一種用于機床加工的刀爪的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于機械技術領域，涉及一種用于機床加工的刀爪。
【背景技術】
[0002] 伴隨著加工件的日益復雜化、精度等級以及加工效率的提高，相應地，加工用的機 床需要不斷完善自身的條件，數控機床越來越受到青睞，已成為加工業中不可缺少的設備 之一。刀庫系統是某一部分數控機床中實現自動加工的重要組成部分，是提供自動化加工 過程中所需之儲刀及換刀需求的一種裝置。
[0003] 刀庫系統中的刀庫可以儲存多把不同型號、尺寸的刀具，以適應不同加工需求，刀 具往往都是通過刀座、刀爪安裝在刀庫上，加工時可以根據需要選擇工具，并通過刀庫系統 中的換刀機構進行換刀過程。
[0004] 由于整個刀庫系統在工作時需要不時地動作，因此需要保證刀具安裝的穩定性， 除了需要在刀庫在輸送刀具時確保刀具的平穩之外，還需要保證刀具的安裝連接方面的穩 定性，便于換刀機構進行換刀。
[0005] 刀座往往安裝在刀庫上，刀爪與刀座相連，而刀具則安裝在刀爪上，那么就需要對 刀座、刀爪自身的結構以及強度有一定的要求，進而保證刀具的平穩性。但是現有的刀爪自 身結構過于簡單，連接強度不夠，不利于刀具的穩定性。
[0006] 綜上所述，為解決現有刀爪結構上的不足，需要設計一種設計合理、強度高且穩定 性好的用于機床加工的刀爪。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的是針對現有的技術存在上述問題，提出了一種設計合理、強度高且 穩定性好的用于機床加工的刀爪。
[0008] 本發明的目的可通過下列技術方案來實現：一種用于機床加工的刀爪，包括：
[0009] 連接部；
[0010] 工作部，與連接部固連，所述工作部與連接部呈夾角設置且該夾角為鈍角，在工作 部遠離連接部一端開設有用于安裝刀具的半圓槽。
[0011] 在上述的一種用于機床加工的刀爪中，在工作部遠離連接部一端對稱設置有兩支 臂，兩支臂合圍形成上述的半圓槽，每個支臂上均開設有卡孔且兩卡孔同軸設置，每個卡孔 內均插固有卡固件。
[0012] 在上述的一種用于機床加工的刀爪中，所述卡固件部分穿出對應卡孔并與刀具緊 密貼合設置，所述卡固件采用彈性材料制成。
[0013] 在上述的一種用于機床加工的刀爪中，在半圓槽的邊沿設置有倒角。
[0014] 在上述的一種用于機床加工的刀爪中，在連接部遠離工作部一端對稱設置有兩連 接臂，每個連接臂上均開設有安裝孔且兩安裝孔同軸設置。
[0015] 在上述的一種用于機床加工的刀爪中，所述連接部與工作部連為一體且在連接部 與工作部的連接處開設有凹槽。
[0016] 在上述的一種用于機床加工的刀爪中，在連接部面朝工作部一側設置有固定臺 階，在固定臺階上開設有固定孔。
[0017] 在上述的一種用于機床加工的刀爪中，在工作部面朝連接部一側開設有若干螺紋 孔。
[0018] 在上述的一種用于機床加工的刀爪中，所述連接部的材料為鋁合金材料，該鋁合 金材料由以下重量份數成分組成：A1 :110-150份，Si :0. 1-0. 45份，Fe :0. 46-0. 65份，Cu : 4. 5-8 份，Μη :0· 45-0. 8 份，Mg :15-25 份，Cr :1· 8-4. 5 份，Zn :1· 5-2. 3 份，Ti :0· 8-1. 3 份， Zr :2· 5-3. 8 份，PbS :1· 5-3 份，稀土元素：15-28 份。
[0019] 鋁合金是工業中應用最廣泛的一類有色金屬結構材料，其密度低，強度比較高，接 近或超過優質鋼，且塑性好，可加工成各種型材，具有優良的抗氧化性。其中，Al-Mg-Si系 合金具有良好的可成型性、可焊接性、可機加工性，同時具有中等強度，在退火后仍能維持 較好的操作性，但是其強度略顯不夠，影響成品的表面質量。
[0020] 因此，本發明優選采用Al-Mg-Si系合金制備連接部，但是，本發明在該鋁合金的 基礎上，先對鋁合金的組成成分及其重量份數進行了上述的調整，以獲得綜合性能更好的 錯合金材料。
[0021] 本案在Al-Mg-Si系鋁合金組成成分及其質量百分比的基礎上，提高了 Cu元素 、Mg 元素以及Zn元素的含量，并優選將（Cu元素+Mg元素）/Zn元素的質量比控制在13-14. 3， 使Cu元素能配合Zn元素使鋁合金材料獲得高強度、強耐蝕性和較好的塑性等性能，Cu元 素和A1元素在合金中能形成足夠量的強化相CuA12,同時Mg元素和Zn元素在合金中能形 成足夠量的強化相MgZn2,進一步提高鋁合金材料的強度。
