Композиционные режущие пластины и способ их изготовления

Композиционные режущие пластины и способ их изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение, в общем, относится к способу изготовления композиционных изделий, например заготовок для инструмента, режущих пластин, пластин для перовых сверл и торцевых фрез со сферическим передним концом, имеющих композиционную конструкцию, включающую в себя области с разными характеристиками или свойствами. Способ согласно настоящему изобретению находит широкое применение при изготовлении режущих инструментов и может быть использован, например, при производстве твердосплавных вращающихся инструментов, применяемых при выполнении операций по удалению материала, например, при токарной обработке, фрезерной обработке, нарезании резьбы, проточке канавок, сверлении, развертывании, коническом зенковании, цилиндрическом зенковании и торцевом фрезеровании. Режущие пластины согласно настоящему изобретению могут быть изготовлены из двух подобных твердосплавных материалов, но разных видов.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Режущие пластины, применяемые для механической обработки металлов, обычно изготавливают из композиционных материалов вследствие обеспечения ими привлекательных сочетаний механических свойств, например прочности, пластичности и сопротивления износу, по сравнению с другими инструментальными материалами, такими как инструментальная сталь и керамика. Обычные режущие пластины, изготавливаемые из композиционных материалов, таких как цементированные карбиды, основаны на «монолитной» конструкции, то есть их изготавливают из цементированного карбида одного вида. При этом обычные монолитные режущие инструменты обладают одними и теми же механическими и химическими свойствами во всех местах инструмента.

Материалы, представляющие собой цементированные карбиды, содержат, по меньшей мере, две фазы: по меньшей мере, один твердый керамический компонент и более мягкую матрицу из металлического связующего. Твердый керамический компонент может, например, представлять собой карбиды из какого-либо карбидообразующего элемента, например титана, хрома, ванадия, циркония, гафния, молибдена, тантала, вольфрама и ниобия. Обычным примером является карбид вольфрама. Связующее может представлять собой металл или металлический сплав, обычно кобальт, никель, железо или сплавы этих металлов. Связующее «цементирует» керамический компонент внутри матрицы, взаимосвязанной в трех измерениях. Цементированные карбиды могут быть изготовлены посредством уплотнения металлического порошка, по меньшей мере, из одного керамического компонента и, по меньшей мере, одного порошкового связующего.

Физические и химические свойства материалов, представляющих собой цементированные карбиды, частично зависят от отдельных компонентов металлических порошков, используемых для создания материала. Свойства материалов в виде цементированных карбидов будут определены, например, химическим составом керамического компонента, размером частиц керамического компонента, химическим составом связующего и отношением связующего к керамическому компоненту. Посредством изменения компонентов металлического порошка инструменты, например режущие пластины, включая многогранные режущие пластины, сверла и торцевые фрезы, могут быть обеспечены уникальными свойствами, отвечающими конкретным случаям их использования.

При выполняемой в настоящее время механической обработке новых металлических материалов часто необходимо, чтобы улучшенные виды карбидных материалов достигали требуемого качества и отвечали требованиям, касающимся производительности. Однако режущие пластины, изготавливаемые из монолитной карбидной конструкции, использующей более высокие виды цементированных карбидов, дороги в изготовлении главным образом вследствие высокой стоимости материала. Кроме того, трудно добиться оптимальной композиции обычных монолитных многогранных режущих пластин, содержащих один вид карбидного материала, так чтобы они отвечали разным требованиям для каждого места режущей пластины.

Композиционные вращающиеся инструменты, изготавливаемые из двух или более разных карбидных материалов или видов, описаны в патенте США 6511265. В настоящее время композиционные карбидные режущие пластины изготавливать труднее, чем режущие вращающиеся инструменты. Во-первых, размер режущих пластин обычно значительно меньше, чем у режущих вращающихся инструментов; во-вторых, геометрия определенных режущих кромок и конфигурации стружколомов современных режущих пластин сложны по своему характеру; в-третьих, требуются более высокая точность размеров и улучшенное качество поверхности. В случае режущих пластин конечный продукт создают посредством прессования и спекания изделия, не включая при этом последующие шлифовальные операции.

