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一种可修复式铣刀及一体化修复装置 Download PDF

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Abstract

一种可修复式铣刀及一体化修复装置，其特征是所述的可修复刀片(3)上沉积有一层金刚石膜(4)；所述的一体化修复装置主要由金刚石沉积膜工作室(5)和刀片刃磨工作室(6)组成，金刚石沉积膜工作室(5)中设有放置可修复刀片(3)进行金刚石沉积的工作台(5-3)，工作台(5-3)安装在工作台导轨(6-8)上，工作台导轨(6-8)从金刚石沉积膜工作室(5)延伸到刀片刃磨工作室(6)中，在金刚石沉积膜工作室(5)和刀片刃磨工作室(6)之间设有供工作台(5-3)通过的门(7)，在刀片刃磨工作室(6)中安装有刃磨装置(8)。本发明刃磨效率高，无需人工干预，有利于提高切削质量。

Description

一种可修复式铣刀及一体化修复装置
技术领域
本发明涉及一种铣刀刀具及其修复装置，尤其是一种可重复修磨的铣刀刀具及其一体化式修复装置，具体地说是一种可修复式铣刀及一体化修复装置。
背景技术
目前，随着国内数控技术的迅速发展，国内的数控铣削加工设备的制造技术也越来越高，但是相对数控铣削加工设备制造技术的发展，目前国内铣刀的制造技术还是相对较滞后，刀具使用寿命低，且对难铣削材料铣削时，刀具磨损大，蹦刃现象时常发生，蹦刃或磨损后刀具需要重新刃磨，结果刀具直径减小，已与原先的刀具无法相比，造成铣刀加工成本的增加，这将严重阻碍了我国的数控铣削加工技术的发展。
目前在航空航天、船舶、汽车、铁路、交通等领域使用的材料均有许多难加工材料，其对铣刀磨损较大，而还必须使用铣削加工方法才能达到生产目的，基于这种情况，就必须对铣刀的刀片进行改进，目前提高铣刀刀片的硬度方法包括机械法和涂层法，但机械方法很难实现刀具的再修复功能，且切削刃的刀片通常通过焊接方法和刀架连接，熔化焊接方法造成的缺陷多，刀片和刀架的连接牢固度无法保证；涂层方法也有多种，有微弧氧化、离子注入、激光熔覆等，这些方法都或多或少改变了刀片母材的性能，这不利于刀具的使用。
这些是目前铣刀设计中急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是针对目前可修复铣刀刀片修复难度大，性能下降大的问题，设计一种可修改刀具同时提供一种该刀具的沉积和修复一体化的修复装置。
本发明的技术方案之一是：
一种可修复铣刀，它主要有刀架1、刀片附着架2和可修复刀片3组成，刀片附着架2与刀架1固定相连，可修复刀片3安装在刀片附着架2上，其特征是所述的可修复刀片3上沉积有一层金刚石膜4。
所述的刀片附着架2上开有沟槽2-1和沟槽侧面螺纹小孔2-2，可修复刀片3插入沟槽2-1并通过内六角螺钉2-3紧固在刀片附着架2上。
本发明的技术方案之二是：
 一种可修复刀片用沉积与刃磨一体化修复装置，其特征是它主要由金刚石沉积膜工作室5和刀片刃磨工作室6组成，金刚石沉积膜工作室5中设有放置可修复刀片3进行金刚石沉积的工作台5-3，工作台5-3安装在工作台导轨6-8上，工作台导轨6-8从金刚石沉积膜工作室5延伸到刀片刃磨工作室6中，在金刚石沉积膜工作室5和刀片刃磨工作室6之间设有供工作台5-3通过的门7，在刀片刃磨工作室6中安装有刃磨装置8。
所述的金刚石沉积膜工作室5包括电源5-1、气体进口5-4、真空抽气口5-6、炉压计5-8、不变形热丝装置5-10和气体分流分布器5-11，所述的电源5-1与安装在真空室5-2中的不变形热丝装置5-10相连，不变形热丝装置5-10位于工作台5-3的上方，真空抽气口5-6位于真空室5-2的下部，真空抽气口5-6上安装有抽气调节阀5-7，气体进口5-4位于直空室5-2的上部，气体进口5-4上安装有进口调节阀5-5，气体分流分布器5-11安装在真空室5-2中、不变形热丝装置5-10的上方，气体分流分布器5-11连接有气体分流分布器调节器5-12，炉压计5-8的一端穿过真空室5-2的室壁伸入真空室5-2中，在真空室5-2上还设有观察窗5-5。
