[发明专利]带有涂层主体的聚晶金刚石切削工具

说明书

技术领域

本发明涉及用于机加工铝合金工件的表面的切削工具。更具体地，本发明涉及用于涂层这种切削工具的主体表面的实践，以避免铝转移至工具，使得工具寿命最大化且使得机加工表面的损伤最小化。

背景技术

许多制造物品从金属铸件制成，所述金属铸件带有被机加工至指定形状和指定尺寸的表面。通常，这种机加工包括在预制主体中钻孔或精加工孔。许多机动车辆动力系部件由需要钻孔或孔精加工操作的铝合金铸件制成。铣孔是孔精加工操作的一个示例。在该操作中，少量的原料借助于称为铣具的特定工具从孔的内径去除。铣具用于车辆变速器的铸铝合金阀主体和发动机气缸体和气缸盖中的孔的精加工操作。切削操作的范围宽，从而需要使用许多切削工具和金属机加工操作。为了工具更换或工具整修(refurbishing)，切削工具的设计对于在不停止的情况下保持机加工操作是重要的。

具有聚晶金刚石插件的切削工具广泛地用于铝、铝合金和其它非铁材料的机加工。具体地，具有聚晶金刚石(PCD)插件的圆形可旋转切削工具用于精加工操作以将铝合金铸件中的孔机加工至最终尺寸和圆度。PCD插件是为机加工操作提供硬的、耐用的切削尖端或边缘的主体。PCD带尖端工具通常由强工具钢或金属碳化物成分的主体形成，带有一对或多对PCD切削边缘。PCD切削插件包括在合适的基体材料中烧结的随机取向的硬质金刚石颗粒的共生块体。由硬PCD材料形成的切削边缘改进了切削工具的有效寿命并提供更好的表面质量。

除了PCD切削边缘之外，工具主体(例如，旨在于成形孔时旋转的工具)还可具有有助于将工具相对于工件定位且减少工具变圆(roundout)的引导表面和/或边缘。具体地，PCD带尖端铣具可具有跟随精加工孔且有助于保持工具和孔的同心度的表面和/或边缘，同时切削表面去除铝合金切屑或颗粒。这些铣具有时具有一对或多对径向延伸的引导表面和/或边缘。在其它情况下，这些铣具可具有三个径向延伸的引导表面和/或边缘。铣具通常被机加工使得引导表面和/或边缘紧密跟随机加工孔而不会损坏所述孔且不去除附加材料。这通过使得引导表面和/或边缘的直径比PCD切削边缘的直径小若干微米来实现。快速旋转工具上的引导表面和/或边缘接合机加工表面并跟随机加工表面且减少切削工具的振动。

除了引导表面和/或边缘和PCD切削边缘之外，工具还可以具有排屑表面以沿工具主体和从被切削的孔进行排屑。在铣具中，这些表面形成槽且有时具有工具主体中的圆形螺旋凹槽的形状。在其它情况下，这些表面可以是直的。在另外的情况下，这些表面可具有螺旋和直的表面的组合。

因而，在切削工具的操作期间，铝合金切屑通过PCD切削边缘从机加工表面去除且通过沿排屑表面滑动从切削区域去除。然而，有时铝切屑瞬时地积聚在旋转引导表面和/或边缘或排屑表面上。当切屑粘附到排屑表面并积聚在排屑表面上时，阻碍了随后的切屑的通过，从而导致材料积聚，这擦伤和/或损坏被机加工的表面。当工具已经使用一段时间且已经磨损时，碎屑在工具表面上的这种积聚更快。如果不进行校正，碎屑在工具表面上的这种积聚会导致机加工孔的表面质量降低和/或工具的断裂。因而，这种情况可能需要过早地整修切削工具。

在用PCD切削工具机加工期间，切削速度通常高。因而，去除的切屑是热的，从而增加切屑瞬时粘附到未切削工具表面(例如引导表面和/或边缘或排屑表面)的可能性，导致切屑积聚和损坏表面。需要使得PCD切削工具的引导表面和/或排屑表面上的铝材料积聚最小化。

发明内容

代表性切削工具可以是例如铣具，即被旋转以扩孔或成形孔的工具。工具的主体可以由高速工具钢或烧结碳化物制成。烧结碳化物材料可以通过使用钴作为粘结剂烧结碳化钨颗粒制成。

当铣具用于在铝中精加工孔时，铣具可被成形以具有保持器部分和刀具主体部分。切削工具的保持器部分被置于且紧固在带动力机器的芯轴中，所述机器定位并旋转切削工具。工具的刀具主体部分支承相对的聚晶金刚石(PCD)切削边缘，在金属去除切削操作中，所述PCD切削边缘从工件的孔内径去除原料。

在本发明的实施例中，切削工具的引导表面/边缘和排屑表面用氢化类金刚石碳(DLC)材料涂层。已经发现铝切屑不粘附到类金刚石碳材料且切屑通过旋转工具和机加工流体或通过其它方式被运送远离机加工表面且离开切削区域。