CN108015504A - 一种硬质合金v槽刀及其生产工艺 - Google Patents

一种硬质合金v槽刀及其生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及硬质合金刀片技术领域，公开了一种硬质合金V槽刀及其生产工艺。所述硬质合金V槽刀材料采用基于钨钴的增强型硬质合金，刀片抗弯强度3100～3369MPa，硬度89.0～89.4HRA，密度14.70～14.72g/cm3，平均晶粒度为1.6μm，所述基于钨钴的增强型硬质合金按照如下重量百分比的组分进行混合料配比：0.1～0.5%ZrO2、0.1～0.5%La2O3、0.01～0.05%Y2O3、6%Co粉、WC粉余量。本发明制备得到的硬质合金V槽刀一致性好，所有产品的精度差都能控制在2个丝以内。同心度好，内孔外圆同心度控制在0.03mm以内，使用寿命高达15天以上，而现有V槽刀通常使用寿命在7～10天左右。产品锋利程度好，不会起毛刺。

Description

一种硬质合金V槽刀及其生产工艺
技术领域
本发明涉及硬质合金刀片技术领域，更具体地，涉及一种硬质合金V槽刀及其生产工艺。
背景技术
V-CUT刀，作为电子行业刀具，又名PCB板V-CUT微刻刀、VCUT刀、微刻刀，也有把它叫V坑刀或V槽刀等名称的，主要用于PCB线路板V-CUT机上面对多元线路板进行VCUT作业的硬质合金刀具。V-CUT刀从十九世纪四代的开发应用至今，经历了从普通钢质V-CUT刀→高速工具钢V-CUT刀→合金V-CUT刀→整体硬质合金V-CUT刀→聚晶金钢石V-CUT刀→整体硬质合金V-CUT刀的这么一个发展应用过程，基于整体硬质合金V-CUT刀有着极高的性价比(刀刃锋利，耐磨耐用，价格适中，产品标准化生产)，随着众多追求高品质印制线路板厂家多年的试用比较，整体硬质合金V-CUT刀已被广大印制线路板厂家所接受采用，业已成为印制线路板V槽加工通用的普选刀具。
目前PCB切割刀片整体采用优质钨钢制成，因钨钢的硬度极高而具有脆性，受外力冲击容易断裂，特别是优质铝基板V-CUT刀片的厚度较薄，受外力冲击就更容易碎裂了，在如何保证钨钴类硬质合金硬度不降低的情况下，提高合金的抗弯强度一直是合金工作者研究的重点。硬质合金由硬质相和粘结相组成，硬质相的均匀分布、粘结相对硬质相的接触面积、粘结相康裂纹扩展能力影响着合金的抗弯强度。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对目前采用优质钨钢制成制备的V槽刀，其硬度高但是抗弯强度低，受外力冲击容易断裂，提供一种硬质合金V槽刀，所述硬质合金V槽刀以WC-8Co硬质合金(Co含量为8wt％)为基材，引入金属氧化物用于提WC-8Co硬质合金的强韧性和耐磨性。
本发明还提供一种硬质合金V槽刀的生产工艺。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
提供一种硬质合金V槽刀，采用基于钨钴的增强型硬质合金制成，刀片抗弯强度3100～3369MPa，硬度89.0～89.4HRA，密度14.70～14.72g/cm3，平均晶粒度为1.6μm；
其中，所述基于钨钴的增强型硬质合金按照如下重量百分比的组分进行混合料配比：
本发明还提供一种硬质合金V槽刀的生产工艺，包括以下步骤：
S1.制备圆形刀片毛坯：按照所述基于钨钴的增强型硬质合金的配比进行配料进行湿磨，湿磨结束后得到浆料，将浆料干燥，干燥完毕的料粉进行掺胶制粒，然后压制成型，再进行脱胶烧结，得到圆形刀片毛坯；