В патенте США 4389952, опубликованном в 1983 году, представлена новаторская идея изготовления композиционных инструментов из цементированного карбида посредством первоначального изготовления суспензии, содержащей смесь карбидного порошка и жидкого связующего, с последующим созданием слоя смеси с неспеченой прессовкой из другого карбида посредством окрашивания или напыления. Такой композиционный карбидный инструмент имеет разные механические свойства для центральной области и поверхностного слоя. Заявленное применение этого способа включает в себя создание инструментов для бурения горной породы, шахтных инструментов и многогранных режущих пластин для механической обработки металлов. Однако способ на основе суспензии может быть применен только к многогранным режущим пластинам без геометрии стружколома или к стружколому с весьма простой геометрией. Это объясняется тем, что толщина слоя суспензии, очевидно, будет изменять геометрию стружколома, в частности, широко используемые многогранные режущие пластины имеют сложную геометрию стружколома, необходимую для того, чтобы они отвечали все возрастающим требованиям в отношении механической обработки разнообразных рабочих материалов. Кроме того, способ на основе суспензии включает в себя значительное увеличение производственных операций и производственного оборудования.

Для режущих пластин в случае их применения во вращающемся инструменте основная функция центральной области заключается в первоначальном проникновении в обрабатываемое изделие и удалении большей части материала, когда формируют отверстие, в то время как основное назначение периферийной области режущей пластины заключается в увеличении и чистовой обработке отверстия. В течение процесса резания скорость резания значительно изменяется от центральной области пластины к ее внешней периферийной области. Скорости резания внутренней области, промежуточной области и периферийной области пластины различны и, следовательно, приводят к разным напряжениям и формам износа. Очевидно, что скорости резания увеличиваются при увеличении расстояния от оси вращения инструмента. По существу для пластин в режущих вращающихся инструментах, имеющих монолитную конструкцию, характерно ограничение их эксплуатационных характеристик и диапазона применения.

Поэтому пластины, применяемые для сверления, а также другие вращающиеся инструменты, имеющие монолитную конструкцию, не будут иметь равномерные износ и/или выкрашивание и растрескивание в различных точках от центра к наружному краю режущей поверхности инструмента. Кроме того, при сверлении цементированных материалов режущую кромку обычно используют для проникновения в упрочненный поверхностный слой, в то время как остальная часть тела сверла удаляет материал из более мягкой внутренней части цементированного материала. Следовательно, режущая кромка обычных сверлильных режущих пластин с монолитной конструкцией, используемых в таком случае, будет подвергаться износу с более высокой скоростью, чем остальная часть режущей кромки, что приводит к ее относительно короткому сроку службы. В обоих случаях вследствие монолитной конструкции обычных твердосплавных сверлильных режущих пластин частая замена инструмента приводит к чрезмерному простою механического инструмента, в котором используют режущие пластины.

Следовательно, необходимо разработать режущие пластины, как вариант, имеющие современную геометрию стружколома, предназначенные для механической обработки металлов, а также разработать способы формирования таких режущих пластин.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Варианты осуществления настоящего изобретения включают в себя способ изготовления композиционного изделия, включающий введение первого вида металлического порошка из башмака питателя в первую часть полости в матрице и второго вида металлического порошка из башмака питателя во вторую часть полости, при этом первый вид металлического порошка отличается от второго вида металлического порошка по химическому составу или размеру частиц. Первый металлический порошок и второй металлический порошок могут быть уплотнены для образования прессовки. В разных вариантах металлические порошки подают в полость матрицы непосредственным образом. Кроме того, во многих вариантах способ согласно настоящему изобретению обеспечивает возможность фактически одновременного введения двух или более металлических порошков в полость матрицы или в иную полость формы.

