一种切割不锈钢冷锯的制备方法及其锯片的制作方法
【专利摘要】一种切割不锈钢冷锯的制备方法及其锯片，包括以下步骤：圆锯片基体应力处理；控制异形刀头焊接精度；在刀头上加工出低摩擦系数导屑槽、断屑槽、抗崩刃棱角、切削刃口、低摩擦系数侧面，并在刀头加工后进行刃口钝化处理和TiAlN涂层处理；按照本发明所述的制备方法构建的锯片，包括锯片基体、设置在锯片基体圆周上的锯齿和设置在锯片基体上的安装孔，锯齿刀头的后刀面上设置断屑槽，锯齿刀头后刀面和上端主侧面相交处切出抗崩刃棱角，切削刃口设置在前刀面和后刀面的交接处，与切削刃口相连的前刀面上设置导屑槽。本发明的有益效果是：具有耐磨性和热稳定性；抗粘屑性能得到提升，寿命提升。
【专利说明】一种切割不锈钢冷锯的制备方法及其锯片
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种切割不锈钢冷锯的制备方法及其锯片，属于表面涂层【技术领域】。
【背景技术】
[0002]用异形金属陶瓷刀头生产的冷锯在金属切断领域的应用已经逐渐普遍，但对不锈钢高质量高寿命切断难关一直未得到解决，目前主要以带锯条慢速切断为主。
[0003]表面涂层技术的发展与应用对刀具性能的改善和切削加工技术的进步起到了非常关键的作用，涂层刀具已成为现代高端刀具的重要标志。涂层的原理是在刀体上涂覆一层或多层高耐磨性的难熔化合物，提升刀具性能，达到提升加工效率，延长刀具寿命，降低生产成本的目的。涂层刀具逐渐会发展成为难切削金属材料加工领域中重要的刀具。
[0004]常用的圆锯片涂层材料主要有11队1^41队110队(:洲等。随着TiAlN涂层研究成果发表后，专业人士对其优异的抗高氧化能力和良好的使用性能表示极大的关注，目前有多重PVD方法可制备TiAlN涂层。随着科技的进步，涂层的多层化和纳米化，使得TiAlN涂层的性能在不断提升。
[0005]TiAlN涂层具有硬度高、氧化温度高、热硬性好、附着力强、摩擦系数小等优良特性，它能保证刀具在高速切削时仍然具备这些优异性能，是目前国际刀具行业最为主推的涂层。在海外发达国家，TiAlN涂层刀具的应用已十分普遍。但是现有的技术在锯片上的喷涂效果受限、锯片本身应力不均匀，而且现有的锯片由于摩擦大造成使用过程中产热太多、影响锯片的使用寿命。
【发明内容】
[0006]本发明针对目前的技术处理的锯片喷涂效果受限、锯片本身应力不均匀、锯片使用过程中产热多造成寿命短的问题，提出了一种降低摩擦系数、使锯片上应力上更均匀、从而提高锯片使用寿命的切割不锈钢冷锯的制备方法及其锯片。
[0007]—种切割不锈钢冷锯的制备方法，包括以下步骤:
[0008](I)圆锯片基体应力处理:首先对基体进行热处理回火，利用德国进口 HRC矫平机对处理后的基体进行矫平处理，使基体内部残余应力得到充分释放，然后经过无变形表磨处理后，采用滚腰工艺在基体内部进行预应力处理，使其在使用过程中抵抗热应力；
[0009](2)控制异形刀头焊接精度:齿座去黑皮后在韩国进口 HANA全自动高频焊接机上进行高频焊接，并保证单枚产品焊接精度；
[0010](3)在刀头上加工出低摩擦系数导屑槽:导屑槽径向前角7°，导屑槽夹角140°，导屑槽R角大于R0.7 ;
[0011](4)在刀头上加工断屑槽:断屑槽的宽度0.35?0.45mm，槽中心距0.55?
0.85mm，槽深度0.15?0.30mm,能起到良好的断屑效果；
[0012](5)在刀头上加工抗崩刃棱角:抗崩刃棱角为45°斜角，左右对称，宽度在0.75?
