專利名稱：一種滾刀及其成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種加工刀具及其制作方法，具體的說(shuō)是一種整體涂層齒輪滾刀 及其成型方法。
背景技術(shù)：
目前，一般大模數(shù)齒輪滾刀的制作是采用高速鋼材料作為切削材料，以鑲片形式 做成鑲片式齒輪滾刀。鑲片形式做成的鑲片式齒輪滾刀結(jié)構(gòu)不夠合理，刀具強(qiáng)度低，設(shè)計(jì)的 齒數(shù)比較少，不利于提高切削效率，齒面粗糙度也比較大，其切削性能和耐用度均比較低； 而且普通鑲片高速鋼滾刀只能加工熱處理硬度小于HB300以下的材料，并且易磨損，不能 夠滿足對(duì)大型齒輪一次滾切完成的加工要求，齒輪的加工精度就無(wú)法保證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是為解決大型齒輪、較高硬度齒面齒輪的滾齒精加工難題，提高齒輪 的加工精度，從而提供了一種整體涂層的滾刀及其成型方法，其改善了切削性能和硬度強(qiáng) 度，提高滾刀耐用度兩倍以上，并且能夠滿足對(duì)大型齒輪一次滾切完成的加工要求，有效提 高了齒輪的加工精度。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種滾刀，由外圓、刀齒和 內(nèi)孔構(gòu)成，滾刀長(zhǎng)度> 380 mm，外圓采用粉末冶金高速鋼鍛造成型，外圓和刀齒上設(shè)有一 層TiAlN涂層，涂層厚度為3-6 μ m,外圓直徑> 300 mm,內(nèi)孔上設(shè)有鍵槽，齒面的粗糙度 Ra ^ 0. 8 μ m,刀齒高度彡50 mm。一種滾刀的成型方法，采用粉末冶金高速鋼作為刀具材料，通過整體涂層的加工 方法，精加工后涂層TiAIN，制成高硬度、高耐磨性的大型齒輪加工滾刀，方法步驟如下步驟一、采用粉末冶金高速鋼鍛件作為坯料，先將坯料表面進(jìn)行加工清理，超聲波探 傷，得到合格坯料備用；步驟二、采用步驟一制得的坯料加工滾刀內(nèi)孔留精磨量0. 5-2mm，加工鍵槽、滾刀齒形， 齒厚留余量1. 5-3 mm ；加工滾刀齒槽、齒背和齒底后角；步驟三、將步驟二加工后的坯料各棱邊、尖角進(jìn)行修整處理；步驟四、將步驟三修整后得到的坯料采用淬火工藝加工，淬火溫度1050-1230°C，時(shí) 間5-20min，油冷至300°C以下再采用回火工藝加工，回火溫度540— 570°C，保溫時(shí)間 2-4h，回火次數(shù)1-5次，回火結(jié)束后空氣冷卻至室溫；步驟五、將步驟四得到的坯料進(jìn)行精加工，精磨滾刀內(nèi)孔、滾刀軸臺(tái)外圓、滾刀前刃面 和滾刀齒形，然后再對(duì)滾刀各部表面進(jìn)行拋光處理，得到精加工滾刀，備用； 步驟六、將精加工滾刀放入涂層爐對(duì)滾刀進(jìn)行TIAlN涂層，滾刀成型。本發(fā)明中所述粉末冶金高速鋼的型號(hào)為S390 ；所述的淬火溫度為奧氏體化溫度。所述的超聲波探傷所采用的設(shè)備為脈沖反射式超聲波探傷儀；所述的涂層爐為市售刀具加工用的涂層爐，所述的TIAlN為市售涂層材料。
