CN2400203Y - 齿形刀具 - Google Patents

Abstract

一种齿形刀具,包括刀体及刀刃部,其圆筒刀体是以奥斯体铁系不锈钢、耐热钢为基材制成一圆柱杆,并于圆柱杆环周预定形成刀刃部的位置两侧设有肩部,该肩部约与刀刃部等高,且肩部中间设有凹槽,而刀刃部是由高硬度焊材以硬面焊接熔入刀体凹槽内并切削肩部形成。其具有良好耐高温腐蚀及耐磨耗性能。

Description

齿形刀具

本实用新型涉及一种用于车床的刀具，尤其涉及一种具有良好耐高温腐蚀及耐磨耗性的齿形刀具。

近年来，由于切削技术的开发与商业化，切削刀具所适用的范围愈加广泛。请参阅图1所示，是一在圆筒状刀体(10)的环状外壁上间隔地设有复数个条状切削刃(11)的刀具(1)，当该刀体(10)回转时，能借其切削刃(11)来切割物件。此圆筒齿形刀具(1)的结构，习用者是以适于硬化的麻田散铁不锈钢材质(SUS410，SUS420)为齿形刀具(10)，而其切削刃(11)是同刀体(10)一体形成，再经热处理硬化，使刀刃的硬度达到HR45°以上，再进行外形研磨制成。

麻田散铁系的不锈钢，虽可用作淬火硬化，以借由原刀体(10)制成高硬度的刀刃，但由于其耐热性、耐蚀性及耐磨性质不是良好，致使其在腐蚀环境与高温条件下易被侵蚀。请参阅图2所示，为圆筒齿形刀具(1)的一使用代表例，图2中标号(2)是表示酯条(strands OF POLYESTER)，当处熔融状态下的酯条(2)进入下方的切粒段，会被回转刀具的切削刃(11)切成酯粒(塑胶粒)(21)，此酯粒(21)再借输送水运至干燥机。就该酯条的切粒使用例而论，因酯条是外冷内热(内部约有200℃的高温)，且有输送水处于刀具(1)周边。这种情况，对于耐热及耐蚀性质较差的麻田散铁系不锈钢，造成使用寿命短，难以达到适用的地步。而且，当圆筒齿形刀具回转切削速度快时，其刀刃与酯条间因切削磨擦而产生的热，会使刃端因升温软化而易于磨损。

针对上述麻田散铁系不锈钢刀具所存在的缺点，以耐蚀性较好的奥斯体铁系不锈钢为底材，并于刀刃上硬面焊接耐高温磨耗材料以作为刀刃部的复合材质刀具渐被广泛使用。请参阅图3所示，是另一种习用的圆筒齿形刀具(3)，该刀具(3)是采用奥斯体铁系不锈钢材质为母材，其具有良好的耐蚀性(但其不适于作热处理硬化)，并于刀体(31)的环状外臂上预焊接刀刃处间隔地加工有稍低的齿条(311)，再于各齿条(311)上硬面焊接一层钴基合金(stellite)(33)，如图4所示，以形成圆筒齿形刀具的雏型。而后再对焊接层作外形研磨制成如图3所示的切削刃(32)，该钴基合金的刀刃具有HRC45°以上的硬度，以利于适合的工作条件作切削。

就奥斯体铁系不锈钢的刀体上硬面焊接钴基合金形成刀刃的圆筒齿形刀具，虽不存在易受到腐蚀及高温侵蚀的缺点，但其存在一刀刃可能龟裂的问题则受到极大的关切。即硬面焊接的熔融焊材在焊接及冷却中会产生冶金变态使体积变化而产生应力，因而会使刀刃容易发生龟裂现象。又，纵使该残留应力可再借热处理进行消除，但其成效并不是很好，尤其，当切削刃(32)的焊接厚度超过了3mm，则龟裂现象更不易避免，甚至会造成刀刃在切削作业中脱落的情况。

要将高硬度合金硬面焊接在奥斯体铁系不锈钢材质的刀体上以形成刀刃，因内应力的影响而造成龟裂的缺点，亦是该刀具的一共同问题。由于此一问题大大影响到此刀具的切削刀刃使用特性及效果，例如圆筒齿形刀具的刀刃如仅有2mm的厚度，则其在持续使用的损耗及再研磨下，不用多久就变成废品，造成刀具的浪费，很不经济。故硬面焊接高厚度及高硬度合金在刀刃上因冷却收缩所诱生的应力集中问题，须加以有效解决，否则，该圆筒状刀具的耐用性不够且使用范围不能扩大。

因此，应该有另一种不同结构的刀具产生，以令圆筒齿形刀具的高硬度合金刀刃不会因应力因素而有龟裂现象，且能使刀刃有足够的厚度，同时，该刀具亦须有耐热性、耐磨耗及耐蚀性等切削功能。

本实用新型的主要目的在于，提供一种齿形刀具，其中刀体是以奥斯体铁系不锈钢、耐热钢为基材制成一圆柱杆，并于该圆柱杆环周间隔地设有与刀刃部等高的齿条肩部，该肩部中间的尺寸约为刀刃宽度的凹槽，而刀刃部是在刀体肩部中间凹槽内硬面焊接高硬度及耐磨耗的合金形成，以获得一刀刃厚度、硬度均能完全符合使用需求的圆筒齿形刀具。

为能进一步了解本实用新型的结构及所达到的效果，兹举一实施例并配合附图详细说明如下：

本实用新型的目的是由以下技术方案实现的。

一种齿形刀具，包括刀体及刀刃部，其中刀体是一环周轴向间隔地设有约与刀刃部等高肩部的圆柱杆，该圆柱杆相邻肩部中间设有尺寸约为刀刃宽度的凹槽，而刀刃部是由高硬度焊材以硬面焊接熔入刀体凹槽内并把刀体肩部切除形成。

