CN103934906A - 专用于加工陶瓷材料的微型超硬钻铣刀及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了专用于加工陶瓷材料的微型超硬钻铣刀及其加工方法，包括材质为硬质合金的圆形棒；圆形棒的一头的端部由端头向里设有一个排屑槽；在排屑槽内还向下设有一刀片槽，聚晶金刚石复合片固接在刀片槽中，聚晶金刚石复合片具有相互垂直的第一侧面和第二侧面，聚晶金刚石复合片的第一侧面沿着圆形棒的轴向凸出在圆形棒之外并构成钻铣刀的底刃，聚晶金刚石复合片的第二侧面沿着圆形棒的径向凸出在圆形棒之外并构成钻铣刀的周刃。该结构的微型超硬钻铣刀可以用钻铣的方式来加工氧化铝、氧化锆等陶瓷材料的孔，能够解决现有技术中所存在的弊端，具有钻孔速度快、加工难度不大、加工成本低、加工效果好的特点。

Description

专用于加工陶瓷材料的微型超硬钻铣刀及其加工方法

技术领域

本发明涉及机械加工行业的刀具制造领域，特别是涉及一种专用于加工氧化铝、氧化锆等陶瓷的孔的微型超硬钻铣刀及其加工方法。

背景技术

陶瓷材料具有高强度、高硬度、低密度、低膨胀系数以及耐磨、耐腐蚀、隔热、化学稳定性好等优良特性，已成为广泛应用于航天航空、石油化工、仪器仪表、机械制造及核工业等领域的新型工程材料。但由于陶瓷材料同时具有高脆性、低断裂韧性及材料弹性极限与强度非常接近等特点，因此陶瓷材料的加工难度很大，加工方法稍有不当便会引起工件表面层组织的破坏，很难实现高精度、高效率、高可靠性的加工，从而限制了陶瓷材料应用范围的进一步扩展。目前较为成熟的陶瓷材料加工技术主要可分为力学加工、电加工、复合加工、化学加工和光学加工等五大类，目前在陶瓷材料的加工中大部分采用磨削方式，这样的加工工艺造成了成本高的弊端。

氧化铝、氧化锆等陶瓷是一种硬度高、韧性好的特种陶瓷材料，被广泛地应用于制备多种功能陶瓷元件，如氧传感器、压电陶瓷、热释电陶瓷、透明铁电陶瓷和多种增韧结构陶瓷产品，如陶瓷刀具、工具、模具、陶瓷阀门、轴承及先进的陶瓷发动机零件等。

目前工程陶瓷材料的孔的加工广泛采用金刚石套料钻，该方法在钻削常压烧结氮化硅时，材料的去除率可达1600mm3/min以上。然而，由于陶瓷硬度极高，在钻削过程中金刚石钻头磨损严重。此外，由于陶瓷的脆性大，在孔的入口和出口处崩刃现象严重，影响了工程陶瓷材料的孔的加工质量。也有利用金刚石砂轮磨削内孔以及金刚石刀具刮孔，但只适用于陶瓷工件上已有预置孔的情况。如果精度不高的情况下，钻的时候，在钻孔的上面堆一小堆沙子(或更硬的物体)，靠沙子的硬度来钻孔，钻头只起一个带动的作用。目前机械加工方法仅限于数毫米左右直径的孔加工，尚难获得理想的经济效果和表面加工质量。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种专用于加工陶瓷材料的微型超硬钻铣刀及其加工方法，是采用钻铣的方式来加工氧化铝、氧化锆等陶瓷材料的孔，能够解决现有技术中所存在的弊端，具有钻孔速度快、加工难度不大、加工成本低、加工效果好的特点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种专用于加工陶瓷材料的微型超硬钻铣刀，包括材质为硬质合金的圆形棒；该圆形棒的直径为6毫米，圆形棒的一头的端部由端头向端里依次设有第一圆形棒部分和第二圆形棒部分，且第一圆形棒部分的直径小于或等于2.5毫米，第二圆形棒部分的直径为4毫米；在所述圆形棒的一头的端部由端头向里并延伸到第二圆形棒部分设有一个排屑槽；该排屑槽由槽底壁和槽侧壁构成，其中，槽底壁设为平面并经过圆形棒的中心线，槽底壁和槽侧壁相互垂直；在槽底壁处还向下设有一刀片槽，该刀片槽由相互垂直且一体相接的刀槽底壁和刀槽侧壁构成，刀片槽的刀槽底壁与排屑槽的槽底壁相平行；一聚晶金刚石复合片固接在刀片槽中，聚晶金刚石复合片的底面与所述刀槽底壁粘接相固定，聚晶金刚石复合片的顶面与排屑槽的槽底壁相平齐；聚晶金刚石复合片具有相互垂直的第一侧面和第二侧面，聚晶金刚石复合片的第一侧面沿着圆形棒的轴向凸出在圆形棒之外并构成钻铣刀的底刃，聚晶金刚石复合片的第二侧面沿着圆形棒的径向凸出在圆形棒之外并构成钻铣刀的周刃。

