專利名稱：齒形刀具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于車床的刀具，尤其涉及一種具有良好耐高溫腐蝕及耐磨耗性的齒形刀具。
近年來(lái)，由于切削技術(shù)的開(kāi)發(fā)與商業(yè)化，切削刀具所適用的范圍愈加廣泛。請(qǐng)參閱


圖1所示，是一在圓筒狀刀體(10)的環(huán)狀外壁上間隔地設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)條狀切削刃(11)的刀具(1)，當(dāng)該刀體(10)回轉(zhuǎn)時(shí)，能借其切削刃(11)來(lái)切割物件。此圓筒齒形刀具(1)的結(jié)構(gòu)，習(xí)用者是以適于硬化的麻田散鐵不銹鋼材質(zhì)(SUS410，SUS420)為齒形刀具(10)，而其切削刃(11)是同刀體(10)一體形成，再經(jīng)熱處理硬化，使刀刃的硬度達(dá)到HR45°以上，再進(jìn)行外形研磨制成。
麻田散鐵系的不銹鋼，雖可用作淬火硬化，以借由原刀體(10)制成高硬度的刀刃，但由于其耐熱性、耐蝕性及耐磨性質(zhì)不是良好，致使其在腐蝕環(huán)境與高溫條件下易被侵蝕。請(qǐng)參閱圖2所示，為圓筒齒形刀具(1)的一使用代表例，圖2中標(biāo)號(hào)(2)是表示酯條(strands OF POLYESTER)，當(dāng)處熔融狀態(tài)下的酯條(2)進(jìn)入下方的切粒段，會(huì)被回轉(zhuǎn)刀具的切削刃(11)切成酯粒(塑膠粒)(21)，此酯粒(21)再借輸送水運(yùn)至干燥機(jī)。就該酯條的切粒使用例而論，因酯條是外冷內(nèi)熱(內(nèi)部約有200℃的高溫)，且有輸送水處于刀具(1)周邊。這種情況，對(duì)于耐熱及耐蝕性質(zhì)較差的麻田散鐵系不銹鋼，造成使用壽命短，難以達(dá)到適用的地步。而且，當(dāng)圓筒齒形刀具回轉(zhuǎn)切削速度快時(shí)，其刀刃與酯條間因切削磨擦而產(chǎn)生的熱，會(huì)使刃端因升溫軟化而易于磨損。
針對(duì)上述麻田散鐵系不銹鋼刀具所存在的缺點(diǎn)，以耐蝕性較好的奧斯體鐵系不銹鋼為底材，并于刀刃上硬面焊接耐高溫磨耗材料以作為刀刃部的復(fù)合材質(zhì)刀具漸被廣泛使用。請(qǐng)參閱圖3所示，是另一種習(xí)用的圓筒齒形刀具(3)，該刀具(3)是采用奧斯體鐵系不銹鋼材質(zhì)為母材，其具有良好的耐蝕性(但其不適于作熱處理硬化)，并于刀體(31)的環(huán)狀外臂上預(yù)焊接刀刃處間隔地加工有稍低的齒條(311)，再于各齒條(311)上硬面焊接一層鈷基合金(stellite)(33)，如圖4所示，以形成圓筒齒形刀具的雛型。而后再對(duì)焊接層作外形研磨制成如圖3所示的切削刃(32)，該鈷基合金的刀刃具有HRC45°以上的硬度，以利于適合的工作條件作切削。
就奧斯體鐵系不銹鋼的刀體上硬面焊接鈷基合金形成刀刃的圓筒齒形刀具，雖不存在易受到腐蝕及高溫侵蝕的缺點(diǎn)，但其存在一刀刃可能龜裂的問(wèn)題則受到極大的關(guān)切。即硬面焊接的熔融焊材在焊接及冷卻中會(huì)產(chǎn)生冶金變態(tài)使體積變化而產(chǎn)生應(yīng)力，因而會(huì)使刀刃容易發(fā)生龜裂現(xiàn)象。又，縱使該殘留應(yīng)力可再借熱處理進(jìn)行消除，但其成效并不是很好，尤其，當(dāng)切削刃(32)的焊接厚度超過(guò)了3mm，則龜裂現(xiàn)象更不易避免，甚至?xí)斐傻度性谇邢髯鳂I(yè)中脫落的情況。
要將高硬度合金硬面焊接在奧斯體鐵系不銹鋼材質(zhì)的刀體上以形成刀刃，因內(nèi)應(yīng)力的影響而造成龜裂的缺點(diǎn)，亦是該刀具的一共同問(wèn)題。由于此一問(wèn)題大大影響到此刀具的切削刀刃使用特性及效果，例如圓筒齒形刀具的刀刃如僅有2mm的厚度，則其在持續(xù)使用的損耗及再研磨下，不用多久就變成廢品，造成刀具的浪費(fèi)，很不經(jīng)濟(jì)。故硬面焊接高厚度及高硬度合金在刀刃上因冷卻收縮所誘生的應(yīng)力集中問(wèn)題，須加以有效解決，否則，該圓筒狀刀具的耐用性不夠且使用范圍不能擴(kuò)大。
