一種耐用型鏜刀及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種耐用型鏜刀及其制造方法，結(jié)構(gòu)包括位于刀具橫向軸線中部的切削層和位于切削層兩側(cè)的裝夾層，裝夾層的硬度大于切削層，刀具的刃口平面位于切削層上，加工方法包括一次加熱過程、一次冷卻過程、切削過程、裝夾過程、二次加熱過程和二次冷卻過程和成形過程；通過在二次加熱過程之前在毛胚上安裝傳熱機(jī)構(gòu)和熱緩沖機(jī)構(gòu)，使得在二次冷卻過程中，可以局部淬火，達(dá)到中部與兩邊硬度不同的目的。
【專利說明】一種耐用型鏜刀及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種耐用型鏜刀及其制造方法，屬于機(jī)床用刀具領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，切削不銹鋼材料的切削刀具具有較高的強(qiáng)度要求，由于刀具與不銹鋼材料之間的持續(xù)摩擦產(chǎn)生的切削廢熱，導(dǎo)致切削刃粘結(jié)、刀具磨損嚴(yán)重，產(chǎn)生加工硬化，且易產(chǎn)生屑瘤，不易斷屑，這些因素會(huì)影響普通刀具切削精度和使用壽命，同時(shí)普通刀具不能高速高質(zhì)量地切削不銹鋼?，F(xiàn)有技術(shù)中，常通過物理沉積和化學(xué)沉積的方法在刀具上涂制硬質(zhì)涂層，這種方法在一定程度上能夠提高刀具的強(qiáng)度、硬度、耐摩擦磨損性能以及使用壽命，然而，這類膜層疏松多孔，力學(xué)性能稍差，膜基結(jié)合強(qiáng)度低，而所述的切削用刀具對(duì)涂層與基體之間的結(jié)合力要求較高，一旦兩者之間結(jié)合力不夠，則容易出現(xiàn)涂層脫落，影響刀具的使用壽命。
[0003]ZL201110144780.3中提到了一種采用離子對(duì)刀具內(nèi)部物理性能進(jìn)行改良的到制造方案以及相關(guān)刀具，此種加工方法難度比較大，無法在多數(shù)的工廠內(nèi)實(shí)現(xiàn)，成本比較高，且此種改良方式的性能指標(biāo)在非切割狀態(tài)下，很難進(jìn)行檢測(cè)；此外該專利中提到的刀具采用脈沖方式進(jìn)行離子注入，很容易對(duì)刀具內(nèi)部的晶相分布以及分子致密度帶來影響，影響刀具內(nèi)部的應(yīng)力分布，使得刀具容易在使用時(shí)發(fā)生崩裂。
[0004]再如ZL97198792.0，其中提到了一種鑲?cè)械牡毒撸朔N刀具雖然通過材料改良達(dá)到了良好的物理性能，但其刀具是由兩種材料粘合而成，一體性差，很容易在車削時(shí)因?yàn)榈毒叩氖軣?、冷卻而使得兩種材料之間發(fā)生開裂，導(dǎo)致刀具的開裂。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)中刀具在高速切削時(shí)，容易整天發(fā)生磨損且打磨難度較大的技術(shù)問題，提供一種耐用型刀具及其制造方法。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
一種耐用型鏜刀，包括位于刀具橫向軸線中部的切削層和位于切削層兩側(cè)的裝夾層，所述裝夾層的硬度大于切削層，所述刀具的刃口平面位于切削層上。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步創(chuàng)新，所述切削層為回火馬氏體，所述裝夾層為回火馬氏體和馬氏體的混合層。
