本发明涉及铣床刀片生产加工
技术领域：
，具体涉及一种立式方形铣床用刀片及其生产工艺。
背景技术：
：随着现代工业的进步，工业制品的性能也在逐步提高，对机械加工行业的要求也随之提高。铣床主要指用铣刀对工件多种表面进行加工的机床，随着数控机床的普及，铣刀的应用范围大大增加了。通常铣刀以旋转运动为主运动，工件和铣刀的移动为进给运动，它可以加工平面、沟槽，也可以加工各种曲面、齿轮等。铣床除能铣削平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外，还能加工比较复杂的型面，效率较刨床高，在机械制造和修理部门得到广泛应用。在铣床工作过程中，主要依靠的就是铣刀的各种操作，因此，铣刀的对铣床来说，是至关重要的功能部件之一。铣刀按用途区分有多种常用的型式：①圆柱形铣刀：用于卧式铣床上加工平面。刀齿分布在铣刀的圆周上，按齿形分为直齿和螺旋齿两种。按齿数分粗齿和细齿两种。螺旋齿粗齿铣刀齿数少，刀齿强度高，容屑空间大，适用于粗加工；细齿铣刀适用于精加工。②面铣刀：用于立式铣床、端面铣床或、龙门铣床、上加工平面，端面和圆周上均有刀齿，也有粗齿和细齿之分。其结构有整体式、镶齿式和可转位式3种。③立铣刀：用于加工沟槽和台阶面等，刀齿在圆周和端面上，工作时不能沿轴向进给。当立铣刀上有通过中心的端齿时，可轴向进给。④三面刃铣刀：用于加工各种沟槽和台阶面，其两侧面和圆周上均有刀齿。⑤角度铣刀：用于铣削成一定角度的沟槽，有单角和双角铣刀两种。⑥锯片铣刀：用于加工深槽和切断工件，其圆周上有较多的刀齿。为了减少铣切时的摩擦，刀齿两侧有15’-1°的副偏角。此外，还有键槽铣刀燕尾槽铣刀t形槽铣刀和各种成形铣刀等。铣刀作为一种多刃刀具，是高速切削刀具中最常见的刀具之一，高速切削不仅意味着高效率，同时意味着较小的切削力，较低的变形量以及优异的加工质量。但高速切削也会导致产生大量的切削热，使切削温度提高，使刀具发生磨料磨损、粘结磨损和扩散磨损。同时，高温介质中非金属元素易侵入刀具，生成晶尖脆性相，产生裂纹，大大影响了刀具的使用寿命。因此，为了提高铣床的工作效率和质量，设计出一种新的高强硬度、高热稳定性、高精度的铣刀是当下的必然趋势。技术实现要素：针对上述存在的问题，本发明提出了一种立式方形铣床用刀片及其生产工艺，通过合理的原料选配和工艺改进，对其中的原料进行适当的预处理和预制，然后再复配制备，综合性能稳定性更强，本体与外覆硬质层间的结合力高，强硬度显著提高，同时，具有优异的散热导热和人稳定性，有效延长了使用寿命，刀片使用质量显著提高。为了实现上述的目的，本发明采用以下的技术方案：一种立式方形铣床用刀片，包括刀片本体以及包覆其外的硬质层，两者厚度比为10:1-2；其中，硬质层由复合纤维、塑料合金颗粒与金属颗粒的混合物组成，三者质量比为1:1.5-3:6-10。优选的，刀片本体包括以下质量百分含量组分：c3.0-3.5％、si1.42-1.68％、mn1.5-1.8％、b0.3-0.6％、mg3.3-4.6％、v0.5-1.2％、sc0.35-0.5％、nb≤0.5％、n≤0.2％、y≤0.2％、余量为fe和不可避免的杂质。优选的，复合纤维包括碳纤维、海藻碳纤维、硼酸镁晶须、玻璃纤维，四者质量比为1：0.2-0.4:0.5-1:0.5-1。优选的，塑料合金颗粒为pp/abs塑料合金颗粒，由以下原料制成：pp塑料20-30份、abs塑料15-30份、硅烷偶联剂2-4份、填充剂10-30份、活化剂3-7份。优选的，填充剂为质量比2:1：1的碳酸钙、陶瓷微球和凹凸棒土混合物；所述活化剂为摩尔比1：0.7的纳米氧化锌、硬脂酸铝混合物。优选的，金属颗粒包括以下质量百分含量组分：氮化镁5-8％、氮化铝10-20％、铍青铜15-25％、海绵铁15-30％、废铁余量。