CN104858628B - 在刀具排屑槽内实施v型焊接的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是在刀具排屑槽内实施V型焊接的方法，包括如下步骤：1）两种材料准备；2）工具磨磨合金的一端尖呈120°；3）车床粗车刀体；4）刀体淬火；5）外圆磨粗精磨刀体的柄部和刃部外圆；6）加工中心开刀体排屑槽；7）用线切割在硬质合金一端按要求割V型面；8）高频焊接；9）车床粗车莫氏锥柄、铣扁尾；10）用工具磨夹持刀具颈部修正合金呈120°尖角；11）加工中心测刀体前刀面开排屑槽；12）完成剩余其它工序。优点：两种材料即硬质合金棒料和9SiCr材料；将V型焊接位置前移到刀具排屑槽内，最大幅度节约整体硬质合金材料的用量，在保证硬质合金刀具原有整体性能基础上最大幅度降低高速数控加工硬质合金刀具的成本。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种在刀具排屑槽内实施V型焊接的方法，属于硬质合金刀具焊接加工技术领域。
背景技术
已有的V型焊接技术焊接位置放在刀具后面的实体部位，其目的是节约硬质合金刀具材料的使用量，在不影响硬质合金刀具整体性能的基础上降低刀具成本。倘若将焊接位置前移，在刀具排屑槽中实施V型焊接，那么只需根据实际加工深度来确定硬质合金长度，其他非直接参与加工部分全部采用9SiCr合金钢材料，该硬质合金刀具成本将最大幅度得到下降，从而进一步提高加工效率，降低数控刀具成本。关键是要解决刀组成刀具的两种材料排屑槽内连接，两个V型面的实际接触面较小（约刀具该处直径的1/2），采用何种方法焊接才能保证刀具焊接强度和足够大的扭矩来适应切削加工时产生的切削力。
发明内容
本发明提出的是一种在刀具排屑槽内实施V型焊接的方法，其目的是要解决刀具两种材料在排屑槽内连接时，在两个V型面的实际接触面较小（约刀具该处直径的1/2）的情况下可确保其刀具的强度，适应刀具加工时的切削力。
本发明的技术解决方案：在刀具排屑槽内实施V型焊接的方法，包括如下工艺步骤：
1）两种材料准备：刀具工作部分，根据刀具实际加工深度，确定硬质合金棒料的长度，牌号K10；刀体的导向部分，连接部分和柄部采用9CrSi材料；
2）工具磨磨合金的一端尖呈120°；
3）车床粗车刀体，锥柄先车成直柄；
4）刀体淬火，硬度HRC58~62，回火，喷砂；
5）外圆磨粗精磨刀体柄部和刃部外圆；
6）加工中心刀体按设定好的前角、芯厚、槽型开排屑槽；
7）线切割在硬质合金棒料的一端割120°V型面，顶面R1过渡，V面与合金棒料轴线对称度0.1mm，V型顶端与棒料另一端保证长度要求；
8）线切割在刀体有排屑槽的一端割V型槽，槽底R1过渡、V面与刀体轴线对称度0.1mm、V型槽底线的延长线与割出V型后刀体前刀面夹角允许向排屑槽内偏离0~5°，V型槽底与刀体末端保证长度要求；
9）高频焊接，利用工装夹具，硬质合金棒料在上，V型面朝下，刀体在下，V型槽朝上，两个V型面重合，高频加温焊接，300°保温5~6小时，喷砂；
10）车床粗车莫氏锥柄，铣扁尾（直柄刀具无此工艺）；
11）用工具磨夹持刀具颈部修正合金呈120°尖角，外圆磨磨硬质合金，刀体外圆，莫氏锥度等，达到图纸规定尺寸要求；
12）加工中心测刀体前刀面（若螺旋槽则同时测刀体的螺旋角）开槽，确保前角、槽型与刀体设定的参数一致，芯厚大于刀体设定值0.1~0.3mm,两前刀面基本接平，允许高出刀体前刀面0.2mm。磨硬质合金背并延长至V型位置后10mm，并完成其它工序加工。
本发明的优点：1）根据零件实际加工深度、设备工装情况，硬质合金长度缩短，只需较加工深度长10mm左右，延长9SiCr刀体长度，将V型焊接位置前移到刀具排屑槽内，可最大幅度节约整体硬质合金材料的消耗，在不影响硬质合金刀具整体性能基础上最大幅度降低刀具成本。2）通过对刀体V型面与刀体排屑槽的相对位置角度的研究及对所做刀具的抗折力和扭力的实验数据分析，在本专利方法确定V型面与刀体排屑槽的偏角范围内，刀具焊接强度和承受的扭矩最大，两个V型面的实际接触面较小（约刀具该处直径的1/2）情况下，依然能满足高速切削加工时对刀具的钢性和切削力以及加工精度的要求。
附图说明
图1是将V型焊接位置前移到刀具排屑槽内的结构示意图。
图2是刀体的结构示意图图。
图3是图2的侧视图。
