專利名稱：連續生產無限長多內螺旋冷卻孔棒材的設備及方法
技術領域：
本發明涉及一種可連續生產無限長單(多)內螺旋冷卻孔硬質合金棒材或陶瓷棒材的方法及裝置。
背景技術：
隨著機械加工工業的不斷發展，對高速銑削工具的加工精度和使用壽命有更高的要求；由于鉆削加工時，變形抗力大，切削熱量高，而合金的導熱系數一般較低，刀刃易粘焊，涂層易剝落變鈍，高溫增加了工具的擴散磨損。用傳統粉末冶金方法生產的硬質合金棒材，其加工的銑削工具只能采用外部冷卻，工作速度慢，加工精度差，使用壽命短，而帶內螺旋冷卻孔的硬質合金銑削工具可采用內冷卻方式，在一定壓力冷卻液或潤滑劑的作用下可加快冷卻速度和排屑速度，從而提高銑削工具轉速、加工精度和使用壽命[周繼承等.粉末擠壓成型的進展[J]材料導報.1997. 11(6)；肖志瑜等.機械零件粉末冶金成型方法金 Mj^MXS · 1997. 16(1) ；Jean M. Dasch et. al. Lubricants in Cutting Tool for Dry Machining. Pub. No. :US 2005/0214082A1]。目前，世界上內螺旋冷卻孔棒材的生產技術有1.鑲嵌法將一根硬質合金棒料表面加工成螺旋溝槽再套壓入一根硬質合金管材壓坯中一起燒結；但該方法工藝繁雜，合金混料膨脹系數調整和控制困難，尺寸控制困難。也可將加工螺旋溝槽和套壓在擠壓中一次成型，但是，為組合，中壁越薄越好，為旋轉， 齒面越寬越好，所以模具制造困難，且一套僅能制造一種尺寸棒材[孫毅.硬質合金內螺旋冷卻孔棒材的模具設計試驗研究.重慶大學碩士論文.2001. 5 ；Prakash K. Mirchandani et. al. Composite Article with Coolant Channels and Tool Fabrication Method. Pub. No. :US2006/0288820A1]。2.外螺旋擠壓法方法一，凹模定徑帶設有螺紋，物料以旋轉方式被擠出；冷卻孔芯桿制造與凹模螺紋槽須配合，此技術模具設計較為復雜，模具凹模和芯桿必須同步，否則將導致尺寸參數超差，冷卻孔孔偏或裂紋[孫毅.硬質合金內螺旋冷卻孔棒材的模具設計試驗研究.重慶大學碩士論文.2001. 5]。方法二，凹模主動旋轉驅動物料旋轉，同時引導尼龍絲內嵌入物料中[吳恩熙等.制造帶內螺旋冷卻液孔棒材的裝置.發明專利申請公開說明書，公開號CN 1457940A. 2003]或擠壓形成帶直孔棒材，同時扭轉棒材形成螺旋孔 [Arno Friedrichset. al. Method and Device for Producing a Sintered Metal Blank with InternallyDisposed Helical Recesses. USA Patent, 6699430B2，2004]。尼龍絲(軟芯)需引導內嵌，螺孔形狀尺寸控制困難，且若后期燒除工藝限制內螺旋孔規格及棒材的長度；棒材旋轉前進的方式其外表面質量難以控制。外螺旋擠壓法是目前國內外使用較多的一種成型技術。3.