一種適用於大尺寸硬質合金棒材外徑加工方法及無心磨床與流程
2024-04-12 12:48:05 1
1.本發明涉及一種適用於大尺寸硬質合金棒材外徑加工方法及適用於該方法的無心磨床。
背景技術：
2.硬質合金棒材的加工由於棒材的大小不同加工方法也不同，通常會將棒材分為小尺寸棒材和大尺寸棒材，一般長度小於200，外徑小於10稱之為小尺寸棒材，否則稱之為大尺寸棒材。
3.硬質合金棒材的生產一般少不了成型和燒結。成型方法主要有三種：模壓成型、擠壓成型、等靜壓成型，其中模壓成型和擠壓成型適於生產大批量小尺寸及部分大尺寸的棒材，所得製品的表面質量、尺寸精度都較高；等靜壓成型一般用於生產大尺寸的棒材，產品緻密性好、內部密度均勻，但產品的表面質量和尺寸精度較差，一般需要後續加工。
4.等靜壓成型又分為幹袋式等靜壓機成形和冷等靜壓成型。因此目前大尺寸硬質合金棒材外徑加工方法一般有兩種：一種是採用幹袋式等靜壓機成形，成型後的毛坯棒材通過專用立車對毛坯棒材外徑進行車削加工，然後再燒結為成品。該加工方式對幹袋等靜壓機成形後的棒材在立車上的上下定位中心要求特別高，加之棒材較長，使立車加工後毛坯棒材精度偏低,導致燒結後的成品棒材精度偏低，合格率降低，因此對於精度要求高的產品不適合用這種方法加工。，第二種是採用冷等靜壓成型，成型後的毛坯棒材目前暫無較好方法進行毛坯的外徑加工，需要燒結後磨削。由於磨削量大，對物料浪費大，同時硬質合金棒材燒結後硬度很高，磨削不僅效率低而且金剛石砂輪消耗極大，成本隨之上升。因此如何提高大尺寸硬質合金棒材外徑加工精度及加工效率，有效降低成本，是目前亟待解決的問題。
技術實現要素：
5.針對現有技術存在的上述問題，本發明的一個目的是提供一種大尺寸硬質合棒材外徑加工方法，以解決目前大尺寸硬質合棒材若在燒結前進行車削，將致使燒結後硬質合金棒材精度偏低，若在燒結後進行磨削加工，將導致加工效率低成本高的問題。本發明的第二個目的是提供一種磨床，以提高棒材加工精度及加工效率。
6.本發明提供的大尺寸硬質合金棒材外徑加工方法，包括以下步驟：
7.1).準備等靜壓機成形的硬質合金毛坯棒材；
8.2).準備無心磨床：磨床上的砂輪採用帶排屑槽的砂輪，磨床上的導輪採用膠質導輪、工件支撐件採用滾軸；
9.3).將硬質合金毛坯棒材送入步驟2)所述無心磨床進行磨削；
10.4).磨削完畢進行燒結，得到滿足精度要求的硬質合金棒材。
11.優選地，步驟1)所述等靜壓機成型採用幹袋式等靜壓機成形。
12.本發明提供的適用於大尺寸硬質合金棒材外徑加工方法的無心磨床，包括砂輪、導輪、工件支撐件，所述砂輪帶有排屑槽，所述導輪為膠質導輪。
13.優選地，所述砂輪為圓柱狀砂輪，所述排屑槽位於砂輪的圓柱面。
14.進一步地，所述圓柱狀砂輪其上的排屑槽在圓柱面呈多頭螺旋狀排列。所述排屑槽的橫截面呈v形或倒梯形或矩形。當所述排屑槽橫截面採用v形或倒梯形槽時，其張角為50～45
°
，槽深0.5mm～2.0mm。當所述排屑槽的橫截面採用矩形槽時槽深0.5mm～2.0mm，槽寬3～8mm。
15.優先地，所述工件支撐件為滾軸。
16.進一步地，無心磨床還包括機座、送料機構，該送料機構安裝在機座上，所述送料機構包括送料座、掛耳、水平驅動部件、豎直驅動部件，其中掛耳安裝在送料座上，水平驅動部件連接機座和送料座，水平驅動部件驅動送料機構作水平移動，豎直驅動部件一端與送料座連接用於驅動送料機構作豎直移動，用於送料機構中的掛耳承接硬質合金毛坯棒材將其送入或者退出磨削區。
17.優先地，所述水平驅動部件和豎直驅動部件中的驅動均採用氣缸。
