普通車床加工硬質合金球壓坯的專用裝置與方法
2023-07-02 01:56:46
專利名稱：普通車床加工硬質合金球壓坯的專用裝置與方法
技術領域：
本發明涉及硬質合金製造技術領域，是一種用普通車床加工壓坯狀態硬質合金的方法。
背景技術：
硬質合金的製造加工工藝主要由混合料配製、成形和燒結三大部分組成。常規的模具壓製成形方法無法成形為標準球體，採用等靜壓成形方法雖然可以成形為基本球體， 但仍然難以達到對尺寸、圓度控制相關的技術要求，因此壓製成形的加工壓坯都必須經過相應的後續加工來達到壓坯狀態硬質合金球中間產品的標準。常用的方法是手工刮刀刮削 (參見圖1)。這種方法除效率低下外，且勞動強度極大，從而加工成本很高。若能找到一種通過機械高速切削產方法來加工壓坯狀態硬質合金球，同時能夠可靠的控制加工後的尺寸和精度，必將大幅度的提高生產效率、降低生產成本。
發明內容
本發明旨在解決現有技術無法使用機械高速切削對硬質合金球壓坯進行加工等技術問題，以提供一種可使用普通車床來銑削加工硬質合金球壓坯；能便捷可靠控制加工尺寸和精度；具有生產效率高、生產成本低等特點的普通車床加工硬質合金球壓坯的專用裝置與方法。本發明是通過以下技術方案實現的。本發明的普通車床加工硬質合金球壓坯的專用裝置，與車床主軸相連的三爪卡盤夾持銑刀2的刀柄，燕尾座板10固定於車床中拖板11上，兩個軸承一 9分別固定於燕尾座板10兩端的固定座8內，左右兩側螺杆旋轉方向相反的絲杆7的兩個端頭分別架設於兩個軸承9的軸心；兩個活動燕尾架6設於兩個軸承一 9之間，絲杆7貫穿其下部內螺紋通孔， 左右內螺紋通孔的螺紋旋轉方向相反，並分別與絲杆7左右兩側螺杆相配合；兩個活動燕尾架6的上部分別固定有一個軸承二 5，杯筒4的底部與軸承二 5相連，兩個杯筒4的開口相對。本發明的普通車床加工硬質合金球壓坯的專用裝置，所述兩個杯筒的對稱中心線為車床主軸之中心線，杯筒口平面與水平面垂直並與車床主軸之中心線平行；兩個杯筒的軸心線在一條直線上，杯筒軸心線與水平面平行，並與車床主軸之中心線垂直；兩個杯筒的軸心線與車床主軸之中心線位於同一平面上且垂直相交。本發明的普通車床加工硬質合金球壓坯的專用裝置，所述銑刀2為碗狀內錐體鑲人造金剛石刀片的銑刀，銑刀刀片為四條，刀刃線繞軸心線旋轉形成一個內圓錐體，圓錐體二分之一角度α =30°士5'，圓錐體大頭開口直徑DA和球體要求加工到位直徑D的關係為DA=DCos300。本發明的普通車床加工硬質合金球壓坯的專用裝置，所述兩個杯筒外徑DB相同， 兩個杯筒外徑DB和球體要求加工到位直徑D的關係為DB=DXSin30° -4。本發明的普通車床加工硬質合金球壓坯的方法，包括如下步驟
a)在車床上裝配權利要求1所述的普通車床加工硬質合金球壓坯的專用裝置；
b)使用三爪卡盤固定一圓棒，並使圓棒的軸心線和主軸軸心線為一條直線；
c)搖動中拖板並旋轉絲杆7，使兩個杯筒4的口平面與前述圓棒同時相接；
d)修磨或墊燕尾座板10，調整兩個杯筒4的軸心線到中拖板表面的高度與圓棒中心到中拖板表面的高度相一致；
e)鎖緊固定中拖板的位置；
f)根據所需切削工藝參數，啟動銑刀2進行一次加工；
