专利名称：普通车床加工硬质合金球压坯的专用装置与方法
技术领域：
本发明涉及硬质合金制造技术领域，是一种用普通车床加工压坯状态硬质合金的方法。
背景技术：
硬质合金的制造加工工艺主要由混合料配制、成形和烧结三大部分组成。常规的模具压制成形方法无法成形为标准球体，采用等静压成形方法虽然可以成形为基本球体， 但仍然难以达到对尺寸、圆度控制相关的技术要求，因此压制成形的加工压坯都必须经过相应的后续加工来达到压坯状态硬质合金球中间产品的标准。常用的方法是手工刮刀刮削 (参见图1)。这种方法除效率低下外，且劳动强度极大，从而加工成本很高。若能找到一种通过机械高速切削产方法来加工压坯状态硬质合金球，同时能够可靠的控制加工后的尺寸和精度，必将大幅度的提高生产效率、降低生产成本。
发明内容
本发明旨在解决现有技术无法使用机械高速切削对硬质合金球压坯进行加工等技术问题，以提供一种可使用普通车床来铣削加工硬质合金球压坯；能便捷可靠控制加工尺寸和精度；具有生产效率高、生产成本低等特点的普通车床加工硬质合金球压坯的专用装置与方法。本发明是通过以下技术方案实现的。本发明的普通车床加工硬质合金球压坯的专用装置，与车床主轴相连的三爪卡盘夹持铣刀2的刀柄，燕尾座板10固定于车床中拖板11上，两个轴承一 9分别固定于燕尾座板10两端的固定座8内，左右两侧螺杆旋转方向相反的丝杆7的两个端头分别架设于两个轴承9的轴心；两个活动燕尾架6设于两个轴承一 9之间，丝杆7贯穿其下部内螺纹通孔， 左右内螺纹通孔的螺纹旋转方向相反，并分别与丝杆7左右两侧螺杆相配合；两个活动燕尾架6的上部分别固定有一个轴承二 5，杯筒4的底部与轴承二 5相连，两个杯筒4的开口相对。本发明的普通车床加工硬质合金球压坯的专用装置，所述两个杯筒的对称中心线为车床主轴之中心线，杯筒口平面与水平面垂直并与车床主轴之中心线平行；两个杯筒的轴心线在一条直线上，杯筒轴心线与水平面平行，并与车床主轴之中心线垂直；两个杯筒的轴心线与车床主轴之中心线位于同一平面上且垂直相交。本发明的普通车床加工硬质合金球压坯的专用装置，所述铣刀2为碗状内锥体镶人造金刚石刀片的铣刀，铣刀刀片为四条，刀刃线绕轴心线旋转形成一个内圆锥体，圆锥体二分之一角度α =30°士5'，圆锥体大头开口直径DA和球体要求加工到位直径D的关系为DA=DCos300。本发明的普通车床加工硬质合金球压坯的专用装置，所述两个杯筒外径DB相同， 两个杯筒外径DB和球体要求加工到位直径D的关系为DB=DXSin30° -4。本发明的普通车床加工硬质合金球压坯的方法，包括如下步骤
a)在车床上装配权利要求1所述的普通车床加工硬质合金球压坯的专用装置；
b)使用三爪卡盘固定一圆棒，并使圆棒的轴心线和主轴轴心线为一条直线；
c)摇动中拖板并旋转丝杆7，使两个杯筒4的口平面与前述圆棒同时相接；
d)修磨或垫燕尾座板10，调整两个杯筒4的轴心线到中拖板表面的高度与圆棒中心到中拖板表面的高度相一致；
e)锁紧固定中拖板的位置；
f)根据所需切削工艺参数，启动铣刀2进行一次加工；
g)一次加工完成后，松开杯筒夹持，在水平面上将球体旋转90°后再次夹紧，启动铣刀2进行二次加工。本发明的普通车床加工硬质合金球压坯的方法，所述步骤f与步骤g中，加工切削工艺参数为铣刀转速1500-2000转/分，吃刀深度彡1. 5mm,走刀速度20-40厘米/分。
本发明的有益技术效果
1.用普通车床解决用机械高速切削来加工压坯状态硬质合金球的技术问题，提高了生产效率，降低了生产成本；
2.人造金刚石刀片的耐磨性很高，直径D=35mm，加工余量为2mm的球体加工2000件刀刃都不会磨损，尺寸的控制能够得到有效的保证；
3.设计铣刀内锥度二分之一α =30° 士5'，使车床大拖板刻度进给值与球体直径切削减少值相同，尺寸的控制方便简捷；
4.具有由旋转丝杆与杯筒构成的特殊夹紧和松开结构，一次定位锁紧固定车床中拖板后，能保证以后每次装夹的球体球心的位置不发生变化，从而为球形加工精度的控制提供了可靠保证；
5.本发明所述的专用装置和加式装置，同样适用于使用普通铣床和普通工具磨以加工硬质合金球压坯。
图1传统手刮合金球压坯示意2本发明之立体结构示意图
图3本发明之压坯加工局部示意4本发明之俯视5为图4之A-A向剖切6为图4之B-B向剖切7本发明之铣刀立体结构示意中标号说明
