CN102303159A - 整体式全陶瓷螺旋立铣刀 - Google Patents

整体式全陶瓷螺旋立铣刀 Download PDF

Info

Publication number
CN102303159A
CN102303159A CN201110267870A CN201110267870A CN102303159A CN 102303159 A CN102303159 A CN 102303159A CN 201110267870 A CN201110267870 A CN 201110267870A CN 201110267870 A CN201110267870 A CN 201110267870A CN 102303159 A CN102303159 A CN 102303159A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cutter
cutting
ceramic
end milling
silicon carbide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201110267870A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102303159B (zh
Inventor
刘战强
王启东
万熠
刘继刚
任小平
黄传真
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong University
Original Assignee
Shandong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong University filed Critical Shandong University
Priority to CN 201110267870 priority Critical patent/CN102303159B/zh
Publication of CN102303159A publication Critical patent/CN102303159A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102303159B publication Critical patent/CN102303159B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

本发明提供一种整体式全陶瓷螺旋立铣刀，分为前部刀头和后部刀柄两部分，刀头部分设有4-6个螺旋切削刃，切削刃螺旋角为30°-45°，径向前角为-5°，刀柄为直柄，整个刀体材料采用碳化硅晶须增韧Al2O3陶瓷或碳化硅晶须增韧SiAlON陶瓷。本发明采用整体式全陶瓷结构，具有优异的耐高温、耐磨性和化学稳定性，使得刀具在极高的切削温度下仍具有足够的硬度、强度，保持切削能力，切削难加工材料时，可将切削温度提升到足够高，软化工件材料，从而降低切削难度，能够适应更高的切削速度，相比于硬质合金刀具，刀具寿命也有大幅提升，切削加工中减少了换刀次数，大大提高了加工效率，有效降低切削加工中的刀具成本。

Description

整体式全陶瓷螺旋立铣刀
技术领域
本发明涉及一种用于高性能难加工材料切削的整体式全陶瓷螺旋立铣刀，属于铣刀技术领域。
背景技术
刀具性能是影响切削加工效率、精度、表面质量等的决定性因素之一。目前，在航空航天、模具、汽车等行业中难加工材料(高温合金、淬硬钢等)的铣削加工中，主要采用硬质合金刀具或涂层刀具。受切削刀具材料本身机械、热等性能的制约，要获得更高的材料去除率和刀具寿命受到挑战。整体式立铣刀按照刀具材料划分主要包括高速钢刀具、硬质合金刀具和涂层刀具。随着高速切削加工技术的发展和高性能、难加工工件材料的不断涌现，传统刀具材料因其局限性无法获得足够高的材料去除率和刀具寿命。
陶瓷刀具以其优异的耐热性、耐磨性和化学稳定性，在高速切削领域和切削难加工材料方面显示了高速钢刀具、硬质合金刀具等无法比拟的优势。陶瓷刀具优越的耐热特性，使得刀具在极高的切削温度下仍具有足够的硬度、强度，保持切削能力，切削难加工材料时，可将切削温度提升到足够高，软化工件材料，从而降低切削难度。但铣削属于断续切削，铣削过程中，刀刃的表面温度会比心层内部的温度更容易冷却下来。由于存在热膨胀状态差异，在刀具边缘区域会形成拉应力，从而很容易致使裂纹产生，陶瓷材料对拉应力较为敏感，切削过程中如应用切削液，陶瓷刀具更容易因出现裂纹而发生破损失效。因此，陶瓷铣刀宜采用干切削加工方式。使用陶瓷铣刀进行切削加工可减少切削液的使用，降低机械加工成本，同时有利于减轻环境污染程度。
但是由于陶瓷本身加工困难，目前陶瓷材料仍未应用于整体式螺旋立铣刀制造领域。
发明内容
本发明主要针对目前铣削难加工材料(如高温合金、淬硬钢等)的整体硬质合金立铣刀具在刀具寿命和材料去除率方面存在的不足，提供一种具有切削线速度高、刀具寿命长、材料去除率大的整体式全陶瓷螺旋立铣刀，该立铣刀采用先进晶须增韧的陶瓷材料制造，适用于镍基高温合金材料、淬硬钢、铸铁等材料的加工。
本发明的整体式全陶瓷螺旋立铣刀，分为前部刀头和后部刀柄两部分，刀头部分设有4-6个螺旋切削刃，切削刃螺旋角为30°-45°，径向前角为-5°，刀柄为直柄，刀具整体采用碳化硅晶须增韧Al2O3陶瓷或碳化硅晶须增韧SiAlON陶瓷。
针对陶瓷材料脆硬的特点，上述立铣刀采用碳化硅晶须强化后的Al2O3陶瓷或SiAlON陶瓷，可有效提高铣刀切削刃的断裂韧性，阻止切削过程中的热、力冲击造成的裂纹生成(如图1所示)，保证铣刀使用过程中稳定可靠、不发生崩刃。
本发明采用整体式全陶瓷材料，具有优异的耐高温、耐磨性和化学稳定性，使得刀具在极高的切削温度下仍具有足够的硬度、强度，保持切削能力，切削难加工材料时，可将切削温度提升到足够高，软化工件材料，从而降低切削难度，能够适应更高的切削速度，相比于硬质合金刀具，刀具寿命也有大幅提升，切削加工中减少了换刀次数，大大提高了加工效率，有效降低切削加工中的刀具成本。
附图说明
图1是本发明整体式全陶瓷螺旋立铣刀的几何形状示意图。
图2是本发明整体式全陶瓷螺旋立铣刀的螺旋槽磨削过程示意图。
图3是本发明整体式全陶瓷螺旋立铣刀的后刀面磨削过程示意图。
图中：1、刀头，2、螺旋切削刃，3、刀具螺旋角，4、刀柄。
具体实施方式
本发明的整体式全陶瓷螺旋立铣刀如图1所示，整个刀具分为前部刀头1和后部刀柄4，刀头1部分设有4-6个螺旋切削刃2，各个螺旋切削刃2的螺旋角为30°-45°。根据陶瓷刀具脆硬的特点，保证铣刀使用过程中稳定可靠、不发生崩刃，采用负前角设计，螺旋切削刃2的径向前角均为-5°。刀柄4为直柄。整把刀具全部采用碳化硅晶须增韧氧化铝陶瓷(晶须增韧后的Al2O3+SiCw陶瓷)或碳化硅晶须增韧SiAlON陶瓷材料。采用碳化硅晶须强化后的Al2O3陶瓷和SiAlON陶瓷，可提高铣刀切削刃的断裂韧性，阻止切削过程中的热、力冲击造成的裂纹生成。
采用碳化硅晶须增韧氧化铝陶瓷的整体式螺旋立铣刀适用于加工各种铸铁(灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、冷硬铸铁、高合金耐磨铸铁等)和各种钢料(碳素结构钢、合金结构钢、高强度钢，高锰钢、淬硬钢等)；也可加工铜合金、石墨、工程塑料和复合材料。由于铝元素的化学亲和作用，该类刀具不适于加工铝合金和钛合金。
采用碳化硅晶须增韧SiAlON陶瓷的整体式螺旋立铣刀加工范围与Al2O3陶瓷整体式螺旋立铣刀近似，但是SiAlON陶瓷刀具不适合加工产生长屑的钢料(如正火和热轧状态)。该类刀具特别适合加工灰铸铁、镍基高温合金。
在整体式全陶瓷螺旋立铣刀制造过程中，螺旋槽磨削和后刀面磨削加工是两个最重要步骤，对于全陶瓷螺旋立铣刀的质量有重要影响，图2和图3给出了螺旋槽磨削和后刀面磨削示意图。经试验表明，采用下表所示的砂轮型号及参数设置，可获得满足使用要求的全陶瓷铣刀质量。
Figure BDA0000090382500000021
Figure BDA0000090382500000031
注：VG，N——磨削螺旋槽时的砂轮线速度；
Vw，N——磨削螺旋槽时的工件线速度；
Q’W，m-砂轮单位宽度去除率均值；
Q’W，max-砂轮单位宽度去除率最大值；
VG，F-磨削后刀面时的砂轮线速度；
Vw，F——磨削后刀面时的工件线速度。

