CN103522030A - 切削工具的制作方法 - Google Patents

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中野贵雄
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Abstract

本发明涉及一种切削工具的制作方法，所述切削工具包括设计有台座的钢制台金，和连接在所述台座上的切刃刀头，所述台金的含碳量在0.5%以上，所述切刃刀头由硬质材料制成，其特征在于，包括如下步骤：（1）焊接：使用高能源光束照射熔化所述台座来连接所述切刃刀头；（2）回火：使用高能源光束再次照射所述台座进行回火，来与步骤（1）的焊接相配合。经所述步骤（1）-（2）处理后的台金的金属硬度在700HV以下，台座适当的韧性得到确保，能够抑制切削时台金的破损。

Description

切削工具的制作方法
技术领域
本发明涉及一种切削工具的制作方法，该切削工具由刚性台金的台座上连接硬质材料的切刃刀头形成，用于切割包括金属、木材、塑料和陶瓷在内的各种材料，尤其涉及一种使用激光等高能源光束的照射来制作切割工具的制造方法。
背景技术
以前，这样切削工具的制作方法如日本专利特许文献（专利第３５８４７１６号公报）中所示的那样，在台座与切刃刀头的连接部位处配置镍系列的金属片，使用激光等高能源光束仅仅照射在连接部位旁边的台座以及切刃刀头内侧的台座处，通过镍系列的金属片在连接层处将切刃刀头连接到台座上，这样的制造方法被大家所知。
以带有钢制台金、厚度为0.5mm～3mm左右的圆锯作为切削工具的举例，为了确保台金的刚性，制作台金的钢材含碳量必须0.5％以上。像这样的圆锯，运用上述只在台座处通过高能源光束照射来将切刃刀头连接到台座上的制造方法。但是，根据照射的加热以及之后的急剧变冷导致的钢材淬火，台座的金属硬度会达到700HV以上。因此，台座的韧性就会降低、材质变脆，这样切削时的冲击导致台金破损的可能性就会变大。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种利用激光等高能源光束照射将硬质材料的切刃刀头连接在刚性台金的台座上时，能够确保台金的金属硬度在700ＨＶ以下的切削工具制作方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种切削工具的制作方法，所述切削工具包括设计有台座的钢制台金，和连接在所述台座上的切刃刀头，所述台金的含碳量在0.5%以上，所述切刃刀头由硬质材料制成。另外，作为高能源光束，有ＣＯ２激光，ＹＡＧ激光，人造纤维激光，绿色激光等的激光光束，或者电子光束等。还有，作为硬质材料，有超硬合金，金属陶瓷，高速钢，陶瓷（铝，氮化系列元素，碳化系列元素，氧化锆，立方氮化硼等），多结晶的金刚石等。
其特征在于，包括如下步骤：
（1）焊接：使用高能源光束照射熔化所述台座来连接所述切刃刀头；
（2）回火：使用高能源光束再次照射所述台座进行回火，来与步骤（1）的焊接相配合；
经所述步骤（1）-（2）处理后的台金的金属硬度在700HV以下。
优选的，所述回火工序中高能源光束的输出功率比所述焊接工序中高能源光束的输出功率低。
优选的，所述回火工序中高能源光束的焦点相对于所述焊接工序中高能源光束焦点偏移。
优选的，所述回火工序中高能源光束的输出功率比所述焊接工序中高能源光束的输出功率低，同时，所述回火工序中高能源光束的焦点相对于所述焊接工序中高能源光束焦点偏移。
优选的，所述回火工序中，高能源光束在所述台座的同一位置进行多次照射，或者在所述台座的不同位置进行多次照射。
本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明对于含有0.5％以上碳元素的钢制台金的切削工具，通过适当的条件使高能源光束照射该台金的台座和硬质材料的切刃刀头的交界处，来进行焊接，特别是通过比焊接用光束能源低的光源照射来进行回火，与之前的焊接工序相结合就形成了连接。这样的话，台金的金属硬度就能保持在７００ＨＶ以下。其结果就是，在本发明中，台座适当的韧性得到确保，这样就能抑制切削时台金的破损。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例方法中所述圆锯的正视图；
图2是图1中与台座相连的一个切刃刀头的正视放大图；
图3是图1中与台座相连的一个切刃刀头的侧视断面放大图；
图4是激光照射前，台座、中间层以及切刃刀头的组装过程示意图；
图5是焊接工序中，激光照射状态的侧视放大图；
图６是回火工序中，激光照射状态的侧视放大图；
图７是回火工序中，激光照射状态的正视放大图。
图中：10、圆锯，11、台金，12、中心孔，13、台座，14、刃袋，15、安装座，18、镍合金片，18a、侧部，21、切刃刀头，23、线性激光。
具体实施方式
现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
以图1所示圆锯10的制作方法为例来说明本发明切削工具的的制作方法。圆锯10，设计了钢制的台金11，台金11即圆锯10的圆盘状本体。台金11，是碳元素含量0.5％以上的钢制，为金属硬度在700HV以下的厚度为2mm的薄板。在中心处的加工机械的旋转轴处设计了被插入中心孔12。台金11的外周处，周向等间隔的多个地方向径向突出形成台座13。台座13之间相对的径向处有凹进去的刃袋14。台座13的旋转前方侧的尖端处，如图2详细所示，设有用于安装切刃刀头21的多个安装座15，安装座15被设计成中心角成略成６０°Ｖ字形状的切缺状态。
如图2、图3所示，在安装座15上，夹住比较薄的镍合金制的中间层使切刃刀头21被连接。作为镍合金，有Ｆｅ－Ｎｉ、Ｆｅ－Ｎｉ－Ｃｏ等。另外，作为中间层的材质，以镍单体，银材，铜材等代替镍合金都是可以的。更进一步的说，根据必要省去中间层也是有可能的。切刃刀头21，是超硬合金制的厚度为３ｍｍ的四边形形状，在安装座15上大体呈与安装座15紧密吻合的形状。
接下来，具体说明圆锯10的制作方法。
最初进行焊接。如图4所示，在台金11上设计了台座13，在安装座15上安装淡红色的中间层，中间层为镍合金片18。更重要的是，镍合金片18侧部18a处被重叠的切刃刀头21压着，镶嵌入安装座15处。在这里，台金11的焊接有切刃刀头21的台座13旁边位置，通过夹具（未图示）被固定在工作台上。关于夹具，是用导热性能良好的铜等素材制成的。也可能抑制住台金11或者切刃刀头21因热能造成的影响。还有，根据切刃刀头21，通常从外侧开始使用如刀头加压汽缸那样的押力型材来押住安装座15是最好的。如此，焊接时切刃刀头位置由于不能移动，对后来安装座15处的切刃刀头21的焊接精度是很好的。
接下来，如图5所示，在台座13与切刃刀头21的分界处、镍合金片18侧部18a以及近旁的台座13单侧面处，通过照射规定的高输出功率的线性激光23，台座13与镍合金片18被焊接，与切刃刀头21连接形成。这时，由于台座13的厚度为2mm，厚度薄，传热快，激光的照射只从台座13的单侧面开始进行均匀加热即可。但是，台座13如果厚的情况下，最好从台座13的两侧开始进行激光照射，以确保热能传导均一来形成连接。
线性激光23的照射，如图5所示，相对于台座13的平坦面从垂直方向开始离台座13侧略成１０°程度的倾斜。根据这种状态，反射光就会抑制射入光等无用的干涉。还有，在线性激光23照射时，台座13与切刃刀头21的连接部分处有氮素气体或者氩气体或者其它防护型惰性气体是最好的，如此在照射时就能抑制台座13与切刃刀头21的氧化。上述焊接工序即是对台金11进行淬火。台座13以及周边的台金11部分，金属硬度在７００ＨＶ以上。金属硬度用微型金属硬度计进行测定。
接下来，通过线性激光23的再次照射来对台金11进行回火。如图6所示，再次照射与上述焊接工序不同，不仅偏移线性激光23的焦点来扩大照射领域的区域，而且使用输出功率比焊接工序低的照射能源进行回火。这样在降低光束自身输出功率的同时也能使照射到台金11上的单位面积的能源降低。由于被台金11吸收的单位面积的能源降低，在焊接工序中被淬火的台金11的回火就能确实的实行。
如图7所示，再次照射的位置，不同于台金11与切刃刀头21连接部分的旁边位置，而是宽阔领域Ｍ，如箭头所示那样沿着安装座15反复来回运动3次。还有，与台座13的形状相对应，照射开始位置以及停止位置，还有使其往复的地方能够对返回位置进行调节。这样的话包括台座13的端部在内的位置的热能就会很难释放，就能抑制热能的集中化，使照射到台座13的能源均匀分布。由于照射的能源低即使再次照射淬火状态的形成也会被避免，也能抑制台金11的金属硬度高于７００ＨＶ。更进一步的说，上述各次的照射回火如果是在台金11还有余热的状况下持续进行是最好的，这样的话就能缩短回火的时间。在本实施例中，圆锯10在切削时，台金11的破损就会被抑制，就会使长时间的安定切削成为可能。
在上述实施例中的回火工序中，线性激光23开始的激光焦点的偏移使其范围扩大，更进一步的说通过低于焊接时的输出功率的照射能源进行再次照射。取代这个是，只通过低照射能源来进行回火也有可能实现。那样的话，增加激光光束的照射次数，照射区域如图7所示的那样进行扩大。或者，只偏移焦点进行再次照射也是可以的。
另外，在上述实施例中，以圆锯10为例对切削工具的制作方法进行说明，但是并不仅限于此，刨刀等也同样适用于本发明。还有，作为切刃刀头21的材质，不仅仅限于超硬合金，金属陶瓷，高速钢，和各种类的陶瓷，多结晶体的金刚石等也是可以的，其中，陶瓷的材质可以是铝，氮化系列元素，碳化系列元素，氧化锆，立方氮化硼等。还有，高能源光束不限于激光，电子光束也是可以的。关于激光也不仅仅限于线性激光，ＣＯ２激光，ＹＡＧ激光，和绿色激光也是可以的。
以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