[0008]一種耐用型鏜刀的制造方法:包括一次加熱過程、一次冷卻過程、切削過程、裝夾過程、二次加熱過程和二次冷卻過程和成形過程；
①一次加熱過程:將刀具的毛胚放入到低頻電磁爐進(jìn)行快速加熱，加熱溫度穩(wěn)定在80(Tl000°C ；
②一次冷卻過程:將整個(gè)毛胚件進(jìn)行等溫淬火，待工件表面溫度降低至20(T30(TC時(shí)，進(jìn)入切削過程；
③在毛胚的橫向方向兩側(cè)各車削兩條鍵槽，鍵槽的深度至少為毛胚橫向?qū)挾鹊奈宸种?，至多三分之一?br> ④裝夾過程，在毛胚兩側(cè)的鍵槽內(nèi)各安裝一條導(dǎo)熱條，導(dǎo)熱條與鍵槽互相配合，所述導(dǎo)熱條通過一個(gè)環(huán)繞在毛胚外部的固定框進(jìn)行固定，在導(dǎo)熱條內(nèi)鉆有導(dǎo)熱孔，在導(dǎo)熱孔內(nèi)安裝有加熱棒；
⑤二次加熱過程，將工件放入到熱風(fēng)爐，進(jìn)行慢速加熱，加熱溫度穩(wěn)定在50(T7(Krc；
⑥二次冷卻過程，待工件表面溫度穩(wěn)定在50(T70(TC時(shí)，放入到機(jī)油池內(nèi)進(jìn)行分段淬火，同時(shí)接通加熱棒的加熱電爐，使得加熱棒發(fā)熱，工件外表面首先發(fā)生快速淬火，，待工件表面溫度降低到20(T30(TC時(shí)，進(jìn)行風(fēng)冷，工件表面在淬火的作用下快速硬化，工件內(nèi)部在加熱棒的余熱作用下進(jìn)行回火，內(nèi)部硬度低于工件表面硬度；
⑦成形過程，拆除固定框，移出導(dǎo)熱條，同時(shí)以鍵槽底部直線為基準(zhǔn)，對(duì)毛胚進(jìn)行切害I]，得到長(zhǎng)方形的工件成品。
[0009]進(jìn)一步的，在鍵槽與導(dǎo)熱條的結(jié)合縫隙中填充有導(dǎo)熱硅脂。
[0010]進(jìn)一步的，所述鍵槽的截面積大小為毛胚橫向截面積的三分之一到五分之一。
[0011]進(jìn)一步的，所述鍵槽的截面為梯形。
[0012]進(jìn)一步的，所述支架包括兩個(gè)卡緊框，所述兩個(gè)卡緊框之間通過螺桿組件連接，所述卡緊框包括一個(gè)截面為四邊形的開口槽，在開口槽的底部設(shè)置有與導(dǎo)熱條外壁對(duì)應(yīng)的卡緊槽，所述毛胚的橫向兩側(cè)嵌入到開口槽內(nèi)，所述導(dǎo)熱條的外壁卡入到卡緊槽內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿上的螺母，將卡緊框朝向毛胚橫向中部拉緊。
[0013]進(jìn)一步的，所述卡緊框采用陶瓷制成。
[0014]更進(jìn)一步的，所述加熱棒包括石英外管和電熱內(nèi)管，所述石英外管套接在電熱內(nèi)管上，所述石英外管與膨脹空腔之間填充有導(dǎo)熱硅脂。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明通過差速、差溫對(duì)工件進(jìn)行局部冷卻來改良刀具不同位置的物理特性。
[0016]刀具中部材料的硬度要小于刀具外部材料的硬度，首先使得刀具在裝夾的時(shí)候，因?yàn)楸砻娴挠捕容^高，剛性更好，所以可以擁有更好的安裝精度；同時(shí)刀具刃口處的硬度比較小，更加容易進(jìn)行打磨，刃口本身在硬度較高的刀具外表面支撐下，可以保持一定的切削力，不會(huì)因?yàn)橛捕冗^小而容易發(fā)生變形等情況。
