CN108436607A - 一种整体金属陶瓷铣刀的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及刀具加工制造领域，公开了一种整体金属陶瓷铣刀的加工方法，包括如下步骤：步骤1：原料精磨，将整体金属陶瓷棒料进行精磨，得到所需的尺寸的精磨棒料；步骤2：开螺旋槽，利用砂轮对棒料侧面进行磨削，形成铣刀的螺旋槽；步骤3：端面齿隙磨削，利用砂轮磨出容屑槽；步骤4：磨端齿，利用砂轮对棒料前端面进行磨削从而磨出端齿；所述步骤2中的砂轮进行磨削时，主轴功率为10‑15KW，切削速度为60‑80m/min，控制砂轮的进给量为0.20‑0.25mm。本发明利用较大的主轴功率和较小的切削速度，控制砂轮进给量为0.20‑0.25mm，磨削出整体金属陶瓷铣刀，克服了整体金属陶瓷硬度大难以进行磨削打工层铣刀的问题。

Description

一种整体金属陶瓷铣刀的加工方法
技术领域
本发明涉及刀具加工制造领域，特别涉及一种整体金属陶瓷铣刀的加工方法。
背景技术
铣刀是用于铣削加工的、具有一个或多个刀齿的旋转刀具。
随着我国机械工业的发展传统刀具已无法满足产品质量要求，许多难加工材料(如冷硬铸铁、淬硬钢、不锈钢、钛合金等)的应用日趋广泛。其中难加工材料,如不锈钢中Cr和Ni含量较高,Cr虽能提高不锈钢的强度和韧性，但增加了不锈钢与刀具的粘结倾向；Ni可起到稳定组织的作用，但组织塑性大，容易引起加工硬化，采用钨钴类硬质合金刀具进行加工，但加工效果并不十分理想。
金属陶瓷因为具有高强度、高硬度、耐磨损、耐高温、抗氧化和化学稳定性等优良的综合性能，制成刀具后对于特定难加工工件切削、加工具有良好效果。
现有的立铣刀结构如图1所示，包括刀柄1、端齿2以及螺旋槽3，螺旋槽3外沿设有外周刃4。
在采用金属陶瓷材料的棒料加工立铣刀时，由于金属陶瓷材料本身硬度较大，在磨削加工时，刀具进给困难且加大磨削力度时容易将棒料弄断，加工十分困难。
发明内容
本发明的目的是提供整体金属陶瓷铣刀的加工方法，能够克服整体金属陶瓷棒料制造立铣刀时由于金属陶瓷硬度过大，在磨削加工时，刀具进给困难且加大磨削力度时容易将棒料弄断的问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种整体金属陶瓷铣刀的加工方法，包括如下步骤：
步骤1：原料精磨，将整体金属陶瓷棒料进行精磨，得到所
需的尺寸的精磨棒料；
步骤2：开螺旋槽，利用砂轮对棒料侧面进行磨削，形成铣
刀的螺旋槽；
步骤3：端面齿隙磨削，利用砂轮磨出容屑槽；
步骤4：磨端齿，利用砂轮对棒料前端面进行磨削从而磨出端齿；所述步骤2中的砂轮进行磨削时，主轴功率为10-15KW，切削速度为60-80m/min，控制砂轮的进给量为0.20-0.25mm。
通过采用上述技术方案，加工时，选取整体金属陶瓷棒料，通过砂轮对棒料的外轮廓进行精磨，得到所需尺寸的精磨棒料，再通过砂轮对棒料的侧面进行磨削，磨出螺旋槽；在磨螺旋槽时，将主轴功率控制在10-15KW之间，保证砂轮与棒料之间的切削作用力，采用80m/min的切削速度以及0.25mm的进给量对棒料进行切削，较大的切削速度保证砂轮在硬度较大的陶瓷金属表面能够进给，从而在金属陶瓷表面开出螺旋槽，较小的进给速度增加了加工节拍，放慢切削速度，将螺旋槽缓慢地磨削出来，加工过程简单，磨削效果好，使得金属陶瓷上能够顺利的磨削出螺旋槽，在加工完螺旋槽以后再利用砂轮磨出端面齿隙，再利用砂轮磨出容屑槽，最后利用砂轮对棒料前端面进行磨削从而磨出端齿。
进一步设置为：所述步骤2和步骤3之间还包括步骤5，所述步骤5包括：外圆精磨，利用砂轮对螺旋槽进行精磨。
通过采用上述技术方案，通过外圆精磨将螺旋槽的尺寸磨得更加精确，保证了铣刀的质量。
进一步设置为：所述步骤4后还包括步骤6，所述步骤6包括利用砂轮对端齿进行精磨。
通过采用上述技术方案，利用砂轮对端齿精磨以后使得端齿的尺寸更加符合标准，提升了铣刀的加工质量。