优选的，立式方形铣床用刀片，生产工艺包括以下步骤：1)刀片本体的制备按质量百分含量取料，投入中频电炉中，先在400-700℃预热处理15min，然后升温至熔融，精炼除渣，调节温度在1250-1280℃出包，随流加入铁水质量0.4-1.0％的稀土硅铁孕育剂，然后进行注模成型，取出后先进行一次热处理，具体为先由600℃梯度升温至900℃，保温1-2h，水雾淬后再由250℃梯度升温至400℃，保温2-3h，得刀片本体备用；2)复合纤维的制备按质量比取料，将各纤维原料置于含氮过热水蒸气中热处理1-3h，取出后90℃真空干燥1-2h，备用；3)塑料合金颗粒的制备按重量份取料，将pp塑料加热至软化，然后将活化剂加入其中，混匀后加入abs塑料，继续升温加热至160-170℃，混炼3-5min，再向其中依次加入硅烷偶联剂和填充剂，继续混炼5-8min，挤出造粒，备用；4)金属颗粒的制备按质量百分含量取料，并置于氮气氛围下100-120℃保温处理60-90min，备用；5)刀片的制备将刀片本体进行二次热处理，具体为先由500℃梯度升温至800℃，保温1-2h，然后由920℃梯度升温至970℃，保温20-40min，最后再降温至600℃，由600℃梯度降温至450℃，保温2-4h，备用；将复合纤维、塑料合金颗粒、金属颗粒共混，采用加弧辉光离子渗镀将其镀覆于二次热处理后的刀片本体上，然后置于惰性氛围下由80℃梯度升温至160℃，保温处理1-5h，自然冷却后即得。优选的，步骤1)、5)中梯度升温为5℃/min，步骤5)中梯度降温为2.5-3℃/min。优选的，步骤2)中含氮过热水蒸汽中含氮量为8-9vt％，温度为150-170℃。由于采用上述的技术方案，本发明的有益效果是：本发明通过合理的原料选配和工艺改进，对其中的原料进行适当的预处理和预制，然后再复配制备，综合性能稳定性更强，本体与外覆硬质层间的结合力高，强硬度显著提高，同时，具有优异的散热导热和人稳定性，有效延长了使用寿命，刀片使用质量显著提高。在合金刀体外通过离子渗镀硬质层，有效提高了刀体的强硬度，刀体耐磨性和工作强度都得到了显著的提升。在硬质层中，将复合纤维、塑料合金颗粒与金属颗粒，合理搭配，除了保证优异的力学强硬度外，还具有优异的原料共混性和结合力，稳定性好，纤维作为连接纽带一方面与高分子树脂交联结合成稳定的空间构型，同时能够提供大量的负载位点以及空间嵌合位点，显著促进了组分间的分散、结合效果，而且，其中的海藻炭纤维与玻纤复配能够有效的对刀片进行导热散热，热稳定性强。一般铣刀在使用过程中都会配设冷却液一起使用，此时，纤维复合材料作为枢纽均匀分散于外层的硬质层，对接触到的高热量和液态试剂，能够快速转化和利用。另外，硬质层中还适量配有塑料合金，有效提高了成型和后加工性，除了提高对分子间的结合力作用外，还有良好的卸力、消散作用，使得高速运转过程中，对刀体本体的分子结构的影响有效降低，保证了刀片的应用效率和质量，有效延长饿了使用寿命，综合质量明显提高。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例1：一种立式方形铣床用刀片，包括刀片本体以及包覆其外的硬质层，两者厚度比为10:1；其中，硬质层由复合纤维、塑料合金颗粒与金属颗粒的混合物组成，三者质量比为1:1.5:8。其中：刀片本体包括以下质量百分含量组分：c3.5％、si1.5％、mn1.5％、b0.3％、mg4.2％、v1.0％、sc0.4％、nb≤0.5％、n≤0.2％、y≤0.2％、余量为fe和不可避免的杂质；复合纤维包括碳纤维、海藻碳纤维、硼酸镁晶须、玻璃纤维，四者质量比为1：0.3:1:1；塑料合金颗粒为pp/abs塑料合金颗粒，由以下原料制成：pp塑料30份、abs塑料20份、硅烷偶联剂4份、填充剂25份、活化剂6份；填充剂为质量比2:1：1的碳酸钙、陶瓷微球和凹凸棒土混合物；活化剂为摩尔比1：0.7的纳米氧化锌、硬脂酸铝混合物；金属颗粒包括以下质量百分含量组分：氮化镁6％、氮化铝15％、铍青铜20％、海绵铁20％、废铁余量。