刀片可转位机卡式硬质合金齿圆锯片

硬质合金齿圆锯片在轧钢企业、锻造企业和机械加工企业的定尺切断、钢材下料等方面应用广泛,传统硬质合金齿圆锯片将合金刀块焊接在锯片片体外缘切出的齿座上,根据需要刃磨出相应的齿型角度,与各种形式的圆锯机配套使用完成锯切工作。

伴随着管坯、钢管和钢轨以及其他被加工工件的性能越来越高,焊接式硬质合金齿圆锯片的使用寿命已无法让消费者满足,它是将刀块焊接在锯片片体上,刃口磨损或是崩刃后需更换刀块,但是重复加热会导致片体的重复使用次数降低;硬质合金刀块的切削性能以无法满足高钢级工件的正常锯切。所以为了提升锯片的性能,可对锯齿刃口采用涂层处理,涂层具有高硬度、化学惰性、低热扩散率和抗循环疲劳等性能,对其延长锯片使用寿命有着十分显著的效果。为加强锯片的使用性能、延长刀块使用寿命,在传统硬质合金齿圆锯片生产技术的基础上,借鉴各类数控刀具的结构型式以及刀片机卡式硬质合金齿圆锯片的制造经验,开发了刀片可转位机卡式硬质合金齿圆锯片。

刀片可转位机卡式硬质合金齿圆锯片的特点在于锯齿刀片采用机卡方式安装在锯片片体的齿座上,通过在齿座上的两个刀片定位面加工出适当的角度,实现锯齿具有径向隙角和切向隙角两个关键要素。将刀片加工出带有四条可转位的切削刃,做好涂层处理后再装卡到锯片片体上,在锯切过程中当部分锯齿刃口出现破损时,通过调整该刀片的切削刃位置,从而实现锯齿刀片的多次使用,缩短锯片修复时间,降低锯切成本,提高锯片重复利用率,延长锯片使用寿命。不仅能提高锯切效率,还能在很大程度上降低操作员的劳动强度,减少锯片库存,节约锯切成本。

刀片可转位机卡式硬质合金齿圆锯片,片体材料选择75Cr1或8CrV,片体的热处理硬度为35~37HRC。其成分如下表所示。
刀片可转位机卡式硬质合金齿圆锯片化学成分图片

刀片材料采用牌号P25~P40系列的超细晶粒硬质合金,超细晶粒硬质合金的WC晶粒度在0.5μm以下,是普通硬质合金WC晶粒度的几分之一到几十分之一,晶粒经过细化后,其刀片的硬度、耐磨性、抗弯强度和抗崩韧性明显提升。

锯片片体中心孔周围分布有6个传动孔,主要用于锯片安装定位,安装时使用螺栓固定在锯机上。片体经过激光切割加工出带有中心孔、传动孔及齿座平面的毛坯,经热处理、校平、磨削内孔、齿座磨削和片体两侧面磨削等加工工序,对端跳、径跳和平面度等硬性指标进行检测、控制,完成片体的初步加工。然后在数控加工机床上加工片体的隔齿相同的F、N两个定位斜面及带有与F、N两个斜面相垂直的定位斜面M的齿座定位凸台,并在片体齿座F斜面上与定位斜面F垂直的方向加工出定位螺纹孔。

带平底面的齿座与带斜底面的齿座区别在于:①定位面F相对于锯片轴向无斜度;②定位凸台M与定位面F垂直;③通过增加带有相应斜度并且带有定位通孔的定位垫片形成径向隙角的斜度。片体初步加工过程与带有斜底面齿座的片体加工相同,初步加工完成后,在数控加工机床上加工片体的隔齿相同的定位斜面N及与N斜面相垂直的齿座定位凸台M,在与平底面齿座F相垂直的方向加工出定位螺纹孔。定位垫片在专用磨床上进行加工,确保尺寸和精度符合要求。

刀片带有双面对称的安装沉孔,供机夹螺丝安装之用,刀片整体设计成长方体形状,以便加工制造,四条形状、尺寸相同的切削刃,供互换使用,刀片经过毛坯压制、烧结、磨削加工、涂层处理等工序加工而成。

刀片在片体上安装时,侧面与齿座定位斜面紧密配合,用高强度的螺丝与片体压接在一起。刀片齿型径向隙角和切向隙角的数值根据锯切要求由定位斜面的加工角度进行确定。刀片前角在磨削时加工出来,后角由片体齿座底面的斜度自然形成,在后刀面上可根据需要加工出断屑槽。带有平底座的刀片组装图与带有斜底面的刀片组装图结构相似,只是斜底面的斜度由定位垫片形成。

锯齿涂层的成分根据涂层性能和锯片的锯切要求进行选择。TiAlN涂层是在硬质合金刀块中应用范围较广泛的涂层材料,硬度为3400HV~3600HV,抗氧化温度800℃[2]。TiAlN在切削加工中能氧化生成Al2O3,形成一层硬质惰性保护膜,起到抗氧化和耐扩散磨损作用,是作为加工高合金钢、不锈钢、钛合金等金属材料的优选涂层。而AlCrN涂层是继TiAlN之后新开发的新型涂层材料,独特的立方晶格结构使它具有高红硬性和高耐磨性,硬度为2800HV~3200HV,可在温度达到1100℃时仍保持高硬度,韧性优于TiAlN,更适合断续切削。适用于齿轮滚刀、立铣刀等多种硬质合金刀具,特别是切削加工不锈钢时具有良好的卷屑与断屑性能。

刀片可转位机卡式硬质合金齿圆锯片,解决了大部分锯片无法进行涂层的问题,而且具有重复使用的优点。刀片磨削好齿型要素后,根据锯切要求,对刀片进行涂层,可使锯片切削寿命得到提高。刀片涂层采用真空离子镀膜方法,其原理如下:真空室抽真空至真空度达到10-4Pa,通过充气系统向室内通入氩气使室内压强达到1~10-1Pa,当刀片相对蒸发源加上负高压之后,刀片与蒸发源之间形成一个等离子区。由于处于负高压的刀片被等离子包围,受到等离子体中的离子冲击,因此它就可以有效地消除刀片表面吸附的气体和油污,使成膜过程中的膜层表面始终保持清洁。同时,膜材蒸气粒子受到等离子体中正离子和电子的碰撞,其中一部分被电离成正离子,正离子在负高压电场的作用下,被吸引到刀片上成膜。涂层加工过程中,需控制涂层厚度3μm~5μm,涂层太薄,会导致刀片耐磨性差,锯片使用寿命无明显提升;如太厚,涂层易发生龟裂,影响锯齿使用寿命。

刀片可转位机卡式硬质合金齿圆锯片,选用分体结构设计,实现大直径锯片的锯齿刀片涂层处理,明显延长锯片的锯切寿命,降低锯切成本。通过片体齿座加工的斜面形成了齿型的径向隙角和切向隙角,省掉磨削隙角工序。锯齿刀片设计为四面刃结构,提高锯齿利用率,减少刀块的库存,节约用户采购成本。

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