[發明專利]棱邊毛刺去除的金剛石刀具刃口優化實現方法

有效

• 申請號: 202011069609.6
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112207292B
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: 陳明;馬錚;安慶龍;蔡曉江;明偉偉;周如好
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;上海航天控制技術研究所
• 主分類號: B23B5/00
• 分類號: B23B5/00;G06F30/17
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

一種棱邊毛刺去除的金剛石刀具刃口優化實現方法，選取單晶金剛石刀具作為刃口材料并確定刀具前后刀面的最佳晶面，建立磨削微細毛刺尺寸預測模型和毛刺去除臨界切削厚度模型，計算得到基于精度和強度的刃口鈍圓半徑設計方案，實現金剛石刀具刃口的優化。本發明利用車削去除微米級微細毛刺的單晶金剛石刀具刃口尺寸優化設計方案顯著提高單晶金剛石刀具的穩定性，避免斷刀和石墨化等不利因素，適用于工作棱邊的微米級毛刺去除加工。

技術領域

本發明涉及的是一種刀具刃口微細加工領域的技術，具體是一種棱邊毛刺去除的金剛石刀具刃口優化實現方法。

背景技術

精密加工及微細加工領域中，棱邊完整性是保證產品質量的重要指標，毛刺則是影響棱邊完整性的最主要因素。毛刺的存在對零件的加工精度、裝配精度和外觀質量等方面都會產生不良影響，并且去除毛刺的成本隨著零件復雜程度和精度的提高也會隨之增加。

基于毛刺尺寸在微米級別、缺陷尺度范圍與功能尺寸范圍在相同數量級的特點，毛刺去除量需要精確控制，去除量較小，毛刺無法根除；去除量較大，往往會引起二次變形，產生棱邊鈍圓，甚至導致棱邊虧缺和塌邊，改變棱邊幾何形態和使用性能，直接影響棱邊完整性。

去毛刺工藝整體上可以分為如下四種：機械去毛刺、熱去毛刺、電去毛刺和化學去毛刺，但沒有一種單獨的去毛刺方式能夠做到，在實現加工精度要求的同時，不產生任何副作用。而且大多數的去毛刺程序和工具都是針對一些特定的工件幾何構造，工藝的靈活性和適配性差。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提出一種棱邊毛刺去除的金剛石刀具刃口優化實現方法，通過選取單晶金剛石刃口車刀車削作為磨削微細毛刺去除的加工方式，能夠在保證棱邊完整性的條件下去除毛刺，實現微米級毛刺精準去除工藝的國產化，提升微細加工領域的制造技術水平。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明涉及一種棱邊毛刺去除的金剛石刀具刃口優化實現方法，選取單晶金剛石刀具作為刃口材料并確定刀具前后刀面的最佳晶面，建立磨削微細毛刺尺寸預測模型和毛刺去除臨界切削厚度模型，計算得到基于精度和強度的刃口鈍圓半徑設計方案，實現金剛石刀具刃口的優化。

所述的確定刀面的最佳晶面是指：采用不同的單晶金剛石晶面作為刀面，測量不同晶面下毛刺去除的質量和切削力，并利用有限元仿真毛刺去除工況進行輔助分析，選取最佳晶面。

所述的建立磨削微細毛刺預測模型是指：采用白光共焦位移傳感器對棱邊進行在位掃面檢測以得到毛刺形態信息，并根據測量方法確立磨削加工參數和磨削產生的微細毛刺形態之間的關系，建立磨削微細毛刺預測模型。

所述的建立毛刺去除臨界切削厚度模型是指：根據磨削微細毛刺預測模型，由理論計算和實驗驗證兩種方式綜合確定毛刺去除臨界切削厚度參考指標，為后續刃口鈍圓半徑的優化設計提供指導，具體為：刀具的有效切削量小于毛刺去除臨界切削厚度時，毛刺以車削的方式被有效去除。

所述的毛刺去除臨界切削厚度其中：h₀為毛刺去除臨界切削厚度，μ為摩擦系數，F_x為刀具在平行于切削方向受力，F_y為在垂直于切削方向受力，ρ為刃口鈍圓半徑，θ為正壓力與垂直線夾角。

所述的基于精度和強度的刃口鈍圓半徑設計方案，包括：基于精度的刃口鈍圓半徑設計和基于強度的刃口鈍圓半徑優化設計，具體通過以下方式得到：根據毛刺去除臨界切削厚度模型和刀具設計參數，在毛刺有效去除要求下進行幾何關系計算，得到滿足精度要求的刃口鈍圓半徑設計方案；然后模擬產線上棱邊磨削毛刺在線車削去除工況，對型譜化的棱邊毛刺進行車削試驗、測量棱邊完整性、切削力、加工時間和刀具磨損參數，建立毛刺模型、刃口鈍圓尺寸和毛刺去除成果之間的適配規律。

技術效果