CN107030613A - 一种切削刀具刃口强化用装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种切削刀具刃口强化用装置及方法，它解决了现有技术中切削刃强化质量低、强化工作效率低的不足，可实现对刀具刃口材料的微量去除，有效提高了切削刃强度，其方案如下：刀具支撑杆，刀具支撑杆用于支撑切削刃待强化的刀具；磨料浆液箱，磨料浆液箱与喷嘴连接；气体提供件，气体提供件与喷嘴连接，喷嘴的出口与刀具支撑杆呈设定角度布置，喷嘴出口向刀具的切削刃喷射空气与磨料浆液的混合射流。

Description

一种切削刀具刃口强化用装置及方法

技术领域

本发明涉及机械加工相关技术领域，特别是涉及一种切削刀具刃口强化用装置及装置。

背景技术

刃磨后刀具的切削刃会存在不同程度的微观缺陷，在切削过程中刀具刃口微观缺陷极易扩展，使得刀具很容易磨损或破损。而切削刃强化技术能有效其减少或消除刀具刃磨后的刃口微观缺陷，以达到圆滑平整，提高刀具的抗冲击性能，实现刀具刃口既锋利又坚固的目的。切削刃强化技术被美、日、瑞典、英等刀具生产强国广泛关注，将切削刃强化广泛应用于刀具制造，国内对刀具切削刃强化研究较晚，并没有将其广泛的应用于刀具的制造过程。主要原因是切削刃强化设备会存在强化效率低，设备通用型差，刃口质量不均匀的问题。

现有技术中提供的小型可转位刀片刃口强化装置，属于毛刷强化方法，其工作原理为采用齿轮减速的电子调速电机传动的行星机构，使刀片自转并公转，由高速旋转的含磨料尼龙盘柔动地磨削刀片刃口，使微观缺陷减少或消除，达到圆滑平整，实现刀具的强化。而此种方式的刃口强化效率低，刃口一致性难以保证。

现有技术中提供的圆柱刀具刃口强化装置，属于拖曳强化方法。其工作原理为首先将多头刀盘连接到行星轮上，将通过伺服电机带动带动行星轮系来实现多头刀盘的既自转又公转的复合运动，将圆柱刀具固定在刀盘上并没入磨料箱中的磨料中，利用圆柱刀具与磨料的相对运动来实现磨料颗粒对刀具刃口的微加工，使得刃口圆滑平整实现刀具的强化。此种方法强化效率低，仅适用于圆柱形刀具刃口强化，通用性差。

因此，需要对一种切削刀具刃口强化用装置及方法进行研究设计。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种切削刀具刃口强化用装置，该装置的设置，可有效提高切削刃的强度，保证刃口质量的一致性，有助于延长刀具的使用寿命。

一种切削刀具刃口强化用装置的具体方案如下：

一种切削刀具刃口强化用装置，包括：

刀具支撑杆，刀具支撑杆用于支撑切削刃待强化的刀具；

磨料浆液箱，磨料浆液箱与喷嘴连接；

气体提供件，气体提供件与喷嘴连接，喷嘴的出口与刀具支撑杆呈设定角度布置，喷嘴出口向刀具的切削刃喷射空气与磨料浆液的混合射流。

上述装置，气体提供件向喷嘴提供气体，用来在喷嘴中加速磨料浆液体，磨料浆液箱向喷嘴提供磨料和水的混合体，这样通过喷嘴出口喷射出气液固三相射流，可以避免刃口材料去除时产生的热作用，利用磨料颗粒对刃口材料的冲击实现刃口材料的微去除，从而提高了切削刃的强度，而且通过该装置的使用，可有效提高强化切削刃的效率。

所述刀具支撑杆底部设于机架上，机架中心设有行星轮机构，行星轮机构中每个行星轮中部安装一刀具支撑杆，刀具支撑杆环向布置有多个，刀具支撑杆实现旋转运动，这样行星轮机构中刀具自身是旋转的，可实现对刀具表面的均匀喷射，可适用于圆形或者扁形的刀具，而且通过行星轮机构的设置，其旋转一周，就可实现对多个刀具切削刃的强化加工；其中，行星轮机构与与伺服电机连接，伺服电机驱动，从而带动行星轮机构动作。

