一种硬质合金活门座车刀及其应用

摘要

本发明提供一种硬质合金活门座车刀，其所述的硬质合金活门座车刀材料采用精细粒度硬质合金，晶粒度≤0.5μm；所述的硬质合金活门座车刀采用整体硬质合金；刀柄有上、下两平面，便于装夹；前角刃口与刀柄平面平行，保证刀具装夹后，刀具的切削位置正确；所述的硬质合金活门座车刀加工不锈钢活门座时，车刀的切削速度为680～720转/分，线速度14.5～20.5米/分，进给速度0.035～0.045mm/转；所述的硬质合金活门座车刀加工高温合金活门座时，车刀的切削速度为280～320转/分，线速度6.8～8.0米/分，进给速度0.025～0.035mm/转。本发明所述的硬质合金活门座车刀具有硬度高、耐磨性好、加工效率高、使用寿命长等优点。

权利要求

1.一种硬质合金活门座车刀，其特征在于：所述的硬质合金活门座车刀材料采用精细粒度硬质合金，晶粒度≤0.5μm；所述的硬质合金活门座车刀采用整体硬质合金；刀柄(1)有上、下两平面，便于装夹；前角刃口(2)与刀柄(1)平面平行，保证刀具装夹后，刀具的切削位置正确；车刀前角5～7°，车刀后角沿型面10～12°；

所述的硬质合金活门座车刀材料为T10MG；所述的硬质合金活门座车刀上涂覆有涂层；

所述的硬质合金活门座车刀采用整体硬质合金；整体硬质合金活门座车刀可以修磨，重复使用；

所述的硬质合金活门座车刀型面内侧采取了铲背形式，铲背后角半径略小于活门孔半径，避免加工时发生干涉。

2.根据权利要求1所述的一种硬质合金活门座车刀，其特征在于：所述的T10MG是晶粒度为0.5μm，含钴量为10％的精细粒度硬质合金材料：硬度为92.5HRA，抗弯强度3800N/mm2，强度为512psi。

3.根据权利要求1所述的一种硬质合金活门座车刀，其特征在于：所述的车刀的刀颈(3)为细长杆，便于活门座孔径较小的深孔加工。

4.一种硬质合金活门座车刀的使用方法，其特征在于：所述的硬质合金活门座车刀材料采用精细粒度硬质合金，晶粒度≤0.5μm；

所述的硬质合金活门座车刀采用整体硬质合金；刀柄(1)有上、下两平面，便于装夹；前角刃口(2)与刀柄(1)平面平行，保证刀具装夹后，刀具的切削位置正确；车刀前角5～7°，车刀后角沿型面10～12°；

所述的硬质合金活门座车刀加工不锈钢活门座时，车刀的切削速度为680～720转/分，线速度14.5～20.5米/分，进给速度0.035～0.045mm/转；

所述的硬质合金活门座车刀加工高温合金活门座时，车刀的切削速度为280～320转/分，线速度6.8～8.0米/分，进给速度0.025～0.035mm/转；

所述的硬质合金活门座车刀材料为T10MG；所述的硬质合金活门座车刀上涂覆有涂层；

所述的硬质合金活门座车刀采用整体硬质合金；整体硬质合金活门座车刀可以修磨，重复使用；

所述的硬质合金活门座车刀型面内侧采取了铲背形式，铲背后角半径略小于活门孔半径，避免加工时发生干涉。

5.根据权利要求4所述的一种硬质合金活门座车刀的使用方法，其特征在于：所述的硬质合金活门座车刀加工不锈钢1Cr18Ni9Ti活门座时，切削速度为700转/分，线速度17.5米/分，进给速度0.04mm/转。

6.根据权利要求4所述的一种硬质合金活门座车刀的使用方法，其特征在于：所述的硬质合金活门座车刀加工高温合金GH4169活门座时，车刀的切削速度为300转/分，线速度7.5米/分，进给速度0.03mm/转。

说明书

一种硬质合金活门座车刀及其应用

技术领域

[0001] 本发明涉及一种硬质合金刀具的加工，具体涉及一种航天发动机阀门的 硬质合金活门座车刀及其应用。

背景技术

[0002] 在航天发动机的制造中，大部分材料均属难加工材料。难加工材料的切 削加工问题一直是金属切削界重点研究内容。高速钢刀具具有十分出色的强 度和韧性，抗震性能高；但是红硬性(在切削高温下保持硬度的能力)较低， 切削温度不能太高。阀门是航天发动机上的极为重要的批量产品，而活门座 是阀门的关键密封结构件，其加工质量对产品密封性能至关重要。目前，航 天发动机活门座材料包括铝、不锈钢、钛合金、高温合金等。

