CN112008143A - 镶合金拉刀及制作工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种镶合金拉刀，包括一体结合的拉刀基体、刀刃部，拉刀基体的材质是钢，刀刃部的材质是硬质合金，刀刃部包括刀刃基层，刀刃基层包括一体结合的若干硬质合金层，刀刃基层外沿上开设有多个间隔布置的刀齿，上述多个刀齿的齿高沿刀刃延伸方向逐个增加，相邻的刀齿间设有容屑槽。本发明还公开了一种镶合金拉刀的制作工艺，包括毛坯粗加工、成品精加工、退磁处理等过程。本发明采用镶硬质合金的复合层钢质拉刀兼顾拉刀的使用寿命、制造成本、加工效率、质量，具有寿命长、制作成本低、拉刀加工效率、质量高的特点。

Description

镶合金拉刀及制作工艺
技术领域
本发明涉及一种镶合金拉刀及制作工艺，特别涉及一种改进的镶合金拉刀及制作工艺，属于卡箍生产领域。
背景技术
用于加工气缸叶片槽的拉刀主要用于粗加工滑片槽，目前市场上的类似拉刀大都采用整体硬质合金或高速钢两种材质，单独采用这两种材质种的一种制作的拉刀具有以下缺点：⑴采用高速钢材质的拉刀寿命短，换刀频繁，造成用户浪费很多时间在换刀与调式工作中；⑵采用整体硬质合金的拉刀成本太高，且整体硬质合金耐冲击性差，容易断裂或磞齿，使用户的刀具使用成本高。
发明内容
本发明镶合金拉刀及制作工艺公开了新的方案，采用镶硬质合金的复合层钢质拉刀兼顾拉刀的使用寿命、制作成本、加工效率、质量，解决了现有产品采用单一材质造成的使用寿命短、制作成本高、加工效率低、加工质量不高的问题。
本发明镶合金拉刀包括一体结合的拉刀基体、刀刃部，拉刀基体的材质是钢，刀刃部的材质是硬质合金，刀刃部包括刀刃基层，刀刃基层包括一体结合的若干硬质合金层，刀刃基层外沿上开设有多个间隔布置的刀齿，上述多个刀齿的齿高沿刀刃延伸方向逐个增加，相邻的刀齿间设有容屑槽。
进一步，本方案的刀齿的两侧设有倒角C0.1～C0.5，刀齿的前角是5°～20°，刀齿的后角是0.5°～6°，刀齿的侧面后角是0.5°～6°，刀齿的倒角后角是0.5°～6°。
本发明还公开了一种镶合金拉刀的制作工艺，包括步骤：⑴根据设定的尺寸将钢料切割加工成预留加工量的毛坯料后进行调质淬火形成拉刀基体坯料；⑵检查拉刀基体坯料是否因热处理产生裂纹损伤，进行焊前表面打磨处理；⑶采用低温钎焊方式将经探伤、表面处理的拉刀基体坯料与硬质合金材料通过钎料结合成拉刀坯料整体后采用火焰加热、冷压或样冲敲击的方式校直钎焊过程中产生的弯曲变形；⑷将经校直的拉刀坯料整体采用磨床粗加工后采用低温时效的方式消除加工应力，将经粗加工后的拉刀坯料整体采用磨床进行半精加工形成预留精加工余量的拉刀坯料后进行校直处理；⑸将经半精加工的拉刀坯料的刀刃端粗磨加工出容屑槽形成多个预留精加工余量的粗加工刀齿齿形后加工出预留精加工余量的刀齿前角，采用磨床粗加工上述多个粗加工刀齿齿形高度形成齿高沿刀刃延伸方向逐个增加的齿形结构；⑹根据设定的尺寸将经齿形粗加工的拉刀坯料进行表面精加工，表面精加工包括：刀齿前角精加工、刀齿齿高精加工、刀齿两侧倒角精磨加工、刀齿后角精加工、刀齿两侧面后角精加工、刀齿两侧倒角后角精加工形成拉刀成品；⑺将拉刀成品进行退磁处理，消除因加工在拉刀成品表面产生的磁性。