立式方形铣床用刀片，生产工艺包括以下步骤：1)刀片本体的制备按质量百分含量取料，投入中频电炉中，先在400-700℃预热处理15min，然后升温至熔融，精炼除渣，调节温度在1250-1280℃出包，随流加入铁水质量0.4-1.0％的稀土硅铁孕育剂，然后进行注模成型，取出后先进行一次热处理，具体为先由600℃以5℃/min梯度升温至900℃，保温1-2h，水雾淬后再由250℃以5℃/min梯度升温至400℃，保温2-3h，得刀片本体备用；2)复合纤维的制备按质量比取料，将各纤维原料置于150-170℃含氮过热水蒸气中热处理1-3h，含氮过热水蒸汽中含氮量为8-9vt％，取出后90℃真空干燥1-2h，备用；3)塑料合金颗粒的制备按重量份取料，将pp塑料加热至软化，然后将活化剂加入其中，混匀后加入abs塑料，继续升温加热至160-170℃，混炼3-5min，再向其中依次加入硅烷偶联剂和填充剂，继续混炼5-8min，挤出造粒，备用；4)金属颗粒的制备按质量百分含量取料，并置于氮气氛围下100-120℃保温处理60-90min，备用；5)刀片的制备将刀片本体进行二次热处理，具体为先由500℃以5℃/min梯度升温至800℃，保温1-2h，然后由920℃以5℃/min梯度升温至970℃，保温20-40min，最后再降温至600℃，由600℃以2.5-3℃/min梯度降温至450℃，保温2-4h，备用；将复合纤维、塑料合金颗粒、金属颗粒共混，采用加弧辉光离子渗镀将其镀覆于二次热处理后的刀片本体上，然后置于惰性氛围下由80℃以5℃/min梯度升温至160℃，保温处理1-5h，自然冷却后即得。实施例2：一种立式方形铣床用刀片，包括刀片本体以及包覆其外的硬质层，两者厚度比为10:1；其中，硬质层由复合纤维、塑料合金颗粒与金属颗粒的混合物组成，三者质量比为1:2:10。其中：刀片本体包括以下质量百分含量组分：c3.5％、si1.5％、mn1.5％、b0.3％、mg4.2％、v1.0％、sc0.4％、nb≤0.5％、n≤0.2％、y≤0.2％、余量为fe和不可避免的杂质；复合纤维包括碳纤维、海藻碳纤维、硼酸镁晶须、玻璃纤维，四者质量比为1：0.3:0.5:1；塑料合金颗粒为pp/abs塑料合金颗粒，由以下原料制成：pp塑料20份、abs塑料20份、硅烷偶联剂2份、填充剂15份、活化剂3份；填充剂为质量比2:1：1的碳酸钙、陶瓷微球和凹凸棒土混合物；活化剂为摩尔比1：0.7的纳米氧化锌、硬脂酸铝混合物；金属颗粒包括以下质量百分含量组分：氮化镁8％、氮化铝15％、铍青铜20％、海绵铁25％、废铁余量。立式方形铣床用刀片，生产工艺同实施例1。实施例3：一种立式方形铣床用刀片，包括刀片本体以及包覆其外的硬质层，两者厚度比为10:2；其中，硬质层由复合纤维、塑料合金颗粒与金属颗粒的混合物组成，三者质量比为1:3:10。其中：刀片本体包括以下质量百分含量组分：c3.5％、si1.5％、mn1.5％、b0.3％、mg4.2％、v1.0％、sc0.4％、nb≤0.5％、n≤0.2％、y≤0.2％、余量为fe和不可避免的杂质；复合纤维包括碳纤维、海藻碳纤维、硼酸镁晶须、玻璃纤维，四者质量比为1：0.4:0.5:0.5；塑料合金颗粒为pp/abs塑料合金颗粒，由以下原料制成：pp塑料20份、abs塑料30份、硅烷偶联剂4份、填充剂30份、活化剂5份；填充剂为质量比2:1：1的碳酸钙、陶瓷微球和凹凸棒土混合物；活化剂为摩尔比1：0.7的纳米氧化锌、硬脂酸铝混合物；金属颗粒包括以下质量百分含量组分：氮化镁5％、氮化铝20％、铍青铜15％、海绵铁15％、废铁余量。立式方形铣床用刀片，生产工艺同实施例1。