0.1Imm之间，左右对称量小于0.03mm ；
[0013](6)在刀头上加工出切削刃口:切削刃口的宽度为0.15?0.25_，角度-25。?-20。；
[0014](7)在刀头上加工出低摩擦系数侧面:侧面进行油冷研磨设备加工，粗糙度RaS 0.20，必须要加工出侧面角度，侧面突出量，靠近前刀面处相对焊接面齿高处高出量在0.02?0.03mm之间；靠近刀尖处相对焊接面底部齿宽处，高出量在0.07?0.1Omm之间。
[0015](8)在刀头加工后进行刃口钝化处理:利用日本进口的全自动刀头钝化设备进行刃口钝化处理，处理频率3?5圈/枚；
[0016](9)在刀头研磨并钝化处理后TiAlN涂层处理。
[0017]进一步，根据本发明所述的切割不锈钢冷锯的制备方法中步骤(9)所述的TiAlN涂层的制备方法，步骤如下:
[0018]I)所有冷锯严格按照工业清洗标准进行清洗；
[0019]2)将圆锯片用合适大小圆板一枚枚间隔开，过程中防止刀头撞伤；
[0020]3)将圆锯片装夹好后放入炉中，抽真空到5.0X 10_3?9.0X KT3Pa ；
[0021]4)采用电子枪等离子增强的多弧技术，由Ar离子和Ti离子共同对试样进行清洗打底；
[0022]5)逐渐降低偏压到-600V?-200V，通入氮气，沉积0.002mm的Ti/TiN符合过渡层(由纯Ti逐渐过渡到TiN)；
[0023]6)采用电子枪等离子辅助增强的非平衡磁控溅射技术沉积TiAlN涂层。
[0024]进一步，TiAlN涂层处理中Ti和Al原子比为60:40的热等静压钛铝合金靶作为溅射靶材，纯Ti靶作为多弧靶材，气体采用工业高纯氩气和氮气。
[0025]进一步，TiAlN涂层基体为金属陶瓷刀头。
[0026]进一步，TiAlN涂层的沉积采用电子枪等离子辅助增强的平衡磁控溅射技术，其中，电子枪电流110?145A，磁控靶电流13?20A ;涂层沉积时真空度:0.08?0.45Pa，氮气流量:35?80cm3/min,沉积偏压:_50V?-80V,沉积时间13?60min。
[0027]按照本发明所述的切割不锈钢冷锯的制备方法构建的锯片，包括锯片基体、设置在锯片基体圆周上的锯齿和设置在锯片基体上的安装孔，相邻的锯齿之间的锯片基体上设置与锯齿齿背相连的齿底容屑槽，所述锯齿迎向切削方向的锯片基体齿座上安装锯齿刀头，并且锯齿刀头的切削刃口迎向切削方向，其特征在于:所述的锯齿刀头的后刀面上设置断屑槽，所述的锯齿刀头后刀面和上端主侧面相交处切出抗崩刃棱角，所述的切削刃口设置在前刀面和后刀面的交接处，并且与切削刃口相连的前刀面上设置导屑槽。
[0028]相邻两个锯齿上的锯齿刀头后刀面上设置的断屑槽左右交替排列，相邻的断屑槽所在的平面相互平行并且均与锯片基体的中心轴垂直。
[0029]与同一锯齿相邻的锯齿上的断屑槽共平面。
[0030]所述的锯齿刀头采用金属陶瓷刀头，并且所述的锯齿刀头上涂覆TiAlN涂层。
[0031]本发明主要在金属陶瓷刀头上，采用低温物理气相沉积(PVD)发涂覆高硬度的TiAlN涂层。本方法制备出的TiAlN涂层表面生成高强度的氧化物，涂层中的Ti含量控制在28?38%，Al含量控制在12?14%之间，已包装刃口的锋利性。
[0032]本发明的有益效果是:金属陶瓷刀头冷锯切削热稳定性好，具有非常好的耐磨性和热稳定性；结合先进的TiAlN涂层后抗粘屑性能得到了很大的提升，寿命随之得到大幅度的提升。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1是本发明的冷锯的结构图。
