CN103707174B - 一种纵剪圆盘刀片的平面度精加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纵剪圆盘刀片的平面度精加工方法，属于刀具加工技术领域。其步骤为：步骤一、立式磨床处理后得厚度为11mm的纵剪圆盘刀片；步骤二、第一次精磨处理后得厚度为10.6mm的纵剪圆盘刀片；步骤三、再次立式磨床处理后得厚度为10.3mm的纵剪圆盘刀片；步骤四、第二次精磨处理后得厚度为10.02mm的纵剪圆盘刀片；步骤五、在研磨机上进行第三次精磨，第三次精磨包括如下步骤：准备刀片固定工装；将装有纵剪圆盘刀片的刀片固定工装放入研磨机上，同时加入研磨料；启动研磨机。本发明制备得到的纵剪圆盘刀片的平面度能够达到0.001mm，厚度公差达到±0.001mm，满足了分切高精度的飞机等航天航空板材的需要。

Description

一种纵剪圆盘刀片的平面度精加工方法
技术领域
本发明涉及刀具加工技术领域，更具体地说，涉及一种纵剪圆盘刀片的平面度精加工方法。
背景技术
金属板材分条机依靠纵剪圆盘刀片在板材上滚动，来完成对板材的无限长剪切动作。金属板材分条机用于普通金属板材、铝板、不锈钢板、硅钢板等的纵向滚剪。纵剪圆盘刀片广泛应用于航天航空、汽车制造、矿山机械、五金制造、家电等行业。
分切金属板材的纵剪圆盘刀片对刀片本身的选材、热处理工艺以及刀片的耐磨性和抗冲击性都有极高的要求。目前，刀具生产企业大多选用一种合金工具钢作为生产刀片的原材料，其组分按重量百分比计为：C：1.45～1.70%；Si：≤0.40%；Mn：≤0.40%；S：≤0.030%；P：≤0.030%；Cr：11.00～12.50%；Ni：允许残余含量≤0.25%；Cu：允许残余含量≤0.30%；V：0.15～0.30%；Mo：0.40～0.60%，其余为Fe。其生产步骤为：（1）锻造；（2）退火；（3）车加工成形，并留精加工余量；（4）淬火；（5）回火；（6）按图纸上的技术要求进行精加工，该刀片选材及加工工艺虽在一定程度上能满足普通金属板材的分切，但是当用户对刀片的精度提出高要求时，很难通过现有技术中公开的加工方法达到。尤其是用于分切飞机板材的纵剪圆盘刀片，该纵剪圆盘刀片的内孔直径为242mm，外圆直径为340mm，其厚度为10mm，该纵剪圆盘刀片的平面度要求控制在0.001mm，厚度公差要求在±0.001mm，这是现有技术中的普通加工技术难以达到的。
通过专利检索，已有关于研磨加工的技术方案公开，如：中国专利申请号200910056439.5，申请日为：2009年8月14日，发明创造名称为：碎纸机刀片锋利研磨组合物、由其制造的研磨片、研磨包和相关制造工艺，该申请案公开了一种碎纸机刀片锋利研磨组合物，由51～65%w/w的研磨粉、5～35%w/w的粘稠脂剂和3～30%w/w的添加剂组成，所述粘稠脂剂选自白油、动物油、植物油和硬脂蜡的一种或几种，所述添加剂选自防锈粉、抗磨粉、防静电粉和抗氧化粉的一种或几种，所述研磨粉是天然金刚石粉研磨粉或天然微米石英粉研磨抛光粉，所述研磨粉的目数为260目，硬度为7。该申请案可对碎纸机刀片进行较好的研磨，且使用方便，但是该申请案的研磨组合物无法满足平面度要求控制在0.001mm，厚度公差要求在±0.001mm的高精度纵剪圆盘刀片加工过程。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有技术中纵剪圆盘刀片的平面度、厚度公差的加工精度较差的不足，提供了一种纵剪圆盘刀片的平面度精加工方法，采用本发明的技术方案，纵剪圆盘刀片的平面度能够达到0.001mm，厚度公差达到±0.001mm。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种纵剪圆盘刀片的平面度精加工方法，其步骤为：