[0017]在切削進(jìn)刀速度過快，刃口定壓力過大的情況下，硬度較小的刃口會(huì)首先發(fā)生變形，相比于傳統(tǒng)的整體剛度都比較高的刀具，本發(fā)明的刀具可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)前述問題，不會(huì)在整個(gè)刀具都變形或者開裂的情況下才發(fā)現(xiàn)，在刃口變形后，可以及時(shí)的減少進(jìn)刀量，并且重新打磨刃口，防止工件和機(jī)床的損壞。
[0018]2、回火馬氏體的硬度適中，非常適合本發(fā)明中所提到的低硬度刃口的加工。
[0019]3、本發(fā)明的一次加熱可以讓毛胚本體轉(zhuǎn)變成奧氏體，可以對(duì)毛胚內(nèi)的晶體進(jìn)行改良，以保證物理性能的穩(wěn)定，同時(shí)在車削之前，本發(fā)明將毛胚降低到200°C左右而非冷卻到室溫，此時(shí)的毛胚未完全硬化，此時(shí)如果加工，不會(huì)因?yàn)榧庸r(shí)的應(yīng)力，導(dǎo)致毛胚切削面的分子密布和晶體排布與毛胚內(nèi)部產(chǎn)生差別，從而影響將來整個(gè)刀具產(chǎn)品的穩(wěn)定性。
[0020]4、本發(fā)明在二次加熱之前在毛胚上安裝導(dǎo)熱條和支架，支架和導(dǎo)熱條與毛胚一起被二次加熱，毛胚、支架、導(dǎo)熱條之間同步受熱膨脹，可以保證導(dǎo)熱條與毛胚上鍵槽壁面的良好貼合性，防止非同步增溫降溫導(dǎo)致的鍵槽壁面和導(dǎo)熱條之間縫隙過大，影響分段淬火冷卻的效果；
慢速加熱可以保證毛胚、支架、導(dǎo)熱條之間以一個(gè)比較緩和的速度增溫，并且膨脹，力口熱均勻度高；
二次加熱的同時(shí)對(duì)加熱棒進(jìn)行同步加熱，可以防止在分段淬火時(shí)，加熱棒溫度不夠?qū)е碌拿咧胁窟^早淬火，影響產(chǎn)品質(zhì)量；
5、成形過程將鍵槽部分進(jìn)行切除，從而可以方便的對(duì)刀具進(jìn)行表面處理。
[0021]6、陶瓷質(zhì)的卡緊框不會(huì)在高溫時(shí)，發(fā)生與毛胚件的粘黏，同時(shí)陶瓷材質(zhì)的卡緊框可以防止二次加熱時(shí)，毛胚的變形，可以對(duì)毛胚進(jìn)行一定的束縛。
[0022]7、石英管與電熱的加熱管取材方便，且具有良好的防水、防油性能，不容易破損，可以反復(fù)使用，所填充的導(dǎo)熱硅脂可以防止毛胚受熱變形時(shí)，石英管受壓破碎。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0024]圖1是工件裝夾完成后的示意圖；
圖2是工件廣品切削如的不意圖。
[0025]圖中包括:切削層1、裝夾層2、加熱棒3、導(dǎo)熱條4、導(dǎo)熱硅脂5、卡緊框6、螺桿組件7。

【具體實(shí)施方式】
[0026]現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。
[0027]一種耐用型鏜刀，包括位于刀具橫向軸線中部的切削層I和位于切削層I兩側(cè)的裝夾層2，所述裝夾層2的硬度大于切削層1，所述刀具的刃口平面位于切削層I上；
所述切削層I為回火馬氏體，所述裝夾層2為回火馬氏體和馬氏體的混合層。
