CN110369713A - 一种硬质合金滚齿刀制品尺寸控制方法 - Google Patents

一种硬质合金滚齿刀制品尺寸控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种硬质合金滚齿刀制品尺寸控制方法，包括以下步骤：（1）成型：按照正常生产流程，将粉料填充模具后，通过调整二次加压高度，保证毛坯上下密度一致，经过烧结，得到硬质合金滚齿刀；（2）测量：计算理论粉料质总质量、测量毛坯和压制后的合金的直径；（3）计算得出中间区域需要增加的粉料重量：（4）补偿：通过公式，可计算得出中间区域需要增加的粉料重量；采用三次加料的方式，分别将料加入模腔，压制成型；（5）将成型后的毛坯毛刺去除，在低压烧结炉中进行烧结，即可得密度均匀/尺寸一致的硬质合金滚齿刀制品。通过确定中间部分的质量偏差，通过补偿修正数值，可以精确控制硬质合金滚齿刀的尺寸。

Description

一种硬质合金滚齿刀制品尺寸控制方法
技术领域
本发明涉及一种硬质合金滚齿刀制品尺寸控制方法，属于粉末冶金领域。
背景技术
硬质合金是一种超硬材料，是由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。由于粉末冶金技术的优点，它已成为解决新材料问题的钥匙，在新材料的发展中起着举足轻重的作用。
粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。
硬质合金是采用粉末冶金法工艺生产的一种超硬材料，具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的温度下也基本保持不变，在1000℃时仍有很高的硬度，被誉为“工业牙齿”，用于制造切削工具、刀具、钴具和耐磨零部件，广泛应用于军工、航天航空、机械加工、冶金、石油钻井、矿山工具、电子通讯、建筑等领域。
硬质合金齿轮滚刀是刀具材料的一种，常用的加工外啮合直齿和斜齿圆柱齿轮的刀具。因其高径比大，表面积大，在制品尺寸控制存在很大的难度，依照现有的生产工艺，存在产品变形大、裂纹、材料消耗大、尺寸控制困难等问题。为了减少尺寸偏差，提高成形件质量，必须在烧制时对尺寸进行补偿修正。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种硬质合金滚齿刀制品尺寸控制方法，通过计算确定中间部分的质量偏差，通过补偿修正数值，可以使两端与中间部分尺寸直径均匀，精确控制成形合金滚齿刀的尺寸。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种硬质合金滚齿刀制品尺寸控制方法，包括以下步骤：
（1）成型：按照正常生产流程，将粉料填充模具后，通过调整二次加压高度，保证毛坯上下密度一致，经过烧结，得到硬质合金滚齿刀；
（2）测量：如图1，在高度方向上，将合金制品从上到下依次均匀的划分为上部、中部、下部三个区域，硬质合金滚齿刀尺寸，在压制方向上存在上下尺寸均比中间大的情况，测量合金尺寸（烧结后上、中、下的密度是一致的），通过公式（1）计算上、中、下收缩系数，得到Ky上、Ky中，Ky下；Ky上和Ky下应一致，如不一致，需调整压制过程中的二次加压高度使其一致，图2中D为直径；
Ky=（D毛坯/D合金） （1）；
（3）计算密度差：根据公式（2）计算密度差，如公式（3），（4）：
（2）；
（3）；
（4）。
（4）通过密度差，计算上、中区域的重量差，如公式（5），（6）
（5）；
（6）；
在计算中间区域需要增加的粉料重量时，理论毛坯上部、中部、下部三个区域的质量相同，因此m中=m总*1/3；
（5） 补偿：通过公式（6），可计算得出中间区域需要增加的粉料重量，将重量为Δm、粒度为+180~+325目的粉料与重量为m中、粒度为+60~+100目的粉料混合，采用三次加料的方式，分别将m下、Δm +m中、m上加入模腔，压制成型；
（6）将成型后的毛坯毛刺去除，在低压烧结炉中进行烧结，即可得密度均匀/尺寸一致的硬质合金滚齿刀制品。
在高度方向上，将制品均匀划为三个区域，上、中、下；Ky上：合金上部的收缩指数；Ky中：合金中部的收缩指数；Ky下：合金下部的收缩指数；D毛坯：毛坯的直径；D合金：压缩之后的合金直径；ρ合金：烧结之后合金的密度；ρ毛坯：压缩之后毛坯的密度；ρ上：压缩之后毛坯上部的密度；ρ中：压缩之后毛坯中部的密度；ρ下：压缩之后毛坯下部的密度；m上：压缩之前毛坯上部粉料的质量；m中：压缩之前毛坯中部粉料的质量；Δm：毛坯中间区域比上部区域需要增加的粉料重量，m总：压缩前毛坯合金的理论添加量；忽略变形热效应对成形件和毛坯合金的变形影响。
通过测量正常位置和变形位置的毛坯和合金尺寸，计算各位置收缩系数，推导出不同位置的密度差，通过密度计算公式，进一步计算出单重差。通过对变形位置的重量补偿，实现毛坯密度一致的目的；因毛坯密度均匀一致，在烧结后，合金尺寸一致，消除了因密度差造成的产品变形。
有益效果
通过本发明的方法，得到压制前中间部分的毛坯需要补偿的质量，进而加入毛坯件中，得到的合金滚齿刀的尺寸上下均匀一致。本发明可以快速、便捷的指导工程生产，使压缩后的合金的尺寸均匀，尺寸精度显著提高。
附图说明
图1硬质合金滚齿刀的主视图；
图 2硬质合金滚齿刀的俯视图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
一种硬质合金滚齿刀制品尺寸控制方法，包括以下步骤：
（1）成型：按照正常生产流程，将粉料填充模具后，通过调整二次加压高度，保证毛坯上下密度一致，经过烧结，得到硬质合金滚齿刀；
（2）测量：计算理论粉料质总质量、测量毛坯和压制后的合金的直径；
（3）计算得出中间区域需要增加的粉料重量：
在计算中间区域需要增加的粉料重量时，理论毛坯合金上部、中部、下部三个区域的质量相同，因此m中=m总*1/3；
如图1，在高度方向上，将制品从上到下依次均匀的划分为上部、中部、下部三个区域；Ky上：成品合金上部的收缩指数；Ky中：成品合金中部的收缩指数；D毛坯：毛坯合金的直径；D合金：压缩之后的合金直径；m上：压缩之前毛坯上部粉料的质量；m中：压缩之前毛坯中部粉料的质量；Δm：毛坯合金中间区域比上部区域需要增加的粉料重量，m总：压缩前毛坯合金的理论添加量；忽略变形热效应对成形件和毛坯合金的变形影响；
（4）补偿：通过公式，可计算得出中间区域需要增加的粉料重量；将重量为Δ m、粒度为+180~+325目的粉料与重量为m中、粒度为+60~+100目的粉料混合，采用三次加料的方式，分别将m下、Δm+m中、m上加入模腔，压制成型；
（5）将成型后的毛坯毛刺去除，在低压烧结炉中进行烧结，即可得密度均匀/尺寸一致的硬质合金滚齿刀制品。
实施例1
预制备生产直径32mm，高度60mm的滚齿刀，采用+60~80目粉料，总重量465g，压制高度79mm，直径为39.1mm进行压制。烧结后测量直径尺寸，压制后上部的直径为32.3mm，中部的直径为31.77mm。
计算收缩系数，Ky上=39.1/32.3=1.21，Ky中=39.1/31.77=1.23。
通过公式（2）、（3），可知：
所以根据公式可知，
；
将合金总重分为3份，m上=155g，m中=162.44g，m下=155g。其中m中单重为（+60~80目粉料）155g+（+180目粉料）7.44g之和。
根据补偿后的质量进行烧结，烧结后，测量尺寸，上下尺寸一致，均为32.3mm。
实施例 2
预制备生产直径45mm，高度75mm的滚齿刀，采用+60~80目粉料，总重量732g，压制高度92.5mm，直径为55mm的毛坯合金进行压制。烧结后测量直径尺寸，压制后上部的直径为45.1mm，中部的直径为44.35mm。
计算收缩系数，Ky上=55/45.1=1.21，Ky中=55/44.35=1.24。
通过公式（2）、（3），可知：
；
所以根据公式（5）可知，
；
将合金总重分为3份，m上=244g，m中=255.95g，m下=244g。其中m中单重为（+60~80目粉料）244g+（+320目粉料）11.95g之和。
根据补偿后的质量进行烧结，烧结后，测量尺寸，上下尺寸一致，均为45.1mm。
从以上实施例可以看出，采用本发明的尺寸控制方法，得到的滚齿刀成形件的尺寸精度较高。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (2)