Claims (1)

1.一种整体式全陶瓷螺旋立铣刀，整个刀体分为前部刀头和后部刀柄两部分，其特征是：刀头部分设有4-6个螺旋切削刃，切削刃螺旋角为30°-45°，径向前角为-5°，刀柄为直柄，整个刀体材料采用碳化硅晶须增韧Al2O3陶瓷或碳化硅晶须增韧Sialon陶瓷。
CN 201110267870 2011-09-09 2011-09-09 整体式全陶瓷螺旋立铣刀 Expired - Fee Related CN102303159B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110267870 CN102303159B (zh) 2011-09-09 2011-09-09 整体式全陶瓷螺旋立铣刀

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110267870 CN102303159B (zh) 2011-09-09 2011-09-09 整体式全陶瓷螺旋立铣刀

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102303159A true CN102303159A (zh) 2012-01-04
CN102303159B CN102303159B (zh) 2013-01-02

Family

ID=45377127

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201110267870 Expired - Fee Related CN102303159B (zh) 2011-09-09 2011-09-09 整体式全陶瓷螺旋立铣刀

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102303159B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105345115A (zh) * 2015-12-02 2016-02-24 北京星航机电装备有限公司 一种用于C/SiC复合材料铣削加工的负前角铣刀
CN108637338A (zh) * 2018-05-21 2018-10-12 浙江普菲特切削工具有限公司 一种强韧化金属陶瓷材料及由其制成的立铣刀
US10343225B2 (en) 2015-12-09 2019-07-09 Alp Havacilik Sanayi Ve Ticaret Anonim Sirketi Monolithic ceramic end mill cutter set having a helix angle in the interval of 28° to 43°
CN110167702A (zh) * 2016-12-26 2019-08-23 三菱日立工具株式会社 立铣刀
CN110899803A (zh) * 2020-01-02 2020-03-24 山东大学 一种用于高速铣削镍基合金的整体式陶瓷铣刀及其制造方法
WO2020102924A1 (zh) * 2018-11-22 2020-05-28 广东工业大学 氧化锆陶瓷整体刀具及其制备方法与刀具在石墨中的应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04310309A (ja) * 1991-04-04 1992-11-02 Hitachi Tool Eng Ltd エンドミル
CN1148580A (zh) * 1995-10-26 1997-04-30 山东工业大学 复相陶瓷刀具材料及其加工工艺
JP2724485B2 (ja) * 1988-12-28 1998-03-09 日立ツール株式会社 ニューセラミックスソリッドエンドミル
US6991409B2 (en) * 2002-12-24 2006-01-31 Niagara Cutter Rotary cutting tool
CN101983810A (zh) * 2010-11-30 2011-03-09 株洲钻石切削刀具股份有限公司 高强度不等螺旋角立铣刀

