[发明专利]材料加工中的新产品及其制造方法

说明书

本发明涉及刀夹(tool holder)及其制造方法，其中在所述刀夹上存在陶瓷材料振动阻尼层。

背景技术

制造用机械中的刀夹在使用时具有振动倾向并且产生噪音。这种振动通过对结果精度的负面影响而干扰加工工艺。振动还产生使制造用机械周围的环境恶化的令人厌烦的干扰噪音。

完美的制造用机械不产生任何振动，并且所有的能量都被送到将要进行的过程。在实践中，在机械的各种部件彼此依赖工作时总是出现振动。随着机械的磨损变得越来越严重，其动力学性质发生变化。这意味着在机械寿命的不同时期期间，可以出现新类型的振动。振动可以导致工件差的表面品质和工件较低的精度、对机械和工具例如切削工具的进一步磨损，其中最糟糕的情况是产生无法补救的损坏。

在材料例如金属、塑料、木材或复合材料的加工期间，还出现由机械噪音和由来自加工的振动导致的高水平噪音所导致的问题。能够除去大部分对人耳不舒服的频率区间内的振动噪音是重要的。期望的是，将该水平降低至低于80dB的水平。

进一步的问题是，在先前已知的用于沉积振动阻尼材料的方法中，可达到的沉积速率相对低。先前已知的用于沉积振动阻尼材料的另一问题是，沉积需要在相对高的温度下进行，这对将要被沉积的制品或工件的特性可能是有害的。因此，所述用于沉积的方法可例如损坏将要被沉积的制品或工件的内部和/或外部结构，或者损害所述制品或工件的退火。

用在刀片夹(insert holder)中的切削刀片的问题是，由于例如冲击(shock)和振动，它们的寿命短。通过在刀片与刀片夹之间施加振动阻尼层，可以减少或消除冲击并且通过这种方式增加刀片寿命。

因此，期望得到磨损和/或振动减少的有振动阻尼的刀夹。此外，期望得到保持精度高的有振动阻尼的刀夹，由此可以避免材料的疲劳。因此，期望得到消除或减轻上述缺点的有振动阻尼的刀夹。

发明内容

根据第一方面，本发明通过提供用于排屑应用的包括振动阻尼材料的器具而解决上述问题中的一个或多个，其中所述振动阻尼材料是通过纳米尺寸的簇形式排列的材料。

根据第二方面，本发明还提供制造根据第一方面的用于排屑应用的器具的方法，包括下列步骤：

a)提供器具；和

b)将纳米尺寸的簇形式的材料沉淀在所述器具上，由此在所述器具中产生振动阻尼效果，所述材料优选为陶瓷。

根据本发明的第三方面，提供能通过根据第二方面的方法获得的器具。

根据本发明的第四方面，提供工件或制品在用于排屑应用的器具中，优选在切削工具中，最优选在车削、镗孔、钻孔、铰孔、车螺纹、铣削、刨削、去毛刺、穿孔和/或拉削工具中的用途，所述工件或制品能由在包括磁控阴极(magnetron cathode)的反应器中将氮化碳材料沉积在工件或制品上的方法(其中所述氮化碳材料在施加时优选由纳米和/或亚纳米尺寸的簇/聚集体组成)获得，所述方法包括：

(a)进行设置使得所述阴极在所述反应器中具有磁场(优选类磁控管磁场(magnetro-like magnetic field))；

(b)将工件或制品放置在所述反应器中；

(c)将一种或多种含碳工艺气体和反应性气体引入到所述反应器中；

(d)赋予所述工艺气体和反应性气体能量以形成等离子体从而使所述工艺气体分解为自由基并进一步使碳材料沉积到所述工件或制品基材上、以及使所述反应性气体离子化以提高氮(氮气)化学吸附到所述碳上的速率；和

(e)在分解和化学吸附之后从所述腔室排出各气体。

磁场可以具有不同的拓扑结构。优选它可以为类磁控管磁场。在上述根据本发明的第四方面的方法中，奠基石之一是CVD过程，其使得含碳气体例如甲烷、乙炔、一氧化碳、二氧化碳能够裂化成自由基并因此容许含碳自由基沉积到所述工件或制品上。另一奠基石是在所述方法中使用的PVD硬件。

根据本发明的第五方面，提供用于执行根据第三方面的方法的存储在数据载体上的计算机程序。

具体实施方式

在整个说明书中，表述“用于排屑应用的器具”意在包括任何固定的或者旋转的排屑工具，例如用于车削、铣削、钻孔、去毛刺、拉削或穿孔等的工具、或者用在所述工具中的切削刃或切削刀片、和用于所述排屑工具的夹持装置例如用于安装在机床中的夹头、刀夹、安装装置等。

在阻尼设计中存在两种主要的方法：被动阻尼和主动阻尼。被动阻尼方法在机械设计和/或在机械部件之间的阻尼层的应用中使用高阻尼容量的材料。这些方法简单和可靠。主动阻尼采用传感器和致动器，并且可以用于低频激励。本发明涉及被动方法。