Еще один вариант осуществления способа изготовления композиционного изделия включает введение первого вида металлического порошка из первого башмака питателя в первую часть полости в матрице и второго вида металлического порошка из второго башмака питателя во вторую часть полости, при этом первый вид металлического порошка отличается от второго вида металлического порошка, по меньшей мере, одной характеристикой.

Другие варианты осуществления настоящего изобретения содержат композиционные режущие пластины для выполнения операций по удалению материала. Композиционные режущие пластины могут содержать первую область и вторую область, при этом первая область содержит первый композиционный материал, вторая область содержит второй композиционный материал и первый композиционный материал отличается от второго композиционного материала, по меньшей мере, одной характеристикой. Более конкретно, созданы композиционные режущие пластины для модульных вращающихся инструментов, содержащие центральную область и периферийную область, при этом центральная область содержит первый композиционный материал, периферийная область содержит второй композиционный материал и первый композиционный материал отличается от второго композицонного материала, по меньшей мере, одной характеристикой. Термин «центральная область» может быть истолкован в широком смысле, как означающий область, в общем, включающую в себя центр режущей пластины или для композиционного вращающегося инструмента центральную область, содержащую режущую кромку с наименьшими скоростями резания, обычно режущую кромку, которая является ближайшей к оси вращения. Периферийная область содержит, по меньшей мере, часть периферии режущей пластины или для композиционного вращающегося инструмента периферийная область содержит режущую кромку с повышенными скоростями резания, обычно представляющую собой режущую кромку, которая удалена от оси вращения. Следует отметить, что центральная область также может содержать часть периферии режущей пластины.

Если не указано иначе, то все числа, выражающие качественные показатели ингредиентов, время, температуру и т.д. и используемые в данном описании и в пунктах формулы изобретения, во всех случаях следует понимать как изменяемые посредством термина «около». Соответственно, если не указано нечто обратное, то числовые параметры, указанные в последующем описании и в пунктах формулы изобретения, представляют собой приблизительные значения, которые могут изменяться в зависимости от требуемых свойств, попытка получения которых предпринята в настоящем изобретении. По крайней мере, но не в качестве попытки ограничить применение доктрины эквивалентов к объему пунктов формулы изобретения, каждый числовой параметр должен быть, по меньшей мере, истолкован в свете ряда указанных важных чисел и посредством использования обычных способов округления.

Хотя числовые диапазоны и параметры, определяющие объем изобретения в его широком смысле, представляют собой окружение, числовые значения, приведенные в конкретных примерах, указаны по возможности точно. Однако любое числовое значение в действительности может содержать определенные погрешности, являющиеся неизбежным результатом стандартного отклонения, получаемого при проведении соответствующих измерений во время испытаний.

Читателю будут понятны указанные выше, а также другие детали и преимущества настоящего изобретения при рассмотрении приведенного далее подробного описания вариантов осуществления изобретения. Читатель также может осмыслить такие дополнительные детали и преимущества настоящего изобретения при изготовлении и/или использовании вариантов, находящихся в пределах настоящего изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На Фиг. 1а-1d представлен вариант осуществления квадратной многогранной режущей пластины согласно настоящему изобретению, содержащей три области композиционных материалов.

На Фиг. 2а-2d представлен вариант осуществления квадратной многогранной режущей пластины согласно настоящему изобретению, содержащей две области композиционных материалов.

На Фиг. 3а-3d представлен вариант осуществления ромбовидной многогранной режущей пластины согласно настоящему изобретению, содержащей три области композиционных материалов.

На Фиг. 4а-4d представлен вариант осуществления квадратной многогранной режущей пластины согласно настоящему изобретению, содержащей две области композиционных материалов.

На Фиг. 5а-5d представлен вариант осуществления ромбовидной многогранной режущей пластины согласно настоящему изобретению, содержащей четыре области композиционных материалов.

На Фиг.6 представлен вариант осуществления многогранной режущей пластины согласно настоящему изобретению, содержащей три области композиционных материалов.

