CN106735496B - 辅助激光打标机为球头铣刀后刀面加工微织构的铣刀夹具 - Google Patents

辅助激光打标机为球头铣刀后刀面加工微织构的铣刀夹具 Download PDF

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Abstract

一种辅助激光打标机为球头铣刀后刀面加工微织构的铣刀夹具，它涉及一种铣刀夹具，具体涉及一种辅助激光打标机为球头铣刀后刀面加微织构的铣刀夹具。本发明为了解决无法直接利用激光打标机为球头铣刀后刀面加工微织构的问题。本发明包括底座组件、刻度盘支撑组件、刻度盘指针和刻度盘，刻度盘通过所述刻度盘支撑组件安装在所述底座组件上，刻度盘指针的末端安装在刻度盘上，球头铣刀设置在刻度盘指针的末端。本发明属于机械加工领域。

Description

辅助激光打标机为球头铣刀后刀面加工微织构的铣刀夹具
技术领域
本发明涉及一种铣刀夹具，具体涉及一种辅助激光打标机为球头铣刀后刀面加工微织构的铣刀夹具，属于机械加工领域。
背景技术
钛合金以其比强度高、热强度好、耐腐蚀等优良特性而广泛应用于航空航天、医疗器械、船舶等领域。钛合金是一种典型的难加工材料，在切削钛合金的过程中存在切削加工性差、切削温度高、单位面积上的切削力大、冷硬现象严重、刀具易磨损等问题，这对刀具寿命和加工表面完整性造成不利影响。目前，国内解决这一问题的主要方式是使用具有一定润滑性能的切削液，但是切削液在生产使用的过程中使用大量人力、物力资源，而且切削液的使用和排放不利于人身健康和环境保护。在高速铣削过程中，球头铣刀高速旋转形成巨大离心力，切削液难以在铣刀和工件之间形成有效润滑膜。在干式铣削时，缺少切削液的冷却和润滑作用，铣刀的磨损变得更加剧烈。特别地，铣削加工过程中刀具的磨损主要集中在后刀面。很多学者研究为铣刀的前、后刀面加工微织构，来提升干式铣削条件下刀具的减磨抗磨性能，从而降低铣削温度、延长刀具寿命和改善加工表面完整性。球头铣刀的前刀面是一个平面，可以利用激光打标机制备微织构。球头铣刀的后刀面是一个曲面，制备微织构使用的激光打标机只能在平面上进行加工，无法直接使用激光打标机