所述磨料浆液箱与搅拌机构连接，以在磨料浆液箱内搅拌磨料与液体，使得磨料与液体混合更加均匀，使喷嘴能够产生均匀的射流，搅拌机构包括搅拌电机和搅拌叶片，搅拌叶片设于磨料浆液箱内，搅拌电机设于磨料浆液箱的外部，在磨料浆液箱内设置与其相通的浆料泵，通过浆料泵开启，向喷嘴内供入磨料与水的混合料。

上述装置还包括喷嘴立柱，喷嘴立柱上装有分度盘，所述喷嘴与分度盘连接以实现喷嘴角度的调整，这样根据不同的刀具和刀具材料，选择喷嘴出口与刀具之间的夹角。

在所述机架的上方设置管路支撑杆，管路支撑杆与机架连接，管路支撑杆内部用于管路的通过，管路为气体管路和浆料管路，管路与所述的喷嘴连接，所述喷嘴可设有多个，以提高强化效率。

所述喷嘴为两个，两个喷嘴分别设于所述行星轮机构的两侧，一个喷嘴的出口朝下设置，另一个喷嘴的出口朝上设置，这样对刀具的上表面和下表面分别进行喷射。

其中，气体提供件为压缩空气机或者氧气瓶，气体提供件与气体压力表连接。

此外，上述装置还包括控制平台，控制平台与机架固定，控制平台与气体提供件、磨料浆液箱、行星轮机构分别单独连接，控制平台上设有压力表、磨料泵开关、搅拌电机开关、调速旋钮、伺服电机开关。

所述喷嘴立柱与横向驱动机构连接，横向驱动机构运动带动喷嘴以平行于切削刃进行往复运动。

为了克服现有技术的不足，本发明还提供了一种强化切削刀具刃口质量的方法，采用气液固三相射流喷射到待强化刀具的切削刃，该方法可以避免刃口材料去除时产生的热作用，有效强化刀具的强度。

上述方法的具体步骤如下：

1)通过刀具支撑杆对刀具进行支撑；

2)设置喷嘴，喷嘴与压缩空气机、磨料浆液箱分别单独连接；

3)在喷嘴内气体与磨料浆液混合后，压缩空气将加速磨料浆液体最终形成高速射流，通过喷嘴的出口喷向刀具切削刃的上表面和下表面。

在该方法中，喷嘴可横向移动，且喷嘴可设置有多个，以有效提高工作效率。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明中通过喷嘴出口喷射出气液固三相射流，可以避免刃口材料去除时产生的热作用，利用磨料颗粒对刃口材料的冲击实现刃口材料的微去除，从而提高了切削刃的强度，相比于现有技术，可有效提高强化切削刃的效率，且保证了切削刃均匀强性。

2)本发明中通过喷嘴可横向移动设置，喷嘴设置多个，可对刀具的上下表面进行分别的喷射，有助于提高强化工作效率。

3)本发明中通过行星轮机构的设置，其旋转一周，就可实现对多个刀具切削刃的强化加工，可实现批次刀具一次性安装完成刀具的刃口强化，有效提高工作效率，且进一步有效保证了对切削刃的均匀强化。

4)本发明中通过分度盘的设置，实现根据不同刃口形式调整喷射角度，并对喷嘴的位置进行定位，进一步拓宽了装置的应用范围。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是一种切削刀具刃口强化方法的加工示意图；

图2是一种切削刀具刃口强化装置的结构示意图；

图3是切削刀具安装行星运动平台结构式示意图(俯视图)；

图中：空气压缩机1、磨料浆液箱2、气体管路3、浆料管路4、浆料泵5、搅拌机构6、控制线路7、伺服电机8、机架9、行星轮机构10、刀具支撑杆11、刀具12、压紧螺栓13、喷嘴立柱14、分度盘15、喷嘴16、管路支撑杆17、调压旋钮18、压力表19、磨料泵开关20、搅拌电机开关21、调速旋钮22、伺服电机开关23、刀具夹具24。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的装置需要人工送料，人力成本高、送检效率低的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种切削刀具刃口强化用装置及系统。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，一种切削刀具刃口强化用装置，包括：刀具支撑杆11，刀具支撑杆11用于支撑切削刃待强化的刀具；磨料浆液箱，磨料浆液箱2与喷嘴16连接；空气压缩机1，空气压缩机1与喷嘴16连接，喷嘴16的出口与刀具支撑杆11呈设定角度布置，采用空气压缩机1提供的压缩空气作为直接动力源，用来在喷嘴中加速磨料浆液体，喷嘴16包括两个入口，一个负责磨料浆体的输入，另一则负责压缩空气的输入，在喷嘴内部会有一个混合腔，在其中压缩空气将加速磨料浆体，而后在喷嘴的混合腔中压缩空气会继续加速磨料浆体，最终实现高速射流，喷嘴直径在6-8mm。

