[發(fā)明專利]一種用于C/SiC復(fù)合材料銑削加工的負(fù)前角銑刀

在審

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• 申請日: 2015-12-02
• 公開（公告）號(hào): CN105345115A
• 公開（公告）日: 2016-02-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭景珍;姜濤;林琳;蘇宏華
• 申請（專利權(quán)）人: 北京星航機(jī)電裝備有限公司
• 主分類號(hào): B23C5/00
• 分類號(hào): B23C5/00
• 代理公司: 中國兵器工業(yè)集團(tuán)公司專利中心 11011
• 代理人: 劉東升

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復(fù)合材料銑削加工領(lǐng)域，具體涉及一種適用于碳纖維增強(qiáng)碳化硅陶瓷基復(fù)合材料(C/SiC)銑削加工的負(fù)前角銑刀。

背景技術(shù)

碳纖維增強(qiáng)碳化硅陶瓷基復(fù)合材料(C/SiC)綜合了碳纖維優(yōu)越的力學(xué)性能和碳化硅陶瓷基體良好的化學(xué)和熱穩(wěn)定性，具有密度低、抗氧化性好、耐腐蝕、良好的摩擦磨損性能以及耐高溫等優(yōu)點(diǎn)，成為一種很有潛力的熱結(jié)構(gòu)材料，并在國防和航空航天領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。例如，C/SiC復(fù)合材料在NASAX系列航天試驗(yàn)機(jī)剎車片/襟翼等部件上的應(yīng)用明顯降低了機(jī)身重量，提高了部件的性能。

然而C/SiC復(fù)合材料較大的加工難度限制了其在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。目前針對(duì)C/SiC復(fù)合材料的常規(guī)加工方法一般是磨削和切削。磨削加工能獲得較好的精度和表面質(zhì)量，但是加工效率較低。而采用切削方法加工這一類復(fù)合材料往往存在兩個(gè)問題：一是刀具磨損嚴(yán)重，二是加工質(zhì)量較差。在加工C/SiC復(fù)合材料時(shí)，刀具容易出現(xiàn)崩刃且磨損較快，而復(fù)合材料本身則容易產(chǎn)生分層、撕裂等缺陷。

出現(xiàn)這類加工缺陷的主要原因是：(1)C/SiC復(fù)合材料是一種各向異性材料，在垂直于纖維鋪層方向的強(qiáng)度較低。(2)加工中，當(dāng)垂直于纖維鋪層方向的力Fz較大時(shí)，切削力產(chǎn)生的應(yīng)力超過層間結(jié)合強(qiáng)度，導(dǎo)致分層和撕裂現(xiàn)象，并且軸向力越大，加工缺陷越嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種針對(duì)C/SiC復(fù)合材料進(jìn)行銑削加工的刀具，既可以提高C/SiC復(fù)合材料銑削加工刀具的耐用性同時(shí)又減少加工中出現(xiàn)的分層、撕裂等問題。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

用于C/SiC復(fù)合材料銑削加工的立銑刀，其組成部分包括：刀柄，所述刀柄用于安裝刀片的刀頸部，所述刀頸部具有兩個(gè)刀片安裝槽，刀片安裝在所述的刀片安裝槽。刀柄用于連接機(jī)床主軸，刀片用螺絲安裝在刀柄上，其上焊有PCD用于進(jìn)行切削加工。

所述的用于C/SiC復(fù)合材料銑削加工的立銑刀通過控制刀柄上的刀片安裝槽形狀和刀片結(jié)構(gòu)使得刀片在安裝到刀柄上之后呈現(xiàn)負(fù)前角的狀態(tài)。

所述的用于C/SiC復(fù)合材料銑削加工的立銑刀齒數(shù)為1-2個(gè)，螺旋角為20-30°。

所述的用于C/SiC復(fù)合材料銑削加工的立銑刀刀柄直徑為20mm，所述刀柄采用硬質(zhì)合金棒材，所述刀片的基體材料為硬質(zhì)合金，在刀片的角上面焊有一片PCD。

有益效果：

現(xiàn)有的C/SiC復(fù)合材料銑削加工中由于材料硬度大，因此銑削時(shí)切削刃易崩刃且磨損快。由于層間強(qiáng)度較低，在加工過程中容易產(chǎn)生分層等缺陷，并且由于C/SiC復(fù)合材料屬于各向異性材料，應(yīng)力集中較大時(shí)，極易引起毛刺/撕裂等缺陷。

本發(fā)明采用特定的切削角、螺旋角來降低切削時(shí)產(chǎn)生的軸向切削力，并盡可能減少毛刺與分層現(xiàn)象。本發(fā)明采用負(fù)前角的立銑刀，在加工過程中較小軸向力，從而獲得最好的表面質(zhì)量。同時(shí)由于采用負(fù)前角，因此刀具在切削過程中不易產(chǎn)生崩刃，并且刀具的耐磨性得到了提高。

本發(fā)明的刀柄采用硬質(zhì)合金材料，具有高硬度、高耐磨性、高強(qiáng)度、抗彎曲、抗折損和刀具壽命長的優(yōu)點(diǎn)。刀片基體同樣采用硬質(zhì)合金，在上面焊上一片PCD，具有優(yōu)良的切削性能，保證工作高效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明

實(shí)施例1：

如圖1所示，一種用于C/SiC復(fù)合材料銑削加工的立銑刀，其組成包括：刀柄1，所述刀柄用于安裝刀片的刀頸部2，所述刀頸部具有兩個(gè)刀片安裝槽3，刀片4安裝在所述的刀片安裝槽。刀柄用于連接機(jī)床主軸，刀片用螺絲安裝在刀柄上，其上焊有PCD用于進(jìn)行切削加工。

所述立銑刀的刃型為負(fù)前角，銑刀齒數(shù)為1-2，螺旋角為30°。

實(shí)施例2：

本發(fā)明用于C/SiC復(fù)合材料的高效銑削加工。加工前，將刀片用螺絲安裝在刀柄上，確保PCD刀片與安裝槽之間接觸良好。組裝完畢后，應(yīng)確保PCD刀片切削刃頂部的徑向圓跳動(dòng)公差為0.03mm以內(nèi)，側(cè)面的端面圓跳動(dòng)公差為0.02mm以內(nèi)。

本發(fā)明在使用過程中，當(dāng)個(gè)別PCD刀片的切削刃磨鈍或崩刃后，可使用螺絲刀將磨損的PCD刀片拆下并更換新的PCD刀片。當(dāng)精度要求不太高時(shí)，個(gè)別刀片的磨損或崩刃對(duì)切削性能影響不大時(shí)無需更換。當(dāng)PCD刀片磨損量較大需要更換是，可將PCD刀片進(jìn)行逐一更換并調(diào)整。