[發明專利]一種微細球端銑刀及制備工藝

有效

• 申請號: 201310008141.3
• 申請日: 2013-01-09
• 公開（公告）號: CN103028768A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 王西彬;方澤平;劉志兵;何理論;解麗靜;梁志強;楊洪建
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B23C5/02
• 分類號: B23C5/02;B24B3/06
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 李愛英;楊志兵

技術領域

本發明涉及一種微細球端銑刀及制備工藝，屬于微細銑削加工技術領域。

背景技術

微細切削刀具不是傳統切削刀具在整體尺度或局部特征尺度上的簡單縮小，而是針對微細切削的特點和加工機理，面向多種工程材料微小零件或結構具體加工需求的一類特種切削刀具。特別是微細銑刀，其特征尺寸小，加工難度極大。一方面需要簡化刀具結構，提高刀具制備的可加工性；另一方面為保證刀具的切削性能，需要諸如螺旋角等刀具結構，加大了刀具的制備難度。目前微細刀具主要采用兩種設計方案：一種是傳統的雙螺旋槽型的刀具結構，其主要特點是螺旋角能有效提高刀具的抗沖擊能力和排屑性能，提高加工的穩定性和加工表面質量，但特征尺寸極小的螺旋槽型結構增大的刀具的制備難度；一種是簡單的直刃異形結構，如D形和三角形刀面等，其特點是刀具的制備簡單，結構精度易于保證，可獲得直徑極小的刀具，但無螺旋角的刀具結構可能導致刀具的切削性能下降。理想的微細切削刀具應具有簡單的結構，同時盡可能的提高刀具加工性能。為此，本研究根據宏觀的橢圓柱球端銑刀的設計方案進行優化，提出了一種微細球端銑刀并設計了相關的磨削制備工藝。

發明內容

本發明的目的在于提供一種微細球端銑刀及其制備工藝，用于簡化微細切削刀具的制備難度，滿足微細銑削加工的應用需要。

實現本發明的技術方案如下：

一種微細球端銑刀，其包括一傾斜刃口平面D，所述銑刀還包括由傾斜刃口平面D外緣的刃口曲線（由圖1（a）中第一圓周刃G₁和第二圓周刃G₂組成）向垂直傾斜刃口平面方向磨削獲得的刀刃圓柱面Cc；如圖1（b）所示。

該設計方法一方面有助于增強刀具切削部分的強度同時減小刀具的動不平衡量；另一方面，相比于橢圓柱面，圓柱形輪廓的加工精度更易于保證，可以有效降低刀具加工難度提高加工質量；同時該優化還保留了原來S形切削刃沖擊較小的優點。

一種制備微細球端銑刀的工藝，具體過程為：將刀具毛坯相對于工作臺的旋轉軸線傾斜角度偏心安裝于工作臺上，且令工作臺的旋轉軸線與圓柱面Cc的軸線Z₁重合，如圖2所示；通過直線進給運動磨削出一個傾斜平面；再通過直線進給運動和回轉運動磨削出圓柱面Cc，同時得到傾斜刃口平面D，其中所述θ為傾斜平面D與銑刀軸線的夾角。

因此本發明刀具刃磨時，刀具毛坯可直接采用圓柱形毛坯，無需加工半球面。

本發明中的微細球端銑刀結構簡單，幾何結構易于保證，因此加工成本較低且操作簡單，可廣泛應用于難加工材料的微細銑削加工。

附圖說明

下面結合附圖對本發明作詳細說明。

圖1為本發明的微細球端銑刀結構示意圖；

其中（a）為銑刀的幾何構成，（b）為新型球端銑刀的設計方案；

圖2為本發明的微細球端銑刀磨削制備工藝的示意圖；

圖3為最終獲得的微細刀具結構。

具體實施方式

本發明微細球端銑刀，其包括一傾斜刃口平面D，如圖1（a）中傾斜刃口平面D的刃口曲線由第一圓周刃G₁和第二圓周刃G₂組成，傾斜刃口平面D相對于球端銑刀徑向截面的夾角為θ。本發明中銑刀還包括由傾斜刃口平面D外緣的刃口曲線向垂直傾斜刃口平面方向磨削獲得的刀刃圓柱面Cc；如圖1（b）所示。

制備上述微細銑刀的方法如下：

1.刀具毛坯刀刃部分的直徑為R。設所要制備的銑刀中傾斜刃口平面D的傾斜角θ=45°，則將刀具毛坯傾斜45°角偏心安裝于工作臺上（如圖2所示）；工作臺可繞豎直方向旋轉，還可水平和縱向進給。

本發明中，工作臺的旋轉軸線Z₁與圓柱面Cc的軸線重合。

2.參見圖2（a），將刀具毛坯置于砂輪下方，通過工作臺的水平進給加工一個傾斜平面；該傾斜平面具有45°角的特征，當還不具有傾斜刃口平面D的刃口曲線形狀。

3.參見圖2（b），將刀具毛坯置于砂輪一側，通過直線進給運動和回轉運動磨削出圓柱面Cc，同時得到傾斜刃口平面D。

旋轉加工時，工作臺與砂輪的縱向相對進給速度分別為：

1）當磨削第一圓周刃所在半圓時，u∈[0,π]，其中u為工作臺的旋轉角度；工作臺與砂輪沿所述旋轉軸線Z₁方向的相對位移z₁和工作臺與砂輪沿所述旋轉軸線Z₁方向的相對速度為：