一種防卷刃型刀具及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種防卷刃型刀具及其制造方法，屬于機床用刀具領域。
【背景技術】
[0002]目前，切削不銹鋼材料的切削刀具具有較高的強度要求，由于刀具與不銹鋼材料之間的持續(xù)摩擦產生的切削廢熱，導致切削刃粘結、刀具磨損嚴重，產生加工硬化，且易產生肩瘤，不易斷肩，這些因素會影響普通刀具切削精度和使用壽命，同時普通刀具不能高速高質量地切削不銹鋼?，F(xiàn)有技術中，常通過物理沉積和化學沉積的方法在刀具上涂制硬質涂層，這種方法在一定程度上能夠提高刀具的強度、硬度、耐摩擦磨損性能以及使用壽命，然而，這類膜層疏松多孔，力學性能稍差，膜基結合強度低，而所述的切削用刀具對涂層與基體之間的結合力要求較高，一旦兩者之間結合力不夠，則容易出現(xiàn)涂層脫落，影響刀具的使用壽命。
[0003]ZL201110144780.3中提到了一種采用離子對刀具內部物理性能進行改良的到制造方案以及相關刀具，此種加工方法難度比較大，無法在多數的工廠內實現(xiàn)，成本比較高，且此種改良方式的性能指標在非切割狀態(tài)下，很難進行檢測；此外該專利中提到的刀具采用脈沖方式進行離子注入，很容易對刀具內部的晶相分布以及分子致密度帶來影響，影響刀具內部的應力分布，使得刀具容易在使用時發(fā)生崩裂。
[0004]再如ZL97198792.0，其中提到了一種鑲刃的刀具，此種刀具雖然通過材料改良達到了良好的物理性能，但其刀具是由兩種材料粘合而成，一體性差，很容易在車削時因為刀具的受熱、冷卻而使得兩種材料之間發(fā)生開裂，導致刀具的開裂。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術問題是:克服現(xiàn)有技術中刀具在高速切削時，容易整天發(fā)生磨損且打磨難度較大的技術問題，提供一種防卷刃型刀具及其制造方法。
[0006]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:
一種防卷刃型刀具，包括位于刀具軸線中部的切削層、位于切削層外部的裝夾層和支撐層，所述裝夾層的硬度大于切削層，在所述切削層的中部，所述支撐層包括設置在切削層的中部的U形支撐板，所述U形支撐板嵌入到切削層內，刀具的切削刃口位于切削層對應U形支撐板的開口端，在所述裝夾層、切削層上設置有一個垂直孔，所述U形支撐板通過一個固定在垂直孔內銷釘固定在切削層內。
[0007]作為本發(fā)明的進一步創(chuàng)新，所述U形支撐板為鈦合金材質。
[0008]作為本發(fā)明的進一步創(chuàng)新，所述切削層為回火馬氏體，所述裝夾層為回火馬氏體和馬氏體的混合層。
[0009]作為本發(fā)明的進一步創(chuàng)新，所述U形支撐板邊緣與切削層之間為過盈配合。
[0010]一種防卷刃型刀具的制造方法:包括毛配件制造過程、一次加熱過程、一次冷卻過程、二次加熱過程和二次冷卻過程和成形過程； ①毛配件制造過程:首先在條狀的毛胚件的兩側銑出U形的條狀槽，將U形支撐板嵌入到U形的條狀槽內，同時在U形支撐板的兩側加工膨脹孔，同時打入銷釘，使得U形支撐板與毛配件固定；
②一次加熱過程:在膨脹孔內灌注固化物，待固化物硬化后放入到低頻電磁爐進行快速加熱，加熱溫度穩(wěn)定在800~1000°C ；
③一次冷卻過程:將整個毛胚件進行等溫淬火，待工件表面溫度降低至200~300°C時，將毛配件裝夾到鉆床上，將膨脹孔內的固化物進行破碎處理、并且清除；
④二次加熱過程，在膨脹孔內裝入加熱棒，隨后將工件放入到熱風爐，進行慢速加熱，加熱溫度穩(wěn)定在500~700°C ；