进一步设置为：所述步骤6后还包括步骤7，所述步骤7包括利用铣刀检测仪对加工出来的铣刀进行检验。
通过采用上述技术方案，利用铣刀检测仪对铣刀的刀柄平均外径、跳动、大小外径差值、最大外径、最小外径等参数，保证参数符合生产要求。
进一步设置为：所述步骤2-4中的砂轮进行磨削时，需利用冷却油对磨削处进行冷却降温且冷却油经过增压油泵增压后再喷出以防止砂轮粘连废屑。
通过采用上述技术方案，由于砂轮磨削速度大，在磨削时砂轮与棒料之间磨削处温度剧烈升高，利用冷却油喷射该区域能够对棒料和砂轮进行良好的降温；加工时产生的碎屑因为温度较高会粘在砂轮上，利用增压油泵对冷却油增压，增加冷却油喷射到砂轮和工件上时冷却油对砂轮和工件的作用力，在冷却降温的同时将碎屑良好地冲走，防止高温碎屑粘在砂轮上，从而影响表面粗糙度，提升了加工的质量与精度。
进一步设置为：所述冷却油油压范围为40bar-100bar，冷却油喷射方式为直流喷射，喷射距离为0.1-0.5m，喷射流量为40-60L/min。
通过采用上述技术方案，将油压控制在该范围内可以保证冷却油喷射后对砂轮和工件有足够的作用力能够将高温碎屑冲走，当油压超过100bar时，面冷却油的喷射力过大，当喷射力过大时会对工件的装夹以及砂轮进给过程造成影响，而且飞溅的情况剧烈，恶化了加工环境；直流喷射能够在相同的油压情况下，使冷却油对工件与砂轮的冲击作用力最大化，在保证冲屑效果的同时能够有效节约增压泵的能源消耗。
进一步设置为：所述冷却油在喷射前储存于油箱中，向油箱中加入消泡剂消泡并充分搅拌。
通过采用上述技术方案，冷却油中含有大量的表面活性剂，如：分散剂、润湿剂、乳化剂、去污剂等，这些物质的起泡性能都很强，加上磨过程中的流速比较快，在磨削过程中就会产生很强的泡沫，导致冷却油的流失，在切削当中添加消泡剂，可以解决切削的泡沫，搅拌的作用使得消泡剂混合更加均匀。
进一步设置为：所述冷却油喷射后进行收集，并通过循环泵将冷却油打入油箱中以便循环使用。
通过采用上述技术方案，将冷却油进行集中收集，并再次打入邮箱备用，节约了冷却油资源，降低了生产成本。
进一步设置为：所述冷却油由基础油50-80份、油性添加剂5-10份、极压添加剂10-15份、防锈剂10-15份、抗氧剂10-15份、降凝剂5-10份组成。
通过采用上述技术方案，基础油作为冷却油的基础，油性添加剂能够改善冷却油的油性、提高润滑能力；极压添加剂是高温高压的边界润滑条件下能与金属表面形成高溶点化学反应膜，在油性剂失效条件下能起润滑作用；防锈剂用于防止刀具、工件被冷却油侵蚀；抗氧剂能提高油品氧化安定性，防止冷却油氧化变质；降凝剂用于降低凝固点和冷滤点，改进冷却油的低温流动性能。
进一步设置为：所述极压添加剂为氯化极压添加剂和硫化极压添加剂的混合物，所述氯化极压添加剂的质量比含量为0.3-0.5，硫化极压添加剂的质量比含量为0.5-0.7。
通过采用上述技术方案，氯化极压添加剂在摩擦表面分解成元素氯或生成氯化氢，与金属表面吸附或反应生成氯化铁和三氯化铁等低熔点膜，氯化铁和三氯化铁等容易被剪切，从而起到极压抗磨作用；硫化极压添加剂在金属切削过程中和金属起化学反应，生成硫化铁，形成硫化膜，硫化膜在高温下不易破坏，故切削钢件时，能在1000℃左右的高温下，仍保持其润滑性能。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、选取整体金属陶瓷棒料，通过砂轮对棒料的外轮廓进行精磨，得到所需尺寸的精磨棒料，再通过砂轮对棒料的侧面进行磨削，磨出螺旋槽；在磨螺旋槽时，将主轴功率控制在10KW-15KW之间，保证砂轮与棒料之间的切削作用力，采用60-80m/min的切削速度以及0.20-0.25mm的进给量对棒料进行切削，较大的切削速度保证砂轮在硬度较大的金属陶瓷表面能够进给，从而在金属陶瓷表面开出螺旋槽，较小的进给速度增加了加工节拍，放慢切削速度，将螺旋槽缓慢地磨削出来，加工过程简单，磨削效果好，使得金属陶瓷上能够顺利的磨削出螺旋槽；
