CN108788770B - 立方氮化硼刀片加工寿命的提高方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立方氮化硼刀片加工寿命的提高方法及装置，其中，方法包括：将CBN刀具夹持在磁化装置的第一磁极第二磁极之间，其中，第一磁极和第二磁极的磁极性相反；启动直流脉冲电源，并在向磁化装置输入预设作用时间的预设个数脉冲后，停止直流脉冲电源预设时间；以及在重复启动直流脉冲电源预设次数后，完成对CBN刀具磁化处理。该方法可以对刀具进行磁化处理，使得有效降低刀具内部残余应力，且提高刀具的抗磨损性，进而提高刀具的使用寿命，达到降本增效的效果。

Description

立方氮化硼刀片加工寿命的提高方法及装置

技术领域

本发明涉及金属加工技术领域，特别涉及一种立方氮化硼刀片加工寿命的提高方法及装置。

背景技术

在金属加工领域，如何提升刀具的性能及其使用寿命，一直是机械加工行业普遍关注的重点问题之一。一方面，刀具价格比较昂贵；另一方面，刀具自身的强度及耐磨损性能，对被加工件的尺寸精度和加工效率起决定性的作用。提高刀具自身的强度，延长刀具的使用寿命，有利于降低在加工过程中的频繁换刀次数，减少刀具拆装、打磨所消耗的时间，无形中提高加工效率，为企业降低了生产加工成本。在此基础上，刀具自身强度的提高，使得耐磨损性能增加，有利于降低被加工件的尺寸误差，尤其在长轴类产品的加工过程中，由于刀具的磨损造成的加工误差。

目前，提高刀具的使用寿命主要有两种方法，第一是改善刀具的加工环境，包括风冷、切削液、间歇加工等方法，虽然对提高刀具的使用寿命有一定的效果，但该方法在实际生产过程中具有一定的局限性；第二是提高刀具的性能，现阶段主要通过以下三个方面对刀具的性能进行改善：第一方面，优化刀具结构，改善刀具切削性能。对刀具结构进行优化的方法，属于比较成熟的研究成果，但在提高刀具使用寿命，改善刀具性能的效果上相对较差；第二方面，刀具表面涂层处理。能明显改善刀具的性能，提高刀具的使用寿命，减少刀具与工件间的扩散和化学反应，进而减少基体的磨损，但是涂层处理所需的设备昂贵，刀具的成本也随着升高；第三方面，使用新型材料研发刀具。采用新型刀具材料，其在提高刀具性能、产品加工精度及使用寿命方面均有良好的优势，但研发周期长、制作成本高。

相关技术中，对刀具结构进行优化的方法在提高刀具使用寿命，改善刀具性能的效果上相对较差、刀具表面做涂层处理所需的设备昂贵，刀具的成本增加、采用新型刀具材料的研发周期长、制作成本高等缺点。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种立方氮化硼刀片加工寿命的提高方法，该方法可以对刀具进行磁化处理，使得有效降低刀具内部残余应力，且提高刀具的抗磨损性，进而提高刀具的使用寿命，达到降本增效的效果。

本发明的另一个目的在于提出一种立方氮化硼刀片加工寿命的提高装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种立方氮化硼刀片加工寿命的提高方法，包括以下步骤：将CBN刀具夹持在磁化装置的第一磁极第二磁极之间，其中，第一磁极和第二磁极的极性相反；启动直流脉冲电源，并在向所述磁化装置输入预设作用时间的预设个数脉冲后，停止所述直流脉冲电源预设时间；在重复启动所述直流脉冲电源预设次数后，完成对所述CBN刀具磁化处理。

本发明实施例的立方氮化硼刀片加工寿命的提高方法，通过在室温环境下采用特定电磁场进行的刀具的电磁强化处理，具有不改变刀具外观和尺寸、有效降低刀具内部残余应力、提高刀具的抗磨损性能、提高刀具的使用寿命及其附加成本较小等优点，同时可以降低刀具的成本、提高加工效率，具有整体改性、无变形、外观不变化的特点，处理过程中绿色环保，不涉及化学药剂，完全零排放。

另外，根据本发明上述实施例的立方氮化硼刀片加工寿命的提高方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述磁化装置还包括线圈和铁氧体芯，且所述磁化装置与所述直流脉冲电源相连。