图中的1是刀具工作部分、2是刀体导向部分、3是刀体连接部分、4是刀体柄部、5是槽底线与前刀面的夹角、6是刀体前刀面、7是V型槽底线。
具体实施方式
如附图所示，在刀具排屑槽内实施V型焊接的方法，包括如下步骤：
1）两种材料准备：刀具工作部分（1），采用硬质合金棒料；刀体的导向部分（2）、刀体连接部分（3）和刀体柄部（4）采用9SiCr材料；
2）工具磨磨合金棒料的一端尖呈120°；
3）车床粗车刀体，锥柄先车成直柄；
4）刀体淬火，硬度HRC58~62，回火，喷砂；
5）外圆磨粗精磨刀体柄部和导向及连接部分外圆；
6）加工中心开刀体排屑槽；
7）线切割按要求在硬质合金棒料的一端割120°V型面；
8）线切割按要求在刀体有排屑槽的一端割V型槽，槽底R1过渡、V面与刀体轴线对称度0.1mm、V型槽底线的延长线与割出V型后刀体前刀面夹角允许向排屑槽内偏离0~5°，V型槽底与刀体末端保证长度要求；
9）高频焊接，利用工装夹具，硬质合金棒料在上，V型面朝下，刀体在下，V型槽朝上，两个V型面重合，高频加温焊接，300°保温5~6小时，喷砂；
10）非直柄刀具，车床粗车莫氏锥柄，铣扁尾；
11）用工具磨夹持刀具颈部修正合金呈120°尖角，外圆磨磨硬质合金，刀体外圆，莫氏锥度，达到图纸规定尺寸要求；
12）加工中心测刀体前刀面开槽确保前角、槽型与刀体设定的参数一致，芯厚大于刀体设定值0.1~0.3mm,两前刀面基本接平，允许高出刀体前刀面0.2mm；磨硬质合金背并延长至V型位置后10mm，若螺旋槽则同时测刀体的螺旋角。
所述刀具工作部分（1），即在切削过程中实际与工件加工接触部分；
所述工具磨磨合金的一端尖呈120°，留0.3mm小平面；
所述车床粗车刀体：按图纸要求刀体两端打顶针孔，车外圆为圆柱体；
所述外圆磨：按图纸要求粗精磨刀体柄部，导向及颈部外圆；
所述加工中心在刀体上按图纸要求开排屑槽，它是确定V型线切割在刀体排屑槽中位置的基准；
所述用线切割在硬质合金棒料的一端割120°V型面，顶面R1过渡，V面与合金棒料轴线对称度0.1mm，V型顶端与棒料另一端保证长度要求；
所述用线切割在刀体有排屑槽的一端割V型槽，槽底R1过渡、V面与刀体轴线对称度0.1mm、V型槽底线的延长线与割出V型后刀体前刀面夹角允许向排屑槽内偏离0~5°，V型槽底与刀体末端保证长度要求；
所述高频焊接，利用工装夹具，硬质合金棒料在上，V型面朝下，刀体在下，V型槽朝上，两个V型面重合，高频加温焊接，300°保温5~6小时，喷砂；
所述加工中心测刀体前刀面开槽，若螺旋槽则同时测刀体的螺旋角，确保前角、槽型与刀体设定的参数一致，芯厚大于刀体设定值0.1~0.3mm,两前刀面基本接平，允许高出刀体前刀面0.2mm；这样做得目的一是金刚石砂轮不干涉到刀体槽，二是保持槽型一致，排屑畅通；磨硬质合金背并延长至V型位置后10mm。
实施例：V型焊接硬质合金钻头D13×250
工艺步骤：
1）断料：K40实心棒料D13.7×50；9SiCrD16×214;
2）工具磨：磨硬质合金一端尖120°；
3）车床：刀体两端打顶针孔，车外圆为圆柱体，尺寸D14.8(-0.1~+0.1)×210；
4）刀体淬火，硬度HRC58~62，回火，喷砂；
5）外圆磨：粗精磨刀体柄部尺寸D14（-0.011~-0.005）×66、刃部尺寸D14（-0.01~+0.01）；
6）加工中心：开刀体排屑槽，2刃，螺旋角30°，前角6°，芯厚3.9，选用砂轮1A1，槽长干涉至110mm；
7）线切割：按图纸要求在硬质合金棒料的一端割120°V型面，顶面R1过渡，V面与合金棒料轴线对称度0.1mm，V型顶端与棒料另一端保证长度50mm；
8）线切割在刀体有排屑槽的一端割V型槽，槽底R1过渡、V面与刀体轴线对称度0.1mm、V型槽底线的延长线与割出V型后刀体前刀面夹角允许向排屑槽内偏离0~5°，V型槽底与刀体末端保证长度205mm;
9）工具磨：硬质合金和9SiCr刀体部分磨光，要求对称度0.1mm；
10）高频焊接：高频焊接，利用工装夹具，硬质合金棒料在上，V型面朝下，刀体在下，V型槽朝上，两个V型面重合，高频加温焊接，300°保温5~6小时，喷砂；
11）车床：夹持9SiCr刀体部分及柄部中心孔车1号莫氏锥度，留0.5mm余量；
12）铣床：铣扁尾；
13）工具磨：夹持刀体颈部靠硬质合金处修正合金120°尖；