2、利用增压油泵对冷却油增压，增加冷却油喷射到砂轮和工件上时冷却油对砂轮和工件的作用力，在冷却降温的同时将碎屑良好地冲走，防止高温碎屑粘在砂轮上，从而影响表面粗糙度，提升了加工的质量与精度；
3、冷却油中含有大量的表面活性剂，如：分散剂、润湿剂、乳化剂、去污剂等，这些物质的起泡性能都很强，加上磨过程中的流速比较快，在磨削过程中就会产生很强的泡沫，导致冷却油的流失，在冷却油当中添加消泡剂，可以解决切削的泡沫，搅拌的作用使得消泡剂混合更加均匀。
附图说明
图1是背景技术中立铣刀的结构示意图。
图中：1、刀柄；2、端齿；3、螺旋槽；4、外周刃。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
一种整体金属陶瓷铣刀的加工方法，包括如下步骤：
步骤1：原料精磨，将整体金属陶瓷棒料进行精磨，得到所需的尺寸的精磨棒料；
步骤2：开螺旋槽，利用砂轮对棒料侧面进行磨削，形成铣刀的螺旋槽，磨削时，主轴功率为10-15KW，切削速度为60-80m/min，控制砂轮的进给量为0.20-0.25mm。
步骤5：外圆精磨，利用砂轮对螺旋槽进行精磨；
步骤3：端面齿隙磨削，利用砂轮磨出容屑槽；
步骤4：磨端齿，利用砂轮对棒料前端面进行磨削从而磨出端齿；
步骤6：利用砂轮对端齿进行精磨；
步骤7：利用铣刀检测仪对加工出来的铣刀进行检验，测量铣刀的。
步骤2、5、3、4中的砂轮进行磨削时，需利用冷却油对磨削处进行冷却降温且冷却油经过增压油泵增压后再喷出以防止砂轮粘连废屑。其中，冷却油油压范围为40bar-100bar，冷却油喷射方式为直流喷射，喷射距离为0.1-0.5m，喷射流量为40-60L/min。
冷却油包括基础油、油性添加剂、极压添加剂、防锈剂、抗氧剂、消泡剂和降凝剂。基础油采用矿物油、油性添加剂采用脂肪酸、极压添加剂采用化极压添加剂和硫化极压添加剂的混合物、防锈剂采用石油磺酸钠、抗氧剂采用二烷基二硫代氨基磷酸锌、降凝剂采用聚烷基丙烯酸酯。份数具体为矿物油50-80份，脂肪酸5-10份、石油磺酸钠10-15份、二烷基二硫代氨基磷酸锌10-15份、聚烷基丙烯酸酯5-10份、极压添加剂10-20份。
其中，极压添加剂中包括氯化极压添加剂和硫化极压添加剂，氯化极压添加剂选用氯化石蜡，其质量比含量为0.3-0.5，硫化极压添加剂选用硫化猪油，其质量比含量为0.5-0.7。
冷却油在喷射前储存于油箱中，向油箱中加入消泡剂消泡并充分搅拌。冷却油喷射后进行收集，并通过循环泵将冷却油打入油箱中以便循环使用。
为了说明冷却油增压后对立铣刀磨削加工的影响，做了如下实验：主轴功率为12KW，切削速度为80m/min，砂轮的进给量为0.25mm，冷却油喷射方式均采用直流喷射条件下，喷射距离为0.2m，流量为50L/min，对不同冷却油油压的作用下，磨削效果进行了实验，实验结果如下表：
由上表可得：当冷却油的流量以及喷射距离不变时，当油压小于30bar时，磨削加工过程中出现了较多的空气隔离层，使得局部地区出现热隔绝现象，导致工件和砂轮散热不佳，冷却油效用降低而出现卡顿现象，同时由于冷却效果不佳导致铣刀被加工的表面光滑度降低。当油压达到40bar以上并且不超过100bar时，较大的油压下的冷却油对于磨削处的冲击力加大，能够把形成的空气隔离层冲散，防止了空气隔离层导致的危害，砂轮温度适中，加工过程顺利，得到的铣刀表面光滑，尺寸精度高。当油压超过100bar时，由于冷却油对于工件及砂轮的冲击力过大，使得砂轮以及工件加工部位出现热冲击现象，经常导致出现崩刃和脆断的现象。所以加工时，选择油压范围为40-100bar。
为了说明在冷却油中再次加入消泡剂以及搅拌的作用，进行了实验，实验的环境条件为：主轴功率为12KW，切削速度为80m/min，砂轮的进给量为0.25mm，冷却油喷射方式均采用直流喷射条件下，喷射距离为0.2m，流量为50L/min，油压为60bar，实验结果如下表：