S2.加工成型：将圆形刀片毛坯依次按照磨平面、磨内孔、磨外圆、磨斜边、磨台阶、开齿、磨排屑槽和、精开刃的工艺进行加工，最终得到硬质合金V槽刀。
优选地，步骤S2中所述磨平面是指将刀片毛坯装夹在数控圆刀片磨床上，采用一次粗磨和一次精磨，其中粗磨阶段将刀片毛坯厚度控制在2.44～2.46mm，平整度控制在0.01mm，精磨阶段将刀片毛坯厚度控制为2.41～2.42mm，平面度控制在0.01mm。
优选地，步骤S2中所述磨内孔是指将产品装夹在内圆磨床上磨内孔，控制内圆φ25.02±0.001mm，真圆度0.01mm，内圆壁光洁度好。
优选地，步骤S2中所述磨外圆是指将产品装夹在外圆磨床上磨外圆，控制外圆φ51.3～51.5mm，真圆度0.008～0.01mm，内外圆同心度≤0.01mm。
优选地，步骤S2中所述磨斜边是将产品装夹在数控机床上，控制角度为15～90°，中心保留0.3mm。
优选地，步骤S2中所述磨台阶是将产品装夹在万能工具磨床上磨台阶，控制角度30～90°，精度控制为0.02mm。
优选地，步骤S2中所述开齿是将产品进行开齿，控制前角度为7°，齿深度为3.0～4.0mm。
优选地，步骤S2中所述磨排屑槽是将产品装夹在万能工具磨床上磨排屑槽，首先磨第一面，排屑槽的角度为5°，中心面磨掉0.15mm厚度，保留0.15mm厚度，然后磨第二面，排屑槽的角度为5°，中心面保留0.05mm厚度。
优选地，步骤S2中所述精开刃是将产品装夹在数控机床磨刃口，然后清洗包装入库，得到硬质合金V槽刀。
与现有技术相比，本发明有以下有益效果：
本发明通过在配料阶段加入微量氧化锆及氧化镧，通过湿磨使其均匀分散在混合料中，混合料制得的压坯经过烧结后，经过光学显微镜观察，合金金相组织中WC晶粒均匀分布，没有出现异常粗晶，经过扫描电镜观察，氧化锆弥散分布在粘结相中，经过合金性能检测，氧化锆和氧化镧的加入提高了合金强度，提高了合金的硬度，没有增加合金孔隙度。
本发明以圆形刀片毛坯为原料，围绕该材料通过物理加工工艺，并且优化工艺步骤和工艺参数，制备得到的刀体内部金相组织致密性好，有效地减少了合金中的显微孔隙，提高致密性，避免刃口在精磨及使用过程中发生崩刃的现象，并且同时兼具合金的抗弯强度和硬度，抗弯强度达3100～3369MPa，硬度达89.0～89.4HRA，密度14.70～14.72g/cm3，平均晶粒度为1.6μm。
本发明制备得到的硬质合金V槽刀一致性好，所有产品的精度差都能控制在2个丝以内。同心度好，内孔外圆同心度控制在0.03mm以内，使用寿命高达15天以上，而现有V槽刀通常使用寿命在7～10天左右。产品锋利程度好，不会起毛刺。
附图说明
图1实施例1硬质合金金相图。
图2实施例2硬质合金金相图。
图3实施例3硬质合金金相图。
图4对比例1硬质合金金相图。
图5本发明硬质合金金相中粘结相黑点能谱扫描分析图。
图6硬质合金V槽刀主视图。
图7硬质合金V槽刀左视图。
图8实施例4结构示意图。
图9实施例4感应器的结构示意图。
图10实施例4下料管道结构示意图。
图11实施例5结构示意图。
其中，A是外圆直径，B是内圆直径，C是刀刃角度，D是排屑槽角度，M是厚度，单位均是mm，具体尺寸参数根据不同齿数的规格，通常齿数规格为60、48、40、32和24。
具体实施方式
本发明硬质合金V槽刀材料采用基于钨钴的增强型硬质合金，刀片抗弯强度3100～3369MPa，硬度89.0～89.4HRA，密度14.70～14.72g/cm3，平均晶粒度为1.6μm；
其中，所述基于钨钴的增强型硬质合金以WC-8Co为基础，加入金属氧化物，按照如下重量百分比的组分进行混合料配比：
本发明中金属氧化物的添加与现有技术中加入金属氧化物的作用，主要有以下区别：