可选地，在本发明的一个实施例中，所述预设作用时间为0.5至3s，且所述预设个数为40至90个，所述预设时间为1至3s，所述预设次数为3至5次。

可选地，在本发明的一个实施例中，所述第一磁极第二磁极由铁氧体材料制成。

可选地，在本发明的一个实施例中，所述CBN刀具包括镶嵌式CBN刀具、复合式CBN刀具、整体式CBN刀具和整体聚晶CBN刀具中的任意一种。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种立方氮化硼刀片加工寿命的提高装置，包括：固定模块，用于将CBN刀具夹持在磁化装置的第一磁极第二磁极之间，其中，第一磁极和第二磁极的极性相反；启动模块，用于启动直流脉冲电源，并在向所述磁化装置输入预设作用时间的预设个数脉冲后，停止所述直流脉冲电源预设时间；处理模块，用于在重复启动所述直流脉冲电源预设次数后，完成对所述CBN刀具磁化处理。

本发明实施例的立方氮化硼刀片加工寿命的提高装置，通过在室温环境下采用特定电磁场进行的刀具的电磁强化处理，具有不改变刀具外观和尺寸、有效降低刀具内部残余应力、提高刀具的抗磨损性能、提高刀具的使用寿命及其附加成本较小等优点，同时可以降低刀具的成本、提高加工效率，具有整体改性、无变形、外观不变化的特点，处理过程中绿色环保，不涉及化学药剂，完全零排放。

另外，根据本发明上述实施例的立方氮化硼刀片加工寿命的提高装置还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述磁化装置还包括线圈和铁氧体芯，且所述磁化装置与所述直流脉冲电源相连。

可选地，在本发明的一个实施例中，所述预设作用时间为0.5至3s，且所述预设个数为40至90个，所述预设时间为1至3s，所述预设次数为3至5次。

可选地，在本发明的一个实施例中，所述第一磁极第二磁极由铁氧体材料制成。

可选地，在本发明的一个实施例中，所述CBN刀具包括镶嵌式CBN刀具、复合式CBN刀具、整体式CBN刀具和整体聚晶CBN刀具中的任意一种。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明一个实施例的立方氮化硼刀片加工寿命的提高方法的流程图；

图2为根据本发明一个实施例的提高CBN刀具服役寿命的处理方法的原理示意图；

图3为根据本发明第一个实施例的方氮化硼刀片加工寿命的提高方法的结果示意图；

图4为根据本发明第二个实施例的方氮化硼刀片加工寿命的提高方法的结果示意图；

图5为根据本发明第三个实施例的方氮化硼刀片加工寿命的提高方法的结果示意图；

图6为根据本发明第四个实施例的方氮化硼刀片加工寿命的提高方法的结果示意图；

图7为根据本发明一个实施例的立方氮化硼刀片加工寿命的提高装置的结构示意图。

附图标记说明如下：

1-第一磁极、2-第二磁极、3-CBN刀具、4-线圈、5-铁氧体芯和6-直流脉冲电路。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的立方氮化硼刀片加工寿命的提高方法及装置进行描述，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的立方氮化硼刀片加工寿命的提高方法。

图1是本发明一个实施例的立方氮化硼刀片加工寿命的提高方法的流程图。

如图1所示，该立方氮化硼刀片加工寿命的提高方法包括以下步骤：

在步骤S101中，将CBN刀具夹持在磁化装置的第一磁极第二磁极之间，其中，第一磁极和第二磁极的极性相反。

其中，两个磁极可以均由铁氧体材料制成，并且两个磁极性相反的磁极可以由任何公知、合适的材料制成，两个相反磁极形成一个磁场，从而可以对CBN刀具进行磁化。

进一步地，在本发明的一个实施例中，磁化装置还可以包括线圈和铁氧体芯，且磁化装置与直流脉冲电源相连。

具体而言，缠绕铁氧体芯的线圈是由漆包线制成，并且线圈可以由任何公知、合适的绕组线构成，其中，在磁化装置中，CBN刀具在电磁场的作用下，晶体材料内部的位错发生运动，使得位错分布均匀化，残余应力得到松弛，大大减小产生裂纹源的几率和降低裂纹生长速度，从而其疲劳寿命显著提高。可选地，在本发明的一个实施例中，第一磁极第二磁极可以由铁氧体材料制成。

举例而言，如图2所示，由第一磁极、第二磁极、线圈和铁氧体芯构成磁化装置，将CBN刀具夹持在磁化装置的第一磁极和第二磁极之间，两磁极间的间距可以自由调节以适应刀具的放置，其中第一磁极和第二磁极的极性相反，也就是说，用两个可调节位置的相反磁极，将CBN刀具固定在一个磁场中。