На Фиг. 7 представлен вариант осуществления круглой многогранной режущей пластины согласно настоящему изобретению, содержащей три области композиционных материалов.

На Фиг. 8 представлен вариант осуществления круглой многогранной режущей пластины согласно настоящему изобретению, содержащей две области композиционных материалов.

На Фиг. 9 представлен вариант осуществления целостного режущего инструмента согласно настоящему изобретению, содержащего две области композиционных материалов.

На Фиг. 10а и 10b представлен вариант осуществления способа согласно настоящему изобретению.

На Фиг. 11а и 11b представлен вариант осуществления способа согласно настоящему изобретению.

На Фиг. 12а и 12b представлен вариант осуществления способа согласно настоящему изобретению.

На Фиг. 13а и 13b представлен вариант осуществления способа согласно настоящему изобретению.

На Фиг. 14а и 14d представлен вариант осуществления способа согласно настоящему изобретению.

На Фиг. 15а и 15d представлен вариант осуществления способа согласно настоящему изобретению.

На Фиг. 16а и 16d представлен вариант осуществления способа согласно настоящему изобретению.

На Фиг. 17а-17d представлен вариант осуществления башмака питателя для использования в вариантах осуществления способа согласно настоящему изобретению.

На Фиг. 18а-18d представлен вариант осуществления башмака питателя, оснащенного механизмом реечной передачи для использования в варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению.

На Фиг. 19а-19d представлен вариант осуществления ромбовидной многогранной режущей пластины согласно настоящему изобретению, содержащей три области композиционных материалов.

На Фиг. 20 представлен вариант осуществления способа согласно настоящему изобретению, при котором башмак питателя согласно Фиг. 18а-18d используют для создания ромбовидной многогранной режущей пластины согласно Фиг. 19а-19d.

На Фиг. 21 представлен вариант осуществления способа согласно настоящему изобретению, показанного на Фиг. 20, в случае которого металлический порошок вводят в матрицу.

На Фиг. 22а-22d представлен вариант осуществления способа согласно настоящему изобретению.

На Фиг. 23а-23d представлен вариант осуществления способа согласно настоящему изобретению.

На Фиг. 24а-24с представлен вариант осуществления режущей пластины сферического переднего конца согласно настоящему изобретению и вариант осуществления режущей пластины сферического переднего конца согласно настоящему изобретению в держателе инструмента.

На Фиг. 25а и 25b представлен вариант осуществления режущей пластины перового сверла согласно настоящему изобретению и вариант осуществления пластины перового сверла согласно настоящему изобретению в держателе инструмента.

На Фиг. 26а и 26b представлен вариант осуществления режущей пластины сферического переднего конца согласно настоящему изобретению.

На Фиг. 27а и 27b представлен вариант осуществления режущей пластины перового сверла согласно настоящему изобретению.

На Фиг. 28а и 28b представлен вариант осуществления режущей пластины согласно настоящему изобретению.

На Фиг. 29а и 29b представлен вариант осуществления режущей пластины перового сверла согласно настоящему изобретению, содержащей две области композиционных материалов.

На Фиг. 30а и 30с представлен вариант осуществления круглой режущей пластины согласно настоящему изобретению, содержащей две области композиционных материалов.

На Фиг. 31а и 31b представлен вариант осуществления круглой режущей пластины согласно настоящему изобретению, содержащей две области композиционных материалов.

На Фиг. 32а и 32b представлен вариант осуществления способа согласно настоящему изобретению, который может быть использован для изготовления круглой многогранной режущей пластины согласно Фиг. 30а-30с или Фиг. 31а-31b.

На Фиг. 33а и 33b представлен вариант осуществления конструкции шестерни, которая может быть использована в случае способа согласно Фиг. 32а и 32b.