所述底刃设为修改刃结构。

所述周刃的前刀面设为尺寸为0.05的圆刃结构。

所述的排屑槽的槽侧壁由依序相接的平面和弧形面构成，且弧形面处在第二圆形棒部分处。

所述聚晶金刚石复合片的第一侧面设为斜面，且是从聚晶金刚石复合片的顶面向底面方向呈渐次内倾，其倾斜角度为15°。

所述聚晶金刚石复合片的第二侧面设为斜面，且是从聚晶金刚石复合片的顶面向底面方向呈渐次内倾，其倾斜角度为18.23°。

所述第一圆形棒部分和第二圆形棒部分之间设为凹形的圆弧过渡。

所述凹形的圆弧过渡为尺寸R5圆弧过渡。

所述的刀片槽的刀槽侧壁由依序相接的平面和弧形面构成，且弧形面为尺寸R5圆弧面。

一种微型超硬钻铣刀的加工陶瓷材料的孔的方法，是将加工工具制成铣刀的样式，然后通过钻铣方式进行加工。

本发明的一种专用于加工陶瓷材料的微型超硬钻铣刀，是一种用来加工氧化铝陶瓷或氧化锆陶瓷的微型超硬钻铣刀，是以铣刀代替钻头对陶瓷材料工件进行孔加工，即主要用来加工陶瓷材料的孔，该微型超硬钻铣刀刀部刃口尺寸小于或等于2.5毫米，超硬材料刀具刃口长为6毫米或10毫米或其他适配的尺寸。可以用来加工尺寸为的钻孔，所采用的加工方式为钻铣，加工时，孔表面不会出现任何划痕，公差符合±0.03的要求。采用微型超硬钻铣刀加工氧化铝陶瓷或氧化锆陶瓷的台阶孔与其他类型的孔加工。最小加工孔径可以达到D2.0毫米，深度为5毫米（在超硬刀具中可以定位为微型刀具）。

本发明的有益效果是，由于采用了在小尺寸的圆形棒的一头的端部由端头向里并延伸到第二圆形棒部分设有一个排屑槽；且该排屑槽由槽底壁和槽侧壁构成，其中，槽底壁设为平面并经过圆形棒的中心线，槽底壁和槽侧壁相互垂直；在槽底壁处还向下设有一刀片槽，该刀片槽由相互垂直且一体相接的刀槽底壁和刀槽侧壁构成，刀片槽的刀槽底壁与排屑槽的槽底壁相平行；一聚晶金刚石复合片固接在刀片槽中，聚晶金刚石复合片的底面与所述刀槽底壁粘接相固定，聚晶金刚石复合片的顶面与排屑槽的槽底壁相平齐；聚晶金刚石复合片具有相互垂直的第一侧面和第二侧面，聚晶金刚石复合片的第一侧面沿着圆形棒的轴向凸出在圆形棒之外并构成钻铣刀的底刃，聚晶金刚石复合片的第二侧面沿着圆形棒的径向凸出在圆形棒之外并构成钻铣刀的周刃。采用本发明的这种结构的微型超硬钻铣刀来加工陶瓷材料的孔，具有钻孔速度快、加工难度不大、加工成本低、加工效果好的特点。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的专用于加工陶瓷材料的微型超硬钻铣刀及其加工方法不局限于实施例。