所述的刀片刃磨工作室6连接有快速冷却装置6-10，快速冷却装置6-10的出口端通过冷却进口管6-12与刀片刃磨工作室6内腔相连通，刀片刃磨工作室6通过冷却出口管6-14与快速冷却装置6-10的进口端相连，在冷却出口管6-14上安装有冷却出口速度控制器6-13。
所述的刃磨装置8主要由前刀面粗磨砂轮6-1、后刀面粗磨砂轮6-2、前刀面精磨砂轮6-3、后刀面精磨砂轮6-4、砂轮固定架6-5、粗磨砂轮调节螺栓6-6和精磨砂轮调节螺栓6-7组成，砂轮固定架6-5与工作台5-3对接，前刀面粗磨砂轮6-1和后刀面粗磨砂轮6-2对称安装在砂轮固定架6-5的两侧并位于砂轮固定架6-5的前端，粗磨砂轮调节螺栓6-6分别与前刀面粗磨砂轮6-1和后刀面粗磨砂轮6-2的主轴相连；前刀面精磨砂轮6-3和后刀面精磨砂轮6-4也对称安装在砂轮固定架6-5的后端，精磨砂轮调节螺栓6-7分别与前刀面精磨砂轮6-3和后刀面精磨砂轮6-4的主轴相连。
本发明的有益效果：
本发明铣削刀具磨损出发，研究了一种可拆卸、可修复式铣刀，其最大优点是刀具切削端沉积一层金刚石，大大提高了刀具硬度，减小了刀具磨损，且磨损后还可通过一体化修复设备实现快速修复，避免了刀具直径减小。
本发明的刀具本体结构不会改变，发生变化的只是切削部位，即切削刀片，铣刀的不同直径是通过选用不同刀片大小来调整的，这大大降低了刀具生产成本，提高了刀架的利用率；同时刀片上的金刚石膜还是可以通过修复设备新生成，大大延长了刀具的使用寿命；刀片的刃磨也是自动一体的，而且一次性装夹刃磨，时间短，刃磨效果好。
本发明的可修复刀片3是通过沉积金刚石膜代替传统的焊接刀刃，达到刀刃与基体结合力强，修复方便，且刀刃硬度提高，能获得高质量的加工表面；刀刃的刃磨也比较方便，工人无需直接操作，可通过控制系统对刀具进行刃磨，刃磨时间短，效率高，且增强了操作工人的安全性，刀片金刚石膜沉积和刀片刃磨工作室设计为一体，从而简化了工作空间。
本发明采用了粗磨与精磨同时进行的方式，刃磨的量可调节，因此可修复刀片只需一次刃磨就可以使用，大大提高了刀片的修复速度。
附图说明
图1是本发明的铣刀的立体分解结构示意图。
图2是本发明的沉积与刃磨一体化设备结构示意图。
图3是本发明的刃磨装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一。
如图1所示。
一种可修复铣刀，它主要有刀架1、刀片附着架2和可修复刀片3组成，刀片附着架2与刀架1固定相连，可修复刀片3安装在刀片附着架2上，其特征是所述的可修复刀片3上沉积有一层金刚石膜4；刀片附着架2上开有沟槽2-1和沟槽侧面螺纹小孔2-2，可修复刀片3插入沟槽2-1并通过内六角螺钉2-3紧固在刀片附着架2上。刀架1和刀片附着架2可为分体结构，也可为整体式结构，每个刀架1上的刀片附着架2的数量可根据实际需要选择。
实施例二。
如图2、3所示。
 一种可修复刀片用沉积与刃磨一体化修复装置，它主要由金刚石沉积膜工作室5和刀片刃磨工作室6组成，金刚石沉积膜工作室5中设有放置可修复刀片3进行金刚石沉积的工作台5-3，工作台5-3安装在工作台导轨6-8上，工作台导轨6-8从金刚石沉积膜工作室5延伸到刀片刃磨工作室6中，在金刚石沉积膜工作室5和刀片刃磨工作室6之间设有供工作台5-3通过的门7，在刀片刃磨工作室6中安装有刃磨装置8。