CN115213647A - 一种截齿成型方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种截齿成型方法，涉及机械加工技术领域，包括：在刀体上加工出盲孔，在刀体热处理后，对盲孔进行铰削加工，对刀头进行磨削加工，对刀体加热，并在刀体温度达到预设温度后，将磨削后的刀头装入盲孔中。上述截齿成型方法无需焊接，可以减少刀头和刀体因焊接缺陷而造成过早失效，有效延长截齿使用寿命和节约成本，与此同时，上述截齿成型方法是通过刀头和刀体在热状态下镶嵌成一体的，在不改变刀体组织性能的前提下，使刀体和刀头牢固结合在一起，从而有效提高截齿的切割性能和使用寿命。
Description
技术领域
本申请涉及机械加工技术领域，特别涉及一种截齿成型方法。
背景技术
目前，截齿作为采煤及巷道掘进机械的易损件之一，是落煤及碎煤的主要工具，它的性能好坏直接影响采掘机械效率和生产成本，对煤矿生产有举足轻重的影响。
现有技术中，截齿的生产是通过将刀体和合金刀头焊接后整体热处理，从而得到成型截齿。然而，上述成型方法生产效率低，同时由于截齿在工作时承受高的周期性冲击载荷，采用上述成型方法的截齿容易失效，其失效形式包括刀头脱落、崩刀、刀体磨损等，导致截齿的使用寿命较短。因此，本领域技术人员有必要适时提供一种生产效率高、且使用寿命长的截齿成型方法。
发明内容
本申请的目的是提供一种截齿成型方法，能够有效提高截齿的切割性能和使用寿命。
为实现上述目的，本申请提供一种截齿成型方法，包括：
在刀体上加工出盲孔；
在刀体热处理后，对盲孔进行铰削加工；
对刀头进行磨削加工；
对刀体加热，并在刀体温度达到预设温度后，将磨削后的刀头装入盲孔中。
在一些实施例中，在刀体热处理后，对盲孔进行铰削加工的步骤，包括：
对刀体热处理；
对热处理后的盲孔粗铰削；
对粗铰削后的盲孔精铰削，以使盲孔的粗糙度达到预设粗糙度。
在一些实施例中，对刀头进行磨削加工的步骤，包括：
通过磨具对刀头的外圆面磨削加工，以使刀头的粗糙度满足预设粗糙度的配合要求。
在一些实施例中，刀头与盲孔配合的过盈量范围为0.16mm-0.25mm。
在一些实施例中，对刀体加热，并在刀体温度达到预设温度后，将磨削后的刀头装入盲孔中的步骤，包括：
将刀体放入中频感应炉中加热至320℃；
将刀体放入压力机工装中；
将磨削后的刀头放入盲孔中；
通过压力机工装将刀头压入盲孔。
在一些实施例中，将刀体放入中频感应炉中加热至320℃的步骤之前，还包括：
将盲孔及刀头的外圆面清洗后晾干；
对晾干后的盲孔及刀头的外圆面检验。
在一些实施例中，对刀体加热，并在刀体温度达到预设温度后，将磨削后的刀头装入盲孔中的步骤之后，还包括：
对刀头与刀体的组合结构进行剪切强度试验，以判断刀头与刀体的组合结构强度是否满足要求。
在一些实施例中，对刀头与刀体的组合结构进行剪切强度试验，以判断刀头与刀体的组合结构强度是否满足要求的步骤，包括：
将刀头与刀体的组合结构试样固定于材料试验机上；
将材料试验机的压头以10MPa/s的速率进行加载，直至组合结构试样破坏后读取破坏瞬间载荷P；
根据
计算组合结构试样的抗剪切强度，其中，τ为抗剪切强度，单位为MPa，P为破坏瞬间载荷，单位为N，D为组合结构试样中刀头的直径，单位为mm，H为组合结构试样中刀头的高度，单位为mm。
相对于上述背景技术，本申请实施例所提供的截齿成型方法，包括：S1：在刀体上加工出盲孔，S2：在刀体热处理后，对盲孔进行铰削加工，S3：对刀头进行磨削加工，S4：对刀体加热，并在刀体温度达到预设温度后，将磨削后的刀头装入盲孔中。需要注意的是，现有技术中的截齿成型是在刀体和刀头焊接后整体热处理，由于截齿在工作时承受较高的周期性冲击载荷，其失效形式为刀头脱落、崩刀、刀体磨损等，因此，本申请实施例提供一种新型的截齿成型方法，在本申请的截齿成型方法中，先在刀体上加工出盲孔，并在刀体热处理后对盲孔进行铰削加工，然后，将刀体加热至相应的温度，再把磨削后的刀头装入刀体中，该成型方法无需焊接，可以减少刀头和刀体因焊接缺陷而造成过早失效，有效延长截齿使用寿命和节约成本，与此同时，上述截齿成型方法是通过刀头和刀体在热状态下镶嵌成一体的，在不改变刀体组织性能的前提下，使刀体和刀头牢固结合在一起，从而有效提高截齿的切割性能和使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例中截齿成型方法的流程图；
图2为本申请实施例中截齿成型方法成型的第一种截齿结构示意图；
图3为图2所示截齿中刀体结构示意图；
图4为图2所示截齿中刀头结构示意图；