[0003] 但是由于加工刀具的限制(目前采用高速钢刀具)，活门座的加工效率 较低，加工出活门的光洁度和型面不理想，尤其是低温阀门的活门座还需经 过研磨交付，影响产品可靠性。以高温合金终点的镍基高温合金为例：镍基 高温合金在切削加工时刀具磨损严重，切削温度高，加工硬化严重，生产效 率低，大部分的高速钢刀具几乎无法加工镍基高温合金。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种硬质合金活门座车刀及其应用，其能替代高 速钢活门座车刀，加工发动机中的不锈钢、钛合金材料和高温合金活门座密 封型面。

[0005] 实现本发明目的的技术方案：

[0006] 本发明所述的一种硬质合金活门座车刀，其所述的硬质合金活门座车刀 材料采用精细粒度硬质合金，晶粒度≤0.5μm；所述的硬质合金活门座车刀 采用整体硬质合金；刀柄有上、下两平面，便于装夹；前角刃口与刀柄平面 平行，保证刀具装夹后，刀具的切削位置正确；车刀前角5～7°，车刀后角 沿型面10～12°。

[0007] 本发明所述的一种硬质合金活门座车刀的应用，其所述的硬质合金活门 座车刀材料采用精细粒度硬质合金，晶粒度≤0.5μm；所述的硬质合金活门 座车刀采用整体硬质合金；刀柄有上、下两平面，便于装夹；前角刃口与刀 柄平面平行，保证刀具装夹后，刀具的切削位置正确；车刀前角5～7°，车 刀后角沿型面10～12°；所述的硬质合金活门座车刀加工不锈钢活门座时， 车刀的切削速度为680～720转/分，线速度14.5～20.5米/分，进给速度 0.035～0.045mm/转；所述的硬质合金活门座车刀加工高温合金活门座时，车 刀的切削速度为280～320转/分，线速度6.8～8.0米/分，进给速度 0.025～0.035mm/转。

[0008] 如上所述的一种硬质合金活门座车刀及其应用，其所述的硬质合金活门 座车刀材料为T10MG(德国TIGRA牌)。所述的T10MG是晶粒度为0.5μ m，含钴量为10％的精细粒度硬质合金材料：硬度为92.5HRA，抗弯强度 3800N/mm2，强度为512psi。

[0009] 如上所述的一种硬质合金活门座车刀及其应用，其所述的硬质合金活门 座车刀采用整体硬质合金；整体硬质合金活门座车刀可以修磨，重复使用。

[0010] 如上所述的一种硬质合金活门座车刀及其应用，其所述的车刀的刀颈为 细长杆，便于活门座孔径较小的深孔加工。

[0011] 如上所述的一种硬质合金活门座车刀及其应用，其所述的硬质合金活门 座车刀型面内侧采取了铲背形式，铲背后角半径略小于活门孔半径，避免加 工时发生干涉。

[0012] 如上所述的一种硬质合金活门座车刀及其应用，其所述的硬质合金活门 座车刀上涂覆有涂层，该涂层采用纳米蓝涂层。

[0013] 如上所述的一种硬质合金活门座车刀及其应用，其所述的硬质合金活门 座车刀加工不锈钢1Cr18Ni9Ti活门座时，切削速度为700转/分，线速度17.5 米/分，进给速度0.04mm/转。

[0014] 如上所述的一种硬质合金活门座车刀及其应用，其所述的硬质合金活门 座车刀加工高温合金GH4169活门座时，车刀的切削速度为300转/分，线速 度7.5米/分，进给速度0.03mm/转。

[0015] 本发明的效果在于：

[0016] 本发明所述的硬质合金活门座车刀，具有硬度高、耐磨性好、加工效率 高、使用寿命长等优点。前期工艺试验表明，采用硬质合金车刀加工的活门 座具有更好的轮廓度(100倍显微镜下观测)和表面光洁度，此外，加工效 率能提高50％以上，刀具使用寿命也能够提高一倍以上。

[0017] 硬质合金活门座车刀加工的不锈钢活门座型面的表面比高速钢加工的纹 路均匀、细腻，光洁度高两个等级，粗糙度能够达到Ra0.2。

[0018] 加工不锈钢(1Cr18Ni9Ti)硬质合金活门座车刀的切削速度为700转/ 分(线速度17.5米/分)，进给速度0.04mm/转；高速钢活门座车刀300转/ 分(线速度7.5米/分)进给速度0.03mm/转，加工效率提高1倍以上。

[0019] 加工高温合金(GH4169)硬质合金活门座车刀的切削速度为300转/ 分(线速度7.5米/分)，进给速度0.03mm/转；高速钢活门座车刀50转/分(线 速度1.25米/分)，进给速度0.02mm/转，加工效率提高2倍以上。

[0020] 高速钢活门座车刀加工不锈钢活门型面15件，硬质合金活门座车刀加工 的不锈钢活门型面50件，硬质合金活门座车刀加工的不锈钢活门型面的耐用 度提高3倍以上。

[0021] 高速钢活门座车刀加工高温合金活门型面2件(加工困难，基本加工不 动)，硬质合金活门座车刀加工的高温合金活门型面20件，耐用度提高10 倍，而且切削轻快，光洁度较好，基本没有毛刺。

