连云港硬质合金刀具-昂迈工具(查看)-硬质合金刀具制造

在德国刀具制作商Horn公司每两年举办一次的“技术开放日”上，媒体记者获邀参观了该公司坐落德国图宾根市的硬质合金刀片毛坯生产线，亲眼见证了用包含多种不同成分的混合粉料生产可转位刀片的全进程。

Horn公司生产的各种刀具产品（如铣刀、车刀、拉刀、铰刀等）广泛采用了可转位刀片。图1中的旋转展台展示了该公司蕞新开发的一些立异产品，包含圆柄和削柄25A端面切槽体系、用于S100内冷却车削刀片的新式刀夹等。

图1

Horn公司在世界各地的刀具生产厂都能够对烧结而成的刀片进行刃磨成形加工，但一切的刀片毛坯都来自坐落图宾根的Horn

Hartstoffe硬质合金生产厂。制坯工艺的地一步是将不同配比的碳化物、结合剂资料（如钴和钽）以及后续加工所需的添加剂经精密称量后制成混合粉料（图2）。在冶金实验室对质料进行的检验检测后，对其进行搅拌混合，直至达到所要求的浓度，然后送至下一道工序，用三种成型办法（轴向压制成型、挤出成型或打针成型）之一进行毛坯成型加工。

图2

如果刀片的形状比较简单，一般可采用如图3所示的电动轴向压坯机压制成型。这种常用的刀片压制办法是将粉料放入模具之中，经过单向或双向加压，压制出终究形状。虽然该办法比其他成型办法更简洁（如在烧结前无需参加添加剂），但却不适合压制较杂乱的刀片形状，因为刀片脱模或许比较困难（或许完全无法脱模）。Horn公司这台压坯机采用了机器人自动装料/卸件设备（见压坯机左侧）。

图3

形状较杂乱的刀片一般是在如图4所示的活塞式挤出成型机上成型。该机推挤原资料经过一个模具而取得所需的形状。值得注意的是，利用浮动芯轴销，能够在刀片毛坯内部构成内冷却通道。在挤出成型机下部能够看到，构成的生坯呈长条状，还需要将其切成所需长度，经过清洁后再送去进行预烧结和烧结。

图4

用于挤出成型的粉料中含有各种蜡和其他添加剂，这些添加剂可使加工出的刀片生坯具有延展性并呈橡胶状（见图5），这些长条形生坯还要切成所需尺度，并在后续工序中成型。随后，这些添加剂将在预烧结工序中予以去除。

图5

Horn公司还开发了一种用于大批量生产杂乱形状刀片毛坯的金属打针成型工艺（图6所示为两个装在流道上的刀片的3D设计图）。该工艺所用的打针成型机能够设置超过5000种不同的工艺参数和变量。注入资料的体积范围为0.2－20 cm3，打针速度为6m/sec，打针压力蕞大可达2，200bar，模具重量范围为150－200kg。

图6

与打针成型机、压坯机和挤出成型机相邻的工区（见图7）专门担任为硬质合金刀片生产线制作东西和夹具。为此，Horn公司装备了电火花加工机床、车床、三轴和五轴铣床、平面磨床和坐标磨床等机床，以及微喷砂体系、激光测量仪和三坐标测量机等设备。

图7

用挤出成型机或打针成型机成型的刀片生坯经过清洁后，还必须进行预烧结。这道工序耗时2－4天，生坯要在氢气氛炉中逐步加热到850℃左右，使其中的各种添加剂受热挥发，并使生坯预固化。刀片毛坯经过预烧结后，即可进入烧结阶段（用轴向压坯机成型的毛坯无需预烧结，可直接进行烧结）。经过在1，350℃－1，550℃的高温文可达100bar的气体压力下进行烧结，刀片资料即可取得其终究的物理性能。在烧结进程中，资料部分呈液相状况，碳化物以相同的方法重新排列，构成无孔隙的同质结构。此外，烧结后刀片的体积大约会比烧结前缩小20％－22％（见图8）。整个烧结进程大约需要持续20小时才干完结。

图8

经过一系列计量室测试和质量控制程序（包含扫描电镜检测、维氏硬度检测、密度检测、磁饱和度检测等）之后，各批制品刀片毛坯将从硬质合金工厂运送到同样坐落Horn工业园区的刀具生产厂，并在那里的专用磨床（见图9）上刃磨出刀片的终究形状。DMG/森精机公司专门为Horn公司提供的铣床渠道也能够满意其刀具刃磨的特定需求。Horn刀具生产厂的加工机床总数超过200台，这些机床均按所加工的刀片类型分组。

图9

图10所示为Horn公司员工将刃磨好的刀片置于夹具上，准备对其进行清洁和喷砂处理。处理完毕后，再将这些夹具移至涂层炉中（Horn公司共有8台涂层炉）进行PVD或CVD涂层。完结涂层工序后，硬质合金刀具制造，制品刀片就能够包装发货了。