⑤二次冷卻過程，待工件表面溫度穩(wěn)定在500~700°C時，放入到機油池內進行分段淬火，工件外表面首先發(fā)生快速淬火，待工件表面溫度降低到200~300°C時，進行風冷，工件表面在淬火的作用下快速硬化，工件內部在加熱棒的余熱作用下進行回火，內部硬度低于工件表面硬度；
⑥成形過程，對工件兩邊進行車削，將加工有膨脹孔部分的支撐板從工件上車削掉，得到一個四棱柱形的產品。
[0011]作為本發(fā)明的進一步創(chuàng)新，所述固化物為水泥。
[0012]作為本發(fā)明的進一步創(chuàng)新，毛配件制造過程還包括對U形支撐板進行加熱的過程:將U形支撐板加熱到300~400°C后，經由空氣錘壓入到毛胚的條狀槽內。
[0013]所述加熱棒包括石英外管和電熱內管，所述石英外管套接在電熱內管上，所述石英外管與膨脹孔之間填充有導熱硅脂。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明通過差速、差溫對工件進行局部冷卻來改良刀具不同位置的物理特性。
[0015]刀具中部材料的硬度要小于刀具外部材料的硬度，首先使得刀具在裝夾的時候，因為表面的硬度較高，剛性更好，所以可以擁有更好的安裝精度；同時刀具刃口處的硬度比較小，更加容易進行打磨，刃口本身在硬度較高的刀具外表面支撐下，可以保持一定的切削力，不會因為硬度過小而容易發(fā)生變形等情況。
[0016]在切削進刀速度過快，刃口定壓力過大的情況下，硬度較小的刃口會首先發(fā)生變形，相比于傳統(tǒng)的整體剛度都比較高的刀具，本發(fā)明的刀具可以及時的發(fā)現(xiàn)前述問題，不會在整個刀具都變形或者開裂的情況下才發(fā)現(xiàn)，在刃口變形后，可以及時的減少進刀量，并且重新打磨刃口，防止工件和機床的損壞。
[0017]U形的支撐板擴大了傳熱面積，改良了傳熱的效果，使得在工件在淬火時，分段降溫的效果更好。
[0018]2、鈦合金材質的U形支撐板不僅利用了鈦合金良好的剛性和表面硬度，同時也利用了鈦合金良好的金屬融合性能，相比于其他金屬，鈦合金一旦發(fā)生融合，就不容易脫落，穩(wěn)定性得到了提高。
[0019]3、回火馬氏體的硬度適中，非常適合本發(fā)明中所提到的低硬度刃口的加工。
[0020]4、本發(fā)明在毛胚一次加熱之前，在毛胚中打孔并加入水泥，此種結構以及加工方式相比于直接加熱，在水泥的支撐下，應力變形更小，而且水泥的傳熱系數接近于鋼，不會因為水泥本身與鋼變形量不同而導致刀具的毛配件變形，同時一次加熱也主要改善毛胚整體的金屬晶體結構；
二次加熱將水泥的固化物去除，替換為加熱棒，加熱棒與毛胚共同受熱升溫，防止升溫不同、膨脹不同步，導致加熱棒破碎和毛胚件的變形；
二次冷卻通過加熱棒對毛配件的內部進行保溫，使得淬火與退火同步進行，相比于傳統(tǒng)的局部淬火，本發(fā)明的晶體的可控性更好；
5、加熱后的U形支撐板其表面硬度更低，從而對因為熱處理而變形的膨脹孔進行良好的填充，增大其結合力，保證應力的均勻，同時也保證了 U形支撐板和工件之間良好的融合性。
[0021]6、石英管與電熱的加熱管取材方便，且具有良好的防水、防油性能，不容易破損，可以反復使用，所填充的導熱硅脂可以防止毛胚受熱變形時，石英管受壓破碎。
【附圖說明】
[0022]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖1是工件毛胚狀態(tài)時縱向剖面圖；圖2是工件的橫向剖面圖；圖中包括:U形支撐板1、膨脹孔2、垂直孔3、切削層4、裝夾層5。
【具體實施方式】
[0023]現(xiàn)在