內螺旋擠壓法利用雙螺旋擠壓機的特殊結構，將芯桿延伸至擠壓螺桿，利用螺桿驅動芯桿旋轉或帶動芯桿中彈性針旋轉[Arno Friedrichs et al. Extrusion Tool forProducing a Hard Metal Rod or a Ceramic Rod with Twisted Internal Boreholes.USAPatent，M38858，1995]，達到成型內螺旋孔作用；此工藝模具設計較為簡單，但對擠壓參數要求嚴格，須使擠壓時物料的擠出速度和芯桿轉速匹配。否則，將導致產品的尺寸參數無法達到要求。由于此技術的難度很大，目前僅有德國konard friedrichs公司等國外幾家公司可以生產，國內尚無此類技術。該技術為滿足速度匹配，芯桿的制造、彈性針的性能須與擠壓機擠出速度及螺桿轉速相匹配，限制了同一設備的通用性及可生產的棒材規格種類。

發明內容
本發明的目的在于為提高硬質合金銑削工具工作速度，加工精度，使用壽命，提供一種可生產各種規格的單(多)內螺旋冷卻孔硬質合金棒材方法和裝置。本發明達到上述目的技術方案是可連續生產無限長單或多內螺旋冷卻孔硬質合金棒材或陶瓷棒材的裝置，特征在于該裝置包括模腔(10)與傳動柄(9)、凸模座(11)、剛性螺旋線凸模、凹模(12)構成組合模具；進料口(6)與雙螺旋桿擠壓機( 相連接；傳動柄(9)固定于模腔(10)中；測速裝置⑶固定在模腔(10)上且與計算機⑴接通；由計算機⑴通過測速裝置⑶反饋信息，自動調節調速控制箱⑵控制電動機⑶轉速；電動機⑶通過傳動柄(9)驅動剛性螺線凸模⑷旋轉；由雙螺旋桿擠壓機(5)驅動原料通過模腔(10)從剛性螺線凸模⑷與凹模(1 的間隙處擠出；緊靠凹模處架設承料輸送裝置(13)。一種可連續生產無限長單或多內螺旋冷卻孔硬質合金棒材或陶瓷棒材的方法，其特征在于含有以下步驟:A、電動機C3)根據初始設定速度旋轉并通過傳動柄(9)驅動剛性螺旋線凸模(4)做橫向旋轉運動；B、同時由雙螺旋桿擠壓機(5)驅動物料通過模腔(11)從剛性螺旋線凸模⑷和凹模(1 間隙處縱向擠出形成棒料，當擠出速度不均勻時，可由測速裝置(8)對物料擠出速度信息進行實時采集并反饋；C、由測速裝置(8)測量棒材擠出速度VI，并反饋給計算機(1)，計算機(1)通過反饋信息自動調整調速控制箱(2)參數以控制電機(3)轉速，即控制剛性螺旋線凸模的轉速，使凸模旋轉速度與物料從凸凹模間隙中縱向擠出的速度實時匹配，凸模相對成型棒材做螺旋上升運動，同理成型棒材相對凸模做螺旋下降運動，其結果是在棒料中形成與凸模螺距、直徑、升角、間距相等的內螺旋孔；D、承料輸送裝置將內螺旋孔棒材輸送至停放區。所述轉速匹配公式如下若棒材擠出速度為VI，剛性螺線凸模螺距為L，凸模轉速為N，則單位時間內有=Vl = NL即N = V1/L ；計算機(1)通過專用軟件對測速裝置( 反饋來的數據進行運算后向電機調速控制箱⑵發送相應的調速命令，控制電動機⑶轉速，實現剛性螺旋線凸模⑷轉速與物料擠出速度的實時匹配。和現有技術相比，本發明有以下優點或積極效果1.用本方法及裝置可連續生產無限長單(多)內螺旋冷卻孔硬質合金棒材。內嵌模具為組合模，凸凹模均可自由調換，可根據改變剛性螺旋線凸模的結構(如單螺旋線凸模，雙螺旋線凸模即附圖示，三螺旋線凸模等)方便地調整及控制該棒材內螺旋冷卻孔孔數、孔徑、升角、螺距和孔間距等。