可选地，在本发明的一个实施例中，CBN刀具可以包括镶嵌式CBN刀具、复合式CBN刀具、整体式CBN刀具和整体聚晶CBN刀具中的任意一种。

需要说明的是，不限于此，CBN刀具可以为任何适用于根据本发明提高其使用寿命的处理方法能够处理的CBN刀具。

在步骤S102中，启动直流脉冲电源，并在向磁化装置输入预设作用时间的预设个数脉冲后，停止直流脉冲电源预设时间。

可选地，在本发明的一个实施例中，预设作用时间为0.5至3s，且预设个数为40至90个，预设时间为1至3s，预设次数为3至5次。

例如，将直流脉冲电源与磁化装置相连，启动直流脉冲电源(电流I＝10A-100A)，并向磁化装置连续输入40～90个脉冲，每个脉冲的作用时间为0.5s～3s，然后停止直流脉冲电源1-3s，重复启动直流脉冲电源3-5次，保持其他参数不变。

在步骤S103中，在重复启动直流脉冲电源预设次数后，完成对CBN刀具磁化处理。

也就是说，用预设的直流脉冲值对已被磁化装置固定的CBN刀具进行反复的脉冲，从而改变降低刀具内部的残余应力，提高刀具的抗磨损性能。

下面对本发明提出的立方氮化硼刀片加工寿命的提高方法进行具体实施例详细赘述。

在本发明的第一个具体实施例中，取型号为2NC-CCGW，长度12mm，外径12.7mm，内径5.5mm，倒角

厚度4.76mm的刀片，固定在两磁极之间。磁化处理时，采用直流脉冲电流为50A，连续输入电流脉冲数为40个，其中单个脉冲的作用时间为0.8s，然后停止直流脉冲电源1s，重复启动直流脉冲电源3次，保持其他参数不变。试验结果如图3所示，磁化处理的2NC-CCGW刀片平均寿命较同批次未处理刀片的平均寿命提高60％。

在本发明的第二个具体实施例中，取型号为WNGA，长度6mm，外径9.525mm，内径3.81mm，刃口长度2.2mm，倒角

厚度4.76mm的刀片，固定在两磁极之间。磁化处理时，采用直流脉冲电流为30A，连续输入电流脉冲数为60个，其中单个脉冲的作用时间为1.5s，然后停止直流脉冲电源0.75s，重复启动直流脉冲电源5次，保持其他参数不变。试验结果如图4所示，磁化处理的WNGA刀片平均寿命较同批次未处理WNGA刀片的平均寿命提高200％。

在本发明的第三个具体实施例中，取型号为6NC-TNGA，长度22mm，外径12.7mm，内径5.16mm，刃口长度4.8mm，倒角

厚度7.94mm的刀片，固定在两磁极之间。磁化处理时，采用直流脉冲电流为85A，连续输入电流脉冲数为55个，其中单个脉冲的作用时间为2.2s，然后停止直流脉冲电源1.76s，重复启动直流脉冲电源3次，保持其他参数不变。试验结果如图5所示，磁化处理的6NC-TNGA刀片平均寿命较同批次未处理刀片的平均寿命提高80％。

在本发明的第四个具体实施例中，取型号为TPGW，外径6.35mm，厚度2.38mm的刀片，固定在两磁极之间。磁化处理时，采用直流脉冲电流为23A，连续输入电流脉冲数为75个，其中单个脉冲的作用时间为1.65s，然后停止直流脉冲电源0.66s，重复启动直流脉冲电源4次，保持其他参数不变。试验结果如图6所示，磁化处理的VBGW-2S刀片平均寿命较同批次未处理VBGW-2S刀片的平均寿命提高80％。

根据本发明实施例提出的立方氮化硼刀片加工寿命的提高方法，通过在室温环境下采用特定电磁场进行的刀具的电磁强化处理，具有不改变刀具外观和尺寸、有效降低刀具内部残余应力、提高刀具的抗磨损性能、提高刀具的使用寿命及其附加成本较小等优点，同时可以降低刀具的成本、提高加工效率，具有整体改性、无变形、外观不变化的特点，处理过程中绿色环保，不涉及化学药剂，完全零排放。