本实用新型的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。

前述的利用圆筒刀体制成的齿形刀具，该形成刀刃部所使用的焊材以钴基合金、高铬合金、高速钢、碳化钨及其性质相似的材质构成。

前述的齿形刀具，该圆柱杆是以奥斯体铁系不锈钢、耐热钢或同等级材质为基材。

前述的齿形刀具，该圆柱杆周环上由相邻肩部所形成的凹槽可为V形、U形、半圆形、锯齿形或其它适于硬面焊接完全渗透的形状构成。

本实用新型的具体结构由以下实施例及其附图详细给出。

图1是习用圆筒齿形刀具的外观示意图。

图2是图1所示刀具一使用实施例示意图。

图3是另一习用圆筒齿形刀具的外观示意图。

图4是图3所示刀具将钴基合金焊接于圆筒齿形刀体齿条上的示意图。

图5是本实用新型的剖面示意图。

图6是本实用新型圆筒刀体的示意图。

图7是本实用新型圆筒刀体凹槽内硬面焊接钴基合金后示意图。

图8是本实用新型将图7所示的圆筒刀体凹槽内硬面焊接后的圆柱杆切削形成刀刃部的示意图。

请参阅图5所示，是显示本实用新型圆筒齿形刀具(4)剖面示意图，本实用新型主要包括刀体(41)与刀刃部(42)，其中刀具圆筒齿形刀体(41)的母材是选择奥斯体铁系不锈钢为实施例，其具有优良的耐热性、耐蚀性及耐酸性。又，图中的黑色部分为高硬度材料的刀刃部(42)，该刀刃部(42)是采用钴基合金为实施例，其具有硬度高(硬度达45°HRC以上)、耐高温及耐磨耗等的优点。

本实用新型刀体(41)如图6所示，其包括有一圆柱杆(5)，该圆柱杆(5)的环周轴向间隔地设有约与一般刀刃部等高的齿条肩部(50)，而由各肩部(50)的间隔构成的凹槽(51)尺寸约为刀刃部的宽度与高度。

刀刃部(42)是将钴基合金焊材(6)硬面焊接于本实用新型刀体(41)各相邻肩部(50)间的凹槽(51)内形成，如图7所示，该硬面焊接填入于凹槽(51)内的钴基材料厚度及高度，是较刀刃部(42)精加工所要的尺寸略大，再把硬面焊接于刀体(41)上的钴基合金焊材(6)部分加以切削加工形成刀刃部(42)，如图8所示，此刀刃部(42)的形成是同时把圆柱杆(5)的肩部(50)切除，制成图5所示的圆筒齿形刀具(4)。

本实用新型所设计的刀体(41)与习用者有很大的区别，其刀体(41)是由一圆柱杆(5)在刀刃部形成的位置两侧凸设有齿条肩部(50)，该肩部(50)明显的能在焊接时给予焊材横向的支持，使高硬度材料在焊接后不会因内应力的影响而导致有龟裂或刀刃脱落的问题。

本实用新型刀具(4)的刀刃部(42)，主要是采用高硬度合金焊材硬面焊接在两侧肩部(50)中间的凹槽(51)内，而后再将肩部加以切削制成；请再参阅图7所示，借肩部(50)位于高硬度材质焊接处的两侧以供钴基焊材(6)依靠，则焊接时因热膨胀所产生的张应力，将不能自由的产生，以致其因急速的冷却而造成的龟裂现象就不会产生，即刀体(4)的肩部(50)将阻挡焊接热膨胀的张应力并产生压应力，可有效减少因冷却收缩而造成的焊道龟裂。

本实用新型刀刃部(42)经试作至8mm的厚度，其仍能完全具有刀刃不龟裂的效果，以供作切粒加工使用。再者，本实用新型的刀具(4)在有效提高刀刃部(42)的硬面焊接层厚度及硬度下，并能降低制造成本而具有进步性。

本实用新型刀体(41)的凹槽(51)内可制成U形、V形、半圆形、锯齿状或其它利于硬面焊接完全渗透的形状；又，肩部(50)的造型可为平直线状、螺旋条状或能令焊材焊接在凹槽(51)中而具有应力消除为要件。本实用新型形成刀刃部(42)的高硬度焊材一般硬度在HRC45°以上，其材质可为钴基合金、高铬合金、高速钢、碳化钨等，或同等级材料制成；刀体(41)的材料一般则以奥斯体铁系不锈钢构成，但亦可使用耐热钢等性质相似的材料制成。

综上所述，本实用新型已试制成样品，并经多次的试验证实已能达到预期的功效，因此，本实用新型具有创造性与进步性，符合新型专利的申请要件，故依法提出申请。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (4)

1、一种齿形刀具，包括刀体及刀刃部，其中刀体是一环周轴向间隔地设有约与刀刃部等高肩部的圆柱杆，该圆柱杆相邻肩部中间设有尺寸约为刀刃宽度的凹槽，而刀刃部是由高硬度焊材以硬面焊接熔入刀体凹槽内并把刀体肩部切除形成。

2、根据权利要求1所述的利用圆筒刀体制成的齿形刀具，其特征在于，该形成刀刃部所使用的焊材以钴基合金、高铬合金、高速钢、碳化钨及其性质相似的材质构成。

3、根据权利要求1所述的齿形刀具，其特征在于，该圆柱杆是以奥斯体铁系不锈钢、耐热钢或同等级材质为基材。

4、根据权利要求1所述的齿形刀具，其特征在于，该圆柱杆周环上由相邻肩部所形成的凹槽可为V形、U形、半圆形、锯齿形或其它适于硬面焊接完全渗透的形状构成。

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