專利名稱：一種用于機加工的切削刀具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的機加工領(lǐng)域，尤其涉及一種用于機加工的切削刀具。
背景技術(shù)：
用于在金屬材料中進行去屑加工的切削刀具有各種不同的種類，利于用于鉆、磨、 車、刨、銑等各種不同的加工刀具，而其中用于鉆、磨和車的刀具基本上均具有一個共同點， 這些刀具通常包括一個或多個刀片以及容納這些刀片的刀架，通過刀架軸的旋轉(zhuǎn)帶動刀架轉(zhuǎn)動，使刀片的切削刃部分形成圓周運動，對工件進行切削作業(yè)。而由于工件的材料越來越高級，工件的特性也不斷提高，從而使得作用于這些工件上的刀具所承受的靜態(tài)和動態(tài)載荷變得越來越高，由此必須有效提高切削刀具所能承受的載荷，一方面需要提高刀片的材質(zhì)和切削刃的承受載荷，一方面也需要提高刀架的幾何設(shè)計，這是由于在加工過程中，刀架同樣需要承受刀片所承受的載荷，因此，在金屬切削加工中，存在增大刀片、刀架承受載荷部位的疲勞強度的需要。而為了增加刀架材料的疲勞強度，其中可選的一種方法是在材料表面設(shè)計應(yīng)力， 也就是通過材料的表面硬化，在刀架的材料表面引入應(yīng)力，其中表面硬化的一種方法是噴丸硬化，是在精確控制的條件下，利用小顆粒來轟擊需要硬化的材料表面，以引入應(yīng)力，另一種可能的方法為氮化，既在較高溫度下，將氮以氣態(tài)的方式供給到需要硬化的材料表面， 還可以優(yōu)選的是，可對材料表面進行離子化。然而，上述的這些方法雖然能部分的改善材料的疲勞強度，但在需要特別高的情況下，還是無法滿足需求，也就是說，無法提供足夠滿意的疲勞強度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于機加工的切削刀具，其具有在高載荷下的高疲勞強度，降低了裂紋的形成可能，同時結(jié)構(gòu)簡單，降低成本。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了一種機加工的切削刀具，包含有刀架1和至少一個刀片2，刀架1上具有容納至少一個刀片2的刀片座11，刀架1在每個刀片座11的后端設(shè)有利于切屑掉落的切屑通道12，其特征在于刀架1進行過度硬化，使得整個刀架截面上的硬度達到50HRC，同時刀架的材料為馬氏體鋼，過度硬化后進行噴丸處理，噴丸參數(shù)為壓力2_6bar ；流量0.5-0. 9kg/min ；入射角90度;刀具旋轉(zhuǎn)25-40轉(zhuǎn)/分；時間15-90 秒；介質(zhì)硬度45_55HRC；密度7-8g/cm3;
尺寸直徑為0. 25-0. 5mm。其中，刀片座11為凹槽，刀片座11上還設(shè)有三個抵靠刀片2的支撐面，分別為切削支撐面15、縱向支撐面16和徑向支撐面17。其中，在縱向支撐面16和徑向支撐面17的至少一個上設(shè)有至少一個圓弧凹口 19。其中，在切削支撐面15和縱向支撐面16之間以及切削支撐面15和徑向支撐面17 之間設(shè)有圓弧狀的過渡表面18。通過上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的用于機加工的切削刀具，其通過材料的應(yīng)力引入，提高了材料的硬度，從而使刀具具有高疲勞強度，同時利用材料的表面拋光來降低裂紋的形成可能，而且，本發(fā)明的切削刀具結(jié)構(gòu)簡單，制造便利，成本較低。


圖1顯示了本發(fā)明的切削刀具的示意圖；圖2顯示了本發(fā)明切削刀具的刀片座的具體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3顯示了本發(fā)明切削刀具的刀片座的另一角度的具體結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明將通過下面的具體實施例進行進一步的詳細描述，且進一步結(jié)合對附圖的說明將得到更加清楚和明顯的了解。