通过氧化镧使得合金WC晶粒不出现异常长大，消除粗大WC晶粒，因为粗大的WC晶粒容易生成裂纹。
通过添加氧化锆，由于氧化锆能弥散分布在粘结相中，在合金碎裂过程中，裂纹一般通过粘结相扩展，弥散分布在粘结相中的氧化锆能使得裂纹发生偏转，有效阻碍裂纹的扩展。
通过氧化钇优化合金粘结相性能，在硬质合金的磨损过程中，最先磨损的是粘结金属Co，由于氧化锆的高硬度、高耐磨性质，通过添加氧化锆，由于氧化锆能弥散分布在粘结相中，提高了WC-8Co硬质合金的耐磨性。
本发明围绕提高WC-8Co硬质合金的强韧性和耐磨性，引入金属氧化物ZrO2、La2O3和Y2O3，其反应机理如下：
La2O3可抑制硬质合金组织WC晶粒聚集生长,使组织均匀,WC相邻接度减小,WC/Co接触面积增大,提高抗弯强。
ZrO2晶粒在应力诱导下发生相变，改变合金组织结构，诱导裂纹偏转及弯曲，降低裂纹扩展驱动力，裂纹分支弱化，产生相变增韧，同时ZrO2在烧结过程中生成细小弥散的ZrO2质点，固溶于Co相中，强化粘结相，使得粘结相中裂纹的稳定长大区域缩小，显微裂纹萌生和长大的负荷增大。
Y2O3能抑制Co的晶型转变，增韧Co粘结相。稀土在合金烧结过程中，吸收杂质，改善Co的润湿性，从而强化合金抗弯及断裂性能。
优选地，所述基于钨钴的增强型硬质合金按照如下重量百分比的组分进行混合料配比时，其抗弯强度和硬度最好，具体如下：
优选地，所述基于钨钴的增强型硬质合金按照如下重量百分比的组分进行混合料配比时，其矫顽磁力最好，具体如下：
本发明还提供一种硬质合金V槽刀的生产工艺，包括以下步骤：
S1.制备圆形刀片毛坯：按照上述基于钨钴的增强型硬质合金的配比进行配料进行湿磨，湿磨介质为含水量为5wt％的工业酒精，时间为20～40h，湿磨结束后得到浆料；将浆料干燥5～7h，干燥完毕的料粉进行掺胶制粒，然后压制成型，再进行脱胶烧结，烧结温度为1400～1600℃，保温时间为1～3h，得到圆形刀片毛坯；
S2.加工成型针对φ51*φ25*2.4规格加工成型：
S21.磨平面：将刀片毛坯装夹在数控圆刀片磨床上，采用一次粗磨和一次精磨，其中粗磨阶段将刀片毛坯厚度控制在2.44～2.46mm，平整度控制在0.01mm，精磨阶段将刀片毛坯厚度控制为2.41～2.42mm，平面度控制在0.01mm；
S22.磨内孔：将产品装夹在内圆磨床上磨内孔，控制内圆φ25.02±0.001mm，真圆度0.01mm，内圆壁光洁度好；
S23磨外圆：将产品装夹在外圆磨床上磨外圆，控制外圆φ51.3～51.5mm，真圆度0.008～0.01mm，内外圆同心度≤0.01mm；
S24.磨斜边：将产品装夹在数控机床上，控制角度为15～90°，中心保留0.3mm；
S25.磨台阶：将产品装夹在万能工具磨床上磨台阶，控制角度30～90°，精度控制为0.02mm；
S26.开齿：将产品进行开齿，控制前角度为7°，齿深度为3.0～4.0mm；
S27.磨排屑槽：将产品装夹在万能工具磨床上磨排屑槽，首先磨第一面，排屑槽的角度为5°，中心面磨掉0.15mm厚度，保留0.15mm厚度，然后磨第二面，排屑槽的角度为5°，中心面保留0.05mm厚度；
S28.精开刃：将产品装夹在数控机床磨刃口，然后清洗包装入库，得到硬质合金V槽刀。
步骤S1中本发明通过在配料阶段加入微量氧化锆及氧化镧，通过湿磨使其均匀分散在混合料中，混合料制得的压坯经过烧结后，经过光学显微镜观察，合金金相组织中WC晶粒均匀分布，没有出现异常粗晶，经过扫描电镜观察，氧化锆弥散分布在粘结相中，经过合金性能检测，氧化锆和氧化镧的加入提高了合金强度，提高了合金的硬度，没有增加合金孔隙度。