步骤一、将经过热处理加工的纵剪圆盘刀片装在立式磨床上，立式磨床处理后得厚度为11mm的纵剪圆盘刀片；
步骤二、将步骤一厚度为11mm的纵剪圆盘刀片进行第一次精磨，第一次精磨处理后得厚度为10.6mm的纵剪圆盘刀片；
步骤三、将步骤二厚度为10.6mm的纵剪圆盘刀片再次装在立式磨床上，立式磨床处理后得厚度为10.3mm的纵剪圆盘刀片；
步骤四、将步骤三厚度为10.3mm的纵剪圆盘刀片进行第二次精磨，第二次精磨处理后得厚度为10.02mm的纵剪圆盘刀片；
步骤五、将步骤四厚度为10.02mm的纵剪圆盘刀片装在研磨机上进行第三次精磨，第三次精磨处理后得厚度为10±0.001mm的纵剪圆盘刀片；其中：第三次精磨的步骤如下：
（A）、准备刀片固定工装：刀片固定工装为圆盘形结构，该刀片固定工装上开设有围绕其中心均匀分布的6个刀片安装孔，刀片安装孔为圆形孔状结构，该刀片安装孔的圆心与刀片固定工装的圆心距离为400mm；
（B）、将第二次精磨处理后厚度为10.02mm的纵剪圆盘刀片安装在步骤（A）的刀片固定工装上，并将装有纵剪圆盘刀片的刀片固定工装放入研磨机上，同时加入研磨料，该研磨机为精磨平面研磨机；
（C）、步骤（B）完成后启动研磨机，控制研磨机的研磨盘转速为10r/min，研磨盘的压下力控制为980N；研磨30分钟后停止研磨，将刀片固定工装中的纵剪圆盘刀片翻面，并将刀片固定工装中关于其圆心对称的两个纵剪圆盘刀片对调位置；之后每研磨30min停止研磨，重复上述翻面、对调操作，研磨时间为3～4小时。
更进一步地，第三次精磨中步骤（B）的研磨料由绿碳化硅微粉、煤油和机油组成，该研磨料的制备过程如下：
（a）、称取绿碳化硅微粉和煤油，其中绿碳化硅微粉和煤油的质量比为3～3.5：1，将上述的绿碳化硅微粉和煤油搅拌混合20分钟；
（b）、称取机油，其中绿碳化硅微粉和机油的质量比为2.1～2.3：1，将机油加入步骤（a）的混合物中，继续搅拌混合15分钟，即得研磨料。
更进一步地，研磨料的制备过程中，绿碳化硅微粉和煤油的质量比为3.2：1，绿碳化硅微粉和机油的质量比为2.2：1。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：
（1）本发明的一种纵剪圆盘刀片的平面度精加工方法，通过改进纵剪圆盘刀片的精加工过程，使得在研磨机上进行第三次精磨研磨后平面度达到0.001mm，厚度公差达到±0.001mm，从而使得本发明的纵剪圆盘刀片能够满足高精度的飞机等航天航空板材分切使用；
（2）本发明的一种纵剪圆盘刀片的平面度精加工方法，其研磨料由绿碳化硅微粉、煤油和机油组成，其中：绿碳化硅微粉和煤油的质量比为3～3.5：1，绿碳化硅微粉和机油的质量比为2.1～2.3：1，采用本发明的研磨料并配合本发明的研磨操作工艺，研磨后的纵剪圆盘刀片精度高，且光洁度好，能够避免在加工过程中产生刮痕。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
本实施例的一种纵剪圆盘刀片的平面度精加工方法，其具体步骤为：
步骤一、将经过热处理加工的纵剪圆盘刀片装在立式磨床上，立式磨床处理后得厚度为11mm的纵剪圆盘刀片；其中，本实施例中的热处理过程如下：
（1）、将粗加工之后的纵剪圆盘刀片放入箱式炉内升温至800℃，其升温速率为13℃/min，升温至800℃后保温80分钟，保温后随炉冷却至480℃，然后出炉空冷；本实施例中纵剪圆盘刀片的组分按重量百分比计为：C：0.98%，Si：0.30%，Mn：0.40%，Cr：2.10%，Mo：2.30%，V：1.8%，P：0.010%，S：0.010%，Te：0.045%，Zr：0.016%，其余为Fe和不可避免的杂质。