有益效果是本發(fā)明采用了整體涂層滾刀的設(shè)計(jì)加工方法，突破了常規(guī)的滾刀加 工工藝，制得的滾刀與鑲片形式做成鑲片式齒輪滾刀相比，整體涂層粉末冶金高速鋼滾刀 較鑲片齒輪滾刀的結(jié)構(gòu)更緊湊，刀具強(qiáng)度更高，能夠設(shè)計(jì)成較多齒數(shù)，提高了切削效率，降 低了齒面粗糙度，滾刀經(jīng)涂層后其切削性能和耐用度均優(yōu)于鑲片高速鋼刀具，提高滾刀耐 用度兩倍以上，而且能夠切削熱處理硬度HB320更高以上的材料，并且能夠滿足對(duì)大型齒 輪一次滾切完成的加工要求，保證了齒輪的加工精度。本方法具有操作精確，加工效率高， 產(chǎn)品成型率高，提高了材料的使用率。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1的右視示意圖；圖中標(biāo)記是1、外圓，2、刀齒，3、內(nèi)孔，4、鍵槽，5、齒底，6、齒背，7、刀齒前刃面，8、齒頂， 9、齒底后角，10、齒槽，11、切削刃，12、滾刀軸臺(tái)外圓。
具體實(shí)施例方式如圖1，所示呈圓柱狀的滾刀體兩端設(shè)有滾刀軸臺(tái)外圓12，在兩端滾刀軸臺(tái)外圓 12之間的滾動(dòng)體上設(shè)有四個(gè)相等的滾刀模，相鄰滾刀模之間設(shè)有齒底5，齒底5與齒頂8形 狀一致，圖2所示滾刀模的外圓1上均等設(shè)有十個(gè)刀齒2，相鄰刀齒2之間設(shè)有齒槽10，刀 齒2的左側(cè)為齒背6，右側(cè)為切削刃11，切削刃11下端與齒槽10相交處為齒底后角9，在內(nèi) 孔3上設(shè)有鍵槽4。實(shí)施例一一種滾刀，由外圓、刀齒和內(nèi)孔構(gòu)成，滾刀長(zhǎng)度為380 mm，外圓采用粉末冶金高速鋼鍛 造成型，外圓和刀齒上設(shè)有一層TiAlN涂層，涂層厚度為4. 5 μ m，外圓直徑為300 mm,齒面表 面的粗糙度Ra為0. 8 μ m，刀齒高度50 mm。一種滾刀的成型方法，方法步驟如下步驟一、采用S390粉末冶金高速鋼鍛件作為滾刀坯料，坯料的長(zhǎng)度為380 mm，直徑為 300 mm，先用車床將滾刀坯料外圓表面進(jìn)行加工磨光，然后采用脈沖反射式超聲波探傷儀對(duì) 滾刀坯料內(nèi)孔、外圓進(jìn)行超聲波探傷達(dá)到Q/LK905-93 2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)得到合格滾刀坯料，備用；步驟二、采用步驟一制得的滾刀坯料采用線切割機(jī)加工滾刀內(nèi)孔，直徑留余量4mm;再 用車床加工滾刀外圓、端面和內(nèi)孔，內(nèi)孔留余量1mm，兩端臺(tái)肩留余量0. 6mm ；然后用線切割 機(jī)加工做好鍵槽，車床加工滾刀齒形，齒厚留余量2 mm ；線切割機(jī)加工齒槽，數(shù)控鏜加工滾 刀齒頂、齒背和齒底后角，用鏟齒磨床加工齒形留精磨量1. 5mm，備用；步驟三、將步驟二加工后的滾刀坯料的各棱邊、尖角進(jìn)行修圓處理，圓弧表面圓滑過 渡，達(dá)到工藝要求，備用；步驟四、將步驟三修整后得到的坯料采用真空爐進(jìn)行淬火工藝加工，從常溫加熱5小 時(shí)達(dá)到到1190°C，在1190°C保溫加熱5min，采用油冷法將溫度降至300°C再采用井式回火 爐進(jìn)行回火工藝加工，回火溫度560°C，保溫時(shí)間3h，回火次數(shù)4次，回火后盡快地冷到 室溫，待坯料冷至室溫進(jìn)行第二次回火，在第二次回火后到第三次回火之前對(duì)坯料進(jìn)行深 冷處理-120°C處理3h，回火結(jié)束后空氣冷卻至室溫，用里式硬度計(jì)檢查硬度HRC67 ；步驟五、將步驟四冷卻后得到的滾刀坯料進(jìn)行精加工，精車磨滾刀內(nèi)孔、滾刀軸臺(tái)外 圓、滾刀前刃面和滾刀齒形，然后再對(duì)各部表面進(jìn)行拋光處理，精磨后滾刀齒面表面粗糙度 達(dá)到RaO. 8，刀齒高度50 mm，適當(dāng)將滾刀非切削刃棱邊進(jìn)行適當(dāng)?shù)拟g化刀齒刃口，利于提高 涂層質(zhì)量，得到精加工滾刀；步驟六、將精加工滾刀放入涂層爐進(jìn)行TIAlN涂層，外圓和刀齒上設(shè)有一層TiAlN涂 層，涂層厚度為4. 