图10

图11所示为Horn公司生产夹持刀片的刀体和刀夹的加工车间。

图11

Horn公司从事各种刀片生产任务的许多员工都曾参加过企业自己的学徒训练计划。图12中正在操作五轴加工中心的学徒已处于训练的高及阶段。在参与手动和数控加工之前，学徒们先要学习一些基本技能（如整理文档）。

（一）刀具分类

刀具常按加工方式和具体用途，分为车刀、孔加工刀具、铣刀、拉刀、螺纹刀具、齿轮刀具、自动线及数控机床刀具和铰刀等几大类型。

刀具还可以按其它方式进行分类，

如按所用材料分为高速钢具、硬质合金刀具、具、立方氮化硼（CBN）刀具和金刚石刀具等；

按结构分为整体刀具、镶片刀具、机夹刀具和复合刀具等；

按是否标准化分为标准刀具和非标准刀具等。

（二）常用刀具简介

1车刀

车刀是金属切削不使用签名加工中应用广的一种刀具。它可以在车床上加工外圆、端平面、螺纹、内孔，连云港硬质合金刀具，也可用于切槽和切断等。车刀在结构上可分为整体车刀、焊接装配式车刀和机械夹固刀片的车刀。机械夹固刀片的车刀又可分为机床车刀和可转位车刀。机械夹固车刀的切削性能稳定，工人不必磨刀，所以在现代生产中应用越来越多。

2孔加工刀具

孔加工刀具一般可分为两大类：

一类是从实体材料上加工出孔的刀具，常用的有麻花钻、中心钻和深孔钻等；

另一类是对工件上已有孔进行再加工的刀具，常用的有扩孔钻、铰刀及镗刀等。

3铣刀

铣刀是一种应用广泛的多刃回转刀具，其种类很多。按用途分有：

1）加工平面用的，如圆柱平面铣刀、端铣刀等；

2）加工沟槽用的，如立铣刀、T形刀和角度铣刀等；

3）加工成形表面用的，如凸半圆和凹半圆铣刀和加工其它复杂成形表面用的铣刀。铣削的生产率一般较高，加工表面粗糙度值较大。

4拉刀

拉刀是一种加工精度和切削效率都比较高的多齿刀具，广泛应用于大批量生产中，可加工各种内、外表面。拉刀按所加工工件表面的不同，可分为各种内拉刀和外拉刀两类。使用拉刀加工时，除了要根据工件材料选择刀齿的前角、后角，根据工件加工表面的尺寸（如圆孔直径）确定拉刀尺寸外，还需要确定两个参数：

（1）齿升角af[即前后两刀齿（或齿组）的半径或高度之差]；

（2）齿距p[即相邻两刀齿之间的轴向距离]。

5螺纹刀具

螺纹可用切削法和滚压法进行加工。

6齿轮刀具

齿轮刀具是用于加工齿轮齿形的刀具。按刀具的工作原理，齿轮分为成形齿轮刀具和展成齿轮刀具。常用的成形齿轮刀具有盘形齿轮铣刀和指形齿轮刀具等。常用的展成齿轮刀具有插齿刀、齿轮滚刀和剃齿刀等。选用齿轮滚刀和插齿刀时，应注意以下几点：

（1）刀具基本参数（模数、齿形角、齿顶高系数等）应与被加工齿轮相同。

（2）刀具精度等级应与被加工齿轮要求的精度等级相当。

（3）刀具旋向应尽可能与被加工齿轮的旋向相同。滚切直齿轮时，一般用左旋齿刀。

7自动线与数控机床刀具

这类刀具的切削部分总的来说与一般刀具没有多大区别不同情况，只是为了适应数控机床和自动线加工的特点，对它们提出了更高的要求。

数控刀具已形成三大系统：车削刀具系统，钻削刀具系统和镗铣刀具系统。

（三）常用刀具种类和应用

1.车刀

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一般使用之车刀尖型式有下列几种：

(1)粗车刀：主要是用来切削大量且多余部份使工作物直径接近需要的尺寸。粗车时表面光度不重要，因此车刀尖可研磨成尖锐的刀峰，但是刀峰通常要有微小的圆度以避免断裂。

(2)精车刀：此刀刃可用油石砺光，以便车出非常圆滑的表面光度，一般来说精车刀之圆鼻比粗车刀大。

(3)圆鼻车刀：可适用许多不同型式的工作是属于常用车刀，磨平顶面时可左右车削也可用来车削黄铜。此车刀也可在肩角上形成圆弧面，也可当精车刀来使用。

(4)切断车刀：只用端部切削工作物，此车刀可用来切断材料及车度沟槽。

(5)螺丝车刀(牙刀)：用于车削螺杆或螺帽，依螺纹的形式分60度，或55度V型牙刀，29度梯形牙刀、方形牙刀。

(6)搪孔车刀：用以车削钻过或铸出的孔。达至光制尺寸或真直孔面为目的。

(7)侧面车刀或侧车刀：用来车削工作物端面，右侧车刀通常用在精车轴的未端，左侧车则用来精车肩部的左侧面。

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因工件之加工方式不同而采用不同的刀刃外形，一般可区分为：

