專利名稱：帶有磨損識別層的刀片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于工件切削加工的切削刀具中的切削刀片。
背景技術(shù)：
銑削刃具和工件切削加工用的別的刀具一般都裝有一個或多個切削刀片，這種刀片具有限定的使用壽命，所以必須定期更換。只有一個刀刃的刀片必須被換掉，而具有多個刀刃的刀片則往往可在其刀座上進(jìn)行轉(zhuǎn)位，亦即放入另一個使用位置，這樣，一個迄今為止尚未用過的刀刃便處于工作位置。必要時，該刀刃也可在另一個刀座上繼續(xù)使用，即在該刀座上使用這個迄今為止尚未使用過的刀刃。
上述過程需要小心從事，一方面是為了防止迄今為止刀刃尚未用過的刀片被更換或轉(zhuǎn)位，另一方面則是為了防止在更換或轉(zhuǎn)位刀片時沒有認(rèn)出或漏掉刀刃已用過的刀片。
從EP 0908259 A2已知一種具有復(fù)合層的刀片，其切屑面用一種對沖擊不敏感的材料而具有降低磨損的表面和低的摩擦系數(shù)。而其自由面則涂敷一種切削材料或切削材料組分，這種切削材料組分比切屑面涂層的切削材料或切削材料復(fù)合物具有較高的耐磨強(qiáng)度和較大的硬度。這樣，就改善了自由面的磨損以及工件的表面質(zhì)量和尺寸精確性。
這就是說，沒有解決上面提到的問題。

發(fā)明內(nèi)容
所以本發(fā)明的目的在于，提出一種用于相應(yīng)切削刀具中的、便于刀具維修的刀片。
這個目的是通過權(quán)利要求1所述的刀片來實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明的刀片在其一個自由面或幾個自由面上設(shè)置了一層可磨掉的顯示層，其顏色與位于下方的面或?qū)拥念伾煌?。其中，?yīng)盡可能達(dá)到盡可能高的顏色對比度。自由面上涂敷的顯示層應(yīng)盡可能在刀片短時間使用后，例如在切削加工幾分鐘以后，就顯示出明顯的加工痕跡，并至少部分地被磨掉，所以可看見顏色不同的基體。所以顯示層的一種可能的實(shí)施形式是不耐磨的——甚至對磨損是相當(dāng)敏感的，例如顯示層可微弱地粘附在基體上。但也可設(shè)置經(jīng)久的顯示層，這種顯示層在刀片使用時改變顏色。
除此以外，或一種替代方案是，顯示層可對別的敏感而顯示出相應(yīng)的相鄰刀刃已經(jīng)被使用過。例如顯示層可對熱敏感，并在加熱到超過只有在一個工作的刀刃的鄰近處產(chǎn)生的極限溫度時，例如200℃時，顯示層改變顏色。改變顏色可以基于氧化或別的變化，而且最好是不可逆的。如果相鄰的刀刃也只是短時間運(yùn)行過并在刀刃相鄰的相關(guān)自由面區(qū)域具有至少短時間的溫度超過極限溫度，則顯示層保持長期可看出的顏色變化。由于熱作用引起的顏色變化具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即在加工中沒有直接接觸工件的自由面區(qū)域也變色。
通過上述的顯示層可用簡單的方式識別出切削刀具的刀片是否已經(jīng)工作過和哪些刀刃尚未使用過。這樣就可進(jìn)行刀片更換或轉(zhuǎn)位。特別是可避免發(fā)生這種情況，即已經(jīng)用過的刀片在維修時被忽略掉，或尚未使用的刀片被更換掉，或在可轉(zhuǎn)位的刀片時，把已用過的刀刃重新放到工作位置，或尚未用過的刀刃仍保持不用。所以通過本發(fā)明的刀片明顯簡化了相應(yīng)切削刀具的維修。
顯示層最好是淺色的，例如黃色或銀光色，而切屑面則最好是深色的。切屑面最好設(shè)置一層氧化鋁(Al2O3)層，其中在Al2O3層的下面和上面還可設(shè)置其他的層。所以刀片可涂幾層，其中的Al2O3層構(gòu)成減小磨損的涂層。但Al2O3層還可有附加的面層。不用Al2O3層，也可用具有相同或更好性能的其他耐磨層。
為了制作本發(fā)明刀片，最好首先在基體上，亦即在全部側(cè)面上和頂面上以及必要時還有在底面上涂敷可含有一層Al2O3層的減少磨損的涂層。作為最上層例如涂敷氮化物層(例如氮化鈦)。該層最好也進(jìn)行整個面積涂敷，然后從經(jīng)受較大磨損荷載的面積上除掉。特別是，作為顯示層用的氮化物層最好從切屑面上除掉。這可用機(jī)械的方法磨掉，例如通過清刷過程或噴砂處理來實(shí)現(xiàn)。最好這樣進(jìn)行，即不僅切屑面露出，而且鄰近的刀刃也露出，這樣顯示涂層不用完全延伸到刀刃。
