阅读说明：本技术 通过压实粉末来生产切削刀片生坯的压实装置和方法 (Compacting device and method for producing a cutting insert green body by compacting a powder ) 是由 迪尔克·施特肯堡 马格努斯·舍林德 于 2018-04-12 设计创作，主要内容包括：通过压实粉末来生产切削刀片生坯的压实装置和方法,其中模具(30)有助于限定模具空腔(23),该模具空腔(23)限定待形成的生坯的形状,所述模具包括：-上模具部分(31),其与上冲头(21)一起限定所述模具空腔的上部分；-下模具部分(33),其与下冲头(22)一起限定所述模具空腔的下部分；以及-中间模具构件(35a、35b),其能够在垂直于压制轴线(x2)的平面中移动并且其限定所述模具空腔的中间部分。所述模具空腔的中间部分限定底切部分,该底切部分围绕待形成的生坯周向地延伸,并且该底切部分包括处在生坯中的三个或更多个周边转位凹槽。(a compaction apparatus and method for producing a green cutting insert by compacting powder, wherein a die (30) helps to define a die cavity (23), the die cavity (23) defining the shape of the green body to be formed, the die comprising: -an upper mould part (31) defining, together with an upper punch (21), an upper part of the mould cavity; -a lower die portion (33) defining, with a lower punch (22), a lower portion of the die cavity; and-an intermediate mould member (35a, 35b) which is movable in a plane perpendicular to the pressing axis (x2) and which defines an intermediate portion of the mould cavity. The intermediate portion of the mold cavity defines an undercut portion that extends circumferentially around the green body to be formed and includes three or more peripheral indexing grooves in the green body.)

通过压实粉末来生产切削刀片生坯的压实装置和方法

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的压实装置和根据权利要求13的前序部分的通过压缩粉末来生产切削刀片生坯的方法。

本发明涉及由粉末生产切削刀片(例如用于通过以铣削、钻孔、车削或类似的形式的切屑形成方法来加工金属的切削刀片)的技术领域，粉末被压实成生坯，生坯进而经受烧结过程。通常，经烧结的生坯然后借助于任何合适的涂覆技术(比如例如物理或化学气相沉积)而设置有合适的耐磨涂层。

背景技术

一种已知类型的切削刀片1(参见图1a和图1b)具有底切部分2，该底切部分2围绕切削刀片的中间部分周向地延伸，并且其由形成在切削刀片的外周壁4中的几个相互连接的且直的转位凹槽3组成。图1a和图1b示出了布置在铣刀6的专用凹穴5中的这种类型的切削刀片1，其中每一个凹穴5设置有圆柱形销或类似物或固定突起的形式的转位构件7，其中每一个转位构件7被接纳在切削刀片1的转位凹槽3中，以便确保切削刀片正确地且稳定地被定位在凹穴中。每一个切削刀片1借助于螺钉形式的紧固构件8固定到铣刀6，该紧固构件8延伸穿过切削刀片中的中心孔。作为替代，切削刀片1可以借助于一个或多个夹具固定到铣刀6。每一个切削刀片1的端面上的数字代表切削刀片的不同的切削刃。当这种类型的切削刀片1上的切削刃已经被磨损或即将被磨损时，切削刀片可以从相关联的凹穴5松开并且然后在新的转位位置中重新安装在该凹穴中，以便使切削刀片的新的切削刃定位在有效的切削位置。

在用于生产具有上述类型的底切部分2的切削刀片1的常规制造方法中，首先通过压实粉末生产切削刀片生坯，随后生坯被烧结。经烧结的生坯然后被加工，例如通过研磨，以便形成转位凹槽3并且从而形成底切部分2。这种加工构成了相当昂贵的制造步骤。为了节省成本，因此，通过在生坯的生产期间(即当压实粉末时)直接压制来形成底切部分2是期望的。