（2）、在硝盐炉中加入工业亚硝酸钠并升温至1090℃，其升温速率为2℃/min，升温至1090℃后将步骤（1）中处理的纵剪圆盘刀片放入硝盐炉中，硝盐炉内继续加热至1090℃，并保温18分钟；其中：纵剪圆盘刀片放入硝盐炉时，从纵剪圆盘刀片接触到工业亚硝酸钠至全部浸入工业亚硝酸钠中的时间为19s；申请人发现，纵剪圆盘刀片放入硝盐炉时的速度快慢对淬火效果有一定的影响，通过申请人多年的经验积累发现：从纵剪圆盘刀片接触到工业亚硝酸钠至全部浸入工业亚硝酸钠中的时间控制在18～20s内，此时的淬火效果最好。（3）、将步骤（2）保温18分钟后的纵剪圆盘刀片取出，放入淬火油中淬火，在淬火油中的停留时间为10分钟。（4）、将步骤（3）淬火后的纵剪圆盘刀片放入硝盐炉中回火，该硝盐炉内的工业亚硝酸钠在5小时内升温至550℃，纵剪圆盘刀片在550℃的硝盐炉内保温4小时，然后空冷。回火后检测纵剪圆盘刀片的硬度值，硬度值应控制在58～60HRC，如果硬度值超过了硬度控制范围的上限值，则进行又一次回火处理，硬度值每高1HRC，回火温度比上一次回火温度要高10℃，保温时间为上一次回火时间的0.9倍，然后空冷，最终控制纵剪圆盘刀片硬度值为58～60HRC。本实施例中，第一次回火温度为550℃，回火时间为4小时，经过第一次回火后检测纵剪圆盘刀片的硬度值为61HRC，硬度值超过了硬度控制范围的上限值1HRC，所以进行第二次回火处理，第二次回火温度为560℃，回火时间为3.6小时，第二次回火后检测纵剪圆盘刀片的硬度值为59HRC，符合58～60HRC的标准。此处，采用本实施例的热处理技术方案，通过第一次回火处理后的硬度值一般不会低于58HRC，本发明通过硝盐炉淬火、多次回火的方式调整硬度值，能够使得纵剪圆盘刀片的硬度能够更加均匀，本实施例的整个纵剪圆盘刀片的硬度均匀性小于1HRC，有利于提高纵剪圆盘刀片的使用寿命，且能够有效避免纵剪圆盘刀片崩口。最为关键的是，采用本实施例的热处理工艺，能够保证纵剪圆盘刀片的硬度在一定的范围内，且整个纵剪圆盘刀片的硬度均匀性较好，这为纵剪圆盘刀片在研磨机上进行第三次精磨提供了良好的基础，即：整个纵剪圆盘刀片的硬度均匀性较好，有利于后续研磨过程中控制纵剪圆盘刀片的平面度达到0.001mm，厚度公差达到±0.001mm。
步骤二、将步骤一厚度为11mm的纵剪圆盘刀片进行第一次精磨，第一次精磨处理后得厚度为10.6mm的纵剪圆盘刀片；
步骤三、将步骤二厚度为10.6mm的纵剪圆盘刀片再次装在立式磨床上，立式磨床处理后得厚度为10.3mm的纵剪圆盘刀片；
步骤四、将步骤三厚度为10.3mm的纵剪圆盘刀片进行第二次精磨，第二次精磨处理后得厚度为10.02mm的纵剪圆盘刀片；
步骤五、将步骤四厚度为10.02mm的纵剪圆盘刀片装在研磨机上进行第三次精磨，第三次精磨处理后得厚度为10±0.001mm的纵剪圆盘刀片；其中：第三次精磨的步骤如下：
（A）、准备刀片固定工装：刀片固定工装为圆盘形结构，该刀片固定工装上开设有围绕其中心均匀分布的6个刀片安装孔，刀片安装孔为圆形孔状结构，该刀片安装孔的圆心与刀片固定工装的圆心距离为400mm；
（B）、将第二次精磨处理后厚度为10.02mm的纵剪圆盘刀片安装在步骤（A）的刀片固定工装上，并将装有纵剪圆盘刀片的刀片固定工装放入研磨机上，同时加入研磨料，该研磨机为精磨平面研磨机；本实施例中的研磨料由绿碳化硅微粉、煤油和机油组成，该研磨料的制备过程如下：（a）、称取绿碳化硅微粉和煤油，其中绿碳化硅微粉和煤油的质量比为3.2：1，将上述的绿碳化硅微粉和煤油搅拌混合20分钟；（b）、称取机油，其中绿碳化硅微粉和机油的质量比为2.2：1，将机油加入步骤（a）的混合物中，继续搅拌混合15分钟，即得研磨料。本实施例中的绿碳化硅微粉是郑州精益微粉有限公司生产的W14绿碳化硅微粉，采用本实施例的方法制得的研磨料，研磨后的纵剪圆盘刀片精度高，且光洁度好，能够避免在加工过程中产生刮痕。