如图2所示，其中的金刚石沉积膜工作室5包括电源5-1、气体进口5-4、真空抽气口5-6、炉压计5-8、不变形热丝装置5-10和气体分流分布器5-11，所述的电源5-1与安装在真空室5-2中的不变形热丝装置5-10相连，不变形热丝装置5-10位于工作台5-3的上方，真空抽气口5-6位于真空室5-2的下部，真空抽气口5-6上安装有抽气调节阀5-7，气体进口5-4位于直空室5-2的上部，气体进口5-4上安装有进口调节阀5-5，气体分流分布器5-11安装在真空室5-2中、不变形热丝装置5-10的上方，气体分流分布器5-11连接有气体分流分布器调节器5-12，炉压计5-8的一端穿过真空室5-2的室壁伸入真空室5-2中，在真空室5-2上还设有观察窗5-5。所述的刀片刃磨工作室6连接有快速冷却装置6-10，快速冷却装置6-10的出口端通过冷却进口管6-12与刀片刃磨工作室6内腔相连通，刀片刃磨工作室6通过冷却出口管6-14与快速冷却装置6-10的进口端相连，在冷却出口管6-14上安装有冷却出口速度控制器6-13。安装在刀片刃磨工作室6中的刃磨装置8如图3所示，它主要由前刀面粗磨砂轮6-1、后刀面粗磨砂轮6-2、前刀面精磨砂轮6-3、后刀面精磨砂轮6-4、砂轮固定架6-5、粗磨砂轮调节螺栓6-6和精磨砂轮调节螺栓6-7组成，砂轮固定架6-5与工作台5-3对接，前刀面粗磨砂轮6-1和后刀面粗磨砂轮6-2对称安装在砂轮固定架6-5的两侧并位于砂轮固定架6-5的前端，粗磨砂轮调节螺栓6-6分别与前刀面粗磨砂轮6-1和后刀面粗磨砂轮6-2的主轴相连；前刀面精磨砂轮6-3和后刀面精磨砂轮6-4也对称安装在砂轮固定架6-5的后端，精磨砂轮调节螺栓6-7分别与前刀面精磨砂轮6-3和后刀面精磨砂轮6-4的主轴相连。
本发明的工作过程为：
如图2、图3所示，当刀具磨损时，先将可修复刀片3从刀片附着架2上卸下，放入修复设备工作台5-3上，先从真空系统抽真空，真空度调节通过抽气调节阀5-7调节，从气体进口5-4进入甲烷气体，气体速度通过进口调节阀5-5控制，气体进入真空炉，再通过气体分流分布器5-11进入加热部位，为了获得高质量的金刚石膜，在气体分流分布器5-11上装有气体分流分布器调节器5-12可以适时控制气体分流分布器5-11上每个小孔的气体流量。当气体通入了真空炉时，通过炉压计5-8观察炉里气压，当气压达到需要值时，打开电源5-1，使不变形热丝装置5-10工作，其中真空度调节通过抽气调节阀5-7、气体速度通过进口调节阀5-5、炉压计5-8、电源5-1和气体分流分布器调节器5-12都是通过控制系统5-13控制，控制结果通过电脑5-14输出，整个金刚石膜生长过程实行在线控制，且可通过观察口5-9观察金刚石膜生长的实况。
沉积结束后，控制系统自动将门7打开，将安装在刀具工作台5-3上沉积好膜的刀片3沿着导轨6-8从金刚石沉积膜工作室5通过门7移动到刀片刃磨工作室6，通过冷却设备6-10（可为制冷机）提供冷却液由冷却进口管6-12进入冷却壁6-15进行循环冷却，然后冷却了的液体从冷却出口管6-14出来再次进入冷却设备6-10进行循环，进出口液体的流量通过控制阀6-11和6-13控制。当刀片温度冷却到室温时，将可修复刀片3先通过前刀面粗磨砂轮6-1和后刀面粗磨砂轮6-2夹缝中间，夹缝的大小通过粗磨砂轮调节螺栓6-6调节，最后可修复刀片3通过前刀面精磨砂轮6-3和后刀面精磨砂轮6-4夹缝中间，同样夹缝的大小通过精磨砂轮调节螺栓6-7调节，工作台5-3在导轨6-8上移动、控制阀6-11、6-13以及调节螺栓6-6、6-7调节均通过控制系统6-9实现，结果通过电脑5-14输出。这种可修复刀片3只需一次刃磨就可以使用。
具体实例
实例1：采用本发明的刀片刃磨设备对每个刀片进行刃磨，刃磨时间为5分钟，而传统的铣刀利用砂轮刃磨每个刀片时间为10分钟，运用本发明的刃磨设备可以节约刃磨时间50%，大大提高了效率，而且刃磨不需要工作人员手持，全部自动化，这又提高了刃磨的安全性。
实例2：采用本发明的可修复刀片，铣削TC4材料得到的表面粗糙度达到0.5，传统的铣刀铣削TC4材料的表面粗糙度为1.2左右。可修复刀片可以降低表面粗糙度达58.3%，这大大提高了铣削加工表面质量。