JPH 1094899A公开了通过粉末压实来生产切削刀片生坯的方法，其中使用拼合模具来实现生坯的外周壁中的底切部分。

发明内容

本发明的目的是实现新的且有利的生产切削刀片生坯的方式，该切削刀片生坯将用于制造上述类型的切削刀片(即具有底切部分的切削刀片)，该底切部分围绕切削刀片的中间部分周向地延伸，并且其包括形成在切削刀片的外周壁中的三个或更多个转位凹槽。

根据本发明，该目的借助于具有权利要求1中限定的特征的压实装置来实现。

本发明的压实装置包括至少一个上冲头、至少一个下冲头和模具，该模具构造用以有助于限定模具空腔，模具空腔限定待形成的生坯的形状，该模具包括：

-上模具部分，其构造用以与上冲头一起限定所述模具空腔的上部分，并且设置有用于接纳上冲头的钻孔，其中上冲头能够移动穿过上模具部分中的钻孔，以便能够相对于上模具部分沿着压制轴线移动；

-下模具部分，其与下冲头一起限定所述模具空腔的下部分，并且设置有用于接纳下冲头的钻孔，其中下冲头能够移动穿过下模具部分中的钻孔，以便能够相对于下模具部分在压制轴线的方向上移动；以及

-两个或更多个中间模具构件，其能够在垂直于压制轴线的平面中相对于彼此并且相对于上模具部分和下模具部分在前进位置和退回位置之间横向地移动，在前进位置，中间模具构件一起限定模具空腔的中间部分，并且在退回位置，中间模具构件从模具空腔撤回。

由中间模具构件限定的模具空腔的中间部分位于模具空腔的所述上部分和所述下部分之间，其中所述模具空腔的该中间部分构造用以限定底切部分的形状，该底切部分围绕待形成的生坯的中间部分周向地延伸，并且包括处在待形成的生坯中的三个或更多个周边转位凹槽。

利用根据本发明的解决方案，在切削刀片的中间部分处的期望的底切部分在压实过程中直接地实现，而不需要使用JPH 1094899A中示出的类型的较大的拼合模具部分。相反，底切部分可以借助于定位在上模具部分和下模具部分之间的相当小的中间模具构件实现。JPH 1094899A中示出的类型的较大的拼合模具部分之间的交界面由在拼合模具部分上的相对较大的接触表面组成。利用较大的接触表面，在接触表面上存在不想要的粉末污染的增加的风险。在需要的公差内生产具有较大的形成表面的拼合模具部分也是更困难和昂贵的。因而，包括在根据本发明的压实装置中的较小的中间模具构件对在模具构件之间的交界面处的接触表面上的粉末污染不是太敏感，并且也可以以相比较大的拼合模具部分更简单且更成本高效的方式生产。此外，与较大的拼合模具部分相比，在粉末压实期间将较小的中间模具构件保持在前进位置需要较小的力。

与JPH 1094899A中示出的类型的较大的拼合模具部分(其覆盖待形成的切削刀片生坯的外周壁)相比，包括在根据本发明的压实装置中的中间模具构件在任何地方都没有在待形成的切削刀片生坯的外周壁上方或下方延伸，并且这些中间模具构件的上边缘和下边缘因此将在切削刀片生坯的外周壁上造成周向分模线压制毛刺。因而，包括在根据本发明的压实装置中的较小的中间模具构件将比JPH 1094899A中示出的类型的较大的拼合模具部分在切削刀片生坯的外周壁上造成更多的分模线压制毛刺。通常，这些另外的分模线压制毛刺对于切削刀片的质量和性能是不利的，但是在本案中，这样的另外的分模线压制毛刺对切削刀片的质量和性能没有影响，因此可以被接受。就分模线压制毛刺而论，与JPH1094899A中示出的类型的较大的拼合模具部分(其将造成在生坯的上边缘和下边缘之间一直延伸的更长的竖直分模线压制毛刺)相比，包括在根据本发明的压实装置中的较小的中间模具构件的正面效应是它们将不会造成在生坯上一直向上延伸到上边缘或向下延伸到下边缘的任何竖直分模线压制毛刺。由包括在根据本发明的压实装置中的中间模具构件造成的较短的竖直分模线压制毛刺因此不会到达生坯的上边缘和下边缘，并且因此，对由生坯形成的切削刀片的切削刃将不具有任何负面影响。