На Фиг. 34а и 34b представлен вариант осуществления способа согласно настоящему изобретению, при котором шестерню согласно Фиг. 33а и 33b используют при выполнении способа согласно Фиг. 31а и 31b.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящем изобретении предложены композиционные изделия, такие как режущие пластины, вращающиеся режущие пластины, сверлильные режущие пластины, фрезерные режущие пластины, перовые сверла, режущие пластины перовых сверл, режущие пластины сферической передней части, а также способ изготовления таких композиционных изделий. Композиционные изделия, в частности композиционные режущие пластины, также могут иметь геометрию для образования стружки на верхней либо на нижней поверхностях или как на верхней, так и на нижней поверхностях. Геометрия для образования стружки может представлять собой у композиционных изделий сложную геометрию. Сложная геометрия для образования стружки может представлять собой любую геометрию, которая имеет разные конфигурации на передней поверхности режущего инструмента, например выступы, неровности, гребни, канавки, фаски, задние стенки или сочетания таких признаков.

Используемый здесь термин «композиционное изделие» или «композиционная режущая пластина» относится к изделию или режущей пластине, имеющим дискретные области, отличающиеся по физическим свойствам, химическим свойствам, химическому составу и/или микроструктуре. Эти области не включают в себя обычных покрытий, наносимых на изделие или на режущую пластину. Такие различия приводят к получению областей, отличающихся, по меньшей мере, одной характеристикой. Характеристика областей может представлять собой, по меньшей мере, одну из таких характеристик, как, например, твердость, прочность на разрыв, износостойкость, сопротивление развитию трещин, модуль упругости, коррозионная стойкость, коэффициент теплового расширения и коэффициент теплопроводности. Используемый здесь термин «композиционный материал» относится к материалу, который представляет собой композит, содержащий две или более фазы, например керамический компонент в связующем материале, такой как цементированный карбид. Композиционные режущие пластины, которые могут быть выполнены так, как это предусмотрено в настоящем изобретении, включают в себя пластины, например, для токарной обработки материалов, резания, долбления, фрезерования, сверления, развертывания, конической зенковки, цилиндрической зенковки, торцевого фрезерования и нарезания резьбы.

Более конкретно, в настоящем изобретении предложены композиционные изделия и композиционные режущие пластины, имеющие, по меньшей мере, одну режущую кромку и, по меньшей мере, две области композиционных материалов, отличающиеся в отношении, по меньшей мере, одной характеристики. Композиционные режущие пластины, кроме того, могут быть многогранными и/или иметь геометрию для образования стружки. Разные характеристики могут быть обеспечены посредством изменения, по меньшей мере, химического состава или микроструктуры среди двух областей цементированного карбидного материала. Химический состав области представляет собой функцию, например, химического состава керамического компонента и/или связующего области и соотношения между карбидом и связующим в области.

Например, одна из двух областей с цементированным карбидом в вращающемся инструменте может демонстрировать более высокую износостойкость, более высокую твердость и/или более высокий модуль упругости, чем другая из двух областей.

Варианты осуществления настоящего изобретения включают в себя способ изготовления композиционного изделия, включающий введение первого вида металлического порошка из башмака питателя в первую часть полости в матрице и второго вида металлического порошка из башмака питателя во вторую часть полости, при этом первый вид металлического порошка отличается от второго вида металлического порошка, по меньшей мере, одной характеристикой. Затем виды металлического порошка могут быть уплотнены для образования прессовки. Виды металлического порошка могут по отдельности содержать твердые частицы, например керамический компонент и связующее. Твердые частицы могут независимо содержать, по меньшей мере, одно из карбида, нитрида, борида, силицида, оксида и их твердых растворов. Связующее может содержать, по меньшей мере, один металл, выбранный из кобальта, никеля, железа и их сплавов. Связующее также может содержать, например, такие элементы, как вольфрам, хром, титан, тантал, ванадий, молибден, ниобий, цирконий, гафний, рутений, палладий и углерод вплоть до пределов растворимости этих элементов в связующем. Кроме того, связующее может составлять вплоть до 5 вес.% от таких элементов, как медь, марганец, серебро, алюминий и рутений. Для специалистов в данной области будет очевидно, что какие-либо или все из составляющих материала в виде цементированных твердых частиц могут быть введены в элементарной форме, в виде соединений и/или в виде лигатуры. Другие варианты могут включать в себя введение третьего вида металлического порошка из башмака питателя в полость.