Claims (5)

1.一种切削工具的制作方法，所述切削工具包括设计有台座的钢制台金，和连接在所述台座上的切刃刀头，所述台金的含碳量在0.5%以上，所述切刃刀头由硬质材料制成，其特征在于，包括如下步骤：
（1）焊接：使用高能源光束照射熔化所述台座来连接所述切刃刀头；
（2）回火：使用高能源光束再次照射所述台座进行回火，来与步骤（1）的焊接相配合；
经所述步骤（1）-（2）处理后的台金的金属硬度在700HV以下。
2.根据权利要求1所述的切削工具的制作方法，其特征在于：所述回火工序中高能源光束的输出功率比所述焊接工序中高能源光束的输出功率低。
3.根据权利要求1或2所述的切削工具的制作方法，其特征在于：所述回火工序中高能源光束的焦点相对于所述焊接工序中高能源光束焦点偏移。
4.根据权利要求1或2所述的切削工具的制作方法，其特征在于：所述回火工序中，高能源光束在所述台座的同一位置进行多次照射，或者在所述台座的不同位置进行多次照射。
5.根据权利要求3所述的切削工具的制作方法，其特征在于：所述回火工序中，高能源光束在所述台座的同一位置进行多次照射，或者在所述台座的不同位置进行多次照射。
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