根据本发明的压实装置的进一步有利特征从下面的描述和所附权利要求书将是明显的。

本发明还涉及具有权利要求13中限定的特征的方法。

根据本发明的方法的进一步有利特征从下面的描述和所附权利要求书将是明显的。

附图说明

参考附图，下面是作为示例提到的本发明的实施例的具体描述。

在附图中：

图1a和图1b是设置有具有转位凹槽的切削刀片的铣刀的不同方向的透视图，

图2a和图2b是根据第一变型的切削刀片生坯的不同方向的透视图，

图2c是图2a和图2b的生坯的侧向视图，

图2d是根据图2c中的线2d-2d的横截面图，

图3是根据第二变型的切削刀片生坯的透视图，

图4a和图4b是根据第三变型的切削刀片生坯的不同方向的透视图，

图4c是图4a和图4b的生坯的侧向视图，

图4d是根据图4c中的线4d-4d的横截面图，

图5a-5i是示出了借助于根据本发明的第一实施例的压实装置生产切削刀片生坯的根据本发明的实施例的方法的相继步骤的一系列图，如在示意性的竖直截面中看到的那样，

图6是由包括在图5a-5i的压实装置中的部分形成的模具空腔的示意图，

图7是图5a-5i的压实装置的示意性竖直剖切的透视图，

图8a是包括在图5a-5i的压实装置中的两个中间模具构件的透视图，如在退回位置中看到的那样，

图8b是图8a的中间模具构件的透视图，如在前进位置中看到的那样，

图9a是根据另一个变型的两个中间模具构件的透视图，如在退回位置中看到的那样，

图9b是图9a的中间模具构件的透视图，如在前进位置中看到的那样，

图10a是包括在根据本发明的第二实施例的压实装置中的部分的示意性透视图，如在压实装置的中间模具构件处在退回位置时看到的那样，

图10b是对应于图10a的示意性透视图，如在中间模具构件处在前进位置时看到的那样，

图11是包括在根据本发明的第三实施例的压实装置中的部分的示意性透视图，

图12是包括在图11的压实装置中的模具、下冲头和芯棒的示意性竖直剖切透视图，

图13a是图11中显示的部分的示意性竖直剖切透视图，如在中间模具构件处在前进位置时看到的那样，以及

图13b是对应于图13a的示意性竖直剖切透视图，如在中间模具构件处在退回位置时看到的那样。

具体实施方式

可以借助于根据本发明的压实装置和方法生产的不同设计的切削刀片生坯10在图2-4中示出。每一个生坯10具有上表面11a、下表面11b和外周壁12。孔13在生坯的上表面和下表面11a、11b之间沿着生坯10的中心轴线x₁轴向地延伸穿过生坯10。在上表面11a和外周壁12之间的尖锐上边缘14a形成围绕上表面延伸的第一系列切削刃，并且在下表面11b和外周壁12之间的尖锐下边缘14b形成围绕下表面延伸的第二系列切削刃。在图2a-2d和图3中示出的生坯10的上表面11a和下表面11b上设置的数字表示沿着上边缘14a和下边缘14b的不同区段的位置，其中每一个这样的区段构成一个单独的切削刃。

底切部分15设置在生坯10的外周壁12中并且围绕生坯10的中间部分周向地且连续地延伸。底切部分15形成生坯10上的腰部并且包括形成在生坯10的外周壁12中的几个相互连接的转位凹槽16。示出的生坯10的转位凹槽16是直的或者至少基本上是直的，如在垂直于生坯的中心轴线x₁的平面中看到的那样，其中底切部分15具有多边形横截面形状，如在垂直于生坯的中心轴线x₁的平面中看到的那样，如在图2d和图4d中示出的那样。示出的生坯10设置有八个转位凹槽16，但是转位凹槽可以具有三个及以上的任何合适的数量。转位凹槽16被使用以便当由生坯10形成的切削刀片安装到加工刀具时，沿着上边缘14a和下边缘14b限定上述不同区段的位置，如上面参考图1a和图1b解释的那样。

