CN111482644B - 双刃铣刀 - Google Patents

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Abstract

本发明属于机械领域，涉及机械加工配件领域，具体涉及一种双刃铣刀，包括刀刃和刀身，所述刀刃采用双刃结构，且表面设置有耐磨层，所述刀身呈圆柱状，且通过圆台连接在刀刃外端，所述刀刃采用硬质合金材料。所述耐磨层为碳化钛涂层。本发明解决了涂层易脱落的问题，利用气相沉积法形成钛‑碳结构镀层，利用金属的表面电子提升涂层与合金材料的粘附性，提升粘稠效果。

Description

双刃铣刀
技术领域
本发明属于机械领域，涉及机械加工配件领域，具体涉及一种双刃铣刀。
背景技术
铣刀，是一种铣削加工的专用旋转刀具。其具有一个或多个刀齿，工作时各刀齿依次间歇地切去工件的加工余量。其多用于加工平面、沟槽、成形表面和切断工件等。目前大多铣刀是采用的硬质合金材料制成，具有切割能力强、耐腐蚀的优点。现最普遍使用的硬质合金刀具的磨损及高温软化问题在高速铣削过程中却难以避免。这严重制约了刀具使用寿命和工作效率，更影响工件表面质量。因此，如何降低刀具磨损及高温软化问题显得尤为重要。
刀具涂层技术的发展为提高刀具工作效率和增加刀具使用寿命带来新的思路。刀具涂层技术是把具有较高硬度的涂层材料涂覆在韧性较好的刀具基体上以解决刀具存在的强度和硬度之间的矛盾。涂层摩擦系数较低，可降低切削时的切削力和切削温度的提高，同时其热传导系数较低，能有效改变热流方式，使刀具和工件的温度不致过高，大大提高刀具耐用度，同时也提高刀具工作极限速度。然而,目前涂层在使用过程中极易受到高温的影响而发生脱落。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供一种双刃铣刀，解决了涂层易脱落的问题，利用气相沉积法形成钛-碳结构镀层，利用金属的表面电子提升涂层与合金材料的粘附性，提升粘稠效果。
为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：
一种双刃铣刀，包括刀刃和刀身，所述刀刃采用双刃结构，且表面设置有耐磨层，所述刀身呈圆柱状，且通过圆台连接在刀刃外端，所述刀刃采用硬质合金材料。
所述耐磨层为碳化钛涂层。
所述碳化钛涂层的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将稀盐酸均匀喷洒在刀具表面，并静置10-20min，采用蒸馏水和无水乙醇依次清洗后，烘干得到表面粗糙的刀具；
步骤2，将四氯化钛加入至乙醇中低温超声10-20min，得到钛醇液；
步骤3，将钛醇液均匀喷洒在步骤1中的刀具表面，恒温烘干，得到钛膜刀具；
步骤4，将钛膜刀具放入沉积反应室内进行气相沉积，得到镀膜刀具；
步骤5，将镀膜刀具恒温静置后清洁处理，得到产品。
所述步骤1中的稀盐酸的pH为5-7，均匀喷洒的喷洒量为0.1-0.3mL/cm2，静置的温度为10-20℃，所述烘干的温度为80-90℃。稀盐酸对刀具形成一定的表面微腐蚀，能够提升刀具表面的粗糙度，并通过蒸馏水和乙醇的清洗，将表面的稀盐酸去除，实现了粗糙，同时在刀具表面的杂质也得到了去除。
所述步骤2中的四氯化钛在无水乙醇中的浓度为10-20g/L，低温超声的超声温度为5-10℃，频率为50-80kHz，四氯化钛本身在无水乙醇中具有不错的溶解性，在低温超声的作用下，利用离合能将四氯化钛快速分散，实现了四氯化钛在无水乙醇中的快速分散与均匀分散，得到均一的钛醇液。
所述步骤3中的均匀喷洒的喷洒量为5-10mL/cm2，恒温烘干的温度为90-100℃；将含有四氯化钛的钛醇液均匀喷洒在刀具的表面，在刀具表面形成液膜，然后利用温度将液膜内的乙醇快速烘干，形成稳定四氯化钛液膜。