1三爪卡盘、2铣刀、3合金球压坯、4杯筒、5轴承二、6燕尾架、7丝杆、8固定座、9轴承一、10燕尾座板、11车床中拖板、α圆锥体二分之一角度、L铣刀切削刃高点与合金球压坯半径组成的直角三角形连线长度、DA铣刀大头开口直径、DB杯筒外径、D球体要求加工到位直径、R合金球压坯半径、1车床大拖板切削进给、r为当大拖板进给量为1时切削后的压坯半径、21刮刀、22被加工球、23来回手动
具体实施例方式本发明的普通车床加工硬质合金球压坯的方法是一种铣削加工方法。具体实现方法参见图2。镶人造金刚石刀片的铣刀2是一种立铣刀，与主轴连结的三爪卡盘夹1紧铣刀2的刀柄，车床主轴旋转带动铣刀2旋转，铣刀2的旋转中心为车床主轴的旋转中心，车床中拖板上安装由丝杆7和两个杯筒等构成的特殊夹具，利用该夹具夹紧待加工的硬质合金球压坯，夹持方法为对称的两个杯筒对顶扣住球冠锁紧夹持，车床主轴线为两个杯筒对称中心线，两个杯筒开口相对，杯筒口平面与水平面垂直和与车床主轴线平行，两个杯筒的轴心线在一条直线上，杯筒绕轴心旋转带动被加工球体旋转，杯筒轴线与水平面平行，与车床主轴线垂直，高度与车床主轴线高度一致。确定铣刀旋转(车床主轴旋转)、吃刀深度(大拖板进给刻度)和走刀速度(杯筒转速)切削用量的工艺参数，加工完成后松开杯筒夹持，在水平面上把已加工一半多的球体旋转90°后再次夹紧完成最终加工。参见图3，铣刀2为碗状内锥体镶人造金刚石刀片的铣刀，铣刀刀片四条，刀刃线绕轴心线旋转形成一个内圆锥体，圆锥体二分之一角度α =30° 士 5'，圆锥体大头开口直径DA和球体要求加工到位直径D的关系为DA=DCos30°。参见图2，两个杯筒的外径DB相同，为了控制球加工过程中杯筒外径DB不和铣刀相碰撞，DB和加工到位时的合金球压坯直径D满足如下关系DB=DXSin30° -4。锁紧结构形式为螺杆旋转螺母移动的精密螺杆螺母组合结构，螺杆为两头旋转方向相反的左、右旋螺杆，螺母为燕尾架上的内螺纹通孔，螺母螺纹的规格与螺杆的螺纹规格相配，两螺母螺纹的旋转方向相反，螺杆的位置固定，旋动螺纹绕螺杆轴心线转动，两个螺母产生相反方向的同步合拢或者松开。
以下对本发明的原理进行论证与说明。1.铣刀1/2锥角α设定
设定条件当车床大拖板进给量为1时，切削后的合金球压坯直径减小量为1。如图3有
Sin α =R/L R=L Sin α 当大拖板进给量为1时有
Sin α =r/ (L-I) = (R-l/2)/(L-I) Sin α (L-I)= R-l/2
将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.铣刀大头开口直径为 DA=DCos30°3.杯筒外径DB DB=DXSin30° -4 实施例1
加工直径为36mm压坏状态硬质合金球，加工余量2-3mm，技术要求直径D=36+°_2，圆度 0.2，粗糙度3.2。1)定做专用铣刀
铣刀内圆锥锥度二分之一α = 30° 士 5' 铣刀大头开口直径DA=DCos30°=31. 177 取 DA=31. 2 士 0. 10。2)杯筒外径 DB=DXSin30° -4=14。3)加工步骤和工艺
步骤分两次装夹加工完，第一次加工完成后，松开夹头，水平面上把加工球旋转90° 左右夹紧再加工。工艺一次加工分粗铣和精铣两道工序来完成。粗铣工艺转速1800转/分，吃刀深度1-1. 5mm，走刀速度25-30厘米/分。精铣工艺转速1800转/分，吃刀深度0.05-0. 1mm，走刀速度15-20厘米/分。加工出来球体的直径、圆度和粗糙度均达到技术要求之内。 实施例2
加工直径为68. 8mm压坯状态硬质合金球，加工余量3_5mm，技术要求直径D=68. 8+°_3， 圆度0. 32，粗糙度3.2。1)定做专用铣刀
铣刀内圆锥锥度二分之一α = 30° 士 5' 铣刀大头开口直径DA=DCos30°=59. 582 取 DA=59. 6 士 0. 10。2)杯筒外径 DB=DXSin30° -4=30.4。3)加工步骤和工艺