步骤S2中本发明以步骤S1圆形刀片毛坯原料为原料，围绕该材料通过物理加工工艺，并且优化工艺步骤和工艺参数，制备得到的刀体内部金相组织致密性好，有效地减少了合金中的显微孔隙，提高致密性，避免刃口在精磨及使用过程中发生崩刃的现象，并且同时兼具合金的抗弯强度和硬度，抗弯强度达3100～3369MPa，硬度达89.0～89.4HRA，密度14.70～14.72g/cm3，平均晶粒度为1.6μm。
本发明制备得到的硬质合金V槽刀一致性好，所有产品的精度差都能控制在2个丝以内。同心度好，内孔外圆同心度控制在0.03mm以内，使用寿命高达15天以上，而现有V槽刀通常使用寿命在7～10天左右。产品锋利程度好，不会起毛刺。
下面结合具体实施例进一步说明本发明。以下实施例仅为示意性实施例，并不构成对本发明的不当限定，本发明可以由发明内容限定和覆盖的多种不同方式实施。除非特别说明，本发明采用的试剂、化合物和设备为本技术领域常规试剂、化合物和设备。
实施例1
本实施例提供一种硬质合金V槽刀的生产工艺，包括以下步骤：
S1.按重量百分比将0.5％的ZrO2、0.1％的La2O3、6％的Co粉、0.03％的Y2O3、93.37％的WC粉混合得到1Kg混合料，混合料中WC粉费氏粒度为2um，Co粉费氏粒度为1.5um，将1Kg混合料加入容积为2L的球磨筒中，加入硬质合金研磨棒3Kg，湿磨介质为含水量为5wt％的工业酒精，湿磨时间为30h，湿磨后得到浆料；将料桨干燥5～7h，干燥完毕的料粉进行掺胶制粒，然后压制成圆形刀片，进行脱胶烧结，最终烧结温度为1450℃，保温1h,制成圆形刀片毛坯；
S2.针对φ51*φ25*2.4规格加工成型：
S21.磨平面：将刀片毛坯装夹在数控圆刀片磨床上，采用一次粗磨和一次精磨，其中粗磨阶段将刀片毛坯厚度控制在2.44～2.46mm，平整度控制在0.01mm，精磨阶段将刀片毛坯厚度控制为2.41～2.42mm，平面度控制在0.01mm；
S22.磨内孔：将产品装夹在内圆磨床上磨内孔，控制内圆φ25.02±0.001mm，真圆度0.01mm，内圆壁光洁度好；
S23磨外圆：将产品装夹在外圆磨床上磨外圆，控制外圆φ51.3～51.5mm，真圆度0.008～0.01mm，内外圆同心度≤0.01mm；
S24.磨斜边：将产品装夹在数控机床上，控制角度为15～90°，中心保留0.3mm；
S25.磨台阶：将产品装夹在万能工具磨床上磨台阶，控制角度30～90°，精度控制为0.02mm；
S26.开齿：将产品进行开齿，控制前角度为7°，齿深度为3.0～4.0mm；
S27.磨排屑槽：将产品装夹在万能工具磨床上磨排屑槽，首先磨第一面，排屑槽的角度为5°，中心面磨掉0.15mm厚度，保留0.15mm厚度，然后磨第二面，排屑槽的角度为5°，中心面保留0.05mm厚度；
S28.精开刃：将产品装夹在数控机床磨刃口，然后清洗包装入库，得到硬质合金V槽刀。
本实施例金相如图1所示。
实施例2
本实施例一种硬质合金V槽刀的生产工艺，包括以下步骤：
S1.按重量百分比将0.3％的ZrO2、0.3％的La2O3、6％的Co粉、0.01％的Y2O3、93.39％的WC粉混合得到1Kg混合料，混合料中WC粉费氏粒度为2um，Co粉费氏粒度为1.5um，将1Kg混合料加入容积为2L的球磨筒中，加入硬质合金研磨棒3Kg，湿磨介质为含水量为5wt％的工业酒精，湿磨时间为30h，湿磨后得到浆料，.将料桨干燥5～7h，干燥完毕的料粉进行掺胶制粒，然后压制成圆形刀片，进行脱胶烧结，最终烧结温度为1450℃，保温1h,制成圆形刀片毛坯；
S2.加工成型：