5 μ m，可針對(duì)滾刀各部尺寸設(shè)計(jì)涂層3 μ m,達(dá)到預(yù)定要求，大模數(shù)10齒的 滾刀成型。本實(shí)施例熱處理中的淬火加熱時(shí)間的確定選擇加熱系數(shù)時(shí)，結(jié)合爐子的升溫速 度、加熱時(shí)的裝夾方式、裝爐量以及預(yù)熱溫度等因素。加熱時(shí)間按有效截面6-10秒/mm計(jì) 算，截面大的工件選用的加熱系數(shù)較小，反之，截面小的工件選用的加熱系數(shù)較大。特大的 工件可以小于6-10秒/mm計(jì)算，特小的工件可以采用彡1 2秒/mm計(jì)算。在整個(gè)加熱時(shí)間 中，保溫時(shí)間應(yīng)占1/3-1/2。試驗(yàn)測(cè)得本實(shí)施例熱處理制得的試棒晶粒度比W6Mo5Cr4vAL試棒晶粒度11級(jí)更細(xì)。實(shí)施例二一種滾刀，由外圓、刀齒和內(nèi)孔構(gòu)成，外圓采用粉末冶金高速鋼鍛造成型，外圓和刀齒 上設(shè)有一層TiAlN涂層，涂層厚度為3 μ m,滾刀長(zhǎng)度為390 mm,外圓直徑為310 mm,齒面的粗 糙度RaO. 7 μ m，刀齒高度52 mm。一種滾刀的成型方法，方法步驟如下步驟一、采用S390粉末冶金高速鋼鍛件作為滾刀坯料，坯料的長(zhǎng)度為390 mm，直徑為 310 mm，先用車床將滾刀坯料外圓表面進(jìn)行加工磨光，然后采用脈沖反射式超聲波探傷儀對(duì) 滾刀坯料內(nèi)孔、外圓進(jìn)行超聲波探傷達(dá)到Q/LK905-93 2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)得到合格滾刀坯料，備用；步驟二、采用步驟一制得的滾刀坯料采用線切割機(jī)加工滾刀內(nèi)孔，直徑留余量5mm;再 用車床加工滾刀外圓、端面和內(nèi)孔，內(nèi)孔留余量2mm，兩端臺(tái)肩留余量0. 8mm ；然后用線切割 機(jī)加工做好鍵槽，車床加工滾刀齒形，齒厚留余量3 mm ；線切割機(jī)加工齒槽，數(shù)控鏜加工滾 刀齒頂、齒背和齒底后角，用鏟齒磨床加工齒形留精磨量2mm，備用；步驟三、將步驟二加工后的滾刀坯料的各棱邊、尖角進(jìn)行修圓處理，圓弧表面圓滑過 渡，達(dá)到工藝要求，備用；步驟四、將步驟三修整后得到的坯料采用真空爐淬火進(jìn)行熱處理，淬火溫度1050°C， 保溫時(shí)間20min，油冷至200°C再采用回火工藝加工，回火溫度540°C，保溫時(shí)間2h，回火 次數(shù)5次，回火后盡快地冷到室溫，待坯料冷至室溫進(jìn)行第二次回火，在第三次回火后到 第四次回火之前對(duì)坯料進(jìn)行深冷處理-140°C處理90min，回火結(jié)束后空冷至室溫，硬度 HRC63 ；步驟五、將步驟四冷卻后得到的滾刀坯料進(jìn)行精加工，精車磨滾刀內(nèi)孔、滾刀軸臺(tái)外 圓、滾刀前刃面和滾刀齒形，然后再對(duì)各部表面進(jìn)行拋光處理，精磨后滾刀齒面表面粗糙度 達(dá)到feO. 7，刀齒高度52 mm，適當(dāng)將滾非切削刃棱邊進(jìn)行倒鈍處理，得到精加工滾刀；步驟六、將精加工滾刀放入涂層爐進(jìn)行TIAlN涂層，外圓和刀齒上設(shè)有一層TiAlN涂 層，涂層厚度為3 μ m，大模數(shù)10齒的滾刀成型。