因此，應(yīng)該有另一種不同結(jié)構(gòu)的刀具產(chǎn)生，以令圓筒齒形刀具的高硬度合金刀刃不會(huì)因應(yīng)力因素而有龜裂現(xiàn)象，且能使刀刃有足夠的厚度，同時(shí)，該刀具亦須有耐熱性、耐磨耗及耐蝕性等切削功能。
本實(shí)用新型的主要目的在于，提供一種齒形刀具，其中刀體是以?shī)W斯體鐵系不銹鋼、耐熱鋼為基材制成一圓柱桿，并于該圓柱桿環(huán)周間隔地設(shè)有與刀刃部等高的齒條肩部，該肩部中間的尺寸約為刀刃寬度的凹槽，而刀刃部是在刀體肩部中間凹槽內(nèi)硬面焊接高硬度及耐磨耗的合金形成，以獲得一刀刃厚度、硬度均能完全符合使用需求的圓筒齒形刀具。
為能進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)及所達(dá)到的效果，茲舉一實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下本實(shí)用新型的目的是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
一種齒形刀具，包括刀體及刀刃部，其中刀體是一環(huán)周軸向間隔地設(shè)有約與刀刃部等高肩部的圓柱桿，該圓柱桿相鄰肩部中間設(shè)有尺寸約為刀刃寬度的凹槽，而刀刃部是由高硬度焊材以硬面焊接熔入刀體凹槽內(nèi)并把刀體肩部切除形成。
本實(shí)用新型的目的還可以通過(guò)以下技術(shù)措施來(lái)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
前述的利用圓筒刀體制成的齒形刀具，該形成刀刃部所使用的焊材以鈷基合金、高鉻合金、高速鋼、碳化鎢及其性質(zhì)相似的材質(zhì)構(gòu)成。
前述的齒形刀具，該圓柱桿是以?shī)W斯體鐵系不銹鋼、耐熱鋼或同等級(jí)材質(zhì)為基材。
前述的齒形刀具，該圓柱桿周環(huán)上由相鄰肩部所形成的凹槽可為V形、U形、半圓形、鋸齒形或其它適于硬面焊接完全滲透的形狀構(gòu)成。
本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下實(shí)施例及其附圖詳細(xì)給出。
圖1是習(xí)用圓筒齒形刀具的外觀示意圖。
圖2是
圖1所示刀具一使用實(shí)施例示意圖。
圖3是另一習(xí)用圓筒齒形刀具的外觀示意圖。
圖4是圖3所示刀具將鈷基合金焊接于圓筒齒形刀體齒條上的示意圖。
圖5是本實(shí)用新型的剖面示意圖。
圖6是本實(shí)用新型圓筒刀體的示意圖。
圖7是本實(shí)用新型圓筒刀體凹槽內(nèi)硬面焊接鈷基合金后示意圖。
圖8是本實(shí)用新型將圖7所示的圓筒刀體凹槽內(nèi)硬面焊接后的圓柱桿切削形成刀刃部的示意圖。
請(qǐng)參閱圖5所示，是顯示本實(shí)用新型圓筒齒形刀具(4)剖面示意圖，本實(shí)用新型主要包括刀體(41)與刀刃部(42)，其中刀具圓筒齒形刀體(41)的母材是選擇奧斯體鐵系不銹鋼為實(shí)施例，其具有優(yōu)良的耐熱性、耐蝕性及耐酸性。又，圖中的黑色部分為高硬度材料的刀刃部(42)，該刀刃部(42)是采用鈷基合金為實(shí)施例，其具有硬度高(硬度達(dá)45°HRC以上)、耐高溫及耐磨耗等的優(yōu)點(diǎn)。
本實(shí)用新型刀體(41)如圖6所示，其包括有一圓柱桿(5)，該圓柱桿(5)的環(huán)周軸向間隔地設(shè)有約與一般刀刃部等高的齒條肩部(50)，而由各肩部(50)的間隔構(gòu)成的凹槽(51)尺寸約為刀刃部的寬度與高度。
刀刃部(42)是將鈷基合金焊材(6)硬面焊接于本實(shí)用新型刀體(41)各相鄰肩部(50)間的凹槽(51)內(nèi)形成，如圖7所示，該硬面焊接填入于凹槽(51)內(nèi)的鈷基材料厚度及高度，是較刀刃部(42)精加工所要的尺寸略大，再把硬面焊接于刀體(41)上的鈷基合金焊材(6)部分加以切削加工形成刀刃部(42)，如圖8所示，此刀刃部(42)的形成是同時(shí)把圓柱桿(5)的肩部(50)切除，制成圖5所示的圓筒齒形刀具(4)。