S21.磨平面：将刀片毛坯装夹在数控圆刀片磨床上，采用一次粗磨和一次精磨，其中粗磨阶段将刀片毛坯厚度控制在2.44～2.46mm，平整度控制在0.01mm，精磨阶段将刀片毛坯厚度控制为2.41～2.42mm，平面度控制在0.01mm；
S22.磨内孔：将产品装夹在内圆磨床上磨内孔，控制内圆φ25.02±0.001mm，真圆度0.01mm，内圆壁光洁度好；
S23磨外圆：将产品装夹在外圆磨床上磨外圆，控制外圆φ51.3～51.5mm，真圆度0.008～0.01mm，内外圆同心度≤0.01mm；
S24.磨斜边：将产品装夹在数控机床上，控制角度为15～90°，中心保留0.3mm；
S25.磨台阶：将产品装夹在万能工具磨床上磨台阶，控制角度30～90°，精度控制为0.02mm；
S26.开齿：将产品进行开齿，控制前角度为7°，齿深度为3.0～4.0mm；
S27.磨排屑槽：将产品装夹在万能工具磨床上磨排屑槽，首先磨第一面，排屑槽的角度为5°，中心面磨掉0.15mm厚度，保留0.15mm厚度，然后磨第二面，排屑槽的角度为5°，中心面保留0.05mm厚度；
S28.精开刃：将产品装夹在数控机床磨刃口，然后清洗包装入库，得到硬质合金V槽刀。
本实施例金相如图2所示。
实施例3
本实施例提供一种硬质合金V槽刀的生产工艺，包括以下步骤：
S1.按重量百分比将0.1％的ZrO2、0.5％的La2O3、6％的Co粉、0.05％的Y2O3、93.35％的WC粉混合得到1Kg混合料，混合料中WC粉费氏粒度为2um，Co粉费氏粒度为1.5um，将1Kg混合料加入容积为2L的球磨筒中，加入硬质合金研磨棒3Kg，湿磨介质为含水量为5wt％的工业酒精，湿磨时间为30h，湿磨后得到浆料，将料桨干燥5～7h，干燥完毕的料粉进行掺胶制粒，然后压制成圆形刀片，进行脱胶烧结，最终烧结温度为1450℃，保温1h,制成圆形刀片毛坯；
S2.加工成型：
S21.磨平面：将刀片毛坯装夹在数控圆刀片磨床上，采用一次粗磨和一次精磨，其中粗磨阶段将刀片毛坯厚度控制在2.44～2.46mm，平整度控制在0.01mm，精磨阶段将刀片毛坯厚度控制为2.41～2.42mm，平面度控制在0.01mm；
S22.磨内孔：将产品装夹在内圆磨床上磨内孔，控制内圆φ25.02±0.001mm，真圆度0.01mm，内圆壁光洁度好；
S23磨外圆：将产品装夹在外圆磨床上磨外圆，控制外圆φ51.3～51.5mm，真圆度0.008～0.01mm，内外圆同心度≤0.01mm；
S24.磨斜边：将产品装夹在数控机床上，控制角度为15～90°，中心保留0.3mm；
S25.磨台阶：将产品装夹在万能工具磨床上磨台阶，控制角度30～90°，精度控制为0.02mm；
S26.开齿：将产品进行开齿，控制前角度为7°，齿深度为3.0～4.0mm；
S27.磨排屑槽：将产品装夹在万能工具磨床上磨排屑槽，首先磨第一面，排屑槽的角度为5°，中心面磨掉0.15mm厚度，保留0.15mm厚度，然后磨第二面，排屑槽的角度为5°，中心面保留0.05mm厚度；
S28.精开刃：将产品装夹在数控机床磨刃口，然后清洗包装入库，得到硬质合金V槽刀。
本实施例金相如图3所示。
实施例4
如图8～10所示，本实施例提供一种具有双头上料的开刃机，用于实施例1～3中的磨斜边和精开刃工艺，包括上料机构11、刀具进给机构；还包括旋转盘10，旋转盘10包括第一驱动器、旋转基座、设置在旋转基座上可相对旋转基座旋转的旋转台以及设置在旋转台用于夹持工件的气动卡盘9；第一驱动器与旋转台连接，驱动旋转台在旋转基座上旋转，气动卡盘9至少为两个；
上料机构11包括气缸12和支撑气缸12的支撑座，气缸12的活塞杆端的管径与工件内径相匹配，气缸12的活塞杆的中心轴线与气动卡盘的中心线位于同一水平线上；