图5为本申请实施例中截齿成型方法成型的第二种截齿结构示意图；
图6为图5所示截齿中刀体结构示意图；
图7为图5所示截齿中刀头结构示意图；
图8为剪切强度试验中截齿截面取样示意图；
图9为圆柱状刀头试验示意图；
图10为圆锥状刀头试验示意图。
其中：
1-刀体、11-盲孔、2-刀头、3-压头。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。
需要说明的是，下文所述的“上端、下端、左侧、右侧”等方位词都是基于说明书附图所定义的。
请参考图1至图10，图1为本申请实施例中截齿成型方法的流程图；图2为本申请实施例中截齿成型方法成型的第一种截齿结构示意图；图3为图2所示截齿中刀体结构示意图；图4为图2所示截齿中刀头结构示意图；图5为本申请实施例中截齿成型方法成型的第二种截齿结构示意图；图6为图5所示截齿中刀体结构示意图；图7为图5所示截齿中刀头结构示意图；图8为剪切强度试验中截齿截面取样示意图；图9为圆柱状刀头试验示意图；图10为圆锥状刀头试验示意图。
本申请实施例所提供的截齿成型方法，包括：
S1：在刀体1上加工出盲孔11；
S2：在刀体1热处理后，对盲孔11进行铰削加工；
S3：对刀头2进行磨削加工；
S4：对刀体1加热，并在刀体1温度达到预设温度后，将磨削后的刀头2装入盲孔11中。
需要注意的是，现有技术中的截齿成型是在刀体1和刀头2焊接后整体热处理，由于截齿在工作时承受较高的周期性冲击载荷，其失效形式为刀头2脱落、崩刀、刀体1磨损等，因此，本申请实施例提供一种新型的截齿成型方法。
在本申请的截齿成型方法中，先在刀体1上加工出盲孔11，并在刀体1热处理后对盲孔11进行铰削加工，然后，将刀体1加热至相应的温度，再把磨削后的刀头2装入刀体1中，该成型方法无需焊接，可以减少刀头2和刀体1因焊接缺陷而造成过早失效，有效延长截齿使用寿命和节约成本，与此同时，上述截齿成型方法是通过刀头2和刀体1在热状态下镶嵌成一体的，在不改变刀体1组织性能的前提下，使刀体1和刀头2牢固结合在一起，从而有效提高截齿的切割性能和使用寿命。
需要说明的是，截齿的刀头2为硬质合金刀头2，刀头2呈圆柱状或圆锥状。
在S1中，通过钻头在刀体1的顶部钻孔，从而加工出盲孔11结构。
在一些实施例中，在刀体1热处理后，对盲孔11进行铰削加工的步骤，包括：先对刀体1热处理，然后对热处理后的盲孔11粗铰削，再对粗铰削后的盲孔11精铰削，以使盲孔11的粗糙度达到预设粗糙度。
需要注意的是，对与刀头2配合的盲孔11进行铰削加工，需要使内孔的粗糙度、公差符合技术要求，一般盲孔11粗糙度保持在
左右；相应的，在对刀头2进行磨削加工时，通过磨具对刀头2的外圆面磨削加工，以使刀头2的粗糙度满足预设粗糙度的配合要求，也即对刀头2进行外圆磨削加工时需要使刀头2的外圆面的粗糙度、公差符合技术要求，一般刀头2的外圆面粗糙度保持在
以下。
这样一来，刀头2与盲孔11配合的过盈量范围为0.16mm-0.25mm。
当然，根据实际情况，不同直径的刀头2可在0.16mm-0.25mm的范围内变化。
在一些实施例中，对刀体1加热，并在刀体1温度达到预设温度后，将磨削后的刀头2装入盲孔11中的步骤，包括：将刀体1放入中频感应炉中加热至320℃，将刀体1放入压力机工装中，将磨削后的刀头2放入盲孔11中，通过压力机工装将刀头2压入盲孔11。
在刀头2压入到位后，将刀体1与刀头2放置空气中空冷至室温。
在一些实施例中，将刀体1放入中频感应炉中加热至320℃的步骤之前，还包括：将盲孔11及刀头2的外圆面清洗后晾干，对晾干后的盲孔11及刀头2的外圆面检验。
在一些实施例中，对刀体1加热，并在刀体1温度达到预设温度后，将磨削后的刀头2装入盲孔11中的步骤之后，还包括对刀头2与刀体1的组合结构进行剪切强度试验，以判断刀头2与刀体1的组合结构强度是否满足要求。
具体地说，对刀头2与刀体1的组合结构进行剪切强度试验，以判断刀头2与刀体1的组合结构是否满足要求的步骤，包括：
将刀头2与刀体1的组合结构试样固定在精度为±1％的材料试验机上；
将材料试验机的压头3以10MPa/s的速率进行加载，直至组合结构试样破坏后读取破坏瞬间载荷P；
根据
计算组合结构试样的抗剪切强度，其中，τ为抗剪切强度，单位为兆帕(MPa)，P为破坏瞬间载荷，单位为牛顿(N)，D为组合结构试样中刀头2的直径，单位为毫米(mm)，H为组合结构试样中刀头2的高度，单位为毫米(mm)。
不同型号的截齿(采用本申请的截齿成型方法成型)的强度标准的试验检测结果，如下表1所示：
表1