實(shí)施例三一種滾刀，由外圓、刀齒和內(nèi)孔構(gòu)成，外圓采用粉末冶金高速鋼鍛造成型，外圓和刀齒 上設(shè)有一層TiAlN涂層，涂層厚度為3 μ m，滾刀長(zhǎng)度為400 mm，外圓直徑為3200 mm，齒面的 粗糙度RaO. 6 μ m，刀齒高度53 mm。步驟一、采用S390粉末冶金高速鋼鍛件作為滾刀坯料，坯料的長(zhǎng)度為400 mm，直徑 為320 mm，先用車床將滾刀坯料外圓表面進(jìn)行加工磨光，然后采用脈沖反射式超聲波探傷 儀對(duì)滾刀坯料內(nèi)孔、外圓進(jìn)行超聲波探傷達(dá)到Q/LK905-93 2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)得到合格滾刀坯料，備 用；步驟二、采用步驟一制得的滾刀坯料采用線切割機(jī)加工滾刀內(nèi)孔，直徑留余量6mm ；再 用車床加工滾刀外圓、端面和內(nèi)孔，內(nèi)孔留余量0. 5mm，兩端臺(tái)肩留余量0. 9mm ；然后用線切 割機(jī)加工做好鍵槽，車床加工滾刀齒形，齒厚留余量1. 5 mm ；線切割機(jī)加工齒槽，數(shù)控鏜加 工滾刀齒頂、齒背和齒底后角，用鏟齒磨床加工齒形留精磨量2. 5mm，備用；步驟三、將步驟二加工后的滾刀坯料的各棱邊、尖角進(jìn)行修圓處理，圓弧表面圓滑過 渡，達(dá)到工藝要求，備用；步驟四、將步驟三修整后得到的坯料采用真空爐淬火進(jìn)行熱處理，淬火溫度1230°C， 保溫時(shí)間20min，油冷至65°C再采用回火工藝加工，回火溫度570°C，保溫時(shí)間3h，回火次 數(shù)3次，回火后盡快地冷到室溫，待坯料冷至室溫進(jìn)行下次回火，在第二次回火后到第三 次回火之前對(duì)坯料進(jìn)行深冷處理-80°C處理2h，回火結(jié)束后空冷至室溫，硬度HRC63 ；步驟五、將步驟四冷卻后得到的滾刀坯料進(jìn)行精加工，精車磨滾刀內(nèi)孔、滾刀軸臺(tái)外 圓、滾刀前刃面和滾刀齒形，然后再對(duì)各部表面進(jìn)行拋光處理，精磨后滾刀齒面表面粗糙度 達(dá)到RaO. 6，刀齒高度53 mm，適當(dāng)將滾非切削刃棱邊進(jìn)行倒鈍處理，得到精加工滾刀；步驟六、將精加工滾刀放入涂層爐進(jìn)行TIAlN涂層，外圓和刀齒上設(shè)有一層TiAlN涂 層，涂層厚度為6 μ m，大模數(shù)10齒的滾刀成型。實(shí)施例四一種滾刀，由外圓、刀齒和內(nèi)孔構(gòu)成，滾刀長(zhǎng)度為385 mm，外圓采用粉末冶金高速鋼鍛 造成型，外圓和刀齒上設(shè)有一層TiAlN涂層，涂層厚度為3 μ m,外圓直徑為305 mm,齒面的粗 糙度RaO. 7 μ m，刀齒高度52 mm。一種滾刀的成型方法，方法步驟如下步驟一、采用S390粉末冶金高速鋼鍛件作為滾刀坯料，坯料的長(zhǎng)度為385 mm，直徑為 305 mm，先用車床將滾刀坯料外圓表面進(jìn)行加工磨光，然后采用脈沖反射式超聲波探傷儀對(duì) 滾刀坯料內(nèi)孔、外圓進(jìn)行超聲波探傷達(dá)到Q/LK905-93 2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)得到合格滾刀坯料，備用；步驟二、采用步驟一制得的滾刀坯料采用線切割機(jī)加工滾刀內(nèi)孔，直徑留余量4mm;再 用車床加工滾刀外圓、端面和內(nèi)孔，內(nèi)孔留余量2mm，兩端臺(tái)肩留余量0. 