[0022] 在本案中，還進一步減少了 Si元素和Fe元素的含量，減少合金中難溶或不溶的 AlFeSi等脆性相的存在，從而有利于進一步提高本發明鋁合金材料的斷裂韌性等性能。進 一步的，在合金中還加入了能夠細化晶粒的PbS，控制冷加工如的晶粒大小，有利于提尚廣 品的疲勞強度。
[0023] 此外，本發明在對鋁合金的組成成分及其質量百分比的調整中，較為明顯的是，本 發明在Al-Mg-Si系鋁合金的組成成分中添加了 Zr元素和稀土元素。
[0024] 其中：微量元素 Zr有良好的可塑性和很強的耐腐蝕性，添加上述微量的Zr元素可 以抑制再結晶，提高鋁合金再結晶溫度，改善鋁合金的強度、斷裂韌性、抗應力腐蝕以及抗 剝落（或層狀）腐蝕性能。
[0025] 具體的，Zr元素與A1元素生成高密度的亞穩A13Zr，高密度的亞穩A13Zr細小彌 散，是一種極為有效的強化彌散體和再結晶抑制劑，從而對合金再結晶行為具有抑制作用， 以獲得具有完全非再結晶組織的各類半成品，使變形過程中產生的高密度位錯和纖維組織 得以保留下來。而非再結晶組織的存在使合金半成品具有更優良的抗腐蝕性能，A13Zr的 強化彌散則有利于提高合金的斷裂韌性和強度，因而Zr元素的添加可以有效改善鋁合金 的綜合性能。
[0026] 而由于本發明在鋁合金材料中加入了適量的Zr元素，可以部分代替Cr元素和Μη 元素，因此，本發明可以適當的降低了 Cr元素和Μη元素的質量百分比。而降低Cr元素在 鋁合金材料中的含量可以降低AIFeCrSi相，提高合金中Mg2Si相的含量，從而也可以提高 合金的強度。
[0027] 在本案中，在鋁合金材料中加入了稀土元素。稀土元素的加入不僅可以起到微合 金化的作用，還能與氫等氣體和許多非金屬有較強的親和力，能生成熔點高的化合物，有一 定的除氫、精煉、凈化作用。同時，稀土元素化學活性極強，可以在長大的晶粒界面上選擇 性地吸附，阻礙晶粒的生長，使晶粒細化，有變質的作用，從而提高鋁合金的強度、硬度和韌 性，改善加工性能、可塑性及可鍛性。
[0028] 在上述的一種用于機床加工的刀爪中，所述連接部的鋁合金材料由以下重量份數 成分組成：Al :120 份，Si :0· 2 份，Fe :0· 5 份，Cu :6 份，Μη :0· 6 份，Mg :20 份，Cr :3 份，Zn : 1. 8 份，Ti :0. 9 份，Zr :3 份，PbS :2 份，稀土元素：23 份。
[0029] 上述鋁合金材料的技術方案是連接部鋁合金材料的優化技術方案，通過上述優化 配比，本案中鋁合金材料的強度、耐腐蝕性，表面質量更好。
[0030] 作為本發明的進一步改進，所述稀土元素為La元素和/或Ce元素和/或Nd元素 和/或Yb元素和/或Y元素和/或Sc元素。即是說，本案中增加的稀土元素優選為選自 La元素、Ce元素、Nd元素、Yb元素、Y元素、Sc元素中的至少一種，使得組成的鋁合金具有 具有較好的機械性能和較好的成型加工性能。
[0031] 相對于現有的鋁合金而言，由于本案中鋁合金材料合理的組成，更由于特定稀土 元素的加入，使得由該鋁合金材料獲得了優異的高溫抗氧化性能。
[0032] 作為本發明的更進一步改進，所述稀土元素為Yb元素。經研究后，作為優選方案， 在鋁合金材料中添加 Yb元素時，其鋁合金的導熱性能提高高達36%，而且該組成的鋁合金 的熱膨脹系數也有所改變。進一步的，加入Yb元素后，會形成含Yb共格彌散相，基體保持 形變回復組織，基體內未形成明顯的亞晶組織，抑制了基體再結晶，提高了韌性。
[0033] 具體的，未溶于基體的Yb主要以AlCuYb化合物形式存在，這些富稀土化合物多沿 晶界分布，該富稀土化合物在300°C環境中能穩定存在于晶界，提高合金高溫下晶界強度； 而且Yb+Cr合金在熱處理過程中還會析出一些彌散相粒子，這些彌散相含有Cr、Mn等元素， 其中還有少量A120 Cr 2Yb粒子；彌散相在合金中起到彌散強化作用，既能阻礙合金中位 錯滑移，也能強化合金高溫下晶界強度，對提高合金室溫、高溫力學性能均有貢獻。
[0034] 作為本發明的更進一步改進，所述稀土元素為Yb元素和Sc元素，且Yb元素的重 量份數是Sc元素重量份數的1. 5倍-2倍。
[0035] 進一步的，為提高穩定性，經研究后，在鋁合金材料中進一步添加 Sc元素時，并且 控制Yb元素和Sc元素的重量比為1. 5-2, Sc元素能與鋁反應形成A13Sc相，在高溫下仍與 基體保持共格關系，