CN102672290A - 硬质合金刀具刃口的电化学-机械复合钝化方法 - Google Patents

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薛倩
许辉
胡江林
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Abstract

硬质合金刀具刃口的电化学-机械复合钝化方法，是先对硬质合金刀具刃口进行电解处理，再对经电解处理的硬质合金刀具刃口进行钝化处理；电解处理为：将硬质合金刀具刃口作为电解阳极，在硬质合金刀具刃口水平方向前方据硬质合金刀具刃口一定间隙处设电解阴极，在流动电解液下电解；钝化处理为：钝化轮以一定速度转动，将硬质合金刀具刃口前后移动着与钝化轮接触进行钝化处理。本发明的有益效果是：避免了锋利刃口与钝化工具直接接触造成的钝化工具损耗大的问题；刃口处理效果好；采用中极法，简化了装置的设计制造步骤；硬质合金刀具刃口钝化效率高。

Description

硬质合金刀具刃口的电化学-机械复合钝化方法
技术领域
本发明属于刀具技术领域，尤其涉及硬质合金材料刀具的高效刃口处理方法。
背景技术
现有技术中，硬质合金枪钻刃口的处理方法主要有三种：手工油石钝化、钝化机的机械钝化和和电化学方法。现有技术的不足是：手工钝化无法控制刃口形状及产品质量的均一性。机械钝化的效率低、钝化轮消耗迅快，成本高。电化学方法中，1990年《美国机械师》杂志由Nor-beck公司的Norm-Hozer提出被称为Electro-Edge的一种电化学珩磨方式，从磨好的刀具刃口上除去少量材料的加工方法。其不足是：处理工艺过于简单，而珩磨装置设计要求高、成本高，且采用酸基电解液，对设备的腐蚀严重；1995年《电加工》公开的合肥工业大学的陈淑芬的“电化学加工钨钴硬质合金电解液的研究”，研究了硬质合金材料参与电解时的反应现象与问题，及适用于硬质合金材料的电解液。其研究的不足是未与机械方式结合，处理效果不佳；2009年，大连理工大学陈兰兰、徐文骥公开的“电化学去毛刺的建模与实验研究”，是对金属加工中产生的锋利毛刺建模并去除的实验研究。其不足是，毛刺尺寸为10-1mm，未进一步细微化分析研究。
发明内容
本发明的目的是提供一种硬质合金刀具刃口的高效处理方法，解决现有技术对硬质合金刀具刃口钝化低效、高耗、难控的技术问题。
本发明的技术方案是；硬质合金刀具刃口的电化学-机械复合钝化方法，包括电解步骤和钝化步骤，其特征在于所述复合钝化方法是先对硬质合金刀具刃口进行电解处理，再对经电解处理的硬质合金刀具刃口进行钝化处理；所述电解处理为：将硬质合金刀具刃口作为电解阳极，在硬质合金刀具刃口水平方向前方据硬质合金刀具刃口一定间隙处设电解阴极，在流动电解液下电解；所述钝化处理为：钝化轮以一定速度转动，将硬质合金刀具刃口前后移动着与钝化轮接触进行钝化处理。
本发明所述的硬质合金刀具刃口的电化学-机械复合钝化方法，其特征在于所述电解处理的电解液为碱性电解液，碱性电解液的组成为：重量百分比为3.6％-4.0％的NaNO2，重量百分比为1.3％-1.5％的Na2HPO4，重量百分比为0.25％-0.35％的Na2B4O7，重量百分比为0.25％-0.35％的NaNO3和重量百分比的余量为H2O。
本发明所述硬质合金刀具刃口的电化学-机械复合钝化方法，其特征在于所述流动电解液的流速为10ml/s-12ml/s。
本发明所述的硬质合金刀具刃口的电化学-机械复合钝化方法，其特征在于所述电解电压为10V-21V；所述电解时间为5s-21s。
本发明所述的硬质合金刀具刃口的电化学-机械复合钝化方法，其特征在于所述电解间隙为0.4mm-0.6mm。
本发明所述的硬质合金刀具刃口的电化学-机械复合钝化方法，其特征在于所述钝化轮的转速为3000转/分，钝化轮上下移动的速率为5次/分-12次/分。
本发明所述的硬质合金刀具刃口的电化学-机械复合钝化方法，其特征在于所述并使硬质合金刀具刃口前后移动速率为10次/分-24次/分。
本发明所述的硬质合金刀具刃口的电化学-机械复合钝化方法，其特征在于所述钝化轮为尼龙抛光轮。