如图2所示，刀具支撑杆11底部设于机架9上，刀具支撑杆11上设置有刀具夹具24，刀具夹具24通过压紧螺栓13进行固定，机架9中心设有行星轮机构10，如图3所示，行星轮机构10中每个行星轮中部安装一刀具支撑杆11，刀具支撑杆11环向布置有多个，刀具支撑杆11实现旋转运动，这样行星轮机构10中刀具自身是旋转的，可实现对刀具表面的均匀喷射，可适用于圆形或者扁形的刀具，而且通过行星轮机构10的设置，其旋转一周，就可实现对多个刀具切削刃的强化加工；其中，行星轮机构10与与伺服电机8连接，伺服电机8驱动，从而带动行星轮机构动作，行星轮机构也可以是行星齿轮，伺服电机8与太阳轮固定，外部的齿圈与机架是固定的，各个行星轮通过行星架实现连接。

磨料浆液箱2与搅拌机构6连接，以在磨料浆液箱2内搅拌磨料与液体，使得磨料与液体混合更加均匀，搅拌机构6包括搅拌电机和搅拌叶片，搅拌叶片设于磨料浆液箱2内，搅拌电机设于磨料浆液箱2的外部，在磨料浆液箱2内设置与其相通的浆料泵，通过浆料泵开启，向喷嘴内供入磨料与水的混合料，使喷嘴产生均匀的射流，由于磨料浆体的浓度较低，磨料颗粒尺寸范围为微米级，并且磨料泵是悬置在磨料浆液箱2的中部，若长时间静置导致磨料的沉积并不会停留在磨料泵中，而是沉积在磨料浆液箱2底部，因此不会造成磨料泵的堵塞。

在机架9上设置喷嘴立柱14，喷嘴立柱14上装有分度盘15，喷嘴16与分度盘15连接以实现喷嘴16角度的调整，这样根据不同的刀具和刀具材料，选择喷嘴16出口与刀具之间的夹角。

在机架9的上方设置管路支撑杆17，管路支撑杆17与机架9连接，管路支撑杆17内部用于管路的通过，管路为气体管路3和浆料管路4，管路与所述的喷嘴连接，喷嘴16为两个，两个喷嘴16分别设于行星轮机构10的两侧，一个喷嘴16的出口朝下设置，另一个喷嘴16的出口朝上设置，这样对刀具的上表面和下表面分别进行喷射。

参照图2，装置包括控制平台，控制平台内设置控制系统，控制系统用于控制设备的运行和喷射压力的调节，在控制平台上设置压力表19、磨料泵开关20、搅拌电机开关21、调压旋钮18和调速旋钮22，各电机开关通过控制线路7与各电机分别连接。调压旋钮18设于气体管路上，用于调整喷射压力以控制射流速度，而调速旋钮22与伺服电机8连接，用于实现伺服电机8转速的调整实现对行星轮运动速度进行控制。

此外，喷嘴立柱与横向驱动机构连接，横向驱动机构运动带动喷嘴以平行于切削刃进行往复运动。

本实施例提供的装置，通过压缩空气将水和磨料的混合浆料在喷嘴中加速形成三相射流喷射刀具切削刃，利用磨料颗粒对刃口材料的冲击实现刃口材料的微去除。具体步骤如下所示：首先将刀具12固定在夹具24上实现刀具的定位，其次调整喷嘴16的位置和喷射角度，使得刀具切削刃处在射流的范围内，最后喷嘴以平行于切削刃的往复运动使形成的高速射流喷射刀具切削刃。