其中，JGC102/35、JGC80/38和JGC80/30分别为三种截齿型号，剪切强度标准值为180MPa。
可以理解的是，上述检测结果表明，上述采用本申请的截齿成型方法成型的截齿的抗剪切强度均超过200MPa，且采用本申请的截齿成型方法成型的截齿的抗剪切强度均超过采用钎焊成型的截齿的抗剪切强度标准要求。
采用本申请提供的截齿成型方法与截齿钎焊成型方法相比，具有以下优势：
(1)本申请提供的截齿成型方法避免了焊接时的刀体1和硬质合金刀头2高温氧化带来的不利影响，也消除了截齿焊接后的整体热处理对合金刀头2的加热冷却而造成龟裂的潜在质量隐患，延长使用寿命20％以上。
(2)本申请提供的截齿成型方法避免了钎焊过程中的焊料充满不够而导致焊缝抗剪切强度达不到技术要求的难题。
(3)本申请提供的截齿成型方法使截齿的生产成本降低了30％，生产效率提高25％以上，经济效益显著。
综上，本申请实施例针对截齿生产中的高温钎焊对刀头2加热的不利影响而设计的一种截齿免焊接成型方法，该方法主要是在刀体1热处理后在刀体1镶嵌合金刀头2的盲孔11内进行铰削加工，使内孔的粗糙度在
对合金刀头2进行外圆磨削加工，使其粗糙度在
以下；刀体1的盲孔11和合金刀头2外径配合的过盈量在0.16～0.25mm(不同直径的合金刀头2在此范围内变化)，并对盲孔11和合金刀头2外圆面清洗晾干，检验合格后，对刀体1上半部进行感应加热至320℃，把加热后的刀体1放入压力机的工装内，放入合金刀头2，由压力机把刀头2压入刀体1盲孔11内，空冷至室温。
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本申请所提供的截齿成型方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方案及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种截齿成型方法，其特征在于，包括：
在刀体上加工出盲孔；
在所述刀体热处理后，对所述盲孔进行铰削加工；
对刀头进行磨削加工；
对所述刀体加热，并在所述刀体温度达到预设温度后，将磨削后的所述刀头装入所述盲孔中。
2.如权利要求1所述的截齿成型方法，其特征在于，所述在所述刀体热处理后，对所述盲孔进行铰削加工的步骤，包括：
对所述刀体热处理；
对热处理后的所述盲孔粗铰削；
对粗铰削后的所述盲孔精铰削，以使所述盲孔的粗糙度达到预设粗糙度。
3.如权利要求2所述的截齿成型方法，其特征在于，所述对刀头进行磨削加工的步骤，包括：
通过磨具对所述刀头的外圆面磨削加工，以使所述刀头的粗糙度满足所述预设粗糙度的配合要求。
4.如权利要求3所述的截齿成型方法，其特征在于，所述刀头与所述盲孔配合的过盈量范围为0.16mm-0.25mm。
5.如权利要求1所述的截齿成型方法，其特征在于，所述对所述刀体加热，并在所述刀体温度达到预设温度后，将磨削后的所述刀头装入所述盲孔中的步骤，包括：
将所述刀体放入中频感应炉中加热至320℃；
将所述刀体放入压力机工装中；
将磨削后的所述刀头放入所述盲孔中；
通过所述压力机工装将所述刀头压入所述盲孔。
6.如权利要求5所述的截齿成型方法，其特征在于，所述将所述刀体放入中频感应炉中加热至320℃的步骤之前，还包括：
将所述盲孔及所述刀头的外圆面清洗后晾干；
对晾干后的所述盲孔及所述刀头的外圆面检验。
7.如权利要求1-6任意一项所述的截齿成型方法，其特征在于，所述对所述刀体加热，并在所述刀体温度达到预设温度后，将磨削后的所述刀头装入所述盲孔中的步骤之后，还包括：
对所述刀头与所述刀体的组合结构进行剪切强度试验，以判断所述刀头与所述刀体的组合结构强度是否满足要求。
8.如权利要求7所述的截齿成型方法，其特征在于，所述对所述刀头与所述刀体的组合结构进行剪切强度试验，以判断所述刀头与所述刀体的组合结构强度是否满足要求的步骤，包括：
将所述刀头与所述刀体的组合结构试样固定于材料试验机上；
将所述材料试验机的压头以10MPa/s的速率进行加载，直至所述组合结构试样破坏后读取破坏瞬间载荷P；
根据
计算所述组合结构试样的抗剪切强度，其中，τ为抗剪切强度，单位为MPa，P为破坏瞬间载荷，单位为N，D为所述组合结构试样中所述刀头的直径，单位为mm，H为所述组合结构试样中所述刀头的高度，单位为mm。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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