有凹口或槽口的超高壓燒結切削工具及其制造方法和保持機構技術

在由高壓燒結材料制成的傳統小規格可轉位刀片中，其不具有用于將刀片連接到工具固定器上的螺釘孔或凹口，從而將刀片夾緊到固定器上比較復雜且緊固作用力比較弱。其原因在于高壓燒結材料的硬度比較大，表面加工非常困難。在本發明專利技術中，采用利用檢流計鏡使其光獲得增強的激光器，通過調節輸出功率同時高度精確地控制光線的位置進行加工，以在高壓燒結材料組成的可轉位刀片的前角表面中設置工具固定器連接凹口。這樣，小規格高壓燒結材料構成的可轉位刀片可以方便、穩定地通過夾具固定到固定器上，從而降低了預備時間，提高了加工精度，并且使裝配的可靠性增強。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術提供一種由具有凹處或槽口的燒結物材料如燒結金剛石和燒結立方氮化硼(下文稱作“cBN”)制造的切削工具以及制造此種切削工具的方法。
技術介紹
如果從廣泛意義上進行分類，切削刃為高壓燒結材料的切削工具可以被分成下述三組。如圖7(a)所示，第一類切削工具整體由高壓燒結材料1構成，其尤其在小規格切削工具上采用。如圖7(b)所示，第二類切削工具中高壓燒結材料1由硬質合金制成的支撐金屬2進行強化。如圖7所示，第三類切削工具中硬質合金作為基體且其被切削掉數個部分以留下凹口，而具有連接支撐金屬的高壓燒結材料通過釬焊方式焊接到此凹口中。在圖7(c)所示的例子中，在切削工具的中心設置有夾緊孔。雖然高壓燒結材料具高硬度且具有優良的抗磨損性能，但是考慮到其昂貴的成本，往往采取各種努力以縮小切削工具中所采用的此種材料的量。在需要內切圓等于或大于3.97mm的大幾何尺寸的切削工具中，主要采用上述第三種結構。(在絕大多數情況下，切削工具的尺寸主要取決于內切圓的大小)。另一方面，切削工具中采用的上述第一和第二種結構提供小幾何尺寸。其原因在于，不是采用第三種結構以削減使用材料的量，而是采用上述切削出的高壓燒結材料作為工具，從而不需要將其焊接到碳化物基體上，這樣使得制造過程比較經濟。同樣地，近來越來越需要在切削操作中提高操作效率，在一些情況下，需要在廣泛的切削深度和進給速率的情況下進行切削操作；但是在此種需要高功效的切削操作例子中，即便在用于具有相對大幾何尺寸的工具中，也需要選擇第一和第二切削工具結構，其原因在于當采用第三種結構的切削工具時，切削齒的長度可能不夠或者由于切削操作時產生的大量熱量使切削刃的溫度上升，從而使釬焊焊接出現松動。為了固定切削工具，公知的系統是借助于螺釘或類似部件通過前述孔將在中心部分具有孔的切削工具夾緊到工具固定器上。另一種通常采用的系統是所謂的“上夾”(clamp-on)系統。在“上夾”系統中，無中心孔的切削工具通過夾具夾緊到固定器上，其中夾具通過工具的頂部將工具壓緊在固定器上。切削工具上設置固定孔的系統的問題在于，在小規格工具中，貫通中心部分的位置鉆孔使工具本身的機械強度降低。同樣地，“上夾”系統的問題在于，由于切削工具的夾緊僅僅依靠工具和固定器之間的摩擦，與采用固定孔的系統相比，其固定作用力相對較弱。需要著重指出的是，高壓燒結材料在非常高的高壓/高溫下進行燒結成直徑為等于或大于25mm的型坯。然后，為了使用型坯作為原材料來制造切削工具，此型坯將經過多種加工步驟。高壓燒結材料的硬度非常高，其可加工性不強，從而對此材料進行加工的方法受到限制。切削刃為高壓燒結材料的常規切削工具采用下述形式，其被釬焊焊接到基體燒結致密物上，其中致密物被加工以將其切削成大多數部件為如圖7(c)所示的預定形狀。關于在高壓燒結材料上進行切削操作，其公知的方法包括層切、線切削、激光加工和放電加工。在上述方法中，放電加工僅僅適用于導電的加工對象。日本專利申請公開第H07-299577號公開了在通過將激光照射到其上以加工cBN燒結致密物的方法中，在氮氣或者惰性氣體環境中進行上述操作的技術方案。本專利技術涉及燒結的cBN致密物的切削，與在空氣中進行上述操作的傳統方案相比，其能夠在低激光輸出功率下在致密物上進行切削和其他加工操作，從而使其能夠產生不具有碎屑的切削表面，且具有較小的由于熱導致的偏差。同時，日本專利申請公開第H04-2402號公開了一種由設置有連接孔的線體加強陶瓷構成的切削工具。