清刷或噴砂處理過程同時是刀刃和切屑面的事后處理，通過該過程使刀刃和切屑面范圍內(nèi)的涂層光滑，這有利于切削過程和使用壽命的提高。
附圖之簡要說明本發(fā)明的有利的細(xì)節(jié)可從各項(xiàng)從屬權(quán)利要求中以及附圖或下面的說明中得知。
附圖表示本發(fā)明的一個實(shí)施例，其中

圖1表示自由面具有顯示涂層的刀片在使用前的透視圖；圖2表示圖1刀片在其第一刀刃使用幾分鐘后的透視圖；圖3表示圖1和2的刀片在兩個刀刃使用后的透視圖；圖4表示圖1刀片以另一種比例示出的部分剖面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1所示的刀片1為矩形刀片，它有一個例如用硬質(zhì)合金制成的基體2，基體2可以是燒結(jié)的碳化鎢或別的硬質(zhì)合金?；w2也可以用陶瓷材料制成。
刀片1有一個底面3、多個側(cè)面4、5和一個頂面6。頂面6和底面3被一個作為固定孔用的通孔7穿通。必要時可設(shè)置附加的固定孔，或不用固定孔，也可用別的固定方式或固定可能性。
在刀片1的預(yù)定使用時，頂面6構(gòu)成切屑面，而側(cè)面4、5則構(gòu)成自由面。在切屑面6和側(cè)面4、5之間構(gòu)成刀刃8、9、10、11，這些刀刃在本實(shí)施例中是直的。
切屑面6作為平面示出。必要時，它可具有附加的結(jié)構(gòu)，例如排屑槽、斷屑器等。相應(yīng)地也適用于自由面4、5。自由面在圖1中作為平面示出，必要時，自由面也刻有槽(分成若干平面區(qū))，或作成不同于平面的形狀。
根據(jù)需要，刀刃8、9、10、11可在縱向內(nèi)做成不同于直線的形狀和做成彎曲或彎折形狀。而在橫向內(nèi)，刀刃則根據(jù)使用目的做成圓形的，例如圖4所示的用來代替其他刀刃的刀刃9。此外，從圖4可看出在刀片1上設(shè)置的涂層12的構(gòu)造，屬于該涂層的一層底層14既在側(cè)面5又在頂面6延伸。底層14可由多層構(gòu)成，并形成一個減少磨損的涂層。該涂層例如可以是或含有一層Al2O3層。例如可在基體2上首先設(shè)置一層底層、在其上設(shè)置一層增附劑層和在該增附劑層上再設(shè)置Al2O3層。這個三層的系統(tǒng)總的構(gòu)成耐磨層14。
此外，在自由面5上的一層至少鄰近刀刃9的顯示層15也屬于涂層12。在這個實(shí)施例中，該顯示層為氮化鈦層，它看起來呈黃色或黃銅色。而位于其下的耐磨層14則呈黑色或暗色。
顯示層15沒有理想的摩擦性能，而且是相當(dāng)薄的。在制造刀片1時，該顯示層被涂敷到耐磨層14上并至少必須從要求耐磨層14的摩擦性能的這些面積區(qū)域重新除掉。這些面積區(qū)域尤指與切屑接觸的部分。除掉切屑面6的顯示層15可用化學(xué)的或物理的或機(jī)械的方法進(jìn)行，例如通過刷子刷掉或別的磨粒磨掉，例如噴砂，這種噴砂處理還對以這種方式重新露出的耐磨層14和刀刃9起平整作用。
在圖1所示的未使用狀態(tài)中，上述刀片1具有完好的自由面4、5，特別是在鄰近刀刃8、9的部位仍具有其本來的顏色，從而表明刀刃8、9尚未使用過。在側(cè)面4、5涂敷氮化鈦的情況下，顯示層在刀刃8、9的鄰近部位呈光亮的黃銅色。而切屑面6則具有涂一層Al2O3的刀片的典型外觀，亦即該切屑面是相當(dāng)暗至幾乎黑色的。
下面的說明是在這樣的前提下進(jìn)行的刀片1已裝入切削刀具的刀具本體中，亦即刀刃9形成一個工作的刀刃。一旦切削刀具投入使用，刀刃9就與工件的材料接觸并開始切削加工工件的材料。由于有耐磨層14，刀片磨損是很少的，尤其是在刀刃9和切屑面6的部位。但當(dāng)顯示層15在刀刃9的區(qū)域內(nèi)變色時，自由面5則產(chǎn)生相當(dāng)大的起始變化。與顯示層15比較，變了顏色的區(qū)域呈別的顏色，并可看出明顯暗的耐磨層14。從而在刀刃9的相鄰部位產(chǎn)生可立即識別和容易看出的暗的變色區(qū)和磨蝕區(qū)16，如圖2所示。變色是一種熱引起的變化，例如由于氧化所致。如圖2所示，形成了變色區(qū)域17，在這個區(qū)域內(nèi)的顯示層15例如呈氧化色。這種氧化色是由于通過刀刃9切削加工工件引起刀片發(fā)熱所致，在較長的使用后，自由面5則可出現(xiàn)圖3所示的外觀。但在幾分鐘的切削加工后，就已經(jīng)出現(xiàn)了圖2所示的外觀，所以操作人員一眼就可看出刀刃9已經(jīng)使用過，而刀刃8則完全沒有使用。如果刀刃8也第一次使用過，則呈現(xiàn)圖3所示的外觀。這時自由面4在刀刃8的鄰近部位呈現(xiàn)暗區(qū)18，這表明刀刃8已使用過。