[0034]图2是本发明的冷锯的局部结构图。
[0035]图3是本发明的冷锯的刀头结构示意图。
【具体实施方式】
[0036]下面结合附图进一步说明本发明
[0037]实施例1本发明的一种切割不锈钢用冷锯制备方法过程(以285mm外径，2.0mm刃厚，1.7mm台厚，32mm内孔，80Z齿为例):金属陶瓷刀头侧面43进行油冷研磨设备加工，粗糙度Ra ^0.20 μ m,加工出侧面角度，侧面突出量，靠近前刀面处相对焊接面齿高处高出量在0.02?0.03mm之间；靠近刀尖处相对焊接面底部齿宽处，高出量在0.07?0.1Omm之间；导屑槽441方面，径向前角7°，导屑槽夹角140°，导屑槽R角大于R0.7mm;断屑槽421方面，宽度0.35mm，槽中心距0.80mm，槽深度0.18mm ;抗崩刃棱角431方面，45°斜角，左右对称，宽度在0.95mm，左右对称量小于0.03mm;切削刃口 41宽度0.15mm，角度-25°，经研磨后钝化处理4圈；采用金属陶瓷刀头作为涂覆基体，经清洗后放入炉中，抽真空至8.0X 103Pa。采用电子枪等离子增强的多弧技术，由Ar离子和Ti离子共同对试样进行清洗打底。降低偏压至-400V，通入氮气。采用电子枪等离子辅助增强的非平衡磁控溅射技术进行TiAlN涂层的沉积，电子枪电流130A，磁控靶电流17A。涂层沉积时真空度:0.23Pa，氮气流量:60cm3/min,沉积偏压:_50V?-80V,沉积时间:30min。
[0038]实施例2按照实施例1所述的切割不锈钢冷锯的制备方法构建的锯片，包括锯片基体1、设置在锯片基体I圆周上的锯齿2和设置在锯片基体上的安装孔3，相邻的锯齿2之间的锯片基体I上设置与锯齿2齿背21相连的齿底容屑槽22，所述锯齿2迎向切削方向的锯片基体I齿座上安装锯齿刀头4，并且锯齿刀头4的切削刃口 41迎向切削方向，所述的锯齿刀头4的后刀面42上设置断屑槽421，所述的锯齿刀头4后刀面42和上端主侧面43相交处切出抗崩刃棱角431，所述的切削刃口 41设置在前刀面44和后刀面42的交接处，并且与切削刃口 41相连的前刀面44上设置导屑槽441。
[0039]相邻两个锯齿2上的锯齿刀头4后刀面42上设置的断屑槽421左右交替排列，相邻的断屑槽421所在的平面相互平行并且均与锯片基体的中心轴垂直。
[0040]与同一锯齿相邻的锯齿上的断屑槽421共平面。
[0041]所述的锯齿刀头采用金属陶瓷刀头，并且所述的锯齿刀头上涂覆TiAlN涂层。
[0042]本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
【权利要求】
1.一种切割不锈钢冷锯的制备方法，包括以下步骤: (1)圆锯片基体应力处理:首先对基体进行热处理回火，利用德国进口HRC矫平机对处理后的基体进行矫平处理，使基体内部残余应力得到充分释放，然后经过无变形表磨处理后，采用滚腰工艺在基体内部进行预应力处理，使其在使用过程中抵抗热应力； (2)控制异形刀头焊接精度:齿座去黑皮后在韩国进口HANA全自动高频焊接机上进行闻频焊接，并保证单枚广品焊接精度； (3)在刀头上加工出低摩擦系数导屑槽:导屑槽径向前角7°，导屑槽夹角140°，导屑槽R角大于R0.7 ; (4)在刀头上加工断屑槽:断屑槽的宽度0.35?0.45mm，槽中心距0.55?0.85mm，槽深度 0.15 ?0.30mm ; (5)在刀头上加工抗崩刃棱角:抗崩刃棱角为45°斜角，左右对称，宽度在0.75?0.1lmm之间，左右对称量小于0.03mm ； (6)在刀头上加工出切削刃口:切削刃口的宽度为0.15?0.25mm,角度-25。?