前述第一或第二結構中的高壓燒結致密物已經在由高壓燒結材料構成的傳統小規格切削工具中采用。在此情況中的夾緊系統為“上夾”系統。主要借助于前角(rake)表面(切削表面)和夾緊部件之間的摩擦力形成的“上夾”系統方式的固定通常不是很穩固。在采用螺釘夾緊系統的例子中需要在切削工具的中心部分周圍形成通孔。由于在通孔部件中工具作用力降低，其缺點在于此工具不能在惡劣環境下使用。如前所述，由于硬度的原因，高壓燒結材料難于進行加工，而激光加工是一種解決方案。但是，利用激光對高壓燒結材料進行加工的關鍵點傳統上是激光能量穿透燒結的cBN致密物的切削操作，比較強調加工的速度，從而采用高功率激光。此種情況的問題在于難于聚焦激光光束、經常產生由于熱量引起的疵瑕，從而導致大量的切槽損耗。
技術實現思路
本專利技術涉及一種加壓燒結切削工具，其特征在于其整個前角表面由高壓燒結材料構成，其在前角表面的中心部分具有凹口或槽口，以將所述工具夾緊到工具固定器上。由于整個前角表面由高壓燒結材料構成，所以在切削刃附近沒有釬焊，從而消除了釬焊導致的失效，而且其使制造過程簡化，并且使制造成本降低。另外，通過在前角表面的中心部分具有凹口或槽口，切削工具能夠被壓緊作用在工具固定器凹口上，同時被側向拉入作用于固定器上，這樣不會出現工具在固定器上產生移動或從固定器上滑落。在上述加壓燒結體中，在一些情況下，整個工具由高壓燒結材料構成，在另外一些情況下，所述高壓燒結材料的切削表面的相對側通過硬質合金進行強化，本專利技術對上述任何一種情況都適用。在工具在產生大量熱負載的切削條件下運用時，其整體可以由熱傳導率高的高壓燒結材料組成，從而減輕熱負載。另一方面，采用通過硬質合金強化的工具，其總體硬度由于硬質合金的硬度而得到增強，而且由于使用的比較昂貴的高壓燒結材料的量減少，工具的成本得以降低。另外，上述高壓燒結材料可以采用燒結cBN致密物或者燒結金剛石致密物。根據工件的類型，通過采用燒結金剛石致密物對鋁合金，采用燒結cBN致密物對鑄鐵、鋼和鐵合金可以獲得最佳的工具性能。上述設置在前角表面中的凹口或槽口能夠被設置成由凹口或槽口和切削表面相交構成的線具有直線部分。采用本專利技術中的結構，凹口或槽口設置成在工具表面中具有直線部分，其中通過對夾緊部件的夾緊到工具固定器上的部分進行精加工，夾具和工具之間形成線性或平面接觸，從而使保持力增強。同樣，前述凹口也可以形成為圓錐體或平截頭體。在此例中，使夾緊部件的夾緊到工具固定器上的部分形成球體或類球體，在工具上形成穩定的點接觸，從而消除由于偏向一邊的裝配導致的緊固作用力不穩定。本專利技術中的凹口或槽口的形狀可以采用上述以外的其它各種形狀，例如從前角表面看的榫狀或榫眼形狀。通過夾緊部件的端部的裝配，當進行緊固時，在凹口或類似物的傾斜表面上，產生使切削工具向內作用于工具固定表面上的作用。然后，此作用力緊密作用到凹口或類似物的傾斜表面上。此斜面越陡，則向內作用力越大。在實際運用中，凹口或類似物的形狀根據上述向內作用力和作用到工具固定器上的夾緊作用力之間的平衡來予以確定。在凹口形狀為上述圓錐體時，作用于工具固定表面的向內作用力和將切削工具夾緊到固定器的作用一起應當大體上固定，從而形成穩定的連接。為了形成作用力的平衡，圓錐體的頂端角度為100到140度之間。特別優選110到130度之間，因為這樣平衡更為令人滿意。在采用榫狀形式的例子中，切削工具將被更加穩固地固定到工具固定表面上。根據專利技術設置在前角表面中的凹口或槽口優選通過激光加工形成。本專利技術中采用的激光加工既可適用于燒結cBN材料，也可以適用于燒結金剛石材料。由于這些高壓燒結材料的硬度高，通過采用研磨輪或者類似物進行研磨操作不能夠獲得足夠的加工速度，從而不本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種加壓燒結切削工具，其特征在于：其整個切削表面由高壓燒結材料構成，其在切削表面的中心部分具有凹口或槽口，以將所述工具夾緊到工具固定器上。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：植田丞司，馬場良介，佐橋稔之，久木野曉，
申請(專利權)人：住友電氣工業株式社，
類型：發明
國別省市：JP[日本]