所述步骤4中的沉积气体为甲烷、氢气和氧气的混合气体，甲烷、氢气和氧气的体积比为1:60-80:9-10，温度为800-900℃，反应压力为2-10kPa。在该温度条件下，四氯化钛转化为蒸汽状态，并与甲烷气态混合，在沉积过程中形成钛碳结构与金刚石结构相交错的体系，同时钛本身含有表面电子，有助于其与基材合金相结合。
所述步骤5中的恒温静置的温度为900-1000℃,时间为1-4h,所述清洗处理是采用喷嘴负压吸除残留杂质。
从以上描述可以看出，本发明具备以下优点：
1.本发明解决了涂层易脱落的问题，利用气相沉积法形成钛-碳结构镀层，利用金属的表面电子提升涂层与合金材料的粘附性，提升粘稠效果。
2.本发明以钛为缓冲材料，形成碳化钛-碳碳层相结合的涂层，大大提升了碳与合金的连接性。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
结合图1，详细说明本发明的一个具体实施例，但不对本发明的权利要求做任何限定。
实施例1
如图1所示，一种双刃铣刀，包括刀刃1和刀身2，所述刀刃1采用双刃结构，且表面设置有耐磨层，所述刀身2呈圆柱状，且通过圆台3连接在刀刃1外端，所述刀刃采用硬质合金材料。
所述耐磨层为碳化钛涂层。
所述碳化钛涂层的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将稀盐酸均匀喷洒在刀具表面，并静置10min，采用蒸馏水和无水乙醇依次清洗后，烘干得到表面粗糙的刀具；
步骤2，将四氯化钛加入至乙醇中低温超声10min，得到钛醇液；
步骤3，将钛醇液均匀喷洒在步骤1中的刀具表面，恒温烘干，得到钛膜刀具；
步骤4，将钛膜刀具放入沉积反应室内进行气相沉积，得到镀膜刀具；
步骤5，将镀膜刀具恒温静置后清洁处理，得到产品。
所述步骤1中的稀盐酸的pH为5，均匀喷洒的喷洒量为0.1mL/cm2，静置的温度为10℃，所述烘干的温度为80℃。
所述步骤2中的四氯化钛在无水乙醇中的浓度为10g/L，低温超声的超声温度为5℃，频率为50kHz。
所述步骤3中的均匀喷洒的喷洒量为5mL/cm2，恒温烘干的温度为90℃。
所述步骤4中的沉积气体为甲烷、氢气和氧气的混合气体，甲烷、氢气和氧气的体积比为1:60:9，温度为800℃，反应压力为2kPa。
所述步骤5中的恒温静置的温度为900℃,时间为1h,所述清洗处理是采用喷嘴负压吸除残留杂质。
经检测，本实施例的双刃铣刀的涂层厚度为6μm，工作寿命可比硬质合金铣刀提高9倍（相同工作条件下），既保持了硬质合金基体的韧性又发挥了碳钛复合涂层的高硬度和良好的散热性能。
实施例2
一种双刃铣刀，包括刀刃1和刀身2，所述刀刃1采用双刃结构，且表面设置有耐磨层，所述刀身2呈圆柱状，且通过圆台3连接在刀刃1外端，所述刀刃采用硬质合金材料。
所述耐磨层为碳化钛涂层。
所述碳化钛涂层的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将稀盐酸均匀喷洒在刀具表面，并静置20min，采用蒸馏水和无水乙醇依次清洗后，烘干得到表面粗糙的刀具；
步骤2，将四氯化钛加入至乙醇中低温超声20min，得到钛醇液；
步骤3，将钛醇液均匀喷洒在步骤1中的刀具表面，恒温烘干，得到钛膜刀具；
步骤4，将钛膜刀具放入沉积反应室内进行气相沉积，得到镀膜刀具；
步骤5，将镀膜刀具恒温静置后清洁处理，得到产品。
所述步骤1中的稀盐酸的pH为7，均匀喷洒的喷洒量为0.3mL/cm2，静置的温度为20℃，所述烘干的温度为90℃。
所述步骤2中的四氯化钛在无水乙醇中的浓度为20g/L，低温超声的超声温度为10℃，频率为80kHz。
所述步骤3中的均匀喷洒的喷洒量为10mL/cm2，恒温烘干的温度为100℃。
所述步骤4中的沉积气体为甲烷、氢气和氧气的混合气体，甲烷、氢气和氧气的体积比为1:80:10，温度为900℃，反应压力为10kPa。
所述步骤5中的恒温静置的温度为1000℃,时间为4h,所述清洗处理是采用喷嘴负压吸除残留杂质。
经检测，本实施例的双刃铣刀的涂层厚度为9μm，工作寿命可比硬质合金铣刀提高11倍（相同工作条件下），既保持了硬质合金基体的韧性又发挥了碳钛复合涂层的高硬度和良好的散热性能。