进一步，本方案方法的步骤⑴中，经调质淬火的拉刀基体坯料的硬度是40～63HRC。
进一步，本方案方法的步骤⑶中，低温钎焊包括步骤：①将钎焊粘接剂涂抹到拉刀基体坯料、钎料与硬质合金材料的表面；②将钎料置于拉刀基体坯料与硬质合金材料间；③将钎料缓慢加热熔化到自由流动状态后停止加热，将硬质合金材料焊接到拉刀基体坯料上后放入石灰或保温炉中随炉冷却。
进一步，本方案方法的步骤⑷中，低温时效的温度是120℃～180℃，保温1.5小时～5小时后随炉冷却，重复上述低温时效处理1次～2次。
更进一步，本方案方法的采用低温时效处理后还包括送检步骤：①检验拉刀坯料整体是否有假焊、虚焊不良现象；②检查拉刀坯料整体的硬质合金层是否有裂纹、断裂现象；③测试拉刀坯料整体的硬质合金层的焊接强度是否满足使用要求。
进一步，本方案方法的步骤⑹中，表面精加工包括步骤：①精磨刀齿前角，刀齿前角为5°～20°；②精磨刀齿齿高，使得从第一齿向后逐个增高，增高量为0.02mm～0.25mm；③精磨刀齿两侧倒角，倒角C0.1～C0.5；④精磨刀齿后角，刀齿后角为0.5°～6°；⑤刃磨刀齿两侧面后角，刀齿两侧面后角为0.5°～3°；⑥刃磨刀齿两侧倒角后角，刀齿两侧倒角后角为0.5°～6°。
进一步，本方案方法在步骤⑹后还包括刀具钝化处理工序，在步骤⑺后还包括刻印工序、包装工序、贴标工序，刻印工序包括刻印商标、尺寸规格、产品名称，包装工序包括成品包装前的涂抹防锈油后用油纸包裹好放入包装盒，贴标工序包括打印产品标签后粘贴到产品包装上。
更进一步，本方案方法在刻印工序后还包括全检步骤：①检查拉刀成品的刀刃部是否有回口、细小爆口；②检测拉刀成品的各部尺寸是否符合设定要求；③检查拉刀成品的焊接部位是否牢固；④查看拉刀成品的各非刀刃锐角部是否加工了倒角；⑤查看拉刀成品上的刻印是否规范，符合设定要求。
本发明镶合金拉刀及制作工艺采用镶硬质合金的复合层钢质拉刀兼顾拉刀的使用寿命、制造成本、加工效率、质量，具有寿命长、制作成本低、拉刀加工效率、质量高的特点。
附图说明
图1是镶合金拉刀的示意图之一。
图2是镶合金拉刀的示意图之二。
图3是镶合金拉刀的主视示意图。
图4是镶合金拉刀的俯视示意图。
图5是镶合金拉刀的仰视示意图。
图6是镶合金拉刀的后视示意图。
图7是刀齿剖面一的局部放大示意图。
图8是刀齿剖面二的局部放大示意图。
图9是镶合金拉刀左视示意图。
图10是图9中镶合金拉刀的上部刀齿的局部放大示意图。
图11是镶合金拉刀右视示意图。
图12是图11中镶合金拉刀的上部刀齿的局部放大示意图。
图13是图4中镶合金拉刀的刀齿的局部放大示意图。
其中，100是拉刀基体，200是刀刃部，210是刀齿，211是倒角，212是前角，213是后角，214是侧面后角，215是倒角后角，220是容屑槽。
具体实施方式