18.進一步地，該無心磨床還包括壓料構件，該壓料構件包括壓料滾輪和壓料架，所述壓料滾輪安裝在壓料架上，壓料架安裝在所述送料座上，用於壓住磨削中的硬質合金毛坯棒材。
19.進一步地，所述壓料構件還包括壓料彈簧，該壓料彈簧安裝在所述壓料架上，用於壓料滾輪能夠柔性壓住磨削中的硬質合金毛坯棒材。
20.優先地，所述壓料滾輪有兩個，分別安裝在壓料架的兩端。所述壓料彈簧安裝在壓料架的中間部位。所述壓料彈簧為兩個。
21.對大尺寸硬質合金棒材外徑加工方法，本發明與現有技術相比，具有如下有益效果：
22.(1)棒材的加工合格率≥98％。
23.(2)棒材毛坯坯餘量可一次性磨削完成。
24.(3)加工效率大幅度提高，同為先機加工後燒結為成品，本發明與現有立式車床加工方法的加工效率至少提高20％。
25.(4)加工後尾料(粉末料)利用率≥95％。
26.(5)直線度控制精度更高，彎曲返燒產品比例下降10％以上。
27.以下提供的附圖將更進一步顯示本發明的其它優點。
附圖說明
28.圖1是本發明示例性無心磨床結構示意圖。
29.圖2是圖1中主要工作部件圖。
30.圖3是圖2中砂輪結構圖。
31.圖4是圖3的軸向剖視圖。
32.圖5是圖4中c部放大圖。
33.圖6是圖2中導輪結構示意。
34.圖7是圖2中工件支撐部分結構示意圖。
35.圖8圖2中反映送料機構和壓料構件的主視圖。
36.圖9是針對圖8反映送料機構的後視圖。
37.圖10是針對圖8的側視圖。
38.附圖標記：
39.砂輪部分1、砂輪架11、砂輪主軸12、砂輪13、排屑槽131；
40.導輪部分2、導輪電機21、導輪主軸22、導輪23；
41.進給部分3、進給箱31、進給伺服電機32；
42.工件支撐部分4，支撐架41、滾軸42、軸承43；
43.送料機構5、送料座51、掛耳52、水平驅動部件53、驅動杆531、豎直驅動部件54、豎直部件安裝板55；
44.壓料構件6、壓料架61、壓料滾輪62、壓料彈簧63；
45.機座7。
具體實施方式
46.本發明適用於大尺寸硬質合金棒材外徑加工方法，包括如下步驟：
47.1).準備等靜壓機成形的硬質合金毛坯棒材，最好是幹袋式等靜壓機成型的硬質合金毛坯棒材；
48.2).準備無心磨床：磨床上的砂輪採用帶排屑槽的砂輪，磨床上的導輪採用膠質導輪、工件支撐件採用滾軸；
49.3).將硬質合金毛坯棒材放入步驟2)所述無心磨床進行磨削；
50.4).磨削完畢進行燒結，得到滿足精度要求的硬質合金棒材。
51.對於大尺寸硬質合金棒材的形成目前只能採用等靜壓機成形，而其中幹袋式等靜壓機成型的硬質合金毛坯棒材用本發明方法加工將獲得更好的效果。
52.採用本發明方法加工硬質合金棒材，對無心磨床具有特別要求，首先是無心磨床必須採用帶排屑槽的砂輪。硬質合金毛坯棒材由於未經燒結，強度不高，磨削時將產生較多屑子，如果排屑不及時，屑子將附著在砂輪磨削工作面，普通砂輪將很快失去磨削功能。
53.為了確保硬質合金棒材的加工精度，硬質合金毛坯棒材由於未經燒結，強度不高，導輪在帶動硬質合金毛坯棒材旋轉時其力度應當平穩具備一定吸附性和柔韌性，發明人經實驗認為使用略有吸附作用的膠質導輪能較好地達到預想效果。
54.硬質合金毛坯棒材由於未經燒結，強度不高，在其旋轉磨削時應儘可能減少外部阻力，因此工件支撐件採用滾軸。
55.為了達到本發明方法的上述要求，發明人設計了一種專用無心磨床，其結構見圖1-圖7。