本发明所述的硬质合金刀具刃口的电化学-机械复合钝化方法的装置，包括X-Y工作台、工作台面、电解装置和钝化轮，其特征在于所述X-Y工作台是空间坐标系的水平平面，X-Y工作台底座固定在工作台面上，X-Y工作台的X向为枪钻轴向，Y向为枪钻径向，X-Y工作台面上设有V型夹具，V型夹具通过绝缘板连接在X-Y工作台面上；所述电解装置包括电解阴极、电解阳极和电解液输送管，电解阴极为铜片阴极，铜片阴极通过阴极杆和阴极座固定在工作台面上，电解阳极为被钝化处理的硬质合金刀具刃口，硬质合金刀具刃口通过X-Y工作台面上V型夹具固定在X-Y工作台面上，硬质合金刀具刃口水平放置，与电解阴极相对，电解液输送管的前端口置于电解阴极和电解阳极上方，电解液输送管的末端与电解液箱相连；所述钝化轮为尼龙抛光轮，钝化轮连接在工作台面的距硬质合金刀具轴向垂直方向处，钝化轮与传动装置连接，传动装置带动钝化轮旋转并沿空间坐标系的Z轴上下移动，传动装置由动力装置带动。
本发明的有益效果是：将电化学去毛刺的原理应用于硬质合金刀具刃口的微米、亚微米级的加工过程，避免了锋利刃口与钝化工具直接接触造成的钝化工具损耗大的问题；与机械钝化方式结合，去除硬质合金电解过程中产生的氧化物，得到优秀的刃口处理效果；直接采用非金属复合材料钝化轮，清扫去除氧化膜，简化了装置的设计制造步骤；硬质合金刀具刃口钝化效率高。
附图说明
本发明有附图四幅，其中
图1是本发明方法的工艺示意图，
图2是电解原理图，
图3是电解工艺示意图，
图4是机械钝化工艺示意图。
图中，1、钝化轮，2、电解阴极，3、硬质合金刀具，4、阴极杆，5、阴极座，6、工作台面，7、V型夹具，8、绝缘板，9、X-Y工作台。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明的方法做进一步说明。
实施例以硬质合金枪钻刃口为处理对象。装置包括X-Y工作台9、工作台面6、电解装置和钝化轮1，X-Y工作台9底座固定在工作台面6上，X-Y工作台9的X向为硬质合金枪钻轴向，Y向为硬质合金枪钻径向，X-Y工作台9面上设有V型夹具7，V型夹具7通过绝缘板8连接在X-Y工作台9面上，V型夹具7可在X-Y平面内沿X-Y向移动；电解装置包括电解阴极2、电解阳极和电解液输送管，电解阴极2为黄铜片阴极，加工面的粗糙度为Ra0.8，铜片阴极通过阴极杆4和阴极座5固定在工作台面6上，电解阴极2位置固定不变，电解阳极为被钝化处理的硬质合金枪钻，硬质合金枪钻通过X-Y工作台9面上V型夹具7固定在X-Y工作台9面上，硬质合金枪钻刃口水平放置，与电解阴极2相对，电解液输送管的前端口置于电解阴极2和电解阳极上方，电解液输送管的末端与电解液箱相连；钝化轮1为尼龙抛光轮，钝化轮1固定在工作台面6的与硬质合金枪钻轴向垂直方向处，钝化轮1由动力装置带动旋转，钝化轮可在空间坐标系的X-Z平面内沿X-Z向移动。
具体处理方法如下：
1)用V型夹具7将硬质合金枪钻夹持在X-Y工作台9上，使刃口水平放置；
2)在硬质合金枪钻的轴向方向上设置电解阴极2，硬质合金枪钻作为电解阳极，按此与电解设备连接；
3)将X-Y工作台9沿硬质合金枪钻的轴向方向向电解阴极2靠近，使硬质合金枪钻刃口与电解阴极2之间的电解间隙为0.4mm-0.6mm，用塞尺确定电解间隙，并使硬质合金枪钻刃口与阴极面平行；
4)将重量百分比为3.6％-4.0％的NaNO2，重量百分比为1.3％-1.5％的Na2HPO4，重量百分比为0.25％-0.35％的Na2B4O7，重量百分比为0.25％-0.35％的NaNO3和重量百分比的余量为H2O组成的碱性电解液以10ml/s-12ml/s的流速流经电解阴极(2)和硬质合金枪钻(3)刃口间的电解间隙，接通电源，以10V-21V电解电压，电解5s-21s分时间；
5)在与硬质合金枪钻轴向垂直方向上设置钝化轮1，钝化轮1的转速3000转/分，上下移动的速率为5次/s-12次/分；
6)将夹持硬质合金枪钻的工作台平移到与钝化轮1对应位置，并使硬质合金枪钻刃口沿X方向以一定速度前后移动，去除刃口及刃口附近的氧化层，完成硬质合金枪钻刃口的处理，实现圆润的刃口形状。
7)拆卸：将硬质合金枪钻向远离钝化轮1方向移动X-Y工作台9，松开V型夹具7，取下硬质合金枪钻。