附图说明

图1是本发明的立体构造示意图；

图2是本发明的构造分解示意图；

图3是本发明的主视图；

图4是本发明的左视图；

图5是本发明的俯视图；

图6是沿图5中A—A线的剖视图；

图7是沿图5中B—B线的剖视图；

图8是图5中的C部放大示意图；

图9是图8中的D部放大示意图。

具体实施方式

实施例，参见附图所示，本发明的专用于加工陶瓷材料的微型超硬钻铣刀，包括材质为硬质合金的圆形棒100；该圆形棒100的直径为6毫米，圆形棒100的一头的端部由端头向端里依次设有第一圆形棒部分10和第二圆形棒部分20，且第一圆形棒部分10的直径小于或等于2.5毫米，第二圆形棒部分20的直径为4毫米；在所述圆形棒100的一头的端部由端头向里并延伸到第二圆形棒部分设有一个排屑槽2；该排屑槽2由槽底壁21和槽侧壁22构成，其中，槽底壁21设为平面并经过圆形棒的中心线，槽底壁21和槽侧壁22相互垂直；在槽底壁21处还向下设有一刀片槽3，该刀片槽3由相互垂直且一体相接的刀槽底壁31和刀槽侧壁32构成，刀片槽的刀槽底壁31与排屑槽的槽底壁21相平行；一聚晶金刚石复合片1固接在刀片槽3中，聚晶金刚石复合片的底面与所述刀槽底壁31粘接相固定，聚晶金刚石复合片1的顶面与排屑槽的槽底壁21相平齐；聚晶金刚石复合片1具有相互垂直的第一侧面11和第二侧面12，聚晶金刚石复合片的第一侧面11沿着圆形棒的轴向凸出在圆形棒之外并构成钻铣刀的底刃，聚晶金刚石复合片的第二侧面12沿着圆形棒的径向凸出在圆形棒之外并构成钻铣刀的周刃。

所述底刃设为修改刃结构。

所述周刃的前刀面121设为尺寸为0.05的圆刃结构。

所述的排屑槽的槽侧壁22由依序相接的平面221和弧形面222构成，且弧形面222处在第二圆形棒部分20处。

所述聚晶金刚石复合片的第一侧面11设为斜面，且是从聚晶金刚石复合片的顶面向底面方向呈渐次内倾，其倾斜角度E为15°。

所述聚晶金刚石复合片的第二侧面12设为斜面，且是从聚晶金刚石复合片的顶面向底面方向呈渐次内倾，其倾斜角度F为18.23°。

所述第一圆形棒部分10和第二圆形棒部分20之间设为凹形的圆弧过渡。

所述凹形的圆弧过渡为尺寸R5圆弧过渡。

所述的刀片槽的刀槽侧壁由依序相接的平面321和弧形面322构成，且弧形面322为尺寸R5圆弧面。

所述聚晶金刚石复合片的第一侧面11的边角处还设为由水平方向向内侧倾斜，其倾斜角度G为15°

本发明的一种微型超硬钻铣刀的加工陶瓷材料的孔的方法，是将加工工具制成铣刀的样式，然后通过钻铣方式进行加工。

比如，加工件材质：铸铝件；

选用刀具型号：XTSP-XD-012-CP；

采用的加工参数：切削速度V=300m/min；进给F=0.10-0.30mm；背吃刀量=0.10；

1、将被加工件安装在机床的卡盘上，将刀具安装在机床BT主轴上；

2、根据切削参数，进行上图进行垂直轴向加工；

3、切削时喷润滑剂，防止摩擦，产生黑色纹路；

4、退刀时，主轴反转退刀，防止震纹出现。

本发明的一种专用于加工陶瓷材料的微型超硬钻铣刀，是一种用来加工氧化铝陶瓷或氧化锆陶瓷的微型超硬钻铣刀，是以铣刀代替钻头对陶瓷材料工件进行孔加工，即主要用来加工陶瓷材料的孔，该微型超硬钻铣刀刀部刃口尺寸小于或等于2.5毫米，超硬材料刀具刃口长为6毫米或10毫米或其他适配的尺寸。可以用来加工尺寸为的钻孔，所采用的加工方式为钻铣，加工时，孔表面不会出现任何划痕，公差符合±0.03的要求。采用微型超硬钻铣刀加工氧化铝陶瓷或氧化锆陶瓷的台阶孔与其他类型的孔加工。最小加工孔径可以达到D2.0毫米，深度为5毫米（在超硬刀具中可以定位为微型刀具）。

