一种钢轨修复用铣刀的制作方法

本实用新型涉及一种铣刀，属于机械刀具技术领域。具体的，本实用新型涉及一种钢轨修复用铣刀。

背景技术：

我国轨道交通行业不断向前发展，钢轨作为承载列车的重要基础设施，在轨道交通发展中发挥着举足轻重的作用。钢轨为机车、客/货车的车轮提供连续、平顺和小阻力的滚动平面，用于引导机车车辆的车轮前进，承受车轮的巨大压力，并将力传递到轨枕上。我国使用较为广泛的钢轨材料是u71mn和u75v，这两种钢轨材料都属于典型的高碳合金钢，其组织含有较多的珠光体，而且弥散度较高，韧性、塑性和疲劳性能较好，是国内高强度钢轨中性能较为稳定的钢种。钢轨在长期服役过程中，由于车轮的周期性的碾压、摩擦、冲击，会使钢轨出现一系列的病害，我国钢轨线路的病害情况，主要有钢轨肥边、轨顶面擦伤或剥离、波浪形磨耗、鱼鳞纹(表面局部微细疲劳裂纹)、钢轨侧磨、压溃、锈蚀等病害，这些病害会直接影响乘客乘坐车辆的安全性和舒适性。

目前处理钢轨线路病害的方式主要包括直接打磨和铣削+打磨两种方式，后者通过铣刀将病害位置作仿形铣削修复，然后通过打磨获得要求的表面质量，具有较高的效率。

现有的钢轨铣刀主要采用硬质合金基体和表面涂层强化这一结构，铣削作业一段距离后，刀片出现刃口磨损和崩刃现象，影响钢轨表面质量和作业进度。

技术实现要素：

基于以上技术问题，本实用新型提供了一种钢轨修复用铣刀，从而解决了现有钢轨铣刀刃口易磨损、崩刃及铣刀整体耐磨性差的技术问题。

为解决以上技术问题，本实用新型采用的具体技术方案如下：

一种钢轨修复用铣刀，该铣刀包括由硬质合金基体构成的铣刀主体，在铣刀主体的刃口覆盖有一层聚晶氮化硼层，该聚晶氮化硼层延伸至刃口两侧的前刀面和后刀面而将前刀面和后刀面局部覆盖，所述铣刀主体和聚晶氮化硼层表面均还覆盖有一层耐磨涂层。

优选的，所述硬质合金基体采用钢结硬质合金或钨钴硬质合金制成。

优选的，所述聚晶氮化硼层为立方氮化硼以金属或陶瓷为粘接剂高温烧结而成。

优选的，所述铣刀前刀面聚晶氮化硼层的覆盖面积大于后刀面聚晶氮化硼层的覆盖面积。

优选的，所述耐磨涂层为pvd涂层或cvd涂层。

优选的，所述耐磨涂层的厚度为1～15μm。

优选的，所述耐磨涂层的材质为三氧化二铝、碳氮化钛、氮化钛或氮铝化钛。

优选的，所述刃口为倒角或圆角。

优选的，所述聚晶氮化硼层采用真空钎焊方式或机械嵌合的方式复合于铣刀主体的前刀面、刃口及后刀面。

由于采用了以上技术方案，本实用新型的钢轨修复用铣刀通过由耐磨性能优异的聚晶氮化硼层，和抗冲击性能良好的硬质合金基体，组成复合结构实现优势性能互补，具有更优异的综合力学性能，在钢轨铣削修复过程中，能应对各种病害条件下的钢轨线路，耐磨性能和抗崩刃性能优异，使用寿命长。