如图1～6所示，本发明镶合金拉刀包括一体结合的拉刀基体、刀刃部，拉刀基体的材质是钢，刀刃部的材质是硬质合金，刀刃部包括刀刃基层，刀刃基层包括一体结合的若干硬质合金层，刀刃基层外沿上开设有多个间隔布置的刀齿，上述多个刀齿的齿高沿刀刃延伸方向逐个增加，相邻的刀齿间设有容屑槽。基于以上方案，本方案还公开了一种具体的刀齿结构，如图7～13所示，本方案的刀齿的两侧设有倒角C0.1～C0.5，刀齿的前角是5°～20°，刀齿的后角是0.5°～6°，刀齿的侧面后角是0.5°～6°，刀齿的倒角后角是0.5°～6°。
本发明还公开了一种镶合金拉刀的制作工艺，包括步骤：⑴根据设定的尺寸将钢料切割加工成预留加工量的毛坯料后进行调质淬火形成拉刀基体坯料；⑵检查拉刀基体坯料是否因热处理产生裂纹损伤，进行焊前表面打磨处理；⑶采用低温钎焊方式将经探伤、表面处理的拉刀基体坯料与硬质合金材料通过钎料结合成拉刀坯料整体后采用火焰加热、冷压或样冲敲击的方式校直钎焊过程中产生的弯曲变形；⑷将经校直的拉刀坯料整体采用磨床粗加工后采用低温时效的方式消除加工应力，将经粗加工后的拉刀坯料整体采用磨床进行半精加工形成预留精加工余量的拉刀坯料后进行校直处理；⑸将经半精加工的拉刀坯料的刀刃端粗磨加工出容屑槽形成多个预留精加工余量的粗加工刀齿齿形后加工出预留精加工余量的刀齿前角，采用磨床粗加工上述多个粗加工刀齿齿形高度形成齿高沿刀刃延伸方向逐个增加的齿形结构；⑹根据设定的尺寸将经齿形粗加工的拉刀坯料进行表面精加工，表面精加工包括：刀齿前角精加工、刀齿齿高精加工、刀齿两侧倒角精磨加工、刀齿后角精加工、刀齿两侧面后角精加工、刀齿两侧倒角后角精加工形成拉刀成品；⑺将拉刀成品进行退磁处理，消除因加工在拉刀成品表面产生的磁性。
上述方案采用镶硬质合金的复合层钢质拉刀兼顾拉刀的使用寿命、制造成本、加工效率、质量，使得拉刀具有足够硬度与耐磨度，也拥有一定的韧性，能够承受较大冲击力，减少了断裂与磞齿等现象，提高了被加工产品质量与精度，同时与整体硬质合金拉刀相比，制造成本显著降低。
为了保证淬火效果，本方案方法的步骤⑴中，经调质淬火的拉刀基体坯料的硬度是40～63HRC。
为了实现钎焊操作，本方案方法的步骤⑶中，低温钎焊包括步骤：①将钎焊粘接剂涂抹到拉刀基体坯料、钎料与硬质合金材料的表面；②将钎料置于拉刀基体坯料与硬质合金材料间；③将钎料缓慢加热熔化到自由流动状态后停止加热，将硬质合金材料焊接到拉刀基体坯料上后放入石灰或保温炉中随炉冷却。
为了保证低温时效处理的效果，本方案方法的步骤⑷中，低温时效的温度是120℃～180℃，保温1.5小时～5小时后随炉冷却，重复上述低温时效处理1次～2次。基于以上方案，本方案方法的采用低温时效处理后还包括送检步骤：①检验拉刀坯料整体是否有假焊、虚焊不良现象；②检查拉刀坯料整体的硬质合金层是否有裂纹、断裂现象；③测试拉刀坯料整体的硬质合金层的焊接强度是否满足使用要求。
为了实现表面精加工处理，本方案方法的步骤⑹中，表面精加工包括步骤：①精磨刀齿前角，刀齿前角为5°～20°；②精磨刀齿齿高，使得从第一齿向后逐个增高，增高量为0.02mm～0.25mm；③精磨刀齿两侧倒角，倒角C0.1～C0.5；④精磨刀齿后角，刀齿后角为0.5°～6°；⑤刃磨刀齿两侧面后角，刀齿两侧面后角为0.5°～3°；⑥刃磨刀齿两侧倒角后角，刀齿两侧倒角后角为0.5°～6°。
