本發(fā)明涉及了一種硬質合金刀桿的制造方法，特別是一種兩端帶沉孔的內冷式硬質合金刀桿的制造方法。

背景技術：

刀桿主要用于機械加工中固定切削刀頭或刀片。在金屬切削加工中，切削力的作用會使刀桿發(fā)生彎曲和振動，而刀桿的剛度決定了刀桿的振動幅度和頻率。對于普通刀桿，當長徑比(l/d)超過4倍時，刀桿的振動將引起刀具振動，使得加工無法正常進行。相比普通刀桿，硬質合金刀桿因硬度高和撓曲度低而具有更好的抗震性，加工過程不容易產生振刀，即使大懸長，偏擺也非常小，大大提高了加工效率和加工工件的尺寸精度和光潔度。然而，目前市場上的硬質合金刀桿在使用時常因韌性不足而斷裂失效。

傳統(tǒng)刀具在加工金屬工件時易造成過熱現(xiàn)象，容易損壞工件或使加工產品產生瑕疵，常用的冷卻方式是在刀具外面通冷卻液，不僅冷卻液溫度容易升高，而且其心部無法達到降溫效果，造成刀具切削效果差，使用壽命低。為此，帶孔的內冷式刀具因其內部帶孔可以實現(xiàn)內部降溫而引起人們的廣泛關注和應用。然而，普通的實心刀桿夾持帶孔刀具時因不能進行向刀具內孔通冷卻液的操作而無法實現(xiàn)刀具內部降溫的目的，因此，帶通孔的內冷式硬質合金刀桿的制造研究具有重要意義。

傳統(tǒng)工藝制造帶內部冷卻通孔和沉孔的硬質合金的方法是：先使用帶芯桿的模具擠壓出帶通孔的毛坯，再根據(jù)毛坯直徑大小將毛坯干燥8-17天，將干燥毛坯進行預燒，使其具備一定強度，再將預燒毛坯加工出沉孔，然后將加工后的預燒毛坯重新進行燒結，獲得帶沉孔的內冷式硬質合金。這種方法不僅增加了毛坯干燥工序、預燒工序和半加工序，增加了電耗，延長了交貨期，而且預燒工序還會對合金的碳波動產生影響，進而影響合金的性能穩(wěn)定性。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對目前刀桿無法實現(xiàn)刀具內部降溫、帶沉孔及通孔刀桿加工繁瑣的不足，提供一種兩端帶沉孔的內冷式硬質合金刀桿的制造方法，旨在為內冷式刀具提供一種硬質合金刀桿，以實現(xiàn)刀具的內部冷卻，提高刀具的加工質量、加工效率和使用壽命。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案。

一種兩端帶沉孔的內冷式硬質合金刀桿的制造方法，采用以下步驟：

（1）粉料混合：將硬質合金原料加入球磨機內，進行濕磨，濕磨結束前，加入成型劑，卸料、干燥、過篩，獲得混合粉料；

（2）壓制成型：模具中加入混合粉料，分階段加壓，卸壓、脫模，制得帶沉孔的內冷式硬質合金刀桿毛坯；

（3）燒結：將毛坯放入低壓燒結爐內燒結，制得帶沉孔的內冷式硬質合金刀桿。

所述成型劑的添加時間是濕磨結束0.5-2.5h前，優(yōu)選0.5-1.5h前，添加方式是將濕磨機升溫至50℃-60℃，再將成型劑加入到濕磨料漿中。

所述濕磨的時間為6-10h，優(yōu)選7-9h。

所述硬質合金原料由wc、co和ni組成，wc含量為84%-90%，co含量為6%-10%，ni含量為4%-6%；所述wc是晶粒度為5-8μm，碳含量為6.0%-6.2%的碳化鎢粉。

所述濕磨的介質是正己烷，其加入量為總料重的0.2%-0.3%。

所述成型劑是石蠟和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（sbp）的混合物，石蠟的添加量為總料重的1.5%-2.5%，sbp的添加量為總料重的0.5%-1.0%。