Спекание прессовки приведет к формированию композиционного изделия, имеющего первую область, содержащую первый композиционный материал, и вторую область, содержащую второй композиционный материал, при этом первый композиционный материал и второй композиционный материал отличаются, по меньшей мере, одной характеристикой. Характеристика, по которой отличаются области, может представлять собой, по меньшей мере, одну характеристику из группы, состоящей из размера зерен, модуля упругости, твердости, износостойкости, стойкости к образованию трещин, прочности на разрыв, коррозионной стойкости, коэффициента теплового расширения и коэффициента теплопроводности.

Первый и второй композиционные материалы могут по отдельности содержать твердые частицы в связующем, при этом твердые частицы независимо содержат, по меньшей мере, что-то одно из карбида, нитрида, борида, силицида, оксида и их твердых растворов, а связующее содержит, по меньшей мере, один металл, выбранный из кобальта, никеля, железа и их сплавов. В некоторых вариантах твердые частицы могут в отдельности представлять собой карбид металла. Металл для карбида металла может быть выбран из любого карбидообразующего элемента, например титана, хрома, ванадия, циркония, гафния, молибдена, тантала, вольфрама и ниобия. Карбид металла первого композиционного материала может отличаться от карбида металла второго композиционного материала, по меньшей мере, химическим составом и средним размером зерен. Каждое из связующего первого вида металлического порошка и связующего второго вида порошкового материала в отдельности может содержать металл, выбранный из группы, состоящей из кобальта, сплава кобальта, никеля, сплава никеля, железа и сплава железа. Первый вид металлического порошка и второй вид металлического порошка могут в отдельности содержать от 2 до 40 вес.% связующего и от 60 до 98 вес.% карбида металла от общего веса металлического порошка. Связующее первого вида металлического порошка и связующее второго вида металлического порошка могут отличаться по химическому составу или по весовому процентному содержанию связующего в виде металлического порошка, либо по обоим из этих показателей. В некоторых вариантах первый вид металлического порошка или второй вид металлического порошка включает в себя на 1-10 вес.% больше связующего, чем первый вид металлического порошка или второй вид металлического порошка.

Варианты осуществления режущих пластин также могут включать в себя гибридные цементированные карбиды, например, но не ограничиваясь этим, любые из гибридных цементированных карбидов, описанных в одновременно находящейся на рассмотрении заявке на патент в США №10/735379, которая включена здесь во всей ее полноте посредством ссылки. В общем, гибридный цементированный карбид представляет собой материал, содержащий частицы, по меньшей мере, одного вида цементированного карбида, распределенные по непрерывной фазе второго цементированного карбида, с формированием при этом композита из цементированных карбидов. Гибридные цементированные карбиды согласно заявке на патент в США №10/735379 обладают низким коэффициентом прилегания и улучшенными свойствами относительно других гибридных цементированных карбидов. Предпочтительно, чтобы коэффициент прилегания диспергированной фазы гибридного цементированного карбида мог быть менее или равен 0,48. Кроме того, композит из гибридного цементированного карбида согласно настоящему изобретению предпочтительно имеет диспергированную фазу, твердость которой больше, чем твердость непрерывной фазы. Например, в некоторых вариантах гибридных цементированных карбидов, используемых в одной или более областях режущих пластин согласно настоящему изобретению, твердость диспергированной фазы предпочтительно составляет более 88 единиц по шкале А Роквелла или равна этой величине и менее 95 единиц по шкале А Роквелла или равна этой величине, при этом твердость непрерывной фазы составляет более или равна 78 единицам и менее или равна 91 единице по шкале А Роквелла.