凸凹模均為剛性，故各種尺寸可實現嚴格控制；2.本裝置內嵌組合模具的組件各自獨立，加工方法簡單，成本低廉，模腔可與多種規格凸凹模裝配使用，兼容性好，方便拆卸。3.本裝置結構簡單，控制簡便，體積小，可實現連續的大批量自動化生產。4.由本方法及裝置生產的帶內螺旋冷卻孔的棒材可精加工成各類立銑刀、面銑刀及各種鉆頭等銑削工具。此類帶內螺旋冷卻空孔的硬質合金銑削工具可采用內冷卻方式， 在一定壓力的冷卻液的作用下可加快冷卻速度和排屑速度，從而提高了銑削工具的工作速度、加工精度和使用壽命。


下面結合附圖以實例進一步說明本發明的實質內容，但本發明的內容并不限于此。圖1為本發明連續生產無限長單(多)內螺旋冷卻孔棒材裝置的結構示意圖。圖1中各標號含義1-計算機；2-調速控制箱3——電動機；4-剛性螺線凸模； 5-雙螺旋桿擠壓機；6-進料口 ；7——成型棒材；8-測速裝置；9-傳動柄；10-模腔；11-凸模座；12-凹模；13-承料輸送裝置。
具體實施例方式本發明設計的可連續生產無限長單(多)內螺旋冷卻孔硬質合金棒材或陶瓷棒材的專用設備，其特征在于模腔10與傳動柄9、凸模座11、剛性螺線凸模4、凹模12構成組合模具；進料口 6與雙螺旋桿擠壓機5相連接；傳動柄9固定于模腔10中；測速裝置8固定在模腔10上且與計算機1接通；由計算機1通過測速裝置8反饋信息自動調節調速控制箱2控制電機3轉速；電機3通過傳動柄9驅動剛性螺線凸模4旋轉；由雙螺旋桿擠壓機5 驅動原料通過模腔10從剛性螺線凸模4與凹模12的間隙處擠出；緊靠凹模處架設承料輸送裝置13。圖1描述了連續生產無限長單(多)內螺旋冷卻孔棒材裝置的結構。該裝置包括由模腔10與傳動柄9、凸模座11、剛性螺線凸模4、凹模12構成的組合模具；進料口 6與雙螺旋桿擠壓機5相連接；傳動柄9固定于模腔10中；測速儀8固定在模腔10上且與計算機 1接通；由計算機1通過測速裝置8反饋信息自動調節調速控制箱2控制電機3轉速；電機 3通過傳動柄9驅動剛性螺旋線凸模4旋轉；由雙螺旋桿擠壓機5驅動原料通過模腔10從剛性螺旋線凸模4與凹模12的間隙處擠出；緊靠凹模處架設承料輸送裝置13。圖1還描述了連續生產無限長單(多)內螺旋冷卻孔棒材裝置的工作狀況。(1)電動機3根據初始設定速度旋轉并通過傳動柄9驅動剛性螺旋線凸模4做橫向旋轉運動；(2)同時由雙螺旋桿擠壓機5驅動物料通過模腔11從剛性螺旋線凸模4和凹模 12間隙處縱向擠出形成棒材(擠出速度不均勻時，可由測速裝置8對物料擠出速度信息進行實時采集并反饋)。(3)由測速裝置8測量棒材擠出速度VI，并反饋給計算機1，計算機1通過反饋信息自動調整調速控制箱2參數以控制電機3轉速，即控制剛性螺旋線凸模4的轉速，使凸模
5旋轉速度與物料從凸凹模間隙中縱向擠出的速度實時匹配，凸模相對成型棒材做螺旋上升運動，同理成型棒材相對凸模做螺旋下降運動，其結果是在棒料中形成與凸模螺距、直徑、 升角、間距相等的內螺旋孔。轉速匹配公式如下若棒材擠出速度為VI，剛性螺線凸模螺距為L，凸模轉速為N，則單位時間內有Vl = NL即 N = V1/L計算機1通過專用軟件對測速裝置2反饋來的數據進行運算后向電機調速控制箱 2發送相應的調速命令，控制電動機3轉速，實現剛性螺旋線凸模4轉速與物料擠出速度的實時匹配。(4)承料輸送裝置將內螺旋孔棒材輸送至停放區。