所述壓制成型過程的分階段加壓的條件為10mpa加壓10s，50mpa加壓15s，90mpa加壓30s。

所述燒結過程中在溫度1250℃-1450℃的液相燒結階段，通入5-10mpa的氬氣，通氣時間為1-3h。

所述的壓制方法是干袋壓機壓制。

所述模具包括芯桿、端蓋、橡膠環(huán)、塑膠外模套，所述芯桿尺寸與所述刀桿的通孔與沉孔尺寸相同；所述上、下端蓋尺寸相同，且端蓋的中心軸處設有一個通孔；所述橡膠環(huán)的高度與所述端蓋高度一致，在芯桿和端蓋之間，實現(xiàn)芯桿與端蓋的緊密配合；所述塑膠外模套的內直徑與刀桿外直徑相同。

本發(fā)明制作的硬質合金刀桿，中間具有內冷卻通孔，兩端帶有沉孔，通孔用于通入冷卻液而對刀具內部進行冷卻，沉孔用于夾持刀具。

本發(fā)明具有以下有益優(yōu)點：

對于粉料混合工藝，相比傳統(tǒng)的“混合料濕磨-料漿沉淀-濕磨料干燥-摻成型劑-過篩”工藝路線，本發(fā)明提供的工藝路線為“混合料濕磨+成型劑-濕磨料干燥-過篩”，本發(fā)明在濕磨過程中加入成型劑，不僅使成型劑在濕磨過程中將混合料包裹，縮短混合料與空氣接觸時間，降低混合料被氧化的可能性，還減少“料漿沉淀”和“摻成型劑”兩道工序，大大節(jié)約了時間、電耗和人力耗費。

對于兩端帶沉孔的內冷式硬質合金刀桿的制造工藝，相比傳統(tǒng)的“設計并制作帶芯桿模具-擠壓帶通孔的毛坯-擠壓毛坯干燥-毛坯進行800℃預燒-預燒毛坯半加工出兩端沉孔-半加毛坯燒結”工藝路線，本發(fā)明提供的工藝路線為“設計并制作模具-干袋壓機直接壓出兩端帶沉孔、中間為通孔的硬質合金刀桿毛坯-毛坯進燒結爐進行燒結”，本發(fā)明提供的干袋壓機成型方式不僅設計了不同厚度的彈性橡膠環(huán)，實現(xiàn)多個芯桿與一個端蓋的緊密配合，減少了端蓋制作數(shù)量，節(jié)省了模具制作成本，本發(fā)明提供的工藝路線還省去了“擠壓毛坯干燥工序”、“預燒工序”和“半加工工序”，不僅節(jié)省10-23天時間，縮短交貨期，節(jié)約電耗，還避免該三個環(huán)節(jié)對粉料的氧化，降低粉料碳含量的波動，提高合金性能的穩(wěn)定性。相比普通刀桿，采用本發(fā)明方案制造的硬質合金刀桿抗彎強度提高13%-20%，沖擊韌性提高25%-40%，滿足刀桿的使用需求。

本發(fā)明提供的硬質合金刀桿制備方法，可制得高沖擊韌性的內冷式硬質合金刀桿，不僅大大降低了刀桿的斷裂失效率，延長了刀桿的使用壽命，刀桿的內冷特點還大幅度提高了刀具的加工質量、加工效率和刀具使用壽命。此外，與傳統(tǒng)工藝相比，本發(fā)明提供的硬質合金刀桿制備方法簡化了生產工藝，大大縮短了生產周期，降低了電耗和能耗，取得了良好的經濟和社會效益。

附圖說明

圖1是實施例1兩端帶沉孔的內冷式硬質合金刀桿的結構示意圖；

圖2是實施例1兩端帶沉孔的內冷式硬質合金刀桿模具示意圖。

其中，1-通孔，2-沉孔，3-芯桿，4-橡膠環(huán)，5-下端蓋，6-外模套，7-上端蓋。

具體實施方式

下面結合實施例和附圖對本發(fā)明做進一步說明，但本發(fā)明不受下述實施例的限制。

實施例1硬質合金刀桿的制造

本發(fā)明提供的硬質合金刀桿，中間具有內冷卻通孔1，兩端帶有沉孔2，通孔用于通入冷卻液而對刀具內部進行冷卻，沉孔用于夾持刀具，其制造方法采用以下步驟：

（1）粉料混合：將重量為87%的晶粒度為6μm，碳含量為6.18%的wc粉和重量為9%的co粉，重量為4%的ni粉倒入球磨機中，加入總料重的0.25%的正己烷，濕磨8小時，將濕磨機升溫至55℃，加入2.5%的石蠟和0.5%的sbp膠，再濕磨0.5小時過篩卸料，濕磨料漿干燥、過篩，獲得混合粉料。