本方案还包括其它后续的处理步骤，具体是在步骤⑹后还包括刀具钝化处理工序，在步骤⑺后还包括刻印工序、包装工序、贴标工序，刻印工序包括刻印商标、尺寸规格、产品名称，包装工序包括成品包装前的涂抹防锈油后用油纸包裹好放入包装盒，贴标工序包括打印产品标签后粘贴到产品包装上。基于以上方案，本方案方法在刻印工序后还包括全检步骤：①检查拉刀成品的刀刃部是否有回口、细小爆口；②检测拉刀成品的各部尺寸是否符合设定要求；③检查拉刀成品的焊接部位是否牢固；④查看拉刀成品的各非刀刃锐角部是否加工了倒角；⑤查看拉刀成品上的刻印是否规范，符合设定要求。
本方案公开了一种镶合金气缸叶片槽拉刀及其制造工艺，采用钢基体镶硬质合金的方式，具体结构可以是长方形钢件基体、镶嵌1～5段硬质合金，上面分部着若干个刀齿。因此，本方案的基体采用钢件，根据产品要求不同，淬火硬度在44～65HRC之间，采用钢件为基体，在焊接后，可以达到良好的韧性，刃部采用镶硬质合金形式，使刀具有足够的硬度与耐磨性，同时，上部刀刃根据刀齿齿高大小，镶嵌长方形硬质合金，具体可以是长度30～150mm，宽度3～10mm，高度6～20mm。
本方案拉刀的加工制作工艺可以包括以下步骤：
(1)毛坯材料采用锻件或机压钢板。
(2)根据图纸外形长宽高尺寸要求毛坯下料，预留充足加工余量。
(3)根据图纸外形尺寸要求，铣床或刨床或电火花线切割粗加工外形，并预留足够的后继加工余量。
(4)热处理：调质淬火后，硬度在40-63HRC之间。
(5)探伤：检查是否因为热处理造成本产品钢基体损伤产生裂纹。
(6)焊接前各表面清理干净，不得有锈迹、油污、热处理氧化层等，避免影响焊接质量。
(7)采用低温钎焊方式，使钢件、钎料(低温银焊或低温银焊复合片)与硬质合金三者相结合。
①将钎焊粘接剂涂抹到钢件基体、钎料与硬质合金的表面。
②将钎料放于钢件基体与硬质合金之间。
③采用缓慢加热方式使钎料熔化到自由流动的状态后，停止加热，使硬质合金焊接到钢件基体上，随后放在石灰或保温炉中随炉冷却。
④采用此焊接方式即提高了效率，且避免了硬质合金发生断裂与产生裂纹，亦使钢件基体不会因加热而参数降低太大，使基体保持了足够的硬度与韧性。
(8)在焊接过程中，如果产生略微弯曲变形，根据弯曲度大小，可采用火焰加热校直、冷压校直或样冲敲击校直等方式，使产品达到符合要求的加工范围。
(9)磨床粗加工，预留一定余量，采用低温时效的方式，来削除加工应力，时效时温度控制在120℃～180℃之间，保温1.5～5小时并随炉冷却，根据产品实际加工情况，可做1～3次时效处理，以达到产品的稳定状态。
(10)送检：
①检验是否有假焊、虚焊等不良现象。
②检查硬质合金是否有裂纹、断裂等现象。
③测试硬质合金焊接强度，是否满足使用要求。
(11)磨床半精加工，预留充足精加工余量，根据半精加工情况，适当时可增加校直处理。
(12)拉刀磨粗加工容屑槽与前角并控制刀齿齿形，预留充足精加工余量。