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4310309B2 (ja) * 2005-12-27 2009-08-05 キヤノン株式会社 光学装置および光学装置の制御方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2724485B2 (ja) * 1988-12-28 1998-03-09 日立ツール株式会社 ニューセラミックスソリッドエンドミル
JPH04310309A (ja) * 1991-04-04 1992-11-02 Hitachi Tool Eng Ltd エンドミル
CN1148580A (zh) * 1995-10-26 1997-04-30 山东工业大学 复相陶瓷刀具材料及其加工工艺
US6991409B2 (en) * 2002-12-24 2006-01-31 Niagara Cutter Rotary cutting tool
CN101983810A (zh) * 2010-11-30 2011-03-09 株洲钻石切削刀具股份有限公司 高强度不等螺旋角立铣刀

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105345115A (zh) * 2015-12-02 2016-02-24 北京星航机电装备有限公司 一种用于C/SiC复合材料铣削加工的负前角铣刀
US10343225B2 (en) 2015-12-09 2019-07-09 Alp Havacilik Sanayi Ve Ticaret Anonim Sirketi Monolithic ceramic end mill cutter set having a helix angle in the interval of 28° to 43°
CN110167702A (zh) * 2016-12-26 2019-08-23 三菱日立工具株式会社 立铣刀
CN110167702B (zh) * 2016-12-26 2021-10-15 三菱日立工具株式会社 模具加工用立铣刀
US11458551B2 (en) 2016-12-26 2022-10-04 Moldino Tool Engineering, Ltd. End mill
CN108637338A (zh) * 2018-05-21 2018-10-12 浙江普菲特切削工具有限公司 一种强韧化金属陶瓷材料及由其制成的立铣刀
WO2020102924A1 (zh) * 2018-11-22 2020-05-28 广东工业大学 氧化锆陶瓷整体刀具及其制备方法与刀具在石墨中的应用
CN110899803A (zh) * 2020-01-02 2020-03-24 山东大学 一种用于高速铣削镍基合金的整体式陶瓷铣刀及其制造方法
CN110899803B (zh) * 2020-01-02 2021-01-29 山东大学 一种用于高速铣削镍基合金的整体式陶瓷铣刀及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102303159B (zh) 2013-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102303159B (zh) 整体式全陶瓷螺旋立铣刀
WO2019047557A1 (zh) 微齿排布可设计的碳纤维复合材料专用带端刃立铣刀
CN204565247U (zh) 整体叶盘流道高效侧铣加工用整体式环形铣刀
CN104889466A (zh) 整体式全陶瓷超密齿三面刃铣刀及其制造方法
CN201164914Y (zh) 硬质合金叶根型线铣刀
CN109396558A (zh) 一种用于加工硬脆性难加工材料的金刚石切削刀具
CN104227019A (zh) 一种薄壁钛合金零件的切削工艺
CN108655427A (zh) 一种重型切削可转位车铣复合刀片
CN101972870A (zh) 汽轮机叶片叶根铣刀
CN107671495A (zh) 高体积分数SiCp/Al复合材料结构件高效精密加工方法
CN110064788A (zh) 一种刀头结构及切削刀具
CN205167262U (zh) 应用于石墨高速加工中的金刚石涂层刀具
CN104043863A (zh) 双后角内冷式抗振侧铣专用刀具
JPH11216609A (ja) ラジアス刃エンドミル
CN203109260U (zh) 汽车发动机上的沟槽加工用车刀
CN207787728U (zh) 新型减磨断屑硬质合金80°菱形车刀刀片
CN202894429U (zh) 一种新型钻铰刀
CN103551609B (zh) 用于精加工的带有抗月牙洼磨损槽的车削超硬刀片
CN207770867U (zh) 新型带有石墨烯减磨槽的可转位车刀刀片
CN203304591U (zh) 一种刀具
CN202344008U (zh) 非共槽阶梯铣刀
CN107552816A (zh) 高温合金精加工高效断屑菱形车刀片
CN102990146A (zh) 一种圆角cbn铣刀
CN203541577U (zh) 用于精加工的带有抗月牙洼磨损槽的车削超硬刀片
JP5448241B2 (ja) ボールエンドミル及びそれを用いた切削加工方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130102

Termination date: 20150909

EXPY Termination of patent right or utility model