8mm ；然后用線切割 機(jī)加工做好鍵槽，車床加工滾刀齒形，齒厚留余量3 mm ；線切割機(jī)加工齒槽，數(shù)控鏜加工滾 刀齒頂、齒背和齒底后角，用鏟齒磨床加工齒形留精磨量2mm，備用；步驟三、將步驟二加工后的滾刀坯料的各棱邊、尖角進(jìn)行修圓處理，圓弧表面圓滑過 渡，達(dá)到工藝要求，備用；步驟四、將步驟三修整后得到的坯料采用真空爐淬火進(jìn)行熱處理，淬火溫度860°C，保 溫時(shí)間20min，油冷至150°C再采用回火工藝加工，回火溫度550°C，保溫時(shí)間4h，回火次 數(shù)1次，回火結(jié)束后空氣冷卻至室溫，硬度HRC63 ；步驟五、將步驟四冷卻后得到的滾刀坯料進(jìn)行精加工，精車磨滾刀內(nèi)孔、滾刀軸臺(tái)外 圓、滾刀前刃面和滾刀齒形，然后再對(duì)各部表面進(jìn)行拋光處理，精磨后滾刀齒面表面粗糙度 達(dá)到RaO. 7，刀齒高度52 mm，適當(dāng)將滾非切削刃棱邊進(jìn)行倒鈍處理，得到精加工滾刀；步驟六、將精加工滾刀放入涂層爐進(jìn)行TIAlN涂層，外圓和刀齒上設(shè)有一層TiAlN涂 層，涂層厚度為3 μ m，大模數(shù)10齒的滾刀成型。
權(quán)利要求
1.一種滾刀，由外圓(1)、刀齒(2)和內(nèi)孔(3)構(gòu)成，其特征在于滾刀長(zhǎng)度彡380 IM，外 圓(1)采用粉末冶金高速鋼鍛造成型，外圓(1)和刀齒(2)上設(shè)有一層TiAlN涂層，涂層厚 度為3-6 μ m，外圓(1)直徑彡300 mm,內(nèi)孔(3)上設(shè)有鍵槽(4)，齒面的粗糙度Ra彡0. 8 μ m， 刀齒(2)高度> 50 mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滾刀的成型方法，其特征在于采用粉末冶金高速鋼作 為刀具材料，通過整體涂層的加工方法，精加工后涂層TiAIN，制成高硬度、高耐磨性的大型 齒輪加工滾刀，方法步驟如下步驟一、采用粉末冶金高速鋼鍛件作為坯料，先將坯料表面進(jìn)行加工清理，超聲波探 傷，得到合格坯料備用；步驟二、采用步驟一制得的坯料加工滾刀內(nèi)孔留精磨量0. 5-2mm，加工鍵槽、滾刀齒形， 齒厚留余量1. 5-3 mm ；加工滾刀齒槽、齒背和齒底后角；步驟三、將步驟二加工后的坯料各棱邊、尖角進(jìn)行修整處理；步驟四、將步驟三修整后得到的坯料采用淬火工藝加工，淬火溫度1050-1230°C，時(shí) 間5-20min，油冷至300°C以下再采用回火工藝加工，回火溫度540— 570°C，保溫時(shí)間 2-4h，回火次數(shù)1-5次，回火結(jié)束后空氣冷卻至室溫；步驟五、將步驟四得到的坯料進(jìn)行精加工，精磨滾刀內(nèi)孔、滾刀軸臺(tái)外圓、滾刀前刃面 和滾刀齒形，然后再對(duì)滾刀各部表面進(jìn)行拋光處理，得到精加工滾刀，備用； 步驟六、將精加工滾刀放入涂層爐對(duì)滾刀進(jìn)行TIAlN涂層，滾刀成型； 所述粉末冶金高速鋼的型號(hào)為S390。
全文摘要
一種滾刀及其成型方法，采用粉末冶金高速鋼作為刀具材料，通過整體涂層的加工方法，精加工后涂層TiAlN，制成高硬度、高耐磨性的大型齒輪加工滾刀，其改善了切削性能和硬度強(qiáng)度，提高滾刀耐用度兩倍以上，并且能夠滿足對(duì)大型齒輪一次滾切完成的加工要求，有效能提高了齒輪的加工精度。
文檔編號(hào)B23P15/36GK102049571SQ20111000457
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2011年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月11日
發(fā)明者付薇 申請(qǐng)人:中信重工機(jī)械股份有限公司