由上表可得：当在冷却油中再次加入消泡剂后，冷却油在使用时的气泡现象明显减少，当加入消泡剂后进行搅拌与不进行搅拌两种情况相比较，搅拌后的冷却油在使用时的气泡现象明显减少，呈几乎没有的状态，有效的避免了加工中气泡的产生，从而提升了加工质量。
为了说明极压添加剂中氯化极压添加剂、硫化极压添加剂的比例对冷却油使用性能及磨削效果的影响，做了如下实验，实验选用矿物油60份、脂肪酸10份、石油磺酸钠10份、二烷基二硫代氨基磷酸锌10份、二甲基硅油5份、聚烷基丙烯酸酯5-10份混合而成的冷却油，且极压添加剂的总量为20份；环境温度为室温；试验设备为四球机，检验方法为1GB/3142法，表中，Pb表示油膜破裂、部分卡咬开始的最低负荷，Pd表示钢球发生烧结的最低负荷。
由上表可得，由于磨削加工中温度范围在500-800℃范围，冷却油工作温度较高。当硫化猪油的比例逐渐增加时，冷却油在高温下的实用效果更好，但是加工时的工件抗磨性降低；在冷却油由于氯化石蜡的含量降低导致加工成中冷却油的润滑性降低，出现卡咬现象，导致加工进给困难。当极压添加剂中，氯化石蜡的质量比例为0.3-0.5，硫化猪油的质量比例在0.5-0.7时，冷却油的整体效果更好且能适应高温高压操作，加工过程顺利、无卡咬，工件表面光滑，砂轮及工件磨损少。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种整体金属陶瓷铣刀的加工方法，包括如下步骤：
步骤1：原料精磨，将整体金属陶瓷棒料进行精磨，得到所需的尺寸的精磨棒料；
步骤2：开螺旋槽，利用砂轮对棒料侧面进行磨削，形成铣刀的螺旋槽；
步骤3：端面齿隙磨削，利用砂轮磨出容屑槽；
步骤4：磨端齿，利用砂轮对棒料前端面进行磨削从而磨出端齿；其特征在于：所述步骤2中的砂轮进行磨削时，主轴功率为10-15KW，切削速度为60-80m/min，控制砂轮的进给量为0.20-0.25mm。
2.根据权利要求1所述的一种整体金属陶瓷铣刀的加工方法，其特征在于：所述步骤2和步骤3之间还包括步骤5，所述步骤5包括：外圆精磨，利用砂轮对螺旋槽进行精磨。
3.根据权利要求2所述的一种整体金属陶瓷铣刀的加工方法，其特征在于：所述步骤4后还包括步骤6，所述步骤6包括利用砂轮对端齿进行精磨。
4.根据权利要求3所述的一种整体金属陶瓷铣刀的加工方法，其特征在于：所述步骤6后还包括步骤7，所述步骤7包括利用铣刀检测仪对加工出来的铣刀进行检验。
5.根据权利要求1所述的一种整体金属陶瓷铣刀的加工方法，其特征在于：所述步骤2-4中的砂轮进行磨削时，需利用冷却油对磨削处进行冷却降温且冷却油经过增压油泵增压后再喷出以防止砂轮粘连废屑。
6.根据权利要求5所述的一种整体金属陶瓷铣刀的加工方法，其特征在于：所述冷却油油压范围为40bar-100bar，冷却油喷射方式为直流喷射，喷射距离为0.1-0.5m，喷射流量为40-60L/min。
7.根据权利要求6所述的一种整体金属陶瓷铣刀的加工方法，其特征在于：所述冷却油在喷射前储存于油箱中，向油箱中加入消泡剂消泡并充分搅拌。
8.根据权利要求7所述的一种整体金属陶瓷铣刀的加工方法，其特征在于：所述冷却油喷射后进行收集，并通过循环泵将冷却油打入油箱中以便循环使用。
9.根据权利要求5所述的一种整体金属陶瓷铣刀的加工方法，其特征在于：所述冷却油由基础油50-80、油性添加剂5-10份、极压添加剂10-15份、防锈剂10-15份、抗氧剂10-15份、降凝剂5-10份组成。
10.根据权利要求9所述的一种整体金属陶瓷铣刀的加工方法，其特征在于：所述极压添加剂为氯化极压添加剂和硫化极压添加剂的混合物，所述氯化极压添加剂的质量比含量为0.3-0.5，硫化极压添加剂的质量比含量为0.5-0.7。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180824

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