g)一次加工完成後，鬆開杯筒夾持，在水平面上將球體旋轉90°後再次夾緊，啟動銑刀2進行二次加工。本發明的普通車床加工硬質合金球壓坯的方法，所述步驟f與步驟g中，加工切削工藝參數為銑刀轉速1500-2000轉/分，吃刀深度彡1. 5mm,走刀速度20-40釐米/分。
本發明的有益技術效果
1.用普通車床解決用機械高速切削來加工壓坯狀態硬質合金球的技術問題，提高了生產效率，降低了生產成本；
2.人造金剛石刀片的耐磨性很高，直徑D=35mm，加工餘量為2mm的球體加工2000件刀刃都不會磨損，尺寸的控制能夠得到有效的保證；
3.設計銑刀內錐度二分之一α =30° 士5'，使車床大拖板刻度進給值與球體直徑切削減少值相同，尺寸的控制方便簡捷；
4.具有由旋轉絲杆與杯筒構成的特殊夾緊和鬆開結構，一次定位鎖緊固定車床中拖板後，能保證以後每次裝夾的球體球心的位置不發生變化，從而為球形加工精度的控制提供了可靠保證；
5.本發明所述的專用裝置和加式裝置，同樣適用於使用普通銑床和普通工具磨以加工硬質合金球壓坯。
圖1傳統手刮合金球壓坯示意2本發明之立體結構示意圖
圖3本發明之壓坯加工局部示意4本發明之俯視5為圖4之A-A向剖切6為圖4之B-B向剖切7本發明之銑刀立體結構示意中標號說明
1三爪卡盤、2銑刀、3合金球壓坯、4杯筒、5軸承二、6燕尾架、7絲杆、8固定座、9軸承一、10燕尾座板、11車床中拖板、α圓錐體二分之一角度、L銑刀切削刃高點與合金球壓坯半徑組成的直角三角形連線長度、DA銑刀大頭開口直徑、DB杯筒外徑、D球體要求加工到位直徑、R合金球壓坯半徑、1車床大拖板切削進給、r為當大拖板進給量為1時切削後的壓坯半徑、21刮刀、22被加工球、23來回手動
具體實施例方式本發明的普通車床加工硬質合金球壓坯的方法是一種銑削加工方法。具體實現方法參見圖2。鑲人造金剛石刀片的銑刀2是一種立銑刀，與主軸連結的三爪卡盤夾1緊銑刀2的刀柄，車床主軸旋轉帶動銑刀2旋轉，銑刀2的旋轉中心為車床主軸的旋轉中心，車床中拖板上安裝由絲杆7和兩個杯筒等構成的特殊夾具，利用該夾具夾緊待加工的硬質合金球壓坯，夾持方法為對稱的兩個杯筒對頂扣住球冠鎖緊夾持，車床主軸線為兩個杯筒對稱中心線，兩個杯筒開口相對，杯筒口平面與水平面垂直和與車床主軸線平行，兩個杯筒的軸心線在一條直線上，杯筒繞軸心旋轉帶動被加工球體旋轉，杯筒軸線與水平面平行，與車床主軸線垂直，高度與車床主軸線高度一致。確定銑刀旋轉(車床主軸旋轉)、吃刀深度(大拖板進給刻度)和走刀速度(杯筒轉速)切削用量的工藝參數，加工完成後鬆開杯筒夾持，在水平面上把已加工一半多的球體旋轉90°後再次夾緊完成最終加工。參見圖3，銑刀2為碗狀內錐體鑲人造金剛石刀片的銑刀，銑刀刀片四條，刀刃線繞軸心線旋轉形成一個內圓錐體，圓錐體二分之一角度α =30° 士 5'，圓錐體大頭開口直徑DA和球體要求加工到位直徑D的關係為DA=DCos30°。參見圖2，兩個杯筒的外徑DB相同，為了控制球加工過程中杯筒外徑DB不和銑刀相碰撞，DB和加工到位時的合金球壓坯直徑D滿足如下關係DB=DXSin30° -4。鎖緊結構形式為螺杆旋轉螺母移動的精密螺杆螺母組合結構，螺杆為兩頭旋轉方向相反的左、右旋螺杆，螺母為燕尾架上的內螺紋通孔，螺母螺紋的規格與螺杆的螺紋規格相配，兩螺母螺紋的旋轉方向相反，螺杆的位置固定，旋動螺紋繞螺杆軸心線轉動，兩個螺母產生相反方向的同步合攏或者鬆開。