Однако специалистам в данной области будет очевидно, что приведенное далее описание настоящего изобретения также может быть полезно для изготовления композиционных режущих пластин, имеющих более сложную геометрию и/или более двух областей. Таким образом, последующее описание предназначено не для ограничения изобретения, а только для иллюстрации вариантов его осуществления.

В некоторых вариантах керамические компоненты могут содержать менее 5 вес.% кубических карбидов, таких как карбид тантала, карбид ниобия и карбид титана, либо в некоторых случаях менее 3 вес.% кубических карбидов. В вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно можно обойтись без кубических карбидов или включить в него лишь низкие концентрации кубических карбидов, поскольку кубические карбиды снижают поперечную прочность на разрыв, повышают производственные затраты и снижают сопротивление развитию трещин в конечном изделии. Это особенно важно для инструментов, используемых для механической обработки твердых заготовок, когда механическая обработка приводит к скалывающему действию и прочность сверла должна быть наивысшей. Другие недостатки включают в себя пониженную стойкость к термическому удару вследствие повышенного коэффициента теплового расширения, а также пониженной теплопроводности и уменьшенной стойкости к абразивному износу.

Специалистам в данной области после рассмотрения описания настоящего изобретения будет понятно, что усовершенствованный вращающийся инструмент согласно настоящему изобретению может быть выполнен с несколькими слоями из различных материалов в виде цементированного карбида для обеспечения прогрессии величины одной или более характеристик от центральной области инструмента к его периферии. Значительное преимущество композиционных изделий и композиционных режущих пластин согласно настоящему изобретению заключается в гибкости, обеспечиваемой для конструктора инструмента в отношении проектирования свойств областей инструментов для приспосабливания к разным случаям применения. Например, размер, место, толщина, геометрия и/или физические свойства отдельных областей из материала, представляющего собой цементированный карбид, конкретной композиционной заготовки согласно настоящему изобретению могут быть выбраны для приспосабливания к конкретным случаям применения вращающегося инструмента, изготавливаемого из заготовки. Таким образом, например, жесткость одной или более областей пластины может быть увеличена, если пластина испытывает значительный изгиб в течение использования. Такая область может содержать материал, представляющий собой цементированный карбид, имеющий, например, повышенный модуль упругости, либо может быть увеличена твердость и/или стойкость к износу одной или более областей из цементированного карбида, имеющих режущие поверхности и обеспечивающих скорости резания более высокие, чем другие области, и/или может быть повышена коррозионная стойкость областей из цементированного карбида, подвергаемых химическому контакту в течение их использования.

Варианты осуществления композиционных пластин могут быть оптимизированы так, чтобы они имели поверхностную область из карбидного материала более твердого вида для достижения более высокой износостойкости и внутреннюю область в виде карбидного материала такого вида, который обладает ударной вязкостью, чтобы повысить сопротивление при ударе или столкновении. Поэтому композиционные многогранные карбидные режущие пластины, изготавливаемые согласно настоящему изобретению, обеспечивают двойную выгоду, заключающуюся в сниженных затратах на изготовление и в улучшенных эксплуатационных характеристиках, касающихся механической обработки.

Режущая пластина 1 согласно Фиг. 1а-1d имеет восемь положений установки в заданное положение (по четыре с каждой стороны). На Фиг. 1а представлен трехмерный вид варианта осуществления режущей пластины. Верхняя область 2 и нижняя область 3 содержат цементированный карбид. Цементированные карбиды этих областей могут быть одними и теми же или разными. Средняя область 4 содержит цементированный карбид иного вида, чем верхняя область 2 и нижняя область 3. Режущая пластина 1 имеет встроенную или впрессованную геометрию 5 стружколома, которая может быть спроектирована для улучшения механической обработки определенной группы материалов при определенных условиях резания. На Фиг. 1b представлен вид режущей пластины 1 спереди; на Фиг. 1с представлен вид режущей пластины 1 сверху; на Фиг. 1d представлен вид режущей пластины 1 в поперечном сечении. Этот тип режущей пластины имеет прямую боковую стенку 6 и центральное отверстие 7. Центральное отверстие 7 может быть использовано для фиксации режущей пластины 1 в держателе.