[0022] 在30倍镜头下硬质合金刀具加工的型面轮廓非常清晰；高速钢刀具加工 的型面轮廓略有模糊。

附图说明

[0023] 图1为本发明所述的一种硬质合金活门座车刀主视图；

[0024] 图2为本发明所述的一种硬质合金活门座车刀俯视图；

[0025] 图3为本发明所述的一种硬质合金活门座车刀左视图；

[0026] 图4为图2的局部放大图。

[0027] 图中：1.刀柄；2.前角刃口；3.刀颈。

具体实施方式

[0028] 下面结合附图和具体实施例对本发明所述的一种硬质合金活门座车刀及 其应用作进一步描述。

[0029] 实施例1

[0030] 本发明所述的一种硬质合金活门座车刀材料采用精细粒度硬质合金，晶 粒度≤0.5μm；例如：材料为T10MG(德国TIGRA牌)，T10MG是晶粒度 为0.5μm，含钴量为10％的精细粒度硬质合金材料：硬度为92.5HRA，抗弯 强度3800N/mm2，强度为512psi。

[0031] 所述的硬质合金活门座车刀采用整体硬质合金；整体硬质合金活门座车 刀可以修磨，重复使用。

[0032] 如图1和图2所示，刀柄1有上、下两平面，便于装夹；前角刃口2与 刀柄1平面平行，保证刀具装夹后，刀具的切削位置正确；刀颈3为细长杆， 便于活门座孔径较小的深孔加工。车刀前角5°，车刀后角沿型面10°。

[0033] 如图3所示，硬质合金活门座车刀型面内侧采取了铲背形式，铲背后角 半径略小于活门孔半径，避免加工时发生干涉。本发明硬质合金活门座车刀 相对于高速钢活门座车刀增加了刃部的厚度，去掉后了后刀面R5沟槽，提高 了刀具的强度。铲背后角有效避免了加工时的干涉问题，提高了刀具的强度 和耐用度，降低了后角的加工难度，并提高了活门座的加工质量。

[0034] 本发明硬质合金活门座车刀上涂覆有涂层，该涂层采用纳米蓝涂层，使 得刀具的耐磨度提高30％左右。纳米蓝涂层为高铝涂层，同时添加了Si元素， 使得刀具硬度更高；还含有Cr元素，保证纳米蓝涂层具有高硬度的同时，还 具有良好的附着力，更加不易脱落。

[0035] 所述的硬质合金活门座车刀加工不锈钢1Cr18Ni9Ti活门座时，切削速度为 700转/分，线速度17.5米/分，进给速度0.04mm/转。

[0036] 所述的硬质合金活门座车刀加工高温合金GH4169活门座时，车刀的切 削速度为300转/分，线速度7.5米/分，进给速度0.03mm/转。

[0037] 实施例2

[0038] 本发明所述的一种硬质合金活门座车刀材料采用精细粒度硬质合金，晶 粒度≤0.5μm；

[0039] 所述的硬质合金活门座车刀采用整体硬质合金；整体硬质合金活门座车 刀可以修磨，重复使用。

[0040] 如图1和图2所示，刀柄1有上、下两平面，便于装夹；前角刃口2与 刀柄1平面平行，保证刀具装夹后，刀具的切削位置正确；刀颈3为细长杆， 便于活门座孔径较小的深孔加工。车刀前角6°，车刀后角沿型面11°。

[0041] 本发明硬质合金活门座车刀上涂覆有涂层，该涂层采用纳米蓝涂层。

[0042] 所述的硬质合金活门座车刀加工不锈钢1Cr18Ni9Ti活门座时，切削速度为 680转/分，线速度14.5米/分，进给速度0.035mm/转。

[0043] 所述的硬质合金活门座车刀加工高温合金GH4169活门座时，车刀的切 削速度为280转/分，线速度6.8米/分，进给速度0.025mm/转。

[0044] 实施例3

[0045] 本发明所述的一种硬质合金活门座车刀材料采用精细粒度硬质合金，晶 粒度≤0.5μm；

[0046] 所述的硬质合金活门座车刀采用整体硬质合金；整体硬质合金活门座车 刀可以修磨，重复使用。

[0047] 如图1和图2所示，刀柄1有上、下两平面，便于装夹；前角刃口2与 刀柄1平面平行，保证刀具装夹后，刀具的切削位置正确；刀颈3为细长杆， 便于活门座孔径较小的深孔加工。车刀前角7°，车刀后角沿型面12°。

[0048] 本发明硬质合金活门座车刀上涂覆有涂层，该涂层采用纳米蓝涂层。

[0049] 所述的硬质合金活门座车刀加工不锈钢1Cr18Ni9Ti活门座时，切削速度为 720转/分，线速度20.5米/分，进给速度0.045mm/转。

[0050] 所述的硬质合金活门座车刀加工高温合金GH4169活门座时，车刀的切 削速度为320转/分，线速度8.0米/分，进给速度0.035mm/转。