1.一种硬质合金滚齿刀制品尺寸控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）成型：按照正常生产流程，将粉料填充模具后，通过调整二次加压高度，保证毛坯上下密度一致，经过烧结，得到硬质合金滚齿刀；
（2）测量：计算理论粉料总质量、测量毛坯和压制后的合金的直径；
（3）计算得出中间区域需要增加的粉料重量：
；
Ky=（D毛坯/D合金）；
在计算中间区域需要增加的粉料重量时，理论毛坯合金上部、中部、下部三个区域的质量相同，因此m中=m总*1/3；
在高度方向上，将制品从上到下依次均匀的划分为上部、中部、下部三个区域， Ky上：成品合金上部的收缩指数；Ky中：成品合金中部的收缩指数；D毛坯：毛坯合金的直径；D合金：压缩之后的合金直径；m上：压缩之前毛坯上部合金的质量；m中：压缩之前毛坯中部合金的质量；Δm：毛坯合金中间区域比上部区域需要增加的粉料重量，m总：压缩前毛坯合金的理论添加量；忽略变形热效应对成形件和毛坯合金的变形影响；
（4）补偿：通过公式，可计算得出中间区域需要增加的粉料重量；将重量为Δ m、与重量为m中混合，采用三次加料的方式，分别将m下、Δm+m中、m上加入模腔，压制成型；
（5）将成型后的毛坯毛刺去除，在低压烧结炉中进行烧结，即可得密度均匀、尺寸一致的硬质合金滚齿刀制品。
2.根据权利要求1所述的尺寸控制方法，其特征在于，中间区域需要增加的粉料的粒度为180~325目；压缩前粉料的粒度为60~100目。
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