实施例3：采用本发明的刀片铣削TC4材料，刀片工作2小时后才需要修复，而传统的铣削刀具铣削TC4材料，刀片工作1小时后就需要刃磨了，且刃磨后刀具直径相对减小。本发明刀片铣削时间高出传统铣刀的50%。而且修复后刀具轮廓不变，加工精度不变。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。 

Claims (6)

1.一种可修复铣刀，它主要有刀架（1）、刀片附着架（2）和可修复刀片（3）组成，刀片附着架（2）与刀架（1）固定相连，可修复刀片（3）安装在刀片附着架（2）上，其特征是所述的可修复刀片（3）上沉积有一层金刚石膜（4）。
2.根据权利要求1所述的可修复铣刀，其特征是所述的刀片附着架（2）上开有沟槽（2-1）和沟槽侧面螺纹小孔（2-2），可修复刀片（3）插入沟槽（2-1）并通过内六角螺钉（2-3）紧固在刀片附着架（2）上。
3.一种权利要求1所述的可修复刀片用沉积与刃磨一体化修复装置，其特征是它主要由金刚石沉积膜工作室（5）和刀片刃磨工作室（6）组成，金刚石沉积膜工作室（5）中设有放置可修复刀片（3）进行金刚石沉积的工作台（5-3），工作台（5-3）安装在工作台导轨（6-8）上，工作台导轨（6-8）从金刚石沉积膜工作室（5）延伸到刀片刃磨工作室（6）中，在金刚石沉积膜工作室（5）和刀片刃磨工作室（6）之间设有供工作台（5-3）通过的门（7），在刀片刃磨工作室（6）中安装有刃磨装置（8）。
4.根据权利要求3所述的修复装置，其特征是所述的金刚石沉积膜工作室（5）包括电源（5-1）、气体进口（5-4）、真空抽气口（5-6）、炉压计（5-8）、不变形热丝装置（5-10）和气体分流分布器（5-11），所述的电源（5-1）与安装在真空室（5-2）中的不变形热丝装置（5-10）相连，不变形热丝装置（5-10）位于工作台（5-3）的上方，真空抽气口（5-6）位于真空室（5-2）的下部，真空抽气口（5-6）上安装有抽气调节阀（5-7），气体进口（5-4）位于直空室（5-2）的上部，气体进口（5-4）上安装有进口调节阀（5-5），气体分流分布器（5-11）安装在真空室（5-2）中、不变形热丝装置（5-10）的上方，气体分流分布器（5-11）连接有气体分流分布器调节器（5-12），炉压计（5-8）的一端穿过真空室（5-2）的室壁伸入真空室（5-2）中，在真空室（5-2）上还设有观察窗（5-5）。
5.根据权利要求3所述的修复装置，其特征是所述的刀片刃磨工作室（6）连接有快速冷却装置（6-10），快速冷却装置（6-10）的出口端通过冷却进口管（6-12）与刀片刃磨工作室（6）内腔相连通，刀片刃磨工作室（6）通过冷却出口管（6-14）与快速冷却装置（6-10）的进口端相连，在冷却出口管（6-14）上安装有冷却出口速度控制器（6-13）。
6.根据权利要求3所述的修复装置，其特征是所述的刃磨装置（8）主要由前刀面粗磨砂轮（6-1）、后刀面粗磨砂轮（6-2）、前刀面精磨砂轮（6-3）、后刀面精磨砂轮（6-4）、砂轮固定架（6-5）、粗磨砂轮调节螺栓（6-6）和精磨砂轮调节螺栓（6-7）组成，砂轮固定架（6-5）与工作台（5-3）对接，前刀面粗磨砂轮（6-1）和后刀面粗磨砂轮（6-2）对称安装在砂轮固定架（6-5）的两侧并位于砂轮固定架（6-5）的前端，粗磨砂轮调节螺栓（6-6）分别与前刀面粗磨砂轮（6-1）和后刀面粗磨砂轮（6-2）的主轴相连；前刀面精磨砂轮（6-3）和后刀面精磨砂轮（6-4）也对称安装在砂轮固定架（6-5）的后端，精磨砂轮调节螺栓（6-7）分别与前刀面精磨砂轮（6-3）和后刀面精磨砂轮（6-4）的主轴相连。
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