刀具进给机构包括刀具8、驱动刀具8旋转的第二驱动器7、驱动刀具8沿X轴方向运动的第三驱动器4。
如图10所示，还包括于上料位置处倾斜设置的下料管道14，当气动卡盘9位于上料位置时，下料管道14位于气动卡盘9下方。上料位置和下料位置处于同一位置，工件13完成进行加工后，旋转工作台将加工后的工件13旋转至上料位置，气动卡盘9松开，工件13掉落至下料管道。
上料机构设有用于感应工件有无的感应器(图中未画出)。
气动卡盘9包括对称设置在旋转台侧面的两个，上料位置和工作位置位于两个气动卡盘的连线上。刀具8为砂轮；砂轮8通过砂轮主轴6与第二驱动器7连接。
第二驱动器7为设置在砂轮的上方的电机，砂轮主轴6通过皮带与第二驱动器7的输出端连接。
还包括角度调整机构；角度调整机构包括角度基板和与刀具进给机构固定连接的角度调节板3；角度调节板3上设有调节弧形孔，角度调节板3通过螺栓穿过调节弧形孔与角度基板连接。
还包括用于支撑上料机构、旋转盘、刀具进给机构的基座1，基座通过支架2支撑。所述上料机构、旋转盘、刀具进给机构均设置在基座1上。如图9所示，旋转台上设有感应块103，基座上设有用于感应感应块103以判断旋转台旋转位置的感应器104。
第三驱动器4为直线伺服电机。伺服电机和刀具均设置在安装座上；所述安装座的底部设有滑块，与设置在角度调整机构上的线性导轨5连接；直线伺服电机的输出端与滑块连接。直线伺服电机驱动滑块带动安装座在线性导轨上滑动，实现刀具沿X轴方向移动。
本实施例用于硬质合金圆盘切角刀的具有双头上料的开刃机的控制方法，步骤如下。
S1.当上料机构上完料后，气缸驱动工件安装到气动卡盘中。
将硬质合金圆盘工件套装在上料机构的气缸的活塞杆上，通过气缸驱动将工件推至旋转台上的气动卡盘中，气动卡盘锁紧以固定工件，气缸活塞杆回缩，完成一个工件的夹装；旋转台旋转将另一气动卡盘旋转至上料位置，同理实现其他气动卡盘工件的上料。
S2.旋转台旋转到工作位置。
旋转台通过感应块103和感应器104确定旋转位置，以旋转至工作位置。
S3.调节刀具进给机构的进给角度和进给距离。
通过调节螺栓在调节弧形孔的位置，调整角度调节板与角度基板的相对位置。由于角度基板固定在基座上，由此调节刀具和工件的角度。
通过直线伺服电机驱动滑块带动安装座在线性导轨上滑动，实现刀具沿X轴方向移动。
S4.刀具对工件进行开刃。
S5.当前工件完成开刃后，旋转台进行二次旋转，将待开刃工件旋转至工作位，已开刃工件旋转至上料位，驱动气动卡盘放松，已开刃工件自动取下。
已加工工件自动掉落在下料管道上。
S6.气缸驱动工件安装到气动卡盘中，返回到步骤S4。
完成一件工件的加工后，气缸驱动另一工件安装到气动卡盘中。返回至步骤S4,对正处于工作位置的工件进行加工。
直到上料机构处的感应器感应到活塞杆上已无待加工工件时，开刃机停止工作。
本发明通过对上料机构的设置，可以同时在气缸的活塞杆上同时套装多个工件，并通过设置在旋转台上的多个气动卡盘，同时实现多个工件的上料，控制旋转台的旋转以对不同工件依次加工，加工效率高。同时，装置结构简洁、成本低，尤其适用于硬质合金圆盘切角刀的开刃，具有广泛应用的意义。
实施例5
本实施例提供一种适用于硬质合金V槽刀的开齿机，用于实施例1～3中的开齿工艺，包括工件装夹机构以及刀具进给机构；工件装夹机构包括用于套装工件115的芯轴112、用于驱动芯轴112旋转的第一驱动器111，以及用于安装第一驱动器111和芯轴115的安装座一，芯轴112与工件的内径相匹配，芯轴115、第一驱动器111和安装座一位于同一直线上；
所述刀具进给机构包括砂轮122、驱动砂轮122旋转的第二驱动器121、驱动砂轮122沿Z轴方向运动的第三驱动器131；