[0028]如圖1所示，一種耐用型鏜刀的制造方法:包括一次加熱過程、一次冷卻過程、切削過程、裝夾過程、二次加熱過程和二次冷卻過程和成形過程；
①一次加熱過程:將刀具的毛胚放入到低頻電磁爐進(jìn)行快速加熱，加熱溫度穩(wěn)定在800^1000oC，通過一次加熱，使得毛胚內(nèi)部奧氏體化，獲得穩(wěn)定性良好的毛胚料；
②一次冷卻過程:將整個(gè)毛胚件進(jìn)行等溫淬火，待工件表面溫度降低至20(T30(TC時(shí)，進(jìn)入切削過程，20(T300°C切削時(shí)，毛胚的表面硬度比較低，加工時(shí)的應(yīng)力變化較小；
③在毛胚的橫向方向兩側(cè)各車削兩條鍵槽，鍵槽的截面積大小為毛胚橫向截面積的三分之一到五分之一，為了保證良好的接觸面積和穩(wěn)定性，鍵槽的截面為梯形。
[0029]④裝夾過程，在毛胚兩側(cè)的鍵槽內(nèi)各安裝一條導(dǎo)熱條4，導(dǎo)熱條4與鍵槽互相配合，所述導(dǎo)熱條4通過一個(gè)環(huán)繞在毛胚外部的固定框進(jìn)行固定，固定框包括兩個(gè)卡緊框6，所述兩個(gè)卡緊框6之間通過螺桿組件7連接，所述卡緊框6包括一個(gè)截面為四邊形的開口槽，在開口槽的底部設(shè)置有與導(dǎo)熱條4外壁對(duì)應(yīng)的卡緊槽，所述毛胚的橫向兩側(cè)嵌入到開口槽內(nèi)，所述導(dǎo)熱條4的外壁卡入到卡緊槽內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿上的螺母，將卡緊框6朝向毛胚橫向中部拉緊，卡緊框6采用陶瓷制成；
在導(dǎo)熱條4內(nèi)鉆有導(dǎo)熱孔，在導(dǎo)熱孔內(nèi)安裝有加熱棒3 ； 在鍵槽與導(dǎo)熱條4的結(jié)合縫隙中填充有導(dǎo)熱硅脂5 ；
⑤二次加熱過程，將工件放入到熱風(fēng)爐，進(jìn)行慢速加熱，加熱溫度穩(wěn)定在50(T7(KrC；
⑥二次冷卻過程，待工件表面溫度穩(wěn)定在50(T70(TC時(shí)，放入到機(jī)油池內(nèi)進(jìn)行分段淬火，同時(shí)接通加熱棒3的加熱電爐，使得加熱棒3發(fā)熱，工件外表面首先發(fā)生快速淬火，待工件表面溫度降低到20(T30(TC時(shí)，進(jìn)行風(fēng)冷，工件表面在淬火的作用下快速硬化，工件內(nèi)部在加熱棒3的余熱作用下進(jìn)行回火，內(nèi)部硬度低于工件表面硬度，加熱棒3包括石英外管和電熱內(nèi)管，所述石英外管套接在電熱內(nèi)管上，所述石英外管與膨脹空腔之間填充有導(dǎo)熱硅脂5;
⑦成形過程，如圖2，拆除固定框，移出導(dǎo)熱條4，同時(shí)以鍵槽底部直線為基準(zhǔn)，對(duì)毛胚進(jìn)行切割，得到長(zhǎng)方形的工件初成品，隨后對(duì)工件表面進(jìn)行拋光和防銹處理，獲得成品；
⑧使用時(shí)，在本產(chǎn)品的橫向表面加工刀刃口，刃口的切線位于切削層I的中部，刀具中部材料的硬度要小于刀具外部材料的硬度，首先使得刀具在裝夾的時(shí)候，因?yàn)楸砻娴挠捕容^高，剛性更好，所以可以擁有更好的安裝精度；同時(shí)刀具刃口處的硬度比較小，更加容易進(jìn)行打磨，刃口本身在硬度較高的刀具外表面支撐下，可以保持一定的切削力，不會(huì)因?yàn)橛捕冗^小而容易發(fā)生變形等情況。
[0030]本廣品的技術(shù)進(jìn)步有:
1、通過差速、差溫對(duì)工件進(jìn)行局部冷卻來改良刀具不同位置的物理特性。
[0031]刀具中部材料的硬度要小于刀具外部材料的硬度，首先使得刀具在裝夾的時(shí)候，因?yàn)楸砻娴挠捕容^高，剛性更好，所以可以擁有更好的安裝精度；同時(shí)刀具刃口處的硬度比較小，更加容易進(jìn)行打磨，刃口本身在硬度較高的刀具外表面支撐下，可以保持一定的切削力，不會(huì)因?yàn)橛捕冗^小而容易發(fā)生變形等情況。
[0032]在切削進(jìn)刀速度過快，刃口定壓力過大的情況下，硬度較小的刃口會(huì)首先發(fā)生變形，相比于傳統(tǒng)的整體剛度都比較高的刀具，本發(fā)明的刀具可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)前述問題，不會(huì)在整個(gè)刀具都變形或者開裂的情況下才發(fā)現(xiàn)，在刃口變形后，可以及時(shí)的減少進(jìn)刀量，并且重新打磨刃口，防止工件和機(jī)床的損壞。
[0033]2、回火馬氏體的硬度適中，非常適合本發(fā)明中所提到的低硬度刃口的加工。
[0034]3、一次加熱可以讓毛胚本體轉(zhuǎn)變成奧氏體，可以對(duì)毛胚內(nèi)的晶體進(jìn)行改良，以保證物理性能的穩(wěn)定，同時(shí)在車削之前，本發(fā)明將毛胚降低到200°C左右而非冷卻到室溫，此時(shí)的毛胚未完全硬化，此時(shí)如果加工，不會(huì)因?yàn)榧庸r(shí)的應(yīng)力，導(dǎo)致毛胚切削面的分子密布和晶體排布與毛胚內(nèi)部產(chǎn)生差別，從而影響將來整個(gè)刀具產(chǎn)品的穩(wěn)定性。
[0035]4、在二次加熱之前在毛胚上安裝導(dǎo)熱條4和支架，支架和導(dǎo)熱條4與毛胚一起被二次加熱，毛胚、支架、導(dǎo)熱條4之間同步受熱膨脹，可以保證導(dǎo)熱條4與毛胚上鍵槽壁面的良好貼合性，防止非同步增溫降溫導(dǎo)致的鍵槽壁面和導(dǎo)熱條4之間縫隙過大，影響分段淬火冷卻的效果；
慢速加熱可以保證毛胚、支架、導(dǎo)熱條4之間以一個(gè)比較緩和的速度增溫，并且膨脹，加熱均勻度高；
二次加熱的同時(shí)對(duì)加熱棒3進(jìn)行同步加熱，可以防止在分段淬火時(shí)，加熱棒3溫度不夠?qū)е碌拿咧胁窟^早淬火，影響產(chǎn)品質(zhì)量；
5、成形過程將鍵槽部分進(jìn)行切除，從而可以方便的對(duì)刀具進(jìn)行表面處理。
[0036]6、陶瓷質(zhì)的卡緊框6不會(huì)在高溫時(shí)，發(fā)生與毛胚件的粘黏，同時(shí)陶瓷材質(zhì)的卡緊框6可以防止二次加熱時(shí)，毛胚的變形，可以對(duì)毛胚進(jìn)行一定的束縛。
[0037]石英管與電熱的加熱管取材方便，且具有良好的防水、防油性能，不容易破損，可以反復(fù)使用，所填充的導(dǎo)熱硅脂5可以防止毛胚受熱變形時(shí)，石英管受壓破碎。
[0038]以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種耐用型鏜刀，其特征是:包括位于刀具橫向軸線中部的切削層和位于切削層兩側(cè)的裝夾層，所述裝夾層的硬度大于切削層，所述刀具的刃口平面位于切削層上。
2.如權(quán)利要求1所述的一種耐用型鏜刀，其特征是:所述切削層為回火馬氏體，所述裝夾層為回火馬氏體和馬氏體的混合層。