实施例4：一种立式方形铣床用刀片，包括刀片本体以及包覆其外的硬质层，两者厚度比为10:2；其中，硬质层由复合纤维、塑料合金颗粒与金属颗粒的混合物组成，三者质量比为1:2:8。其中：刀片本体包括以下质量百分含量组分：c3.5％、si1.5％、mn1.5％、b0.3％、mg4.2％、v1.0％、sc0.4％、nb≤0.5％、n≤0.2％、y≤0.2％、余量为fe和不可避免的杂质；复合纤维包括碳纤维、海藻碳纤维、硼酸镁晶须、玻璃纤维，四者质量比为1：0.2:1:1；塑料合金颗粒为pp/abs塑料合金颗粒，由以下原料制成：pp塑料20份、abs塑料25份、硅烷偶联剂3份、填充剂20份、活化剂5份；填充剂为质量比2:1：1的碳酸钙、陶瓷微球和凹凸棒土混合物；活化剂为摩尔比1：0.7的纳米氧化锌、硬脂酸铝混合物；金属颗粒包括以下质量百分含量组分：氮化镁6％、氮化铝15％、铍青铜25％、海绵铁25％、废铁余量。立式方形铣床用刀片，生产工艺生产工艺同实施例1。实施例5：一种立式方形铣床用刀片，包括刀片本体以及包覆其外的硬质层，两者厚度比为10:2；其中，硬质层由复合纤维、塑料合金颗粒与金属颗粒的混合物组成，三者质量比为1:1.5:6。其中：刀片本体包括以下质量百分含量组分：c3.5％、si1.5％、mn1.5％、b0.3％、mg4.2％、v1.0％、sc0.4％、nb≤0.5％、n≤0.2％、y≤0.2％、余量为fe和不可避免的杂质；复合纤维包括碳纤维、海藻碳纤维、硼酸镁晶须、玻璃纤维，四者质量比为1：0.4:0.5:1；塑料合金颗粒为pp/abs塑料合金颗粒，由以下原料制成：pp塑料30份、abs塑料15份、硅烷偶联剂4份、填充剂20份、活化剂7份；填充剂为质量比2:1：1的碳酸钙、陶瓷微球和凹凸棒土混合物；活化剂为摩尔比1：0.7的纳米氧化锌、硬脂酸铝混合物；金属颗粒包括以下质量百分含量组分：氮化镁8％、氮化铝10％、铍青铜25％、海绵铁25％、废铁余量。立式方形铣床用刀片，生产工艺生产工艺同实施例1。实施例6：一种立式方形铣床用刀片，包括刀片本体以及包覆其外的硬质层，两者厚度比为10:1；其中，硬质层由复合纤维、塑料合金颗粒与金属颗粒的混合物组成，三者质量比为1:2:7。其中：刀片本体包括以下质量百分含量组分：c3.5％、si1.5％、mn1.5％、b0.3％、mg4.2％、v1.0％、sc0.4％、nb≤0.5％、n≤0.2％、y≤0.2％、余量为fe和不可避免的杂质；复合纤维包括碳纤维、海藻碳纤维、硼酸镁晶须、玻璃纤维，四者质量比为1：0.3:0.5:0.6；塑料合金颗粒为pp/abs塑料合金颗粒，由以下原料制成：pp塑料20份、abs塑料15份、硅烷偶联剂2份、填充剂15份、活化剂4份；填充剂为质量比2:1：1的碳酸钙、陶瓷微球和凹凸棒土混合物；活化剂为摩尔比1：0.7的纳米氧化锌、硬脂酸铝混合物；金属颗粒包括以下质量百分含量组分：氮化镁5％、氮化铝15％、铍青铜15％、海绵铁15％、废铁余量。立式方形铣床用刀片，生产工艺生产工艺同实施例1。将本发明实施例制得的铣床用刀片，进行性能检测，数据如下：其中：对比例1为原始刀片本体，表层未作离子渗镀处理；对比例2为以实施例1为基础，硬质层中不含复合纤维；对比例3为以实施例1为基础，硬质层中不含塑料合金颗粒；硬度，hrc磨损率，％耐温性，℃实施例173.10.070850-1000实施例272.80.072850-1000实施例373.90.066850-1000实施例473.20.069850-1000实施例572.50.072850-1000实施例672.40.073850-1000对比例161.20.223600-700对比例263.70.134650-750对比例366.40.610800-1000以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。当前第1页12