还包括基座一147、基座二145和安装座二142；所述基座一147沿Y轴方向设有导轨一146，基座二145沿X轴方向设有导轨二144；基座一147通过导轨一146与基座二145连接，工件装夹机构通过安装座二142与导轨二144连接；所述安装座二142连接有用于驱动工件装夹机构沿X轴方向运动的第四驱动器141。
安装座一包括位于同一直线的左安装座113和右安装座114；所述左安装座113与第一驱动器111连接，第一驱动器111的输出端设有用于沿水平方向固定工件115的固定装置；右安装座114设有用于锁紧芯轴的锁紧装置。
基座二145通过手动调节螺栓在基座一147上运动。
刀具进给机构包括设置在基座一147上的安装座三135，所述安装座三135上沿Z轴方向设有导轨三132，所导轨三132上设有U型滑块133，砂轮122和第二驱动器121通过固定板134与U型滑块133连接；第三驱动器31的输出端与U型滑块134连接。
基座一147和安装座三135上均设有用于防超行程的限位开关。
第三驱动器131沿Z轴方向设置。
第二驱动器121设置在砂轮122的上方，通过皮带与砂轮主轴123连接，砂轮122主轴沿Y轴方向设置。
第一驱动器111、第三驱动器131、第四驱动器141均为伺服电机。
还包括设置在工件装夹机构外围的保护罩148。
本实施例的工作流程如下。
S1.调整工件夹装机构在Y轴方向的位置。
通过手动调节螺栓驱动基座二145沿导轨一运动，调整工件在Y轴方向的位置。
S2.装夹工件。
取下芯轴112，将待开齿的硬质合金圆盘套装在芯轴112上，根据芯轴的长度可以套装多个硬质合金圆盘。将芯轴通过锁紧装置安装在左安装座113和右安装座114之间；左安装座113上设有固定装置，包括锁紧环和限定锁紧环环径的锁紧螺栓；松开锁紧螺栓，调整锁紧环在芯轴的位置，使得多个待加工工件紧密在一起，达到工件在X轴方向的固定。
S3.对刀。
通过第四驱动器141驱动安装座二142在基座145的导轨二144上运动，调节工件X轴方向上的位置；通过第三驱动器131驱动滑块133在导轨三132上运动，从而带动砂轮在Z轴方向运动，实现砂轮在Z轴方向上的对刀点。
通过分别设置在导轨二和导轨三上的限位开关以防止工件在X轴方向以及砂轮在Z轴方向超行程。
S4.开齿。
当砂轮122研磨到预先设定的圈数后，完成一个V槽，通过第一驱动器111驱动芯轴115旋转一定角度，进行第二个V槽的开齿。
本实施例开齿机在满足工作效率和精度的同时，结构精简、成本低，具有推广意义。
本发明设计巧妙，结构紧凑，工件能够实现A轴、X轴、Y轴三轴运动，砂轮实现旋转、Z轴两轴运动，能够满足自动化的同时，精度高、成本低。
对比例1
本对比例提供一种WC-8Co硬质合金V槽刀制备方法，包括以下步骤：
S1.按重量百分比将8％的Co粉、92％的WC粉混合得到1Kg混合料，混合料中WC粉费氏粒度为2um，Co粉费氏粒度为1.5um，将1Kg混合料加入容积为2L的球磨筒中，加入硬质合金研磨棒3Kg，钴粉在湿磨开始的时候加入，湿磨介质为含水量为5wt％的工业酒精，湿磨时间为30h，湿磨后得到浆料；将料桨干燥5～7h，干燥完毕的料粉进行掺胶制粒，然后压制成圆形刀片，进行脱胶烧结，最终烧结温度为1450℃，保温1h，制成WC-8Co圆形刀片毛坯；
步骤S2的加工过程与实施例1相同，此处就不一一赘述，本对比例金相如图3所示。
其中实施例1～3以及对比例1中所采用的万能磨床由上海机床厂有限公司生产，型号M1432B。
性能测试与表征
将实施例1～3以及对比例1制备得到的V槽刀进行性能检测，具体如表1所示。
表1