附图说明

图1是踏面铣刀的结构示意图；

图2是轨距角铣刀的结构示意图；

图3是肥边铣刀的结构示意图；

图4是踏面铣刀的局部剖视图；

图5是图4中a处的结构放大图；

图中的标记分别表示为：1、后刀面；2、聚晶氮化硼层；3、刃口；4、前刀面；5、硬质合金基体；6、耐磨涂层。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1-5所示，一种钢轨修复用铣刀，该铣刀结构可以运用在踏面铣刀、轨距角铣刀或肥边铣刀等形式的铣刀上，具体的，本实施例以踏面铣刀为例，钢轨修复用铣刀包括由硬质合金基体5构成的铣刀主体，铣刀主体上可设置固定孔、通孔、螺纹孔等用于将该铣刀固定在相应刀座或刀架上，在该铣刀主体的刃口3则覆盖有一层聚晶氮化硼层2，并且聚晶氮化硼层2延伸至刃口3两侧的前刀面4和后刀面1，从而将前刀面4和后刀面1局部覆盖，形成铣刀刃口3(铣刀的铣削部位)、前刀面4(前刀面即铣刀加工切屑流出时，与切屑产生剧烈摩擦的刀具面)和后刀面1(后刀面与前刀面相对，主要与已加工表面产生摩擦)均覆盖有聚晶氮化硼层2的复合层结构，并且，在该铣刀主体和聚晶氮化硼层2表面均还覆盖有一层耐磨涂层6。

基于以上铣刀结构，本实施例以硬质合金作为基体，刃口3、前刀面4和后刀面1材料为聚晶氮化硼，使刀具兼具优异耐磨性能和抗崩刃性，提高了铣刀单刃口寿命和作业效率。

本实施例中的硬质合金基体5可采用钢结硬质合金或钨钴硬质合金制成。钢结硬质合金或钨钴硬质合金的强度韧性可根据需要进行调节，比如，为获取需要的基体强韧度，可选用92wt.％wc硬质相+8wt.％co粘结相的组合，使得硬质合金基体强度可达1550～1650hv，压痕韧性可达9～10mpa.m^1/2；或选用90wt.％wc硬质相+10wt.％co粘结相的组合，硬质合金基体强度可达1450～1600hv，压痕韧性可达10～11mpa.m^1/2；还可选用88wt.％wc硬质相+12wt.％co粘结相的组合，硬质合金基体强度可达1350～1500hv，压痕韧性可达11～12mpa.m^1/2。

本实施例中的聚晶氮化硼层2为立方氮化硼以金属或陶瓷为粘接剂高温烧结而成。聚晶氮化硼层2可根据加工条件和对象特性，选用不同立方氮化硼体积含量和不同金属或陶瓷粘结剂制备，实现超硬层性能的个性化定制，可对不同病害条件下的钢轨开发设计出谱系化的超硬层材料，比如，以金属为粘结剂，立方氮化硼体积分数分别设计为40％、60％和80％，相应聚晶氮化硼层的硬度可分别达到2000～3000hv、3000～4500hv、4500～6000hv。另外，可以以al(铝)、tic(碳化硅)和ti3sic2(碳化钛硅)作为粘结剂，粘结剂质量分数定为10％，相应聚晶氮化硼层的硬度可分别达到3600hv、2800hv、2600hv。

为提高铣刀前刀面4的抗磨损性能，本实施例的前刀面4的聚晶氮化硼层2的覆盖面积大于后刀面1聚晶氮化硼层2的覆盖面积。本实施例中，铣刀使用时，前刀面4会持续与加工产品的切屑接触并持续摩擦，不仅需要承受较大的摩擦力，还会产生大量热量，因此，该部分极易磨损、崩裂，通过聚晶氮化硼大面积覆盖前刀面4，从而可以利用聚晶氮化硼的高耐磨性能减少前刀面4的磨损。

本实施例的耐磨涂层6为pvd涂层或cvd涂层，耐磨涂层6的厚度为1～15μm，耐磨涂层6的材质为三氧化二铝、碳氮化钛、氮化钛或氮铝化钛。从而通过耐磨涂层6进一步增加铣刀耐磨性能和抗崩刃性。

本实施例的刃口3为倒角或圆角，从而可以根据需要选择合适的刃口。

本实施例的聚晶氮化硼层2采用真空钎焊方式焊接于铣刀主体的前刀面4、刃口3及后刀面1。本实施例可先制备出预留聚晶氮化硼层焊接位的硬质合金基体5，然后再通过真空钎焊方式焊接聚晶氮化硼层2，并保证二者的焊接强度和焊接质量稳定性。本实施例中，真空钎焊方式还可通过其他方式如机械嵌合等方式进行替换。

如上所述即为本实用新型的实施例。前文所述为本实用新型的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述实用新型人的实用新型验证过程，并非用以限制本实用新型的专利保护范围，本实用新型的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。