其次参照附图描述根据本发明实施例提出的立方氮化硼刀片加工寿命的提高装置。

图7是本发明一个实施例的立方氮化硼刀片加工寿命的提高装置的结构示意图。

如图7所示，该立方氮化硼刀片加工寿命的提高装置10包括：固定模块100、启动模块200和处理模块300。

其中，固定模块100用于将CBN刀具夹持在磁化装置的第一磁极第二磁极之间，其中，第一磁极和第二磁极的磁极性相反。启动模块200用于启动直流脉冲电源，并在向磁化装置输入预设作用时间的预设个数脉冲后，停止直流脉冲电源预设时间。处理模块300用于在重复启动直流脉冲电源预设次数后，完成对CBN刀具磁化处理。本发明实施例的装置10可以降低了CBN刀具材料的微区塑性应变，促进位错运动及均匀化，从而残余应力得到松弛，材料力学性能及抗磨损性能得到提高，同时显著提高其加工寿命。

进一步地，在本发明的一个实施例中，磁化装置还可以包括线圈和铁氧体芯，且磁化装置与直流脉冲电源相连。

可选地，在本发明的一个实施例中，预设作用时间为0.5至3s，且预设个数为40至90个，预设时间为1至3s，预设次数为3至5次。

可选地，在本发明的一个实施例中，第一磁极第二磁极可以由铁氧体材料制成。

可选地，在本发明的一个实施例中，CBN刀具可以包括镶嵌式CBN刀具、复合式CBN刀具、整体式CBN刀具和整体聚晶CBN刀具中的任意一种。

需要说明的是，前述对立方氮化硼刀片加工寿命的提高方法实施例的解释说明也适用于该实施例的立方氮化硼刀片加工寿命的提高装置，此处不再赘述。

根据本发明实施例提出的立方氮化硼刀片加工寿命的提高装置，通过在室温环境下采用特定电磁场进行的刀具的电磁强化处理，具有不改变刀具外观和尺寸、有效降低刀具内部残余应力、提高刀具的抗磨损性能、提高刀具的使用寿命及其附加成本较小等优点，同时可以降低刀具的成本、提高加工效率，具有整体改性、无变形、外观不变化的特点，处理过程中绿色环保，不涉及化学药剂，完全零排放。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (4)

1.一种立方氮化硼刀片加工寿命的提高方法，其特征在于，包括以下步骤：

将CBN刀具夹持在磁化装置的第一磁极第二磁极之间，其中，所述磁化装置包括所述第一磁极、所述第二磁极、线圈和铁氧体芯，所述第一磁极和第二磁极的极性相反，所述第一磁极第二磁极由铁氧体材料制成；

启动直流脉冲电源，并在向所述磁化装置输入预设作用时间的预设个数脉冲后，停止所述直流脉冲电源预设时间，其中，所述磁化装置与所述直流脉冲电源相连；以及

在重复启动所述直流脉冲电源预设次数后，使所述CBN刀具的晶体材料内部的位错发生运动，降低残余应力，完成对所述CBN刀具磁化处理，其中，所述预设作用时间为0.5至3s，且所述预设个数为40至90个，所述预设时间为1至3s，所述预设次数为3至5次。

2.根据权利要求1所述的立方氮化硼刀片加工寿命的提高方法，其特征在于，所述CBN刀具包括镶嵌式CBN刀具、复合式CBN刀具、整体式CBN刀具和整体聚晶CBN刀具中的任意一种。

3.一种立方氮化硼刀片加工寿命的提高装置，其特征在于，包括：

固定模块，用于将CBN刀具夹持在磁化装置的第一磁极第二磁极之间，其中，所述磁化装置包括所述第一磁极、所述第二磁极、线圈和铁氧体芯，第一磁极和第二磁极的极性相反，所述第一磁极第二磁极由铁氧体材料制成；

启动模块，用于启动直流脉冲电源，并在向所述磁化装置输入预设作用时间的预设个数脉冲后，停止所述直流脉冲电源预设时间，其中，所述磁化装置与所述直流脉冲电源相连；以及

处理模块，用于在重复启动所述直流脉冲电源预设次数后，使所述CBN刀具的晶体材料内部的位错发生运动，降低残余应力，完成对所述CBN刀具磁化处理，其中，所述预设作用时间为0.5至3s，且所述预设个数为40至90个，所述预设时间为1至3s，所述预设次数为3至5次。

4.根据权利要求3所述的立方氮化硼刀片加工寿命的提高装置，其特征在于，所述CBN刀具包括镶嵌式CBN刀具、复合式CBN刀具、整体式CBN刀具和整体聚晶CBN刀具中的任意一种。

Images