權利要求
1.一種連續生產無限長多內螺旋冷卻孔棒材的設備及方法，其特征在于該裝置包括模腔(10)與傳動柄(9)、凸模座(11)、剛性螺旋線凸模、凹模(12)構成組合模具；進料口(6)與雙螺旋桿擠壓機( 相連接；傳動柄(9)固定于模腔(10)中；測速裝置(8)固定在模腔(10)上且與計算機⑴接通；由計算機⑴通過測速裝置⑶反饋信息，自動調節調速控制箱( 控制電動機C3)轉速；電動機C3)通過傳動柄(9)驅動剛性螺線凸模(4) 旋轉；由雙螺旋桿擠壓機(5)驅動原料通過模腔(10)從剛性螺線凸模⑷與凹模(12)的間隙處擠出；緊靠凹模處架設承料輸送裝置(13)。
2.一種連續生產無限長多內螺旋冷卻孔棒材的設備及方法，其特征在于含有以下步驟A、電動機(3)根據初始設定速度旋轉并通過傳動柄(9)驅動剛性螺旋線凸模(4)做橫向旋轉運動；B、同時由雙螺旋桿擠壓機( 驅動物料通過模腔(11)從剛性螺旋線凸模(4)和凹模 (12)間隙處縱向擠出形成棒料，當擠出速度不均勻時，可由測速裝置(8)對物料擠出速度信息進行實時采集并反饋；C、由測速裝置⑶測量棒材擠出速度VI，并反饋給計算機(1)，計算機⑴通過反饋信息自動調整調速控制箱(2)參數以控制電機(3)轉速，即控制剛性螺旋線凸模(4)的轉速， 使凸模旋轉速度與物料從凸凹模間隙中縱向擠出的速度實時匹配，凸模相對成型棒材做螺旋上升運動，同理成型棒材相對凸模做螺旋下降運動，其結果是在棒料中形成與凸模螺距、 直徑、升角、間距相等的內螺旋孔；D、承料輸送裝置將內螺旋孔棒材輸送至停放區。
3.根據權利要求2所述的連續生產無限長多內螺旋冷卻孔棒材的設備及方法可，其特征在于所述轉速匹配公式如下若棒材擠出速度為VI，剛性螺線凸模螺距為L，凸模轉速為N，則單位時間內有=Vl = NL即N = V1/L ；計算機(1)通過專用軟件對測速裝置( 反饋來的數據進行運算后向電機調速控制箱 ⑵發送相應的調速命令，控制電動機⑶轉速，實現剛性螺旋線凸模⑷轉速與物料擠出速度的實時匹配。
全文摘要
本發明涉及一種可連續生產無限長單(多)內螺旋冷卻孔硬質合金棒材或陶瓷棒材的方法及裝置，模腔與傳動柄、凸模座、剛性螺旋線凸模、凹模構成組合模具；進料口與雙螺旋桿擠壓機相連接；傳動柄固定于模腔中；測速裝置固定在模腔上且與計算機接通；由計算機通過測速裝置反饋信息自動調節調速控制箱控制電動機轉速；電動機通過傳動柄驅動剛性螺線凸模旋轉；由雙螺旋桿擠壓機驅動物料通過模腔從剛性螺線凸模與凹模的間隙處擠出；緊靠凹模處架設承料輸送裝置。本發明內嵌模具為組合模，凸凹模均可自由調換，生產的棒材內螺旋孔的孔數、孔徑、升角、螺距、孔間距等尺寸均可根據產品要求自由調整。
文檔編號B30B11/24GK102152491SQ20101055965
公開日2011年8月17日 申請日期2010年11月26日 優先權日2010年11月26日
發明者于孟, 代娜娜, 曹振波, 王飛, 鐘毅, 黃宇軒 申請人:昆明理工大學