14）外圆磨：磨合金刃部第一节D13（-0.027~0）,倒锥0.04~0.05,长至焊接部位，Ra=0.4,粗精磨刀体部分刃部D13（-0.05~-0.06），平锥，长至莫氏部位，Ra=0.4,粗精磨锥柄莫氏1号，Ra=0.8;
15）加工中心：加工刀具工作部分①开排屑槽：螺旋角按测量的刀体排屑槽的螺旋角设定，芯厚4mm,前角6°，槽长干涉至焊接部位；②钻尖：130°尖，圆弧后角10°，Ra=0.4;③开横刃：十字型横刃，实际芯厚0.5~0.6，切入角55°，进入角20°，展开角7×20°；④开背：第一节背宽1.0落差0.3，长度较硬质合金长度再延长10mm；
16）刀体导向部分后背清边：清边机磨刀体导向部分后背，背宽1.0；
17）负倒棱：主切削刃手工修负倒棱0.02~0.03×-25°；
18）检验，清洗，打字，防锈处理，包装。
原技术方法是V型焊接位置在靠后的实体部位，而本发明V焊位置在靠前的排屑槽中，这样既能保证硬质合金刀具固有的高性能，同时减小整体硬质合金用量，用价格低廉的合金钢9SiCr来替代更多的价格昂贵的硬质合金棒料，提高效率，最大幅度降低硬质合金数控刀具材料成本，带来可观的经济效益和良好的社会效益。
原技术方法因两种材料焊接处均为圆柱体，线切割割V型时没有方向，而本发明刀体部分的排屑槽按照工艺要求予先磨出，线切割刀体V型，并对刀体V型方向做了较严格的技术要求：①V型槽与刀体轴线的对称度允许偏差0.1mm，②V型槽底线在刀体排屑槽内并与割出V型后刀体前刀面允许偏离角0~5°经过实验和客户现场试用、小批量使用和批量供货得出结论：采用本技术方法制造的数控刀具性能保持良好，使用寿命高，切削状态稳定，机床负载正常，刀具V焊处无异常折断现象，工件加工的刀具成本大幅下降，证明本技术方法是可行的，稳定的。
Claims (7)
1.在刀具排屑槽内实施V型焊接的方法，其特征是该方法包括如下步骤：
1）两种材料准备：刀具工作部分（1），采用硬质合金棒料；刀体的导向部分（2）、刀体连接部分（3）和刀体柄部（4）采用9SiCr材料；
2）工具磨磨合金棒料的一端尖呈120°；
3）车床粗车刀体，锥柄先车成直柄；
4）刀体淬火，硬度HRC58~62，回火，喷砂；
5）外圆磨粗精磨刀体柄部和导向及连接部分外圆；
6）加工中心开刀体排屑槽；
7）线切割按要求在硬质合金棒料的一端割120°V型面；
8）线切割按要求在刀体有排屑槽的一端割V型槽，槽底R1过渡、V面与刀体轴线对称度0.1mm、V型槽底线的延长线与割出V型后刀体前刀面夹角允许向排屑槽内偏离0~5°，V型槽底与刀体末端保证长度要求；
9）高频焊接，利用工装夹具，硬质合金棒料在上，V型面朝下，刀体在下，V型槽朝上，两个V型面重合，高频加温焊接，300°保温5~6小时，喷砂；
10）非直柄刀具，车床粗车莫氏锥柄，铣扁尾；
11）用工具磨夹持刀具颈部修正合金呈120°尖角，外圆磨磨硬质合金，刀体外圆，莫氏锥度，达到图纸规定尺寸要求；
12）加工中心测刀体前刀面开槽确保前角、槽型与刀体设定的参数一致，芯厚大于刀体设定值0.1~0.3mm,两前刀面基本接平，允许高出刀体前刀面0.2mm；磨硬质合金背并延长至V型位置后10mm，若螺旋槽则同时测刀体的螺旋角。
2.根据权利要求1所述的在刀具排屑槽内实施V型焊接的方法，其特征是所述的刀具工作部分（1），即在切削过程中实际与工件加工接触部分。
3.根据权利要求1所述的在刀具排屑槽内实施V型焊接的方法，其特征是所述的工具磨磨合金的一端尖呈120°，留0.3mm小平面。
4.根据权利要求1所述的在刀具排屑槽内实施V型焊接的方法，其特征是所述的车床粗车刀体：按图纸要求刀体两端打顶针孔，车外圆为圆柱体。
5.根据权利要求1所述的在刀具排屑槽内实施V型焊接的方法，其特征是所述的外圆磨：按图纸要求粗精磨刀体柄部，导向及颈部外圆。
6.根据权利要求1所述的在刀具排屑槽内实施V型焊接的方法，其特征是所述的加工中心在刀体上按图纸要求开排屑槽，它是确定V型线切割在刀体排屑槽中位置的基准。
7.根据权利要求1所述的在刀具排屑槽内实施V型焊接的方法，其特征是所述的用线切割在硬质合金棒料的一端割120°V型面，顶面R1过渡，V面与合金棒料轴线对称度0.1mm，V型顶端与棒料另一端保证长度要求。
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