(1)右手车刀：由右向左，车削工件外径。

(2)左手车刀：由左向右，车削工件外径。

(3)圆鼻车刀：刀刃为圆弧形，可以左右方向车削，适合圆角或曲面之车削。

(4)右侧车刀：车削右侧端面。

(5)左侧车刀：车削左侧端面。

(6)切断刀：用于切断或切槽。

(7)内孔车刀：用于车削内孔。

(8)外螺纹车刀：用于车削外螺纹。

(9)内螺纹车刀：用于车削内螺纹。

2.孔加工刀具

1.问题提出

试制时规划制作了图2所示的小端钻模，在摇臂钻床Z35上加工喷油器体的3mm×φ2.5mm斜油孔。先用小端钻模引钻出3mm×φ2.5mm孔点位，再将全能分度头倾斜一定视点，装夹喷油器体大端法兰，别离将待钻孔位旋转到低点，顺次钻出3mm×φ2.5mm斜油孔与已钻3mm×φ3mm长油孔贯穿。

图2  小端钻模

试制时按此办法加工的3mm×φ2.5mm斜油孔与φ3mm孔接通状况不好。工艺上要求用φ1.5mm钢丝检测贯穿油孔，φ1.5mm钢丝应能穿过衔接油孔。咱们对试制的这批喷油器体斜油孔贯穿状况进行全数检查，φ1.5mm钢丝不能穿过的孔位超越50%。

咱们剖析了斜油孔接通状况不好的主要原因：用全能分度头装夹，旋转方向定位靠划线对正，定位误差较大；用中心钻对正预制孔有误差，中心孔偏移影响对中精度；摇臂钻床Z35主轴锁定精度差，钻小孔时简略走偏，不适宜加工细长孔。因此规划制作了喷油器体钻斜孔辅具，将钻3mm×φ2.5mm斜油孔工序安排到台钻Z512上进行。

2.利用钻斜孔辅具在台钻上加工斜油孔

台钻主轴固定，可挑选较高转速范围大，硬质合金刀具价格，手轮进给使钻削更平稳，排屑冷却更方便快捷，有利于细长孔的加工。由于喷油器体的3mm×φ2.5mm孔是斜油孔，并且有较高的对接精度要求，因此规划制作了喷油器体钻斜油孔辅具。钻孔辅具的结构如图3所示。

图3  喷油器体钻斜油孔辅具

1.定位斜块 2.菱形销 3.联接螺栓 4.放错销 5.衔接盘

如图3中，喷油器体经过大端面、中间螺纹孔M16×1和法兰孔φ18mm与衔接盘完结彻底定位，防错销确保喷油器体法兰定位孔挑选正确，不然无法安装到位。衔接盘上铣了3个定位旁边面，别离与3mm×φ2.5mm斜油孔方位对应。这样喷油器体与衔接盘装配后，就可经过衔接盘上的定位旁边面与定位斜块上的定位旁边面靠齐，完结装夹定位，钻一个φ2.5mm斜油孔与φ3mm长油孔接通后，转动衔接盘，使其他定位旁边面别离与定位斜块的定位旁边面靠齐，钻出其他2个φ2.5mm斜油孔。

   定位斜块和衔接盘的结构如图4所示，经过衔接盘上的中间定位孔、菱形销孔和端面定位衔接，完结了喷油器体与衔接盘的彻底对定，再经过衔接盘上距离中心68mm的三个旁边面与定位斜块靠齐，别离对应到3mm×φ2.5mm斜油孔的笔直状态。这样完结了定位快速、经确牢靠。

图4  衔接盘和定位斜块

   喷油器体钻斜油孔辅具一次装夹，二次转位，完结了在台钻上加工3mm×φ2.5mm斜油孔与φ3mm长油孔对接。对接方位精度偏差小于0.5mm，才干确保φ1.5mm钢丝能经过相贯处。加工好的喷油器体油孔用φ1.5mm钢丝检查，均能正常穿过，产品质量得到了确保。此工装装夹简略，操作方便，定位经确牢靠，确保了产品质量。

3.结语

喷油器体钻斜油孔辅具完结了在台钻上加工3mm×φ2.5mm斜油孔，不仅出产效率得到进步，并且产品质量得到确保，大大降低了废品率。此次工艺改善获得成功，油孔对接方位精度合格率到达95%以上，解决了困扰喷油器体加工的质量问题。我公司已完结船用喷油器批量出产，产品质量得到用户信任。此工艺办法也为相似件的加工提供了一个新的思路。