[发明专利]可应用于机械加工工具的切削刀片和机械加工工具

说明书

本发明涉及一种可应用于机械加工工具的切削刀片和机械加工工具。刀片(1)具有切削刃(12)，其可以是完全尖锐的或者可以具有R＝0.030mm和0.050mm之间的圆弧，在这两种情况下具有在68°和90°之间的冲击角(123)，以及圆弧形的破屑部(13)，二者都布置在至少1mm厚的覆盖刀片(1)的整个切削表面的多晶金刚石(PCD)层(11)中。该工具包括由可耦接到机械加工中心的芯(22)形成的本体(2)，所述芯外部承载容纳切削刀片(1)的周边套筒(21)，其中，该切削刀片PCD层(11)与套筒(21)直接接触。本发明可以包括在套筒(21)和芯(22)之间的液压系统(23)。

技术领域

本发明涉及可以被用于耐热材料(钛、铬镍铁合金、镍基超耐热合金、钴基超耐热合金、铁基超耐热合金)的粗加工和精加工(铣削、钻、镗和铰)的工具和刀片(刀具)。

本发明的应用范围是工件的机械加工，特别是用于航空航天、汽车或能源工业。

背景技术

钛、铬镍铁合金和其他耐热材料是极难机械加工的材料，主要由于以下原因：

-它们具有低导热率，其是一特性，该特性意味着在机械加工期间由待切削材料和刀片的切削刃之间的摩擦生成的所有热量几乎都被传递到切削刃，导致所述刃容易达到高达600℃的温度。在该温度下，钛具有高反应性，使得在切削处理期间生成的切屑可能由于其本身温度的影响而最终被焊接回工件。

-它们具有低的杨氏模量，其意味着材料由于生成的高剪切力而弯曲并且攻击切削刃，通过从刀片的后部推动抵靠切削刃而将其损坏。

-缺乏被称为“积屑瘤”的效应，其是在切削刃的前方和上方积聚材料。该特性意味着可能在低切削速度下工作以达到良好的结果，但同时其生成更高的剪切力，这又由于上述的低杨氏模量而导致上述弯曲。

用于机械加工耐热材料诸如钛或铬镍铁合金的现有解决方案，例如，通过切屑移除，当前依赖于碳化钨工具(或更通常称为硬质金属工具或硬质合金工具的工具)。

已经做出尝试来使用陶瓷材料或PCD切削刀片，但是结合的结构不允许用于解决与利用硬质金属复合材料诸如碳化钨刀片的当前系统相关联的问题。鉴于缺乏任何技术解决方案，当前不存在使用类似于本发明的PCD刀片的PCD刀片的解决方案。

现今用于机械加工耐热材料的工具通常由可转位碳化钨刀片制成，组装在钢本体(如环的类型)上，用于大切屑体积的粗加工。还存在(整体式)整体硬质合金工具工件精加工工具。

碳化钨还具有一系列热和机械缺点，主要是其低的导热率。这意味着其不能充分消散切削时产生的热量，并且必须限制切削速度(通常达50m/min)。

另一方面，最苛刻的工业诸如航空航天工业所要求的质量标准，使得即使当持续的磨损实际上较小(在200到300微米的量级)时，也需要移除刀片或工具。因此，在这些条件下碳化钨刀片的平均使用寿命很少达到一小时。

换句话说，一方面考虑到碳化钨被限制至低切削速度结合其短的使用寿命，使用这些硬质金属刀片所获得的生产率是相当低的，并且此外它们需要不断的维护和在库存中的大量备用工件。

此外，当前系统(其使用碳化钨刀片)的用户不能获得他们使用的机械的最大性能。这是因为事实，即机械应该能够以更高的切削速度工作而不会因此而损失扭矩。然而，碳化钨的热和机械限制不允许这样。

申请人不知道任何足够类似于本发明的方法或机械加工中心，以致影响其新颖性或创造性。

发明内容

本发明涉及一种机械加工工具。其还涉及在其中使用的刀片。本发明的不同实施方式解决了现有技术的缺点。