具體實施例方式參見圖1，本發(fā)明的用于機加工的切削刀具包含有圓柱形的刀架1和至少一個刀片2，刀片2可優(yōu)選為硬質(zhì)合金或者其他的高硬度材料，刀架1上具有容納至少一個刀片2 的至少一個刀片座11，刀架1在每個刀片座11的后端設(shè)有利于切屑掉落的切屑通道12，該切屑通道12優(yōu)選的為與刀架旋轉(zhuǎn)方向一致的螺旋狀，在刀架的大致中間位置上設(shè)有直徑大于刀架1的直徑的圓環(huán)部13，在刀架1的后部設(shè)有連接于傳動軸的連接部14，圖1中顯示了連接部14的一種實施例，該連接部可為圓柱形狀，在圓柱的兩側(cè)具有切部，通過傳動軸對該切部的固定來傳遞旋轉(zhuǎn)運動，除了圖1中所示的實施例之外，該連接部14還可以為任何可以進行連接的形狀或部件，例如連接軸、六角頭等等。參見圖2、3，顯示了本發(fā)明的切削刀具的刀架1的刀片座11的具體結(jié)構(gòu)示意圖，該刀片座11為大致凹槽，其后端與切屑通道12連通以在切削加工中利于切屑的快速排出，從而避免切屑對加工過程中的影響。每個刀片座11上設(shè)有螺栓孔，以通過螺栓將刀片2固定于刀片座11上，刀片座11上還設(shè)有三個抵靠刀片2的支撐面，分別為切削支撐面15、縱向支撐面16和徑向支撐面17，其中切削支撐面15為沿著切削方向的支撐表面，縱向支撐面 16為沿著軸向的支撐表面，徑向支撐面17為徑向的支撐表面，刀片2分別對應(yīng)這三個支撐面設(shè)有切削接觸面、縱向接觸面和徑向接觸面，通過該三個支撐面的設(shè)計，刀片2最大限度的支撐在刀片座11上，由此提供了更廣泛的接觸面積和更好的支撐，優(yōu)選的是，在切削支撐面15和縱向支撐面16之間以及切削支撐面15和徑向支撐面17之間設(shè)有圓弧狀的過渡表面18，該過渡表面18將三個支撐面相互連接起來，且其選用的圓弧形狀能減少支撐表面之間的應(yīng)力變化，從而減少裂紋出現(xiàn)的可能和裂紋擴展的風險，進一步提高刀架的支撐能力和疲勞強度。為了更好的提供支撐，在縱向支撐面16和徑向支撐面17的至少一個上設(shè)有至少一個圓弧凹口 19，該圓弧凹口 19用以容納和支撐刀片的邊角部，從而避免這些邊角部的損壞，同時通過圓弧凹口 19的設(shè)置，在刀片2進行切削時，能提供刀片2 —定的塑形變形容納空間，由此可提高刀片2的切削強度和疲勞強度，提高刀架1的支撐能力，優(yōu)選的是， 在縱向支撐面16和徑向支撐面17上均設(shè)有至少一個圓弧凹口 19，通過刀架1的這樣設(shè)計， 不僅能提高刀架1的疲勞強度和支撐能力，還能減少裂紋出現(xiàn)的可能形，由此，能有效增加刀具的切削能力和抗疲勞能力。而為了進一步提高刀架1的抗疲勞能力，本發(fā)明將刀架1進行過度硬化，使得整個刀架1截面上的硬度達到50HRC，同時刀架1的材料為馬氏體鋼，為實現(xiàn)刀架1的硬度，可通過最常用的淬火來實現(xiàn)其過度硬化，由于通過過度硬化，增加了整個刀架1的密度，從而產(chǎn)生了更高的殘余應(yīng)力，引入了更多的應(yīng)力，提高了刀架1的疲勞強度。在過度硬化后，通過對刀架1的表面進行表面處理，造成表面硬化，優(yōu)選的可通過冷加工，例如前面所述的噴丸硬化來實現(xiàn)，為了得到適合的表面硬化，可通過選擇噴丸硬化介質(zhì)的硬度、密度和尺寸以及噴丸硬化過程的壓力、流量、入射角、旋轉(zhuǎn)和時間來確定最終得到的硬化效果，而通過大量的實驗和數(shù)據(jù)采集，得到噴丸硬化的參數(shù)優(yōu)選為壓力2_6bar ；流量0. 5-0. 9kg/min ；入射角90度；刀具旋轉(zhuǎn)25-40轉(zhuǎn)/分；時間15-90 秒；介質(zhì)硬度45_55HRC；密度7-8g/cm3；尺寸直徑為0. 25-0. 5mm ；通過上述的噴丸硬化參數(shù)選擇，在過度硬化而形成內(nèi)部壓力以提高疲勞強度后， 通過良好的噴丸硬化，從而使表面得到兩種附加的應(yīng)力影響，表面結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化，疲勞強度得到有效提高，同時裂紋難以擴散，表面也得到了良好的拋光?？