銷HMS可在通道內(nèi)移動地被導(dǎo)引到在其位置中，被保持住。在圖9所示的填充位置中，這些通道被下模UST封閉?？啄ST與凹模W上側(cè)平齊地終止。從圖10可看出，通過填充裝置FE的水平移動，容納腔A3被填充以金屬燒結(jié)材料。容納腔A3與待壓制的坯件所必需的金屬燒結(jié)材料的量協(xié)調(diào)一致。如圖11所示，通過向下移動下模UST和上模OST，容納腔A3與帶有待移動的硬金屬銷HMS的模具ST對準(zhǔn)。然后，將模具ST向孔模BST的方向移動，將硬金屬銷HMS移動到被填入的金屬燒結(jié)材料中這樣遠(yuǎn)，使其占據(jù)其在待制造的銑刀片中的位置，如圖12所示。下模UST和上模OST相向移動，在此，金屬燒結(jié)材料與被定位后保持住的硬金屬銷HMS一起被壓成一個坯件GL，如圖13所示。如圖14所示，如果打開壓制裝置，向上移動下模UST，被壓制成的坯件GL就被從壓制裝置中推出。
在此，在兩種情況下，隨后進(jìn)行的帶有硬金屬銷12的坯件GL的燒結(jié)在保護(hù)氣體氣氛中在1200-1300℃下進(jìn)行約60-90分鐘，使得燒結(jié)的刀片基體11具有小于5％體積的殘余孔隙度。
在一個淬火設(shè)備中，燒結(jié)的銑刀片10在添加碳的條件下淬火，其中，硬度達(dá)到HRC60和HV710。硬化深度在硬度大于HV600的條件下延伸至0.8mm。
如果需要，可以對燒結(jié)的和淬火的銑刀片10進(jìn)行表面處理，如鍍鋅。
按上述方式制成的銑刀片10成本低廉并且最佳地滿足所提出的條件，其中，特別是嵌件、如硬金屬銷在刀片基體內(nèi)極好地保持和刀片基體的性能有利地不同于按已公開方式制造的銑刀片。
重要的是，使用一種金屬燒結(jié)材料，它在燒結(jié)后具有足夠大的收縮量，以便使嵌入的硬金屬銷被構(gòu)成傳力鏈地保持住。此外，通過硬金屬銷的相應(yīng)形狀借助形狀吻合使這種保持被加強。銑刀片的形狀、嵌件的數(shù)量和形狀可以任意選擇。金屬燒結(jié)材料和嵌件的材質(zhì)可以改變，不必背離本發(fā)明的方法，只要相應(yīng)匹配壓制和燒結(jié)過程的參數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種用于制造銑刀片的方法，該銑刀片具有由硬金屬、陶瓷或類似的硬質(zhì)材料制成的被嵌入的嵌件，在刀片基體內(nèi)具有一個中心孔，其中，該嵌件以其尖部安置在刀片基體的圓周上，其特征是，將粉末狀金屬燒結(jié)材料填入一個壓模(W，UST，BST，OST)的與刀片基體(11)的外輪廓協(xié)調(diào)一致的凹模(W)的容納腔(A1，A2，A3)中，其中，將預(yù)制好的嵌件(HMS)裝入所填入的金屬燒結(jié)材料中并在壓模(W，UST，BST，OST)的凹模(W)內(nèi)定位，在將金屬燒結(jié)材料裝入并將嵌件(HMS)定位在壓模(W，UST，BST，OST)內(nèi)后壓制一個坯件(GL)，并且將從壓模(W，UST，BST，OST)中取出的坯件(GL)與被壓入的嵌件(HMS)一起燒結(jié)，并且在需要時此后再進(jìn)行淬火和/或表面處理。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，將填充過程首先進(jìn)行到大約一半，將嵌件(HMS)插入壓模(W，UST，BST，OST)的凹模(W)內(nèi)并在其中定位，然后完成填充過程。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，嵌件(HMS)被徑向可移動地定位地保持在壓模(W，UST，BST，OST)的凹模(W)中，在填充過程之后，通過徑向移位使嵌件(HMS)在所填入的金屬燒結(jié)材料內(nèi)定位。
4.按照權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征是，使用鉬合金化的燒結(jié)金屬作為金屬燒結(jié)材料，將坯件(GL)在約1200-1300℃下在保護(hù)氣體氣氛中燒結(jié)約60到90分鐘。
5.按照權(quán)利要求1或4之一所述的方法，其特征是，使用硬金屬銷作為嵌件(HMS)，它們在軸向上具有至少一個具有減小的橫截面的段。
6.按照權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其特征是，使用硬金屬銷(12)作為嵌件(HMS)，它們的橫截面朝向尖部連續(xù)縮小。
7.按照權(quán)利要求1至6之一所述的方法，其特征是，將燒結(jié)過程進(jìn)行至殘余孔隙度小于刀片基體(11)的體積的5％。
8.按照權(quán)利要求1至7之一所述的方法，其特征是，將燒結(jié)的坯件(GL)在添加碳的條件下淬火至HRC60和HV710的硬度。
9.按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征是，進(jìn)行硬化深度至0.8mm、硬度大于HV600的淬火。
10.按照權(quán)利要求1至9之一所述的方法，其特征是，對燒結(jié)的銑刀片(10)不經(jīng)過預(yù)處理即進(jìn)行電鍍表面處理(鍍鋅)。
11.按照根據(jù)權(quán)利要求1至10之一或多項所述的方法制造的銑刀片，其特征是，在一個燒結(jié)的刀片基體(11)內(nèi)，通過刀片基體(11)在燒結(jié)時的收縮，作為嵌件(HMS)固定了被嵌入的、在軸向上設(shè)置有咬邊的、預(yù)制好的硬金屬銷(12)。
12.按照權(quán)利要求11所述的銑刀片，其特征是，燒結(jié)的銑刀片(10)經(jīng)過淬火和表面處理。
13.按照權(quán)利要求11或12所述的銑刀片，其特征是，刀片基體(11)的孔(14)的棱邊設(shè)置有坡(16，17)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造銑刀片的方法,該銑刀片具有由硬金屬、陶瓷或類似的硬質(zhì)材料制成的被嵌入的嵌件,在刀片基體內(nèi)具有一個中心孔,其中,該嵌件以其尖部安置在刀片基體的圓周上,還涉及按此方法制造的銑刀片。該新方法的特征是,將粉末狀金屬燒結(jié)材料填入一個壓模的與刀片基體的外輪廓協(xié)調(diào)一致的凹模的容納腔中,其中,將預(yù)制好的嵌件裝入所填入的金屬燒結(jié)材料中并在壓模的凹模內(nèi)定位;在將金屬燒結(jié)材料裝入并將嵌件定位在壓模內(nèi)后壓制一個坯件;將從壓模中取出的坯件與被壓入的嵌件一起燒結(jié),并且在需要時然后再進(jìn)行淬火和/或表面處理。對于這樣制造的銑刀片,嵌件在銑刀片基體內(nèi)的保持和刀片基體的性能被大大改善。
文檔編號B22F7/08GK1346302SQ00805288
公開日2002年4月24日 申請日期2000年1月22日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月20日
發(fā)明者吉多·庫爾茨, 赫伯特·柯尼希, 托馬斯·布羅格哈默 申請人:卡爾·西蒙兩合公司