-20。； (7)在刀头上加工出低摩擦系数侧面:侧面进行油冷研磨设备加工，粗糙度RaS0.20，必须要加工出侧面角度，侧面突出量，靠近前刀面处相对焊接面齿高处高出量在0.02?0.03mm之间；靠近刀尖处相对焊接面底部齿宽处，高出量在0.07?0.1Omm之间； (8)在刀头加工后进行刃口钝化处理:利用日本进口的全自动刀头钝化设备进行刃口钝化处理，处理频率3?5圈/枚； (9)在刀头研磨并钝化处理后TiAlN涂层处理。
2.如权利要求1所述的切割不锈钢冷锯的制备方法，其特征在于:(9)中的TiAlN涂层处理步骤为: 1)所有冷锯按照工业清洗标准进行清洗； 2)将圆锯片用圆板一枚枚间隔开，过程中防止刀头撞伤； 3)将圆锯片装夹好后放入炉中，抽真空到5.0X 10_3?9.0X 10_3Pa ； 4)采用电子枪等离子增强的多弧技术，由Ar离子和Ti离子共同对试样进行清洗打底； 5)逐渐降低偏压到-600V?-200V，通入氮气，沉积0.002mm的Ti/TiN符合过渡层(由纯Ti逐渐过渡到TiN)； 6)采用电子枪等离子辅助增强的非平衡磁控溅射技术沉积TiAlN涂层。
3.如权利要求2所述的切割不锈钢冷锯的制备方法，其特征在于=TiAlN涂层处理中Ti和Al原子比为60:40的热等静压钛铝合金靶作为溅射靶材，纯Ti靶作为多弧靶材，气体采用工业高纯氩气和氮气。
4.根据权利要求3所述的切割不锈钢冷锯的制备方法，其特征在于=TiAlN涂层基体为金属陶瓷刀头。
5.如权利要求3所述的切割不锈钢冷锯的制备方法，其特征在于=TiAlN涂层的沉积采用电子枪等离子辅助增强的平衡磁控溅射技术，电子枪电流110?145A，磁控靶电流13?20A ;涂层沉积时真空度:0.08?0.45Pa，氮气流量:35?80cm3/min，沉积偏压:-50V?-80V，沉积时间13?60min。
6.按照权利要求1所述的切割不锈钢冷锯的制备方法构建的锯片，包括锯片基体、设置在锯片基体圆周上的锯齿和设置在锯片基体上的安装孔，相邻的锯齿之间的锯片基体上设置与锯齿齿背相连的齿底容屑槽，所述锯齿迎向切削方向的锯片基体齿座上安装锯齿刀头，并且锯齿刀头的切削刃口迎向切削方向，其特征在于:所述的锯齿刀头的后刀面上设置断屑槽，所述的锯齿刀头后刀面和上端主侧面相交处切出抗崩刃棱角，所述的切削刃口设置在前刀面和后刀面的交接处，并且与切削刃口相连的前刀面上设置导屑槽。
7.如权利要求6所述的切割不锈钢冷锯的制备方法构建的锯片，其特征在于:相邻两个锯齿上的锯齿刀头后刀面上设置的断屑槽左右交替排列，相邻的断屑槽所在的平面相互平行并且均与锯片基体的中心轴垂直。
8.如权利要求7所述的切割不锈钢冷锯的制备方法构建的锯片，其特征在于:与同一锯齿相邻的锯齿上的断屑槽共平面。
9.如权利要求8所述的切割不锈钢冷锯的制备方法构建的锯片，其特征在于:所述的锯齿刀头采用金属陶瓷刀头，并且所述的锯齿刀头上涂覆TiAlN涂层。
【文档编号】B23D61/04GK104353898SQ201410521180
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年9月30日 优先权日:2014年9月30日
【发明者】罗辉, 王学华 申请人:杭州和源精密工具有限公司