通过表1数据分析，氧化锆与氧化镧的加入细化了合金的WC晶粒，提高了合金的抗弯强度和硬度。氧化锆在粘结相中的球形分布，使得裂纹在合金中的扩展时受到阻碍，提高了合金抗裂纹扩展能力，同时强化了合金粘结相，对于提高合金耐磨性有利。
图5为金相中粘结相黑点能谱扫描分析，经检定，途中黑点为氧化锆，ZrO2颗粒呈球形分布，分散均匀没有团聚。
图6～7为硬质合金V槽刀结构示意图，本发明制备的刀片一致性好，所有产品的精度差都能控制在2个丝以内。同心度好，内孔外圆同心度控制在0.03mm以内，使用寿命高达15天以上，而现有V槽刀通常使用寿命在7～10天左右。产品锋利程度好，不会起毛刺。

Claims (10)

1.一种硬质合金V槽刀，其特征在于，采用基于钨钴的增强型硬质合金制成，刀片抗弯强度3100～3369MPa，硬度89.0～89.4HRA，密度14.70～14.72g/cm3，平均晶粒度为1.6μm；
其中，所述基于钨钴的增强型硬质合金按照如下重量百分比的组分进行混合料配比：
ZrO2 0.1～0.5%,
La2O3 0.1～0.5%,
Y2O3 0.01～0.05%，
Co粉 6%,
WC粉 余量。
2.一种硬质合金V槽刀的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1.制备圆形刀片毛坯：按照权利要求1所述基于钨钴的增强型硬质合金的配比进行配料进行湿磨，湿磨结束后得到浆料，将浆料干燥，干燥完毕的料粉进行掺胶制粒，然后压制成型，再进行脱胶烧结，得到圆形刀片毛坯；
S2.加工成型：将圆形刀片毛坯依次按照磨平面、磨内孔、磨外圆、磨斜边、磨台阶、开齿、磨排屑槽和、精开刃的工艺进行加工，最终得到硬质合金V槽刀。
3.根据权利要求2所述硬质合金V槽刀的生产工艺，其特征在于，步骤S2中所述磨平面是指将刀片毛坯装夹在数控圆刀片磨床上，采用一次粗磨和一次精磨，其中粗磨阶段将刀片毛坯厚度控制在2.44～2.46mm，平整度控制在0.01mm，精磨阶段将刀片毛坯厚度控制为2.41～2.42mm，平面度控制在0.01mm。
4.根据权利要求2所述硬质合金V槽刀的生产工艺，其特征在于，步骤S2中所述磨内孔是指将产品装夹在内圆磨床上磨内孔，控制内圆φ25.02±0.001mm，真圆度0.01mm，内圆壁光洁度好。
5.根据权利要求2所述硬质合金V槽刀的生产工艺，其特征在于，步骤S2中所述磨外圆是指将产品装夹在外圆磨床上磨外圆，控制外圆φ51.3～51.5mm，真圆度0.008～0.01mm，内外圆同心度≤0.01mm。
6.根据权利要求2所述硬质合金V槽刀的生产工艺，其特征在于，步骤S2中所述磨斜边是将产品装夹在数控机床上，控制角度为15～90°，中心保留0.3mm。
7.根据权利要求2所述硬质合金V槽刀的生产工艺，其特征在于，步骤S2中所述磨台阶是将产品装夹在万能工具磨床上磨台阶，控制角度30～90°，精度控制为0.02mm。
8.根据权利要求2所述硬质合金V槽刀的生产工艺，其特征在于，步骤S2中所述开齿是将产品进行开齿，控制前角度为7°，齿深度为3.0～4.0mm。
9.根据权利要求2所述硬质合金V槽刀的生产工艺，其特征在于，步骤S2中所述磨排屑槽是将产品装夹在万能工具磨床上磨排屑槽，首先磨第一面，排屑槽的角度为5°，中心面磨掉0.15mm厚度，保留0.15mm厚度，然后磨第二面，排屑槽的角度为5°，中心面保留0.05mm厚度。
10.根据权利要求2所述硬质合金V槽刀的生产工艺，其特征在于，步骤S2中所述精开刃是将产品装夹在数控机床磨刃口，然后清洗包装入库，得到硬质合金V槽刀。
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