蛇x的是，表面處理還可以通過其他的已知的冷加工進行操作實現(xiàn)，例如壓痕或者壓輥拋光，從而對刀架表面實現(xiàn)塑性變形，造成表面區(qū)域的壓縮應(yīng)力。根據(jù)本發(fā)明得到的刀具，與已有的刀具相比，可得到顯著提高的疲勞強度的效果， 同時能有效減少高載荷下的裂紋出現(xiàn)幾率。下面具體通過示例說明本發(fā)明的優(yōu)勢分別選用三組2234工具鋼進行實驗第一組在制造成本發(fā)明的結(jié)構(gòu)后，將刀架1加熱到950度后在空氣中淬火以進行過度硬化，使刀架1具有50HRC的硬度；第二組在制造成本發(fā)明的結(jié)構(gòu)后，將刀架1加熱到950度后在空氣中淬火以進行過度硬化，使刀架1具有50HRC的硬度，之后再進行刀架1的噴丸硬化，其參數(shù)為入射角相對鉆頭的縱向軸線成90度；噴嘴和刀架之間的距離100mm ；刀架的旋轉(zhuǎn)速度30轉(zhuǎn)/分；時間 60s ；介質(zhì)52HRC的圓鋼球，0. 2mm直徑；
第三組制造為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)后，將刀架進行常規(guī)滲氮處理；將三組刀具在鉆孔中進行實驗，在工具鋼22M中鉆孔，切削數(shù)據(jù)為200m/min的速度和0. 20mm/rev的進刀量，刀具壽命以刀架體的破損為標準，其中結(jié)果如下第一組平均1056m ；第二組平均2^6m ；第三組平均510m ；由上述結(jié)果可知，通過過度硬化以及表面硬化后，能有效提高刀具壽命。顯而易見的是，以上的描述和記載僅僅是舉例而不是為了限制本發(fā)明的公開內(nèi)容、應(yīng)用或使用。雖然已經(jīng)在實施例中描述過并且在附圖中描述了實施例，但本發(fā)明不限制由附圖示例和在實施例中描述的作為目前認為的最佳模式以實施本發(fā)明的教導(dǎo)的特定例子，本發(fā)明的范圍將包括落入前面的說明書和所附的權(quán)利要求的任何實施例。
權(quán)利要求
1.一種機加工的切削刀具，包含有刀架(1)和至少一個刀片O)，刀架(1)上具有容納至少一個刀片(2)的刀片座(11)，刀架(1)在每個刀片座(11)的后端設(shè)有利于切屑掉落的切屑通道(12)，其特征在于刀架(1)進行過度硬化，使得整個刀架截面上的硬度達到50HRC，同時刀架的材料為馬氏體鋼，過度硬化后進行噴丸處理，噴丸參數(shù)為 壓力:2-6bar ； 流量0. 5-0. 9kg/min ； 入射角90度； 刀具旋轉(zhuǎn)25-40轉(zhuǎn)/分； 時間=15-90秒； 介質(zhì)硬度45-55HRC ； 密度7-8g/cm3 ； 尺寸直徑為0. 25-0. 5mm。
2.如權(quán)利要求1所述的機加工的切削刀具，其特征在于，刀片座(11)為凹槽，刀片座 (11)上還設(shè)有三個抵靠刀片(2)的支撐面，分別為切削支撐面(15)、縱向支撐面(16)和徑向支撐面(17)。
3.如權(quán)利要求2所述的機加工的切削刀具，其特征在于，在縱向支撐面(16)和徑向支撐面(17)的至少一個上設(shè)有至少一個圓弧凹口(19)。
4.如權(quán)利要求3所述的機加工的切削刀具，其特征在于，在切削支撐面(15)和縱向支撐面(16)之間以及切削支撐面(1 和徑向支撐面(17)之間設(shè)有圓弧狀的過渡表面(18)。
全文摘要
一種機加工的切削刀具，包含有刀架(1)和至少一個刀片(2)，刀架(1)上具有容納至少一個刀片(2)的刀片座(11)，刀架(1)進行過度硬化，使得整個刀架截面上的硬度達到50HRC，同時刀架的材料為馬氏體鋼，過度硬化后進行噴丸處理，其通過材料的應(yīng)力引入，提高了材料的硬度，從而使刀具具有高疲勞強度，同時利用材料的表面拋光來降低裂紋的形成可能，而且結(jié)構(gòu)簡單，制造便利，成本較低。
文檔編號B23B51/00GK102350519SQ20111022055
公開日2012年2月15日 申請日期2011年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月3日
發(fā)明者李梁 申請人:四川歐曼機械有限公司