（C）、步骤（B）完成后启动研磨机，控制研磨机的研磨盘转速为10r/min，研磨盘的压下力控制为980N；研磨30分钟后停止研磨，将刀片固定工装中的纵剪圆盘刀片翻面，并将刀片固定工装中关于其圆心对称的两个纵剪圆盘刀片对调位置；之后每研磨30min停止研磨，重复上述翻面、对调操作，研磨时间为3.5小时后，平面度达到0.001mm，厚度公差达到±0.001mm。申请人发现，刀片固定工装上刀片安装孔开设的位置不同，对纵剪圆盘刀片的平面度及厚度公差均有影响，此外，研磨料的组分、研磨过程中的操作工艺对纵剪圆盘刀片的平面度和光洁度均有影响。申请人通过多年的经验总结，并在理论分析的基础上发现采用本实施例上述的技术方案，在研磨机上进行研磨得到的纵剪圆盘刀片的平面度能够达到0.001mm，厚度公差达到±0.001mm。
实施例2
本实施例的基本步骤同实施例1，不同之处在于：第三次精磨中步骤（B）的研磨料的制备过程中，绿碳化硅微粉和煤油的质量比为3：1，绿碳化硅微粉和机油的质量比为2.1：1。
实施例3
本实施例的基本步骤同实施例1，不同之处在于：第三次精磨中步骤（B）的研磨料的制备过程中，绿碳化硅微粉和煤油的质量比为3.5：1，绿碳化硅微粉和机油的质量比为2.3：1。
实施例1～3的一种纵剪圆盘刀片的平面度精加工方法，制备得到的纵剪圆盘刀片的平面度能够达到0.001mm，厚度公差达到±0.001mm，满足了分切高精度的飞机等航天航空板材的需要。

Claims (3)

1.一种纵剪圆盘刀片的平面度精加工方法，其特征在于，其步骤为：
步骤一、将经过热处理加工的纵剪圆盘刀片装在立式磨床上，立式磨床处理后得厚度为11mm的纵剪圆盘刀片；
步骤二、将步骤一厚度为11mm的纵剪圆盘刀片进行第一次精磨，第一次精磨处理后得厚度为10.6mm的纵剪圆盘刀片；
步骤三、将步骤二厚度为10.6mm的纵剪圆盘刀片再次装在立式磨床上，立式磨床处理后得厚度为10.3mm的纵剪圆盘刀片；
步骤四、将步骤三厚度为10.3mm的纵剪圆盘刀片进行第二次精磨，第二次精磨处理后得厚度为10.02mm的纵剪圆盘刀片；
步骤五、将步骤四厚度为10.02mm的纵剪圆盘刀片装在研磨机上进行第三次精磨，第三次精磨处理后得厚度为10±0.001mm的纵剪圆盘刀片；其中：第三次精磨的步骤如下：
(A)、准备刀片固定工装：刀片固定工装为圆盘形结构，该刀片固定工装上开设有围绕其中心均匀分布的6个刀片安装孔，刀片安装孔为圆形孔状结构，该刀片安装孔的圆心与刀片固定工装的圆心距离为400mm；
(B)、将第二次精磨处理后厚度为10.02mm的纵剪圆盘刀片安装在步骤(A)的刀片固定工装上，并将装有纵剪圆盘刀片的刀片固定工装放入研磨机上，同时加入研磨料，该研磨机为精磨平面研磨机；
(C)、步骤(B)完成后启动研磨机，控制研磨机的研磨盘转速为10r/min，研磨盘的压下力控制为980N；研磨30分钟后停止研磨，将刀片固定工装中的纵剪圆盘刀片翻面，并将刀片固定工装中关于其圆心对称的两个纵剪圆盘刀片对调位置；之后每研磨30min停止研磨，重复上述翻面、对调操作，研磨时间为3～4小时。
2.根据权利要求1所述的一种纵剪圆盘刀片的平面度精加工方法，其特征在于：第三次精磨中步骤(B)的研磨料由绿碳化硅微粉、煤油和机油组成，该研磨料的制备过程如下：
(a)、称取绿碳化硅微粉和煤油，其中绿碳化硅微粉和煤油的质量比为3～3.5：1，将上述的绿碳化硅微粉和煤油搅拌混合20分钟；
(b)、称取机油，其中绿碳化硅微粉和机油的质量比为2.1～2.3：1，将机油加入步骤(a)的混合物中，继续搅拌混合15分钟，即得研磨料。
3.根据权利要求2所述的一种纵剪圆盘刀片的平面度精加工方法，其特征在于：研磨料的制备过程中，绿碳化硅微粉和煤油的质量比为3.2：1，绿碳化硅微粉和机油的质量比为2.2：1。
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