На Фиг. 2а-2d представлена композиционная многогранная режущая пластина 11 с встроенными стружколомами только на верхней стороне. Режущая пластина 11 может быть повернута в заданное положение четыре раза. На Фиг. 2а представлен трехмерный вид со всей верхней областью 12, содержащей первый вид карбида, и всей нижней областью 13, содержащей второй вид карбида, при этом первый вид карбида и второй вид карбида отличаются, по меньшей мере, одной характеристикой. Режущая пластина 11 имеет встроенную или впрессованную геометрию 14 стружколома, которая предназначена для улучшения механической обработки специальной группы материалов при определенных условиях резания. На Фиг. 2b представлен вид режущей пластины 11 спереди; на Фиг. 2с представлен вид режущей пластины 11 сверху; на Фиг. 2d представлен вид режущей пластины 11 в поперечном сечении. Этот тип режущих пластин имеет угловую боковую стенку 15 и центральное отверстие 16.

Варианты осуществления композиционных карбидных многогранных режущих пластин не ограничены режущими пластинами 1 и 11, показанными на Фиг. 1 и 2. На последующих Фиг. 3-5 дополнительные варианты демонстрируют три других возможных композиционных конструкции карбидных режущих пластин, получаемых согласно настоящему изобретению. Любые из вариантов осуществления изобретения могут содержать разные материалы в каждой области, например композиционные материалы.

На основе принципов согласно настоящему изобретению Фиг. 3а-3d демонстрируют тип конструкции композиционной многогранной режущей пластины с встроенными стружколомами как на верхней, так и на нижней сторонах. Режущая пластина 21 имеет форму ромба и может быть повернута в заданное положение четыре раза (по два раза с каждой стороны). На Фиг. 3а представлен трехмерный вид с одной целостной угловой областью 22 и с другой целостной угловой областью 23, содержащими цементированный карбид, который может представлять собой цементированный карбид одного и того же вида или разных видов, при этом центральная область 24 также может содержать композиционный материал, по меньшей мере, с одной иной характеристикой. Режущая пластина 21 имеет встроенную или впрессованную геометрию 25 стружколома, которая предназначена для механической обработки специальной группы металлических материалов при определенных условиях резания. На Фиг. 3b представлен вид режущей пластины 21 спереди; на Фиг. 3с представлен вид режущей пластины 21 сверху; на Фиг. 3d представлен вид режущей пластины 21 в поперечном сечении. Этот тип режущей пластины имеет прямую боковую стенку 26 и центральное отверстие 27.

Основываясь на принципе настоящего изобретения, другой вариант осуществления конструкции композиционной многогранной режущей пластины 31, который показан на Фиг. 4а-4d, не имеет центрального отверстия, но включает в себя встроенные стружколомы на верхней части. Режущая пластина 31 может быть четыре раза повернута в заданное положение. На Фиг. 4а представлен трехмерный вид. Частичная верхняя область 32 вблизи от периферии содержит первый композиционный материал. Остальная часть области 33 тела режущей пластины (от верхней центральной части до всей нижней области) содержит второй композиционный материал, отличающийся от первого композиционного материала. Пластина 31 имеет встроенную геометрию 34 стружколома. На Фиг. 4b представлен вид режущей пластины 31 спереди, а на Фиг. 4с вид режущей пластины 31 сверху. На Фиг. 4d четко видно, что частичная верхняя область 32 содержит композиционный материал, например определенный вид цементированного карбида, а область 33 тела пластины содержит второй композиционный материал, например иной вид карбидного материала. Этот тип режущей пластины имеет угловую боковую стенку 35.

На Фиг. 5а-5d представлен дополнительный вариант осуществления композиционной многогранной режущей пластины с встроенными стружколомами на верхней и на нижней сторонах. Ре