在图2a-2d和图3示出的生坯中，转位凹槽16在圆化形拐角17处彼此相遇。在图4a-4d中示出的生坯10中，转位凹槽16在尖锐拐角18处彼此相遇。作为另一个替代，转位凹槽16可以经由包括在底切部分15中的斜切的中间表面而相互连接到彼此。

在示出的生坯10中，外周壁12的位于底切部分15上方和下方的部分与生坯10的中心轴线x₁平行。然而，作为替代，外周壁12的这些部分可以相对于生坯10的中心轴线x₁略微倾斜，使得生坯变为基本上筒形，如在侧向视图中看到的那样。

图5a示意性地示出了包括在根据本发明的实施例的压实装置20中的部分中的一些部分，该压实装置20用于通过压实粉末生产上述类型的生坯10。压实装置20包括构造用以有助于限定空腔23(参见图5e和图6)的上冲头21、下冲头22和模具30，空腔23限定待形成的生坯10的形状。在本说明书和随后的权利要求书中，该空腔23被称为模具空腔。

模具包括上模具部分31，其构造用以与上冲头21一起限定所述模具空腔23的上部分23a(参见图6)并且设置有用于接纳上冲头21的钻孔32。模具30还包括下模具部分33，其构造用以与下冲头22一起限定所述模具空腔23的下部分23b并且设置有用于接纳下冲头22的钻孔34。模具空腔23的上部分23a形成在上模具部分31的内表面和上冲头21的下端表面24之间，并且模具空腔23的下部分23b形成在下模具部分33的内表面和下冲头22的上端表面25之间。上冲头21能够移动穿过上模具部分31中的钻孔32，以便能够相对于上模具部分31沿着压制轴线x₂移动，并且下冲头22能够移动穿过下模具部分33中的钻孔34，以便能够相对于下模具部分33在压制轴线x₂的方向上移动。上模具部分31中的钻孔32具有对应于上冲头21的外周表面的内周表面，并且钻孔32从而将形成用于上冲头21的引导通道。下模具部分33中的钻孔34具有对应于下冲头22的外周表面的内周表面，并且钻孔34从而将形成用于下冲头22的引导通道。

上冲头21和下冲头22以常规方式连接到致动器(未显示)，借助于致动器，上冲头21和下冲头22能够在压制轴线x₂的方向上单独地向上和向下移动。

在图5a中示出的实施例中，上模具部分31能够在压制轴线x₂的方向上相对于下模具部分33轴向地移动，而下模具部分33是固定部分。在此情形中，上模具部分31以常规方式连接到致动器(未显示)，借助于致动器，上模具部分31能够在压制轴线x₂的方向上单独地向上和向下移动。作为替代，下模具部分33能够在压制轴线x₂的方向上轴向地移动。

模具30还包括两个或更多个中间模具构件35a、35b，其构造用以限定模具空腔的中间部分23c(参见图6)，该中间部分23c定位在由上模具部分31和上冲头21限定的模具空腔的上部分23a和由下模具部分33和下冲头22限定的模具空腔的下部分23b之间。模具空腔的该中间部分23c构造用以限定待形成的生坯10的上述的底切部分15的形状。中间模具构件35a、35b定位在上模具部分31和下模具部分33之间，并且能够在垂直于压制轴线x₂的平面中相对于彼此且相对于上模具部分31和下模具部分33在前进位置(参见图5a-5f、图6、图8b和图9b)和退回位置(参见图5g-5i、图7、图8a和图9a)之间横向地移动，在所述前进位置中，中间模具构件35a、35b一起限定模具空腔23的所述中间部分23c，在所述退回位置中，中间模具构件35a、35b从模具空腔23撤回。中间模具构件35a、35b连接到致动器(未显示)，借助于致动器，中间模具构件35a、35b能够在前进位置和退回位置之间移动。当粉末被引入到模具30中位于下冲头22上方的空间内时，并且当粉末随后在上冲头21和下冲头22之间被压实时，中间模具构件35a、35b将处在前进位置。当由粉末的压实形成的生坯10将从模具30移除时，中间模具构件35a、35b将处在退回位置。中间模具构件35a、35b优选地是板形的。