实施例3
一种双刃铣刀，包括刀刃1和刀身2，所述刀刃1采用双刃结构，且表面设置有耐磨层，所述刀身2呈圆柱状，且通过圆台3连接在刀刃1外端，所述刀刃采用硬质合金材料。
所述耐磨层为碳化钛涂层。
所述碳化钛涂层的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将稀盐酸均匀喷洒在刀具表面，并静置15min，采用蒸馏水和无水乙醇依次清洗后，烘干得到表面粗糙的刀具；
步骤2，将四氯化钛加入至乙醇中低温超声15min，得到钛醇液；
步骤3，将钛醇液均匀喷洒在步骤1中的刀具表面，恒温烘干，得到钛膜刀具；
步骤4，将钛膜刀具放入沉积反应室内进行气相沉积，得到镀膜刀具；
步骤5，将镀膜刀具恒温静置后清洁处理，得到产品。
所述步骤1中的稀盐酸的pH为6，均匀喷洒的喷洒量为0.2mL/cm2，静置的温度为15℃，所述烘干的温度为85℃。
所述步骤2中的四氯化钛在无水乙醇中的浓度为15g/L，低温超声的超声温度为8℃，频率为70kHz。
所述步骤3中的均匀喷洒的喷洒量为8mL/cm2，恒温烘干的温度为95℃。
所述步骤4中的沉积气体为甲烷、氢气和氧气的混合气体，甲烷、氢气和氧气的体积比为1:70: 10，温度为850℃，反应压力为6kPa。
所述步骤5中的恒温静置的温度为950℃,时间为3h,所述清洗处理是采用喷嘴负压吸除残留杂质。
经检测，本实施例的双刃铣刀的涂层厚度为8μm，工作寿命可比硬质合金铣刀提高10倍（相同工作条件下），既保持了硬质合金基体的韧性又发挥了碳钛复合涂层的高硬度和良好的散热性能。
综上所述，本发明具有以下优点：
1.本发明解决了涂层易脱落的问题，利用气相沉积法形成钛-碳结构镀层，利用金属的表面电子提升涂层与合金材料的粘附性，提升粘稠效果。
2.本发明以钛为缓冲材料，形成碳化钛-碳碳层相结合的涂层，大大提升了碳与合金的连接性。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种双刃铣刀，其特征在于：包括刀刃和刀身，所述刀刃采用双刃结构，且表面设置有耐磨层，所述刀身呈圆柱状，且通过圆台连接在刀刃外端，所述刀刃采用硬质合金材料；所述耐磨层为碳化钛涂层；
所述碳化钛涂层的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将稀盐酸均匀喷洒在刀具表面，并静置10-20min，采用蒸馏水和无水乙醇依次清洗后，烘干得到表面粗糙的刀具；
步骤2，将四氯化钛加入至乙醇中低温超声10-20min，得到钛醇液；
步骤3，将钛醇液均匀喷洒在步骤1中的刀具表面，恒温烘干，得到钛膜刀具；
步骤4，将钛膜刀具放入沉积反应室内进行气相沉积，得到镀膜刀具；
步骤5，将镀膜刀具恒温静置后清洁处理，得到产品。
2.根据权利要求1所述的双刃铣刀，其特征在于：所述步骤1中的稀盐酸的pH为5-6，均匀喷洒的喷洒量为0.1-0.3mL/cm2，静置的温度为10-20℃，所述烘干的温度为80-90℃。
3.根据权利要求1所述的双刃铣刀，其特征在于：所述步骤2中的四氯化钛在无水乙醇中的浓度为10-20g/L，低温超声的超声温度为5-10℃，频率为50-80kHz。
4.根据权利要求1所述的双刃铣刀，其特征在于：所述步骤3中的均匀喷洒的喷洒量为5-10mL/cm2，恒温烘干的温度为90-100℃。
5.根据权利要求1所述的双刃铣刀，其特征在于：所述步骤4中的沉积气体为甲烷、氢气和氧气的混合气体，甲烷、氢气和氧气的体积比为1:60-80:9-10，温度为800-900℃，反应压力为2-10kPa。
6.根据权利要求1所述的双刃铣刀，其特征在于：所述步骤5中的恒温静置的温度为900-1000℃,时间为1-4h,所述清洗处理是采用喷嘴负压吸除残留杂质。
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