刀片1在這里是一種具有四個可用刀刃8、9、10、11的可轉(zhuǎn)位刀片。通過顯示層15一眼就可看出刀刃8、9、10、11哪一個已用過和哪一個還沒有用過。所以裝有這種刀片的切削刀具的維修是特別簡單的。
在刀片1上設(shè)置了一個復(fù)合涂層，它包括一層耐磨層14和一層顯示層15。該顯示層最好設(shè)置在一個或幾個自由面上，亦即在徑向刀片時，設(shè)置在側(cè)面上，而在切向刀片時，則設(shè)置在底面或頂面上。顯示層15很敏感，在相鄰刀刃8、9、10、11短時間使用后就在顯示層15上留下了明顯的痕跡，這時該顯示層變色和/或被磨掉，所以可清楚看出位于其下的別的顏色的層或材料。通過這種明顯的顏色對比或亮度對比可毫不困難地立即認(rèn)出已使用過的刀刃。自由面作為顯示面使用之所以證明是特別有利的，是因?yàn)樵谠撎幙稍O(shè)置一層摩擦的也可能是不利的涂層，而對刀片的加工結(jié)果不產(chǎn)生負(fù)面影響。
權(quán)利要求
1.刀片具有一個基體(2)，該基體有一個底面(3)、側(cè)面(4、5)和一個頂面(6)，其中至少頂面(6)作為切屑面和一個側(cè)面(4、5)作為自由面；一個可磨掉的顯示層(15)，該顯示層設(shè)置在自由面(4、5)上，且其顏色與載它的一個面(14)的顏色不同。
2.按權(quán)利要求1的刀片，其特征為，基體(2)用一種硬質(zhì)合金制成。
3.按權(quán)利要求1的刀片，其特征為，基體(2)帶有減少磨損的涂層(14)。
4.按權(quán)利要求3的刀片，其特征為，至少在切屑面(6)上設(shè)置有減少磨損的涂層(14)。
5.按權(quán)利要求1的刀片，其特征為，既在切屑面(6)上又在自由面(4、5)上設(shè)置有減少磨損的涂層(14)。
6.按權(quán)利要求1的刀片，其特征為，在自由面(4、5)上，顯示層(15)涂敷在減少磨損的涂層(14)上。
7.按權(quán)利要求1的刀片，其特征為，顯示層(15)涂敷在整個自由面(4、5)上。
8.按權(quán)利要求1的刀片，其特征為，顯示層(15)對磨損是敏感的。
9.按權(quán)利要求1的刀片，其特征為，該刀片(1)具有多個可用的刀刃(8、9、10、11)。
10.一種刀片的制作方法，首先設(shè)置減少磨損的涂層，然后設(shè)置另一種顏色的顯示涂層，以后這種顯示涂層從選定的區(qū)域重新被磨掉。
11.具有按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的刀片的刀具，其特征為，該刀片是這樣定位的，即它確定一個正的后角。
全文摘要
在一種刀片上設(shè)置了復(fù)合涂層,該涂層包括一層耐磨層和一層顯示層。該顯示層最好設(shè)置在一個或多個自由面上,亦即在徑向刀片時,設(shè)置在側(cè)面上,而在切向刀片時,則設(shè)置在底面或頂面上。顯示層很敏感,在相鄰刀刃短時間使用后就在該顯示層上留下了明顯的痕跡,這時該顯示層變色和/或被磨掉,所以可清楚看出位于其下的不同顏色的層或材料。通過這種明顯的顏色對比或亮度對比可毫不困難地立即認(rèn)出已使用過的刀刃。自由面作為顯示面使用之所以被證明是特別有利的,是因?yàn)樵谠撎幙稍O(shè)置一層摩擦的且可能是不利的涂層,而對刀片的加工結(jié)果不產(chǎn)生負(fù)面影響。
文檔編號B23B27/16GK1344595SQ0114104
公開日2002年4月17日 申請日期2001年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月2日
發(fā)明者W·維特施, J·德羅布尼夫斯基 申請人:沃爾特公開股份有限公司