步骤分两次装夹加工完，第一次加工完成后，松开夹头，水平面上把加工球旋转90° 左右夹紧再加工。工艺一次加工分粗铣和精铣两道工序来完成。粗铣工艺转速1800转/分，吃刀深度1-1. 5mm，走刀速度25-30厘米/分。精铣工艺转速1800转/分，吃刀深度0.05-0. 1mm，走刀速度15-20厘米/分。加工出来球体的直径、圆度和粗糙度均达到技术要求之内。综上所述，本发明的普通车床加工硬质合金球压坯的专用装置与方法，通过使用普通车床解决用机械高速切削来加工压坯状态硬质合金球的技术问题，并能便捷可靠控制加工尺寸和精度，具有生产效率高、生产成本低等诸多优点。
权利要求
1.普通车床加工硬质合金球压坯的专用装置，其特征在于与车床主轴相连的三爪卡盘夹持铣刀(2)的刀柄，燕尾座板(10)固定于车床中拖板(11)上，两个轴承一(9)分别固定于燕尾座板(10)两端的固定座(8)内，左右两侧螺杆旋转方向相反的丝杆(7)的两个端头分别架设于两个轴承(9)的轴心；两个活动燕尾架(6)设于两个轴承一(9)之间，丝杆(7) 贯穿其下部内螺纹通孔，左右内螺纹通孔的螺纹旋转方向相反，并分别与丝杆(7)左右两侧螺杆相配合；两个活动燕尾架(6)的上部分别固定有一个轴承二(5)，杯筒(4)的底部与轴承二(5)相连，两个杯筒(4)的开口相对。
2.根据权利要求1所述的普通车床加工硬质合金球压坯的专用装置，其特征在于所述两个杯筒的对称中心线为车床主轴之中心线，杯筒口平面与水平面垂直并与车床主轴之中心线平行；两个杯筒的轴心线在一条直线上，杯筒轴心线与水平面平行，并与车床主轴之中心线垂直；两个杯筒的轴心线与车床主轴之中心线位于同一平面上且垂直相交。
3.根据权利要求1所述的普通车床加工硬质合金球压坯的专用装置，其特征在于所述铣刀(2)为碗状内锥体镶人造金刚石刀片的铣刀，铣刀刀片为四条，刀刃线绕轴心线旋转形成一个内圆锥体，圆锥体二分之一角度(α ) = 30°士5'，圆锥体大头开口直径(DA)和球体要求加工到位直径(D)的关系为DA=DCos30°。
4.根据权利要求1所述的普通车床加工硬质合金球压坯的专用装置，其特征在于所述两个杯筒外径(DB)相同，两个杯筒外径(DB)和球体要求加工到位直径(D)的关系为 DB=DXSin30° -4。
5.普通车床加工硬质合金球压坯的方法，其特征在于包括如下步骤a)在车床上装配权利要求1所述的普通车床加工硬质合金球压坯的专用装置；b)使用三爪卡盘固定一圆棒，并使圆棒的轴心线和主轴轴心线为一条直线；c)摇动中拖板并旋转丝杆(7)，使两个杯筒(4)的口平面与前述圆棒同时相接；d)修磨或垫燕尾座板(10)，调整两个杯筒(4)的轴心线到中拖板表面的高度与圆棒中心到中拖板表面的高度相一致；e)锁紧固定中拖板的位置；f)旋转丝杆(7)，使两个杯筒(4)松开取下圆棒，将待加工的硬质合金球压坯放于两个杯筒(4)之间，旋转丝杆(7)，使两个杯筒(4)夹紧待加工的硬质合金球压坯，根据所需切削工艺参数，启动铣刀(2)进行一次加工；g)一次加工完成后，松开杯筒夹持，在水平面上将球体旋转90°后再次夹紧，启动铣刀(2)进行二次加工。
6.根据权利要求5所述的普通车床加工硬质合金球压坯的方法，其特征在于所述步骤f与步骤g中，加工切削工艺参数为铣刀转速1500-2000转/分，吃刀深度彡1. 5mm,走刀速度20-40厘米/分。
全文摘要
本发明的普通车床加工硬质合金球压坯的专用装置与方法，涉及硬质合金制造技术领域，旨在解决现有技术无法使用机械高速切削对硬质合金球压坯进行加工等技术问题。本发明与车床主轴相连的三爪卡盘夹持铣刀(2)的刀柄，燕尾座板(10)固定于车床中拖板(11)上，两个轴承一(9)分别固定于燕尾座板(10)两端的固定座(8)内，左右两侧螺杆旋转方向相反的丝杆(7)的两个端头分别架设于两个轴承(9)的轴心；两个活动燕尾架(6)设于两个轴承一(9)之间，丝杆(7)贯穿其下部内螺纹通孔，左右内螺纹通孔的螺纹旋转方向相反，并分别与丝杆(7)左右两侧螺杆相配合；两个活动燕尾架(6)的上部分别连接两个杯筒(4)。
文档编号B23C7/02GK102500809SQ201110329099
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月26日 优先权日2011年10月26日
发明者田荣周, 苏华, 谷亩 申请人:四川科力特硬质合金股份有限公司