每一个中间模具构件35a、35b具有面向压制轴线x₂的内面36(参见图7-9b)，其中该内面36由一个或多个面区段37组成，所述一个或多个面区段37中的每一个面区段限定待形成的生坯10中的上述转位凹槽16中的一个转位凹槽的形状。在示出的示例中，每一个面区段37沿着直线或者至少基本上直的线延伸，如在垂直于压制轴线x₂的平面中看到的那样。当中间模具构件35a、35b在前进位置时，中间模具构件35a、35b的内面36一起限定模具空腔23的中间部分23c。各个中间模具构件35a、35b的内面36具有比待形成的生坯10的外周壁12的最小高度小的高度。

在图8a-9b中示出的实施例中，存在两个中间模具构件35a、35b，其在压制轴线x₂的相反侧上彼此相反地定位。在图8a-9b中示出的中间模具构件35a、35b中的每一个中间模具构件具有上述类型的由四个面区段37组成的内面36。因而，这些中间模具构件35a、35b将用于生产具有底切部分15(其具有八个转位凹槽16)的生坯。

在图10a和图10b中示出的实施例中，模具包括四个中间模具构件35a-35d，四个中间模具构件35a-35d中的每一个中间模具构件具有上述类型的由两个面区段37组成的内面36。因而，这些中间模具构件35a-35d也将用于生产具有底切部分15(其具有八个转位凹槽16)的生坯。

中间模具构件35a-35d的数量和在每一个中间模具构件上的面区段37的数量当然可以以任何合适的方式被修改，以便实现待生产的生坯10上的需要数量的转位凹槽16。

在图8a和图8b中示出的实施例以及图10a和图10b中示出的实施例中，中间模具构件35a-35d设置有相互接触表面38，当中间模具构件在前进位置时，相互接触表面38相互接触，并且当中间模具构件在退回位置时，相互接触表面38相互分离。因而，在这些实施例中，中间模具构件35a-35d构造用以在前进位置彼此抵靠邻接并且在退回位置彼此分开。作为替代，当中间模具构件在前进位置时，可能在中间模具构件之间的交界面处存在非常小的间隙，例如约0.01mm的数量级。

在图9a和图9b中示出的实施例中，中间模具构件35a、35b设置有相互接触表面39，相互接触表面39在中间模具构件在前进位置和退回位置之间移动期间相互滑动接触。在此情形中，中间模具构件35a、35b到前进位置的最终移动可以刚好在将粉末填充到中间模具构件35a、35b之间的空间内之后或者紧接在冲头21、22到达最终压制位置之前执行。

在图5a-5i和图7中示出的实施例中且在图10a和图10b中示出的实施例中，中间模具构件35a-35d以可滑动的方式被接纳在设置在下模具部分33的上表面41中的相应的引导凹槽40中。

在图11-13b中示出的实施例中，上模具部分31和下模具部分33相互形成一体并且一起形成模具块42，其中中间模具构件35a、35b以可滑动的方式被接纳在设置在模具块42中的相应的横向通道43中。在此情形中，上模具部分31中的钻孔32的横截面等于或大于下模具部分33中的钻孔34的横截面，以便在生坯10将被露出时，允许下冲头22向上移动穿过上模具部分31中的钻孔32。

