[实用新型]刀具磁处理装置

说明书

一种刀具磁处理装置，涉及对成品刀具进行磁处理，以降低残余应力，提高其使用寿命的装置。

目前广泛使用的刀具主要是由高速钢和硬质合金材料制成的，它们在制造过程中(包括切削、磨削、热处理、烧结、表面处理、刃磨以及涂层等工艺过程)，不可避免地受到机械的和热的作用而产生一定的残余应力，从而降低了刀具的耐磨性和抗冲击韧性，使刀具在切削时过早磨损或破损，刀具材料不能充分利用，造成刀具和工时的严重浪费。为防止和减少上述情况，目前主要是从刀具的结构设计、工艺方案与工艺参数的选择方面加以注意。对于成品刀具的残余应力尚缺乏一种简便的有效的措施。

本实用新型的目的在于提出一种刀具磁处理装置，能对多种刀具进行磁处理，以降低残余应力，提高其使用寿命。

本实用新型的技术依据是含磁性元素的刀具材料在适当的磁场激励和磁致伸缩作用下，有利于材料内部残余应力释放。本装置主要由磁化电源、单片机控制系统和磁化线圈等部分组成，磁化电源在单片机控制系统的控制下，可在磁化线圈上产生直流、交变或脉冲磁场，对放置于磁化线圈内的刀具进行磁处理。针对不同的刀具材料、处理状态及不同类型刀具，可对磁处理参数(交变及脉冲磁场的频率、磁处理时间、电流波形、磁场强度等)进行调节。

下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步详述。图1是刀具磁处理装置面板示意图，其中1—工作(磁化)电流显示；2—工作状态显示；3—电源开关；4—工作状态指示灯；5—主电路启动按钮；6—功能键：由上至下分别为预设工作状态，向上选数，向下选数、运行(磁化过程开始)、停止(磁化过程结束)；4—工作状态指示：由上至下分别为：

·FREQUENCY预设频率指示，预设范围：5～100Hz

·CURRENT预设电流指示，预设范围：1.0～20.0A

·WAVE FORM预设电流波形，预设范围：DC、DC·P、AC

·TIME UP预设上升时间，预设范围：2～5Sec

·TIME KEEP预设磁化时间，预设范围：1～60Sec

·TIME DOWN预设退磁时间，预设范围：1～10Sec

图2是刀具磁处理装置的工作原理框图，图3是磁化电源的主电路图。结合图2与图3，刀具磁处理装置的原理叙述如下：首先通过功能键对一系列磁处理参数(如波形、频率、电源、上升时间、磁处理时间等)进行预设置，并通过按键发出运行和停止信号。当系统接受运行指令后，通过D/A转换给出一电流值，再经PI调节后控制T₀的通断，使主电路产生相应的电流，通过对输入电压的脉宽调制，使主电路按设定的波形、频率及时间等参数控制T₁～T₄的通断，以获得所需的磁化电流波形和磁化时间，使磁化线圈正常工作，对各类刀具实现磁处理，在运行过程中，如发生故障(过流、过压、欠压、负载短路等)，控制系统将发出中断保护信号，封锁所有脉冲，待查清故障类型，排除后，方可重新开机使用。

图4是PI调节及脉宽调制电路，A₁和A₂组成三角波发生器，A₃为PI调节单元，A4为比较器。通过单片机8031设定的电流值经D/A转换后，作为PI调节单元的给定值，由图3主电路上电流检测元件IF取得信号作为反馈量，再经A₃调节得到输出值，该输出值与A₂输出的三角波，经A₄比较器比较。当A₃的输出低于A₂输出的三角波时，比较器A₄输出高电平，否则为低电平。A₄的输出波形见图4，该输出又作为开关管T₀的控制信号，从而实现了对电源的脉宽调制，达到控制磁化电流的目的。至于磁化电流波形、磁化时间等参数，仍由8031设定经逻辑处理电路控制T₁～T₄的通断，波形见图4。

图5是磁化线圈示意图，线圈输入端外接于主控电路输出端U_out，磁处理时，将一把或多把刀具插入线圈内，即可进行磁处理。

本装置经大量试验和工厂试用数据表明，成品刀具选择最佳磁处理参数(频率、磁场强度、磁处理时间等)处理后，外观质量和尺寸精度不变，可使刀具对耐用度提高30～50％，对于一个年销售额为5000万元的机加工工厂来说，每年刀具费约需50～80万元，如按刀具耐用度仅提高30％计算，即每年至少可节约15～24万元。而此装置一台仅需1.5万元左右，只要1～2个月即可收回投资，可见刀具磁处理的经济效益十分明显。