一种用于机床加工的刀爪的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于机械技术领域，涉及一种用于机床加工的刀爪。
【背景技术】
[0002] 伴随着加工件的日益复杂化、精度等级以及加工效率的提高，相应地，加工用的机 床需要不断完善自身的条件，数控机床越来越受到青睐，已成为加工业中不可缺少的设备 之一。刀库系统是某一部分数控机床中实现自动加工的重要组成部分，是提供自动化加工 过程中所需之储刀及换刀需求的一种装置。
[0003] 刀库系统中的刀库可以储存多把不同型号、尺寸的刀具，以适应不同加工需求，刀 具往往都是通过刀座、刀爪安装在刀库上，加工时可以根据需要选择工具，并通过刀库系统 中的换刀机构进行换刀过程。
[0004] 由于整个刀库系统在工作时需要不时地动作，因此需要保证刀具安装的稳定性， 除了需要在刀库在输送刀具时确保刀具的平稳之外，还需要保证刀具的安装连接方面的稳 定性，便于换刀机构进行换刀。
[0005] 刀座往往安装在刀库上，刀爪与刀座相连，而刀具则安装在刀爪上，那么就需要对 刀座、刀爪自身的结构以及强度有一定的要求，进而保证刀具的平稳性。但是现有的刀爪自 身结构过于简单，连接强度不够，不利于刀具的稳定性。
[0006] 综上所述，为解决现有刀爪结构上的不足，需要设计一种设计合理、强度高且稳定 性好的用于机床加工的刀爪。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种设计合理、强度高且 稳定性好的用于机床加工的刀爪。
[0008] 本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种用于机床加工的刀爪，包括：
[0009] 连接部；
[0010] 工作部，与连接部固连，所述工作部与连接部呈夹角设置且该夹角为钝角，在工作 部远离连接部一端开设有用于安装刀具的半圆槽。
[0011] 在上述的一种用于机床加工的刀爪中，在工作部远离连接部一端对称设置有两支 臂，两支臂合围形成上述的半圆槽，每个支臂上均开设有卡孔且两卡孔同轴设置，每个卡孔 内均插固有卡固件。
[0012] 在上述的一种用于机床加工的刀爪中，所述卡固件部分穿出对应卡孔并与刀具紧 密贴合设置，所述卡固件采用弹性材料制成。
[0013] 在上述的一种用于机床加工的刀爪中，在半圆槽的边沿设置有倒角。
[0014] 在上述的一种用于机床加工的刀爪中，在连接部远离工作部一端对称设置有两连 接臂，每个连接臂上均开设有安装孔且两安装孔同轴设置。
[0015] 在上述的一种用于机床加工的刀爪中，所述连接部与工作部连为一体且在连接部 与工作部的连接处开设有凹槽。
[0016] 在上述的一种用于机床加工的刀爪中，在连接部面朝工作部一侧设置有固定台 阶，在固定台阶上开设有固定孔。
[0017] 在上述的一种用于机床加工的刀爪中，在工作部面朝连接部一侧开设有若干螺纹 孔。
[0018] 在上述的一种用于机床加工的刀爪中，所述连接部的材料为铝合金材料，该铝合 金材料由以下重量份数成分组成：A1 :110-150份，Si :0. 1-0. 45份，Fe :0. 46-0. 65份，Cu : 4. 5-8 份，Μη :0· 45-0. 8 份，Mg :15-25 份，Cr :1· 8-4. 5 份，Zn :1· 5-2. 3 份，Ti :0· 8-1. 3 份， Zr :2· 5-3. 8 份，PbS :1· 5-3 份，稀土元素：15-28 份。
[0019] 铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，其密度低，强度比较高，接 近或超过优质钢，且塑性好，可加工成各种型材，具有优良的抗氧化性。其中，Al-Mg-Si系 合金具有良好的可成型性、可焊接性、可机加工性，同时具有中等强度，在退火后仍能维持 较好的操作性，但是其强度略显不够，影响成品的表面质量。
[0020] 因此，本发明优选采用Al-Mg-Si系合金制备连接部，但是，本发明在该铝合金的 基础上，先对铝合金的组成成分及其重量份数进行了上述的调整，以获得综合性能更好的 错合金材料。
[0021] 本案在Al-Mg-Si系铝合金组成成分及其质量百分比的基础上，提高了 Cu元素 、Mg 元素以及Zn元素的含量，并优选将（Cu元素+Mg元素）/Zn元素的质量比控制在13-14. 3， 使Cu元素能配合Zn元素使铝合金材料获得高强度、强耐蚀性和较好的塑性等性能，Cu元 素和A1元素在合金中能形成足够量的强化相CuA12,同时Mg元素和Zn元素在合金中能形 成足够量的强化相MgZn2,进一步提高铝合金材料的强度。