当待生产的生坯10具有中心孔13时，压实装置20包括用于在生坯中形成中心孔13的芯棒26。在此情形中，上冲头21和下冲头22两者都设置有用于接纳芯棒26的中心钻孔27、28，其中上冲头21中的中心钻孔27与下冲头22中的中心钻孔28对齐。上冲头21和下冲头22可以设置有突出部分，所述突出部分构造用以形成生坯10中的中心孔13的部分。上冲头21还可以具有邻接芯棒26的上端的部分。芯棒26以常规方式连接到致动器(未显示)，借助于致动器，芯棒26能够在压制轴线x₂的方向上单独地向上和向下移动。

现在将参考图5a-5i描述借助于图5a中示出的类型的压实装置20生产切削刀片生坯10的可能操作顺序。

图5a显示了在如下位置的压实装置20，在该位置中，压实装置20被设置用于将粉末填充到在下冲头22上方的模具30中的空间内。在该位置，中间模具构件35a、35b已经移动到前进位置，并且上冲头21和上模具部分31已经向上退回，以便允许粉末填充装置(未显示)移动到在中间模具构件35a、35b之间形成的开口44上方的空间内。而且，下冲头22已经向下退回，以便提供下模具部分33中的另外的空间，从而允许下模具部分33和中间模具构件35a、35b接纳生产所意图的生坯10所需的粉末量。在填充粉末期间，芯棒26被保持在如下位置，在该位置中，其上端与中间模具构件35a、35b的上表面齐平。

图5b显示了当所需量的粉末29已经被引入下冲头22上方的空间内时的压实装置20。例如，粉末29是金属材料或陶瓷材料。在下一个步骤中，上模具部分31向下移动，与中间模具构件35a、35b的上表面接触，并且上冲头21向下移动到如下位置，该位置处在离粉末29的上表面一定距离处，如图5c中示出的那样。此后，芯棒26向上移动到上冲头21中的中心钻孔27内，如图5d中示出的那样。下冲头22然后向上移动，直至粉末29完全地填充在上冲头21和下冲头22之间形成在模具30内的模具空腔23，如图5e中示出的那样。在下一个步骤中，通过迫使上冲头21向下并且迫使下冲头22向上到它们最终的压实位置，粉末29被压实，以便形成生坯10，如图5f中示出的那样，其中生坯10的上部分由在上模具部分31的内表面和上冲头21的下端表面24之间的模具空腔的上部分23a中压实的粉末形成，生坯10的下部分由在下模具部分33的内表面和下冲头22的上端表面25之间的模具空腔的下部分23b中压实的粉末形成，并且上述底切部分15由在中间模具构件35a、35b之间的模具空腔的中间部分23c中压实的粉末形成。

当粉末的压实已经完成时，通过将中间模具构件35a、35b和上冲头及下冲头21、22退回一个短的距离，例如退回约0.1mm的数量级，使得在形成的生坯10上的压实压力缓慢地减小。

当生坯10将从压实装置10移除时，中间模具构件35a、35b被移动到图5g中示出的退回位置，于是，在上模具部分31相对于下模具部分33和上冲头21向上移动的同时，上冲头21和下冲头22向上移动，以便允许将生坯10的周壁12从上模具部分31和下模具部分33释放出来，如图5h示出的那样。此后，下冲头22进一步向上移动，以便将生坯定位在中间模具构件35a、35b的上表面上方，并且芯棒26相对于下冲头22向下移动，以便从芯棒26释放生坯10，如图5i中示出的那样。此外，上冲头21相对于下冲头22和生坯10向上移动，以便从生坯10释放上冲头21。现在，生坯10可以被夹住并且从下冲头22移除，例如借助于机器人臂或设置有夹持工具的类似物。作为替代，可以通过相对于下冲头22向下移动下模具部分33而露出生坯10。

当然，本发明不以任何方式限于上述的实施例和操作顺序。相反，在不偏离比如所附权利要求书限定的本发明的基本思想的情况下，本发明的许多修改可能性对于本领域技术人员而言将是明显的。例如，可以在模具空腔23中压实粉末29期间保持下冲头22不动。在后一种情况下，在粉末29的最终压实期间，仅上冲头21移动。