以加工氧化铝陶瓷的台阶孔为例，比如需要加工直径2.23毫米与2.5毫米，深度为5毫米与10毫米的工件，在机械加工中，孔加工一般采用钻头加工，采用超硬材料钻头在加工陶瓷材料时会造成严重的甭边与甭口。采用本发明的微型超硬钻铣刀可以达到研磨加工的效果，目前比较成熟的陶瓷材料加工技术主要可分为力学加工、电加工、复合加工、化学加工、光学加工等五大类。本发明的微型超硬钻铣刀的加工方式为单一机械加工。加工时，采用如下微型超硬钻铣刀：刀具刃口直径为：D2.3毫米，D2.5毫米；超硬材料刃长：6毫米，10毫米；刀杆直径：6毫米；刀具长度：60毫米；首先在工件一端钻铣直径为2.23毫米，深度为5毫米的孔，然后倒转工件钻铣另外一个直径为2.5毫米，深度为10毫米的孔。如果采用其他方式加工直径2.23毫米与2.5毫米，深度为5毫米与10毫米的工件。加工难度很大，加工时间很长。采用本发明的微型超硬钻铣刀加工，只需要不到1分钟的时间。省时间、省力。相比较于超硬声波加工、激光加工等昂贵设备，本发明不需要非常贵重的设备。

上述实施例仅用来进一步说明本发明的专用于加工陶瓷材料的微型超硬钻铣刀及其加工方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种专用于加工陶瓷材料的微型超硬钻铣刀，包括材质为硬质合金的圆形棒；其特征在于：该圆形棒的直径为6毫米，圆形棒的一头的端部由端头向端里依次设有第一圆形棒部分和第二圆形棒部分，且第一圆形棒部分的直径小于或等于2.5毫米，第二圆形棒部分的直径为4毫米；在所述圆形棒的一头的端部由端头向里并延伸到第二圆形棒部分设有一个排屑槽；该排屑槽由槽底壁和槽侧壁构成，其中，槽底壁设为平面并经过圆形棒的中心线，槽底壁和槽侧壁相互垂直；在槽底壁处还向下设有一刀片槽，该刀片槽由相互垂直且一体相接的刀槽底壁和刀槽侧壁构成，刀片槽的刀槽底壁与排屑槽的槽底壁相平行；一聚晶金刚石复合片固接在刀片槽中，聚晶金刚石复合片的底面与所述刀槽底壁粘接相固定，聚晶金刚石复合片的顶面与排屑槽的槽底壁相平齐；聚晶金刚石复合片具有相互垂直的第一侧面和第二侧面，聚晶金刚石复合片的第一侧面沿着圆形棒的轴向凸出在圆形棒之外并构成钻铣刀的底刃，聚晶金刚石复合片的第二侧面沿着圆形棒的径向凸出在圆形棒之外并构成钻铣刀的周刃。

2.根据权利要求1所述的专用于加工陶瓷材料的微型超硬钻铣刀，其特征在于：所述底刃设为修改刃结构。

3.根据权利要求1所述的专用于加工陶瓷材料的微型超硬钻铣刀，其特征在于：所述周刃的前刀面设为尺寸为0.05的圆刃结构。

4.根据权利要求1所述的专用于加工陶瓷材料的微型超硬钻铣刀，其特征在于：所述的排屑槽的槽侧壁由依序相接的平面和弧形面构成，且弧形面处在第二圆形棒部分处。

5.根据权利要求1所述的专用于加工陶瓷材料的微型超硬钻铣刀，其特征在于：所述聚晶金刚石复合片的第一侧面设为斜面，且是从聚晶金刚石复合片的顶面向底面方向呈渐次内倾，其倾斜角度为15°。

6.根据权利要求1所述的专用于加工陶瓷材料的微型超硬钻铣刀，其特征在于：所述聚晶金刚石复合片的第二侧面设为斜面，且是从聚晶金刚石复合片的顶面向底面方向呈渐次内倾，其倾斜角度为18.23°。

7.根据权利要求1所述的专用于加工陶瓷材料的微型超硬钻铣刀，其特征在于：所述第一圆形棒部分和第二圆形棒部分之间设为凹形的圆弧过渡。

8.根据权利要求7所述的专用于加工陶瓷材料的微型超硬钻铣刀，其特征在于：所述凹形的圆弧过渡为尺寸R5圆弧过渡。

9.根据权利要求1所述的专用于加工陶瓷材料的微型超硬钻铣刀，其特征在于：所述的刀片槽的刀槽侧壁由依序相接的平面和弧形面构成，且弧形面为尺寸R5圆弧面。

10.一种如权利要求1至9中任一权利要求所述的微型超硬钻铣刀的加工陶瓷材料的孔的方法，其特征在于：是将加工工具制成铣刀的样式，然后通过钻铣方式进行加工。