本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的刀體(41)與習(xí)用者有很大的區(qū)別，其刀體(41)是由一圓柱桿(5)在刀刃部形成的位置兩側(cè)凸設(shè)有齒條肩部(50)，該肩部(50)明顯的能在焊接時(shí)給予焊材橫向的支持，使高硬度材料在焊接后不會(huì)因內(nèi)應(yīng)力的影響而導(dǎo)致有龜裂或刀刃脫落的問(wèn)題。
本實(shí)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兩側(cè)肩部(50)中間的凹槽(51)內(nèi)，而后再將肩部加以切削制成；請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D7所示，借肩部(50)位于高硬度材質(zhì)焊接處的兩側(cè)以供鈷基焊材(6)依靠，則焊接時(shí)因熱膨脹所產(chǎn)生的張應(yīng)力，將不能自由的產(chǎn)生，以致其因急速的冷卻而造成的龜裂現(xiàn)象就不會(huì)產(chǎn)生，即刀體(4)的肩部(50)將阻擋焊接熱膨脹的張應(yīng)力并產(chǎn)生壓應(yīng)力，可有效減少因冷卻收縮而造成的焊道龜裂。
本實(shí)用新型刀刃部(42)經(jīng)試作至8mm的厚度，其仍能完全具有刀刃不龜裂的效果，以供作切粒加工使用。再者，本實(shí)用新型的刀具(4)在有效提高刀刃部(42)的硬面焊接層厚度及硬度下，并能降低制造成本而具有進(jìn)步性。
本實(shí)用新型刀體(41)的凹槽(51)內(nèi)可制成U形、V形、半圓形、鋸齒狀或其它利于硬面焊接完全滲透的形狀；又，肩部(50)的造型可為平直線狀、螺旋條狀或能令焊材焊接在凹槽(51)中而具有應(yīng)力消除為要件。本實(shí)用新型形成刀刃部(42)的高硬度焊材一般硬度在HRC45°以上，其材質(zhì)可為鈷基合金、高鉻合金、高速鋼、碳化鎢等，或同等級(jí)材料制成；刀體(41)的材料一般則以?shī)W斯體鐵系不銹鋼構(gòu)成，但亦可使用耐熱鋼等性質(zhì)相似的材料制成。
綜上所述，本實(shí)用新型已試制成樣品，并經(jīng)多次的試驗(yàn)證實(shí)已能達(dá)到預(yù)期的功效，因此，本實(shí)用新型具有創(chuàng)造性與進(jìn)步性，符合新型專利的申請(qǐng)要件，故依法提出申請(qǐng)。
以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種齒形刀具，包括刀體及刀刃部，其中刀體是一環(huán)周軸向間隔地設(shè)有約與刀刃部等高肩部的圓柱桿，該圓柱桿相鄰肩部中間設(shè)有尺寸約為刀刃寬度的凹槽，而刀刃部是由高硬度焊材以硬面焊接熔入刀體凹槽內(nèi)并把刀體肩部切除形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用圓筒刀體制成的齒形刀具，其特征在于，該形成刀刃部所使用的焊材以鈷基合金、高鉻合金、高速鋼、碳化鎢及其性質(zhì)相似的材質(zhì)構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒形刀具，其特征在于，該圓柱桿是以?shī)W斯體鐵系不銹鋼、耐熱鋼或同等級(jí)材質(zhì)為基材。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒形刀具，其特征在于，該圓柱桿周環(huán)上由相鄰肩部所形成的凹槽可為V形、U形、半圓形、鋸齒形或其它適于硬面焊接完全滲透的形狀構(gòu)成。
專利摘要一種齒形刀具,包括刀體及刀刃部,其圓筒刀體是以?shī)W斯體鐵系不銹鋼、耐熱鋼為基材制成一圓柱桿,并于圓柱桿環(huán)周預(yù)定形成刀刃部的位置兩側(cè)設(shè)有肩部,該肩部約與刀刃部等高,且肩部中間設(shè)有凹槽,而刀刃部是由高硬度焊材以硬面焊接熔入刀體凹槽內(nèi)并切削肩部形成。其具有良好耐高溫腐蝕及耐磨耗性能。
文檔編號(hào)B29B9/00GK2400203SQ9921391
公開(kāi)日2000年10月11日 申請(qǐng)日期1999年6月22日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月22日
發(fā)明者許振崧 申請(qǐng)人:許振崧