3.—種如權(quán)利要求1所述的耐用型鏜刀的制造方法:包括一次加熱過程、一次冷卻過程、切削過程、裝夾過程、二次加熱過程和二次冷卻過程和成形過程； 一次加熱過程:將刀具的毛胚放入到低頻電磁爐進(jìn)行快速加熱，加熱溫度穩(wěn)定在80(Tl000°C ； 一次冷卻過程:將整個(gè)毛胚件進(jìn)行等溫淬火，待工件表面溫度降低至20(T30(TC時(shí)，進(jìn)入切削過程； 在毛胚的橫向方向兩側(cè)各車削兩條鍵槽，鍵槽的深度至少為毛胚橫向?qū)挾鹊奈宸种唬炼嗳种唬? 裝夾過程，在毛胚兩側(cè)的鍵槽內(nèi)各安裝一條導(dǎo)熱條，導(dǎo)熱條與鍵槽互相配合，所述導(dǎo)熱條通過一個(gè)環(huán)繞在毛胚外部的固定框進(jìn)行固定，在導(dǎo)熱條內(nèi)鉆有導(dǎo)熱孔，在導(dǎo)熱孔內(nèi)安裝有加熱棒； 二次加熱過程，將工件放入到熱風(fēng)爐，進(jìn)行慢速加熱，加熱溫度穩(wěn)定在50(T70(TC ； 二次冷卻過程，待工件表面溫度穩(wěn)定在50(T70(TC時(shí)，放入到機(jī)油池內(nèi)進(jìn)行分段淬火，同時(shí)接通加熱棒的加熱電爐，使得加熱棒發(fā)熱，工件外表面首先發(fā)生快速淬火，，待工件表面溫度降低到20(T300°C時(shí)，進(jìn)行風(fēng)冷，工件表面在淬火的作用下快速硬化，工件內(nèi)部在加熱棒的余熱作用下進(jìn)行回火，內(nèi)部硬度低于工件表面硬度； 成形過程，拆除固定框，移出導(dǎo)熱條，同時(shí)以鍵槽底部直線為基準(zhǔn)，對(duì)毛胚進(jìn)行切割，得到長(zhǎng)方形的工件成品。
4.如權(quán)利要求3所述的一種耐用型鏜刀的制造方法，其特征在于:在鍵槽與導(dǎo)熱條的結(jié)合縫隙中填充有導(dǎo)熱硅脂。
5.如權(quán)利要求3所述的一種耐用型鏜刀的制造方法，其特征在于:所述鍵槽的截面積大小為毛胚橫向截面積的三分之一到五分之一。
6.如權(quán)利要求5所述的一種耐用型刀具的制造方法，其特征在于:所述鍵槽的截面為梯形。
7.如權(quán)利要求3所述的一種耐用型鏜刀的制造方法，其特征在于:所述支架包括兩個(gè)卡緊框，所述兩個(gè)卡緊框之間通過螺桿組件連接，所述卡緊框包括一個(gè)截面為四邊形的開口槽，在開口槽的底部設(shè)置有與導(dǎo)熱條外壁對(duì)應(yīng)的卡緊槽，所述毛胚的橫向兩側(cè)嵌入到開口槽內(nèi)，所述導(dǎo)熱條的外壁卡入到卡緊槽內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿上的螺母，將卡緊框朝向毛胚橫向中部拉緊。
8.如權(quán)利要求7所述的一種耐用型鏜刀的制造方法，其特征在于:所述卡緊框采用陶瓷制成。
9.如權(quán)利要求3所述的一種耐用型鏜刀的制造方法，其特征在于:所述加熱棒包括石英外管和電熱內(nèi)管，所述石英外管套接在電熱內(nèi)管上，所述石英外管與膨脹空腔之間填充有導(dǎo)熱硅脂。
【文檔編號(hào)】B23P15/28GK104400035SQ201410789905
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月19日
【發(fā)明者】郭麗娟 申請(qǐng)人:蘇州路路順機(jī)電設(shè)備有限公司