（2）壓制成型：采用干袋壓機壓制硬質合金刀桿毛坯的制備方法為：根據(jù)硬質合金刀桿的尺寸要求，設計并制作相應的芯桿3、橡膠環(huán)4、下端蓋5、塑膠外模套6、上端蓋7等模具組件。實施時，選擇合適厚度的所述橡膠環(huán)4分別套在所述芯桿3的兩個端面上，再將所述芯桿3插入所述下端蓋5的通孔中，所述芯桿3和所述下端蓋5緊密配合，套上所述塑膠外模套6，將組合整體放在干袋壓機的底座上，加入混合粉料，蓋上所述上端蓋7，啟動干袋壓機將組合套裝提升至壓機的上擋板處，加壓10mpa，50mpa，90mpa，加壓時間分別為10秒，15秒，30秒，卸壓、脫模，制得兩端帶沉孔的內冷式硬質合金刀桿毛坯。

（3）燒結：將壓制刀桿毛坯放進低壓燒結爐，在1250℃-1450℃液相燒結階段，通入9mpa的氬氣，通氣2小時，制得高致密性、高強度、高沖擊韌性的兩端帶沉孔的內冷式硬質合金刀桿樣品s1。

實施例2硬質合金刀桿的制造

制造步驟與實施例1相同，不同之處在于co含量為8%，ni含量為5%，加入總料重的0.3%的正己烷，濕磨7小時，將濕磨機升溫至50℃，加入2.0%的石蠟和1.0%的sbp，再濕磨1小時過篩卸料；通入5mpa氬氣，通氣時間為1.5h。獲得樣品為s2。

實施例3硬質合金刀桿的制造（常用傳統(tǒng)方法）

將重量為92%的晶粒度為6μm，碳含量為6.18%的wc粉和重量為8%的co粉加入到濕磨機中，濕磨10h，卸料、酒精沉淀20h；對沉淀后濕磨料干燥4h，加入6.0%蠟，2h后卸料、過篩，得含蠟混合料；將混合料加入到安裝有芯桿模具的擠壓機中，擠壓出中間帶有通孔的刀桿毛坯，依據(jù)毛坯直徑不同，將毛坯干燥13天，得干燥毛坯；將干燥后的毛坯放入燒結爐中升溫至800℃進行預燒，得具備一定強度的預燒毛坯；對預燒后的毛坯進行半加工，加工出兩端的沉孔，得兩端帶沉孔的內冷式刀桿毛坯；將半加后的毛坯放入燒結爐中燒結，得中間帶通孔、兩端帶沉孔的內冷式硬質合金刀桿。所得樣品為s3。

實施例4硬質合金刀桿的性能檢測

采用gb/t3850-2015《致密燒結金屬材料與硬質合金密度測定方法》測定各實施例中制得的硬質合金刀桿的密度；采用洛式硬度計以60kg載荷和鉆石錐壓入器，測定各實施例所得樣品的硬度（hra）；采用gb/t3851-2015《硬質合金橫向斷裂強度測定方法》測定各實施例所得樣品的抗彎強度；采用gb/t1817-2015《硬質合金常溫沖擊韌性的測定方法》測定各實施例所得樣品的沖擊韌性值，結果如表1所示。由表中數(shù)據(jù)可知，為85.0-86.0hra，抗彎強度≥2500n/mm²。相比普通刀桿，采用本發(fā)明方案制備的硬質合金刀桿抗彎強度提高13%-20%，沖擊韌性提高25%-40%，滿足刀桿的使用需求。

表1硬質合金刀桿性能測定結果