56.結合圖1和圖2可以看出，本發明專用無心磨床包括砂輪部分1、導輪部分2、進給部分3、工件支撐部分4，送料機構5、壓料構件6、機座7，其中砂輪部分1主要由砂輪架11、砂輪主軸12、砂輪13構成，砂輪主軸12安裝在砂輪架11上，砂輪主軸可以採用動靜壓主軸與砂輪一體式設計，便於整體更換和維護；導輪部分2主要由導輪電機21、導輪主軸22、導輪23構成，導輪主軸與導輪採用一體式設計，便於整體更換和維護。進給機構3主要包括進給箱31和進給伺服電機32，由進給機構3使導輪部分2作進給移動。在砂輪部分1中砂輪13安裝在砂輪主軸12上,由砂輪主軸12帶動砂輪13旋轉，砂輪13上設有排屑槽131，其具體結構參見圖3。
57.從圖3-圖5可以看出砂輪採用與硬質合金毛坯棒材形狀相應的圓柱狀，在砂輪圓柱面上設有排屑槽131，並且排屑槽131在圓柱面上呈多頭螺旋狀排列。當排屑槽131採用v形槽或者為倒梯形槽時，排屑槽131的張角為50-45
°
，槽深為0.5mm-2.0mm，在本實施例中採用的是矩形槽，槽深0.5mm-2.0mm，槽寬3～8mm。
58.由於硬質合金毛坯棒材未經燒結，磨削時將產生較多的屑子，排屑槽的設計能使屑子順利排除，提高了磨削效率。
59.從圖5可以看出導輪部分2由導輪電機21、導輪主軸22、導輪23構成，導輪23安裝在導輪主軸22上，由導輪電機21帶動導輪主軸22轉動進而帶動導輪23轉動，由於硬質合金毛坯棒材磨削時尚未燒結，強度較低，因此導輪23採用膠質導輪是確保硬質合金棒材精度的必要條件，使導輪23在進給接觸硬質合金毛坯棒材時能有一個緩衝並以適當而均勻的摩擦力度帶動硬質合金毛坯棒材轉動從而進行磨削加工。
60.圖6和圖7反映了工件支撐部分的結構，工件支撐部分3用於硬質合金毛坯棒材磨削時支撐硬質合金毛坯棒材，從圖6可以看出，該從主要由支撐架31、滾軸32組成，其中滾軸32通過軸承33安裝在支撐架31上。加工時硬質合金毛坯棒材位於滾軸32之上以最大限度減少工件支撐部分3與工件(硬質合金毛坯棒材)之間的摩擦阻力。硬質合金毛坯棒材的兩邊，一邊是帶有排屑槽的砂輪，另一邊是膠質導輪，膠質導輪除了要在導輪電機的帶動下旋轉，還要在進給電機31的作用下作進給移動，使硬質合金毛坯棒材處於磨削狀態，直到磨削餘量磨削完畢，硬質合金毛坯棒材機加工即告結束。
61.圖8-圖10反映了送料機構和壓料構件的具體結構，其中送料機構5安裝在機座7上，送料機構5包括送料座51、掛耳52、水平驅動部件53、豎直驅動部件54、豎直部件安裝板55，其中掛耳52安裝在送料座51上，豎直驅動部件54安裝在豎直安裝板55，用於驅動送料座51豎直移動，進而驅動送料機構作豎直移動。水平驅動部件53安裝在機座7上，水平驅動部件53的驅動杆531與送料座51連接，驅動送料座51水平移動，進而驅動送料機構作水平移動。當硬質合金毛坯棒材被送至掛耳52上後，送料機構5在水平驅動部件53和豎直驅動部件54的作用下可以水平移動和/或豎直移動，從而使硬質合金毛坯棒材i準確進入磨削區落到工件支撐部分3的滾軸32上，參見圖2，進而由壓料構6壓住硬質合金毛坯棒材i開始進行磨削。水平驅動部件53和豎直驅動部件54均採用氣缸。
62.圖8和圖10還反映了壓料構件6的結構，壓料構件6包括壓料架61、壓料滾輪62、壓料彈63，其中壓料架61安裝在所述送料座51上，壓料滾輪62和壓料彈63均安裝在壓料架上，壓料滾輪62有兩個分別位於壓料架的兩端部，壓料彈簧63有兩個位於壓料架中間部位。當送料座51在豎直驅動部件54的驅動下下移時壓料構件隨之下移，壓料彈簧63先接觸硬質合金毛坯棒材，使壓料滾輪62進而緩慢地柔性地壓住硬質合金毛坯棒材，開始平穩地進行磨削。磨削完畢送料座51在豎直驅動部件54的驅動下上移，壓料構件隨之上移，使硬質合金毛坯棒材解除約束力。由送料機構將磨削好的硬質合金毛坯棒材退出磨削區。然後燒結，成為高精度低成本的成品棒材。