以下對本發明的原理進行論證與說明。1.銑刀1/2錐角α設定
設定條件當車床大拖板進給量為1時，切削後的合金球壓坯直徑減小量為1。如圖3有
Sin α =R/L R=L Sin α 當大拖板進給量為1時有
Sin α =r/ (L-I) = (R-l/2)/(L-I) Sin α (L-I)= R-l/2
將R=L Sin α代入上式有
Sina (L-I)= L Sin a -1/2 1 Sin a =1/2
Sina =1/2
a =300
2.銑刀大頭開口直徑為 DA=DCos30°3.杯筒外徑DB DB=DXSin30° -4 實施例1
加工直徑為36mm壓壞狀態硬質合金球，加工餘量2-3mm，技術要求直徑D=36+°_2，圓度 0.2，粗糙度3.2。1)定做專用銑刀
銑刀內圓錐錐度二分之一α = 30° 士 5' 銑刀大頭開口直徑DA=DCos30°=31. 177 取 DA=31. 2 士 0. 10。2)杯筒外徑 DB=DXSin30° -4=14。3)加工步驟和工藝
步驟分兩次裝夾加工完，第一次加工完成後，鬆開夾頭，水平面上把加工球旋轉90° 左右夾緊再加工。工藝一次加工分粗銑和精銑兩道工序來完成。粗銑工藝轉速1800轉/分，吃刀深度1-1. 5mm，走刀速度25-30釐米/分。精銑工藝轉速1800轉/分，吃刀深度0.05-0. 1mm，走刀速度15-20釐米/分。加工出來球體的直徑、圓度和粗糙度均達到技術要求之內。 實施例2
加工直徑為68. 8mm壓坯狀態硬質合金球，加工餘量3_5mm，技術要求直徑D=68. 8+°_3， 圓度0. 32，粗糙度3.2。1)定做專用銑刀
銑刀內圓錐錐度二分之一α = 30° 士 5' 銑刀大頭開口直徑DA=DCos30°=59. 582 取 DA=59. 6 士 0. 10。2)杯筒外徑 DB=DXSin30° -4=30.4。3)加工步驟和工藝
步驟分兩次裝夾加工完，第一次加工完成後，鬆開夾頭，水平面上把加工球旋轉90° 左右夾緊再加工。工藝一次加工分粗銑和精銑兩道工序來完成。粗銑工藝轉速1800轉/分，吃刀深度1-1. 5mm，走刀速度25-30釐米/分。精銑工藝轉速1800轉/分，吃刀深度0.05-0. 1mm，走刀速度15-20釐米/分。加工出來球體的直徑、圓度和粗糙度均達到技術要求之內。綜上所述，本發明的普通車床加工硬質合金球壓坯的專用裝置與方法，通過使用普通車床解決用機械高速切削來加工壓坯狀態硬質合金球的技術問題，並能便捷可靠控制加工尺寸和精度，具有生產效率高、生產成本低等諸多優點。
權利要求
1.普通車床加工硬質合金球壓坯的專用裝置，其特徵在於與車床主軸相連的三爪卡盤夾持銑刀(2)的刀柄，燕尾座板(10)固定於車床中拖板(11)上，兩個軸承一(9)分別固定於燕尾座板(10)兩端的固定座(8)內，左右兩側螺杆旋轉方向相反的絲杆(7)的兩個端頭分別架設於兩個軸承(9)的軸心；兩個活動燕尾架(6)設於兩個軸承一(9)之間，絲杆(7) 貫穿其下部內螺紋通孔，左右內螺紋通孔的螺紋旋轉方向相反，並分別與絲杆(7)左右兩側螺杆相配合；兩個活動燕尾架(6)的上部分別固定有一個軸承二(5)，杯筒(4)的底部與軸承二(5)相連，兩個杯筒(4)的開口相對。
