[发明专利]用于制造切削工具的方法和机器设备

说明书

用于多步骤的机加工切削工具的方法，包括步骤：限定切削工具的数据组(12)；将工件(14)定位在机加工装置中；通过测量方法确定待机加工的工件(14)的数据组(18)；基于所限定的切削工具的数据组(12)而限定用于机加工装置的至少一个机加工程序；使工件(14)经历至少一个机加工程序，由此获得工件(14)的中间几何尺寸；通过测量装置确定工件(14)的第二数据组(22)，并将机加工过的工件(14)输送到第二机加工装置。此外，所述方法包括对定位、确定工件(14)的数据组(18)、限定机加工程序、使工件(14)经历机加工程序和输送到第二机加工装置的步骤进行重复，直到工件(14)具有目标几何尺寸的形状为止。

技术领域

本发明涉及一种用于制造由高硬度材料制成的切削工具的方法和用于执行该方法的机加工设备。例如用于精密切削的切削工具包括前刀面、后刀面和由这些刀面交会的位置处的脊部形成的切削刃。切削工具的该部分参与切削，其中至少该部分由高硬度材料制成。所述方法是包括用于执行切削工具的外部塑形(external shape)(称为宏观成形)的至少一个工艺和用于执行精加工(称为微观成形)的至少一个工艺的多步骤方法。

背景技术

切削工具的精确生产是困难的，特别是在切削主体至少部分地由非常坚硬的耐磨材料构成时，例如，诸如单晶金刚石(MCD)、化学气相沉积金刚石(CVD-PCD)、多晶金刚石(PCD)、立方氮化硼(CBN)、陶瓷和金属陶瓷。这些材料可应用在许多机加工工艺中。此外，切削工具可构造为夹层元件，该夹层元件包括(例如)由碳化物制成的主体，由多晶金刚石制成的切削刃尖被连接到该主体。

切削工具，例如可转位切削刀片(indexable cutting insert)，包括至少一个具有预定几何尺寸和硬度的切削刃，以提供对工件的机加工。可转位切削刀片通常是三角形、正方形、六边形或十二边形的切削刀片，该切削刀片有沿着可转位切削刀片的边缘的侧面的切削刃。如果切削刃磨损，则可以旋转可转位切削刀片以呈现新的切削刃。切削刃在机加工工艺(特别是配料去除工艺)期间承受高载荷，其中全部工艺能量在切削刃处转换，从而例如导致类似微爆流(micro burst)的损伤。

可以设计切削刃的区域中的切削工具的几何尺寸，使得切削工艺的性能提高。切削刃和断屑器的位置和形状以及粗糙度对于提供具有改善特性的切削工具是重要的。在精密工具的情况下，获得高精确度的轮廓是重要的。由于可借助工具达到几微米的机加工精确度，不精确的产品的外观可导致不可接受的容许偏差。这种用于精密机加工的至少部分由高硬度材料制成的切削工具是昂贵的，并且精加工是耗时和成本高昂的。

用于通过去除材料而机加工切削工具的多步骤方法在现有技术中被广泛知晓。过去曾尝试使机加工工艺的复杂度最小化，或使工艺步骤的数量、投资额和机加工次数最小化。

通常，用于制造切削工具的工艺包括至少一个用于粗机加工工件或坯件的操作和精机加工的操作。在每个用于粗机加工(诸如宏观机加工)和用于精机加工或微观机加工的操作步骤期间，可应用不同机加工方法。

采用宏观成形操作使切削工具材料的工件或坯件形成指定的形状，其中传统上通过磨削执行该操作。但是由于诸如磨轮或磨盘的机加工工具必须与在机加工工艺中待机加工的工件接触，因此工具遭受严重的磨损并且材料去除低。这种机加工工具的使用寿命缩短，从而导致增大的制造成本和机加工次数。曾尝试提供诸如激光机加工等的用于粗机加工的非接触机加工操作。特别地，使用高前进速度的操作参数来执行用于粗机加工工件的激光机加工，以形成粗略的期望轮廓，从而产生大的材料去除。

根据所使用的激光，可将激光机加工视为归功于在工件中吸纳激光束的生热工艺。因此，激光机加工的缺点在于机加工精确度令人不满意，特别是机加工过的表面的平整度可能质量较差。

在精机加工操作期间，可执行不同的步骤，其中最初一个步骤产生显著的材料去除，接着可进行精加工几何尺寸和表面构造的其它步骤，例如，使用利用不同操作参数的激光切除来获得所需的表面质量。但是，也广泛知晓利用磨削的机加工或电火花机加工用于精细操作。这些工具仅可应用在工件可以容易地操作的区域。