(13)拉刀磨床或平面磨床粗加工齿增量，增量从第一齿向后逐齿增高。
(14)平面磨床根据产品图纸要求，精加工各平面，使其符合图纸要求。
(15)精磨刀具前角使刀口足够锋利，根据被加工材料，前角为5°～20°。
(16)精磨刀具齿增量，增量从第一齿向后逐齿增高，增量为0.02～0.25mm。
(17)精磨两侧倒角，倒角大小在C0.1-C0.5。
(18)精磨刀具后角，根据被加工材料，后角为0.5°～6°。
(19)刃磨刀具两侧面后角，后角为0.5°～3°。
(20)刃磨刀具两侧倒角后角，后角为0.5°～6°。
(21)根据被加工材料，可选择增加刀具钝化处理工序，以使刀具符合加工材料要求，使刀具有良好的使用寿命。
(22)退磁处理：削除刀具因加工工艺原因产生的磁性。
(23)刻印：按图纸要求刻印商标、尺寸规格、被加工产品等刀具信息。
(24)全检：
①检查拉刀刃部是否有回口、细小爆口等刃磨不到位现象。
②检测拉刀各部尺寸是否在图纸要求范围。
③检查拉刀焊接部位是否牢固。
④查看各部锐角是否加工了倒角，刃部除外。
⑤查看刻印是否规范，是否符合图纸要求。
(25)包装：成品包装前需涂上防锈油，并用油纸包裹，放入包装盒。
(26)贴标签：根据要求打印产品标签，并粘贴在外包装上，便于分辨内在刀具型号。
基于上内容，本方案的拉刀采用镶嵌硬质合金方式，使本刀即保持足够硬度与耐磨度，也拥有一定的韧性，是同款高速钢拉刀寿命的3～4倍，极大的减少了用户的换刀频率，提高了被加工产品质量与精度，节约用户大量时间，提高了用户产量。同时本镶合金气缸叶片槽拉刀与同款整体硬质合金拉刀相比，本拉刀制造成本只有同款整体硬质合金拉刀的三分之一左右，相对同款产品经济效益较高。本拉刀可承受较大冲击力，因本产品同时拥有足够的硬度与韧性，极大的减少了断裂与磞齿等现象，节约了用户的刀具使用成本和国家稀有金属的使用量，相比同类方案具有突出的实质性特点和显著的进步。
本方案镶合金拉刀及制作工艺并不限于具体实施方式中公开的内容，实施例中出现的技术方案可以基于本领域技术人员的理解而延伸，本领域技术人员根据本方案结合公知常识作出的简单替换方案也属于本方案的范围。

Claims (10)

1.镶合金拉刀，其特征是包括一体结合的拉刀基体、刀刃部，所述拉刀基体的材质是钢，所述刀刃部的材质是硬质合金，所述刀刃部包括刀刃基层，所述刀刃基层包括一体结合的若干硬质合金层，所述刀刃基层外沿上开设有多个间隔布置的刀齿，所述多个刀齿的齿高沿刀刃延伸方向逐个增加，相邻的所述刀齿间设有容屑槽。
2.根据权利要求1所述的镶合金拉刀，其特征在于，所述刀齿的两侧设有倒角C0.1～C0.5，所述刀齿的前角是5°～20°，所述刀齿的后角是0.5°～6°，所述刀齿的侧面后角是0.5°～6°，所述刀齿的倒角后角是0.5°～6°。
3.根据权利要求1所述镶合金拉刀的制作工艺，其特征是包括步骤：
⑴根据设定的尺寸将钢料切割加工成预留加工量的毛坯料后进行调质淬火形成拉刀基体坯料；
⑵检查拉刀基体坯料是否因热处理产生裂纹损伤，进行焊前表面打磨处理；