[0022] 在本案中，还进一步减少了 Si元素和Fe元素的含量，减少合金中难溶或不溶的 AlFeSi等脆性相的存在，从而有利于进一步提高本发明铝合金材料的断裂韧性等性能。进 一步的，在合金中还加入了能够细化晶粒的PbS，控制冷加工如的晶粒大小，有利于提尚广 品的疲劳强度。
[0023] 此外，本发明在对铝合金的组成成分及其质量百分比的调整中，较为明显的是，本 发明在Al-Mg-Si系铝合金的组成成分中添加了 Zr元素和稀土元素。
[0024] 其中：微量元素 Zr有良好的可塑性和很强的耐腐蚀性，添加上述微量的Zr元素可 以抑制再结晶，提高铝合金再结晶温度，改善铝合金的强度、断裂韧性、抗应力腐蚀以及抗 剥落（或层状）腐蚀性能。
[0025] 具体的，Zr元素与A1元素生成高密度的亚稳A13Zr，高密度的亚稳A13Zr细小弥 散，是一种极为有效的强化弥散体和再结晶抑制剂，从而对合金再结晶行为具有抑制作用， 以获得具有完全非再结晶组织的各类半成品，使变形过程中产生的高密度位错和纤维组织 得以保留下来。而非再结晶组织的存在使合金半成品具有更优良的抗腐蚀性能，A13Zr的 强化弥散则有利于提高合金的断裂韧性和强度，因而Zr元素的添加可以有效改善铝合金 的综合性能。
[0026] 而由于本发明在铝合金材料中加入了适量的Zr元素，可以部分代替Cr元素和Μη 元素，因此，本发明可以适当的降低了 Cr元素和Μη元素的质量百分比。而降低Cr元素在 铝合金材料中的含量可以降低AIFeCrSi相，提高合金中Mg2Si相的含量，从而也可以提高 合金的强度。
[0027] 在本案中，在铝合金材料中加入了稀土元素。稀土元素的加入不仅可以起到微合 金化的作用，还能与氢等气体和许多非金属有较强的亲和力，能生成熔点高的化合物，有一 定的除氢、精炼、净化作用。同时，稀土元素化学活性极强，可以在长大的晶粒界面上选择 性地吸附，阻碍晶粒的生长，使晶粒细化，有变质的作用，从而提高铝合金的强度、硬度和韧 性，改善加工性能、可塑性及可锻性。
[0028] 在上述的一种用于机床加工的刀爪中，所述连接部的铝合金材料由以下重量份数 成分组成：Al :120 份，Si :0· 2 份，Fe :0· 5 份，Cu :6 份，Μη :0· 6 份，Mg :20 份，Cr :3 份，Zn : 1. 8 份，Ti :0. 9 份，Zr :3 份，PbS :2 份，稀土元素：23 份。
[0029] 上述铝合金材料的技术方案是连接部铝合金材料的优化技术方案，通过上述优化 配比，本案中铝合金材料的强度、耐腐蚀性，表面质量更好。
[0030] 作为本发明的进一步改进，所述稀土元素为La元素和/或Ce元素和/或Nd元素 和/或Yb元素和/或Y元素和/或Sc元素。即是说，本案中增加的稀土元素优选为选自 La元素、Ce元素、Nd元素、Yb元素、Y元素、Sc元素中的至少一种，使得组成的铝合金具有 具有较好的机械性能和较好的成型加工性能。
[0031] 相对于现有的铝合金而言，由于本案中铝合金材料合理的组成，更由于特定稀土 元素的加入，使得由该铝合金材料获得了优异的高温抗氧化性能。
[0032] 作为本发明的更进一步改进，所述稀土元素为Yb元素。经研究后，作为优选方案， 在铝合金材料中添加 Yb元素时，其铝合金的导热性能提高高达36%，而且该组成的铝合金 的热膨胀系数也有所改变。进一步的，加入Yb元素后，会形成含Yb共格弥散相，基体保持 形变回复组织，基体内未形成明显的亚晶组织，抑制了基体再结晶，提高了韧性。
[0033] 具体的，未溶于基体的Yb主要以AlCuYb化合物形式存在，这些富稀土化合物多沿 晶界分布，该富稀土化合物在300°C环境中能稳定存在于晶界，提高合金高温下晶界强度； 而且Yb+Cr合金在热处理过程中还会析出一些弥散相粒子，这些弥散相含有Cr、Mn等元素， 其中还有少量A120 Cr 2Yb粒子；弥散相在合金中起到弥散强化作用，既能阻碍合金中位 错滑移，也能强化合金高温下晶界强度，对提高合金室温、高温力学性能均有贡献。
[0034] 作为本发明的更进一步改进，所述稀土元素为Yb元素和Sc元素，且Yb元素的重 量份数是Sc元素重量份数的1. 5倍-2倍。
[0035] 进一步的，为提高稳定性，经研究后，在铝合金材料中进一步添加 Sc元素时，并且 控制Yb元素和Sc元素的重量比为1. 5-2, Sc元素能与铝反应形成A13Sc相，在高温下仍与 基体保持共格关系，