上述装置要求的工艺参数范围：

加速浆体的空气压力调节范围为0～0.7MPa；

所采用的白刚玉磨料目数范围为180～320目；

白刚玉磨料的浆体浓度范围为10％～30％；

喷射时间范围为0～50s。

实例1：待处理的硬质合金YT15刀片，在喷射角度为45°，喷射距离为8cm，喷嘴直径为8mm，喷射压力为0.2MPa，浆料浓度为15％，磨料目数为320目白刚玉以及喷射时间为33s时产生的刀片刃口半径为26.9um。

实例2：待处理的Ti(C,N)金属陶瓷刀片，在喷射角度为45°，喷射距离为8cm，喷嘴直径为8mm，喷射压力为0.2MPa，浆料浓度为15％，磨料目数为280目白刚玉以及喷射时间为11s时产生的刀片刃口半径为15.6um。

通过试验后，经强化的金属陶瓷刀具和硬质合金刀具的切削寿命分别提高87％和67％。

为了克服现有技术的不足，本发明还提供了一种强化切削刀具刃口质量的方法，采用气液固三相射流喷射到待强化刀具的切削刃，该方法可以避免刃口材料去除时产生的热作用，有效强化刀具的强度。

此方法利用磨料颗粒的冲击作用和微剪切作用实现对刀具刃口材料的微量去除，并以此来强化刀具。由于喷射压力较小，并且磨料粒径在微米级范围，对刀具刃口的损伤较小；根据气液固三相射流的特点，可保证较高的强化效率和刀具刃口半径的一致性。

上述方法的具体步骤如下：

1)通过刀具支撑杆对刀具进行支撑；

2)设置喷嘴，喷嘴与压缩空气机、磨料浆液箱分别单独连接；

3)在喷嘴内气体与磨料浆液混合后，通过喷嘴的出口喷向刀具切削刃的上表面和下表面。

在该方法中，喷嘴可横向移动，且喷嘴可设置有多个，以有效提高工作效率。以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种切削刀具刃口强化用装置，其特征在于，包括：

刀具支撑杆，刀具支撑杆用于支撑切削刃待强化的刀具；

磨料浆液箱，磨料浆液箱与喷嘴连接；

气体提供件，气体提供件与喷嘴连接，喷嘴的出口与刀具支撑杆呈设定角度布置，喷嘴出口向刀具的切削刃喷射空气与磨料浆液的混合射流。

2.根据权利要求1所述的一种切削刀具刃口强化用装置，其特征在于，所述刀具支撑杆底部设于机架上，机架中心设有行星轮机构，行星轮机构中每个行星轮中部安装一刀具支撑杆，刀具支撑杆实现旋转运动。

3.根据权利要求1或2所述的一种切削刀具刃口强化用装置，其特征在于，所述磨料浆液箱与搅拌机构连接，以在磨料浆液箱内搅拌磨料与液体。

4.根据权利要求1所述的一种切削刀具刃口强化用装置，其特征在于，还包括喷嘴立柱，喷嘴立柱上装有分度盘，所述喷嘴与分度盘连接以实现喷嘴角度的调整。

5.根据权利要求2所述的一种切削刀具刃口强化用装置，其特征在于，在所述机架的上方设置管路支撑杆，管路支撑杆内部用于管路的通过，管路与所述的喷嘴连接，所述喷嘴可设有多个。

6.根据权利要求5所述的一种切削刀具刃口强化用装置，其特征在于，所述喷嘴为两个，两个喷嘴分别设于所述行星轮机构的两侧，一个喷嘴的出口朝下设置，另一个喷嘴的出口朝上设置。

7.根据权利要求2或6所述的一种切削刀具刃口强化用装置，其特征在于，还包括控制平台，控制平台与气体提供件、磨料浆液箱、行星轮机构分别单独连接。

8.根据权利要求4所述的一种切削刀具刃口强化用装置，其特征在于，所述喷嘴立柱与横向驱动机构连接，横向驱动机构运动带动喷嘴以平行于切削刃进行往复运动。

9.一种强化切削刀具刃口质量的方法，其特征在于，采用气液固三相射流喷射到待强化刀具的切削刃。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，具体步骤如下：

1)通过刀具支撑杆对刀具进行支撑；

2)设置喷嘴，喷嘴与压缩空气机、磨料浆液箱分别单独连接；

3)在喷嘴内气体与磨料浆液混合后，通过喷嘴的出口喷向刀具切削刃的上表面和下表面。