⑶采用低温钎焊方式将经探伤、表面处理的拉刀基体坯料与硬质合金材料通过钎料结合成拉刀坯料整体后采用火焰加热、冷压或样冲敲击的方式校直钎焊过程中产生的弯曲变形；
⑷将经校直的拉刀坯料整体采用磨床粗加工后采用低温时效的方式消除加工应力，将经粗加工后的拉刀坯料整体采用磨床进行半精加工形成预留精加工余量的拉刀坯料后进行校直处理；
⑸将经半精加工的拉刀坯料的刀刃端粗磨加工出容屑槽形成多个预留精加工余量的粗加工刀齿齿形后加工出预留精加工余量的刀齿前角，采用磨床粗加工上述多个粗加工刀齿齿形高度形成齿高沿刀刃延伸方向逐个增加的齿形结构；
⑹根据设定的尺寸将经齿形粗加工的拉刀坯料进行表面精加工，表面精加工包括：刀齿前角精加工、刀齿齿高精加工、刀齿两侧倒角精磨加工、刀齿后角精加工、刀齿两侧面后角精加工、刀齿两侧倒角后角精加工形成拉刀成品；
⑺将拉刀成品进行退磁处理，消除因加工在拉刀成品表面产生的磁性。
4.根据权利要求3所述的制作工艺，其特征在于，步骤⑴中，经调质淬火的拉刀基体坯料的硬度是40～63HRC。
5.根据权利要求3所述的制作工艺，其特征在于，步骤⑶中，低温钎焊包括步骤：
①将钎焊粘接剂涂抹到拉刀基体坯料、钎料与硬质合金材料的表面；
②将钎料置于拉刀基体坯料与硬质合金材料间；
③将钎料缓慢加热熔化到自由流动状态后停止加热，将硬质合金材料焊接到拉刀基体坯料上后放入石灰或保温炉中随炉冷却。
6.根据权利要求3所述的制作工艺，其特征在于，步骤⑷中，低温时效的温度是120℃～180℃，保温1.5小时～5小时后随炉冷却，重复上述低温时效处理1次～2次。
7.根据权利要求6所述的制作工艺，其特征在于，采用低温时效处理后还包括送检步骤：
①检验拉刀坯料整体是否有假焊、虚焊不良现象；
②检查拉刀坯料整体的硬质合金层是否有裂纹、断裂现象；
③测试拉刀坯料整体的硬质合金层的焊接强度是否满足使用要求。
8.根据权利要求3所述的制作工艺，其特征在于，步骤⑹中，表面精加工包括步骤：
①精磨刀齿前角，刀齿前角为5°～20°；
②精磨刀齿齿高，使得从第一齿向后逐个增高，增高量为0.02mm～0.25mm；
③精磨刀齿两侧倒角，倒角C0.1～C0.5；
④精磨刀齿后角，刀齿后角为0.5°～6°；
⑤刃磨刀齿两侧面后角，刀齿两侧面后角为0.5°～3°；
⑥刃磨刀齿两侧倒角后角，刀齿两侧倒角后角为0.5°～6°。
9.根据权利要求3所述的制作工艺，其特征在于，在步骤⑹后还包括刀具钝化处理工序，在步骤⑺后还包括刻印工序、包装工序、贴标工序，刻印工序包括刻印商标、尺寸规格、产品名称，包装工序包括成品包装前的涂抹防锈油后用油纸包裹好放入包装盒，贴标工序包括打印产品标签后粘贴到产品包装上。
10.根据权利要求9所述的制作工艺，其特征在于，在刻印工序后还包括全检步骤：
①检查拉刀成品的刀刃部是否有回口、细小爆口；
②检测拉刀成品的各部尺寸是否符合设定要求；
③检查拉刀成品的焊接部位是否牢固；
④查看拉刀成品的各非刀刃锐角部是否加工了倒角；
⑤查看拉刀成品上的刻印是否规范，符合设定要求。
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