2.根據權利要求1所述的普通車床加工硬質合金球壓坯的專用裝置，其特徵在於所述兩個杯筒的對稱中心線為車床主軸之中心線，杯筒口平面與水平面垂直並與車床主軸之中心線平行；兩個杯筒的軸心線在一條直線上，杯筒軸心線與水平面平行，並與車床主軸之中心線垂直；兩個杯筒的軸心線與車床主軸之中心線位於同一平面上且垂直相交。
3.根據權利要求1所述的普通車床加工硬質合金球壓坯的專用裝置，其特徵在於所述銑刀(2)為碗狀內錐體鑲人造金剛石刀片的銑刀，銑刀刀片為四條，刀刃線繞軸心線旋轉形成一個內圓錐體，圓錐體二分之一角度(α ) = 30°士5'，圓錐體大頭開口直徑(DA)和球體要求加工到位直徑(D)的關係為DA=DCos30°。
4.根據權利要求1所述的普通車床加工硬質合金球壓坯的專用裝置，其特徵在於所述兩個杯筒外徑(DB)相同，兩個杯筒外徑(DB)和球體要求加工到位直徑(D)的關係為 DB=DXSin30° -4。
5.普通車床加工硬質合金球壓坯的方法，其特徵在於包括如下步驟a)在車床上裝配權利要求1所述的普通車床加工硬質合金球壓坯的專用裝置；b)使用三爪卡盤固定一圓棒，並使圓棒的軸心線和主軸軸心線為一條直線；c)搖動中拖板並旋轉絲杆(7)，使兩個杯筒(4)的口平面與前述圓棒同時相接；d)修磨或墊燕尾座板(10)，調整兩個杯筒(4)的軸心線到中拖板表面的高度與圓棒中心到中拖板表面的高度相一致；e)鎖緊固定中拖板的位置；f)旋轉絲杆(7)，使兩個杯筒(4)鬆開取下圓棒，將待加工的硬質合金球壓坯放於兩個杯筒(4)之間，旋轉絲杆(7)，使兩個杯筒(4)夾緊待加工的硬質合金球壓坯，根據所需切削工藝參數，啟動銑刀(2)進行一次加工；g)一次加工完成後，鬆開杯筒夾持，在水平面上將球體旋轉90°後再次夾緊，啟動銑刀(2)進行二次加工。
6.根據權利要求5所述的普通車床加工硬質合金球壓坯的方法，其特徵在於所述步驟f與步驟g中，加工切削工藝參數為銑刀轉速1500-2000轉/分，吃刀深度彡1. 5mm,走刀速度20-40釐米/分。
全文摘要
本發明的普通車床加工硬質合金球壓坯的專用裝置與方法，涉及硬質合金製造技術領域，旨在解決現有技術無法使用機械高速切削對硬質合金球壓坯進行加工等技術問題。本發明與車床主軸相連的三爪卡盤夾持銑刀(2)的刀柄，燕尾座板(10)固定於車床中拖板(11)上，兩個軸承一(9)分別固定於燕尾座板(10)兩端的固定座(8)內，左右兩側螺杆旋轉方向相反的絲杆(7)的兩個端頭分別架設於兩個軸承(9)的軸心；兩個活動燕尾架(6)設於兩個軸承一(9)之間，絲杆(7)貫穿其下部內螺紋通孔，左右內螺紋通孔的螺紋旋轉方向相反，並分別與絲杆(7)左右兩側螺杆相配合；兩個活動燕尾架(6)的上部分別連接兩個杯筒(4)。
文檔編號B23C7/02GK102500809SQ201110329099
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月26日 優先權日2011年10月26日
發明者田榮周, 蘇華, 谷畝 申請人:四川科力特硬質合金股份有限公司