[發(fā)明專利]一種微小徑銑磨復(fù)合PCD球頭銑刀及其刃磨方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201911388432.3 | 申請日： | 2019-12-30 |
| 公開（公告）號： | CN111113168B | 公開（公告）日： | 2022-01-25 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 梁志強;袁昊;王西彬;張加波;杜宇超;周天豐;劉志兵;解麗靜;焦黎 | 申請（專利權(quán)）人： | 北京理工大學(xué) |
| 主分類號： | B24B3/06 | 分類號： | B24B3/06;B24B5/04;B24B47/20;B24B49/00;B23C5/10 |
| 代理公司： | 北京慧而行專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11841 | 代理人： | 李銳 |
| 地址： | 100081 北京市海淀區(qū)*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 微小 徑銑磨 復(fù)合 pcd 銑刀 及其 方法 | ||
本發(fā)明公開一種新型微小徑銑磨復(fù)合PCD球頭銑刀及其刃磨方法，所述銑刀整體結(jié)構(gòu)主要由參與切削的PCD球頭部分和不參與切削的硬質(zhì)合金刀頸與刀柄部分組成。PCD球頭部分結(jié)構(gòu)設(shè)計為單刃球面結(jié)構(gòu)，前刀面是具有負(fù)前角的平面，后刀面是球面，切削刃由前刀面與后刀面相交的二維曲線構(gòu)成，無螺旋槽結(jié)構(gòu)。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種微小徑銑磨復(fù)合PCD球頭銑刀及其刃磨方法，屬于微細(xì)刀具加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
隨著硬質(zhì)合金等高硬度的難加工材料廣泛應(yīng)用于模具、精密儀器等領(lǐng)域，保證其高質(zhì)量加工是研究重點之一。其中精密微細(xì)銑削技術(shù)在難加工材料微小三維復(fù)雜特征零件精密加工方面具有顯著優(yōu)勢，但硬質(zhì)合金、高速鋼等刀具已不能滿足這種難加工材料的加工，所以超硬刀具的設(shè)計制造成為了難加工材料精密微細(xì)銑削的關(guān)鍵技術(shù)之一。其中超硬刀具材料主要包括單晶金剛石、聚晶金剛石(PCD)和聚晶立方氮化硼(PCBN)等，從成本、材料性質(zhì)以及加工方法方面考慮，最合適的刀具材料為聚晶金剛石(PCD)。同時，考慮PCD制造工藝及材料特點，本發(fā)明提出了一種微小徑銑磨復(fù)合PCD球頭銑刀及其刃磨方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種微小徑銑磨復(fù)合PCD球頭銑刀及其刃磨方法，用于硬質(zhì)合金等難加工材料的高質(zhì)量微細(xì)加工。
一種微小徑銑磨復(fù)合PCD球頭銑刀，主要由參與切削的PCD球頭部分和不參與切削的硬質(zhì)合金刀頸與刀柄組成。其整體結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖1(a)所示。PCD球頭部分結(jié)構(gòu)設(shè)計為單刃球面結(jié)構(gòu)，前刀面是具有負(fù)前角的平面，后刀面是球面，切削刃由前刀面與后刀面相交的二維曲線構(gòu)成，切削刃上任意一點P的坐標(biāo)可用方程式(1)表示，無螺旋槽結(jié)構(gòu)，其三維模型設(shè)計如圖1(b)所示。
式(1)中，R為刀具球頭部分半徑，θ為OP與Z軸的夾角，γ0為前刀面與XOZ平面的夾角，相關(guān)位置關(guān)系由圖1(c)所示。
該刀具結(jié)構(gòu)的設(shè)計原理是：一方面該結(jié)構(gòu)特征下的切削刃使PCD銑刀在銑削加工中徑向進(jìn)給時，切削刃上遠(yuǎn)離刀尖的位置先參與切削，減輕刀尖的磨損程度，并且負(fù)前角具有較高的刃口強度，延長刀具壽命；另一方面，球面后刀面的設(shè)計能夠充分的發(fā)揮PCD材料表面金剛石粉末顆粒的研磨特性，其加工特點為銑磨復(fù)合，因此能夠獲得更高的加工質(zhì)量。
該刀具結(jié)構(gòu)簡單，其刃磨方法具體如下：
刀具毛坯棒料為已將前端PCD材料與后端硬質(zhì)合金材料釬焊完成并經(jīng)過外圓磨削的圓柱棒料如圖2所示，砂輪選用2000#的圓柱型陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪，機床各軸運動形式如圖3所示。
步驟一，前端PCD外圓精加工，刃磨方法如圖4(a)所示。通過X軸往復(fù)運動控制刀具棒料圓柱度，通過Y軸進(jìn)給控制磨削深度以保證成形精度，磨削速度為15～35m/s，磨削深度為1～3μm，進(jìn)給速度為10～50mm/min；
步驟二，PCD球頭部分后刀面刃磨，刃磨方法如圖4(b)所示；通過U軸定位棒料端部與砂輪的初始相對位置，通過A軸和W軸旋轉(zhuǎn)插補控制磨削深度和進(jìn)給速度以保證加工質(zhì)量，磨削速度為15～35m/s，磨削深度為1～3μm，W軸角速度為π/80～π/20rad/s；
步驟三，PCD球頭部分前刀面刃磨，刃磨方法如圖4(c)所示；通過U軸和W軸定位棒料與砂輪的初始相對位置以及棒料軸線與砂輪端面的夾角γ0，通過X軸控制進(jìn)給速度，通過Y軸進(jìn)給控制磨削深度以保證加工質(zhì)量，磨削速度為15～35m/s，磨削深度為1～3μm，進(jìn)給速度為10～50mm/min。
本發(fā)明中的微小徑銑磨復(fù)合PCD球頭銑刀結(jié)構(gòu)簡單，刃口強度高，易于刃磨成型，容易保證刀具加工質(zhì)量，能充分利用PCD材料的磨削特性，可用于硬質(zhì)合金等難加工材料的高質(zhì)量微細(xì)加工。
附圖說明
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)說明。
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