Claims (9)

1.硬质合金刀具刃口的电化学-机械复合钝化方法，包括电解步骤和钝化步骤，其特征在于所述复合钝化方法是先对硬质合金刀具(3)刃口进行电解处理，再对经电解处理的硬质合金刀具(3)刃口进行钝化处理；所述电解处理为：将硬质合金刀具(3)刃口作为电解阳极，在硬质合金刀具(3)刃口水平方向前方距硬质合金刀具刃口一定间隙处设电解阴极(2)，在流动电解液下电解；所述钝化处理为：钝化轮(1)以一定速度转动，将硬质合金刀具(3)刃口前后移动着与钝化轮(1)接触进行钝化处理。
2.根据权利要求1所述的硬质合金刀具刃口的电化学-机械复合钝化方法，其特征在于所述电解处理的电解液为碱性电解液，碱性电解液的组成为：重量百分比为3.6％-4.0％的NaNO2，重量百分比为1.3％-1.5％的Na2HPO4，重量百分比为0.25％-0.35％的Na2B4O7，重量百分比为0.25％-0.35％的NaNO3和重量百分比的余量为H2O。
3.根据权利要求2所述硬质合金刀具刃口的电化学-机械复合钝化方法，其特征在于所述流动电解液的流速为10ml/s-12ml/s。
4.根据权利要求1所述的硬质合金刀具刃口的电化学-机械复合钝化方法，其特征在于所述电解电压为10V-21V；所述电解时间为5s-21s。
5.根据权利要求1所述的硬质合金刀具刃口的电化学-机械复合钝化方法，其特征在于所述电解间隙为0.4mm-0.6mm。
6.根据权利要求1所述的硬质合金刀具刃口的电化学-机械复合钝化方法，其特征在于所述钝化轮(1)的转速为3000转/分，钝化轮上下移动的速率为5次/分-12次/分。
7.根据权利要求1所述的硬质合金刀具刃口的电化学-机械复合钝化方法，其特征在于所述使硬质合金刀具刃口前后移动速率为10次/分-24次/分。
8.根据权利要求1所述的硬质合金刀具刃口的电化学-机械复合钝化方法，其特征在于所述钝化轮(1)为尼龙抛光轮。
9.权利要求1所述的硬质合金刀具刃口的电化学-机械复合钝化方法的装置，包括X-Y工作台(9)、工作台面(6)、电解装置和钝化轮(1)，其特征在于所述X-Y工作台(9)是空间坐标系的水平平面，X-Y工作台底座固定在工作台面(6)上，X-Y工作台(9)的X向为硬质合金刀具轴向，Y向为硬质合金刀具径向，X-Y工作台(9)面上设有V型夹具(7)，V型夹具(7)通过绝缘板(8)连接在X-Y工作台(9)面上；所述电解装置包括电解阴极(2)、电解阳极和电解液输送管，电解阴极(2)为铜片阴极，铜片阴极通过阴极杆(4)和阴极座(5)固定在工作台面(6)上，电解阳极为被钝化处理的硬质合金刀具(3)，硬质合金刀具(3)通过X-Y工作台(9)面上V型夹具(7)固定在X-Y工作台(9)面上，硬质合金刀具(3)刃口水平放置，与电解阴极(2)相对，电解液输送管的前端置于电解阴极(2)和电解阳极上方，电解液输送管的末端与电解液箱相连；所述钝化轮(1)为尼龙抛光轮，钝化轮(1)连接在工作台面(6)的与硬质合金刀具轴向垂直方向处，钝化轮(1)与传动装置连接，传动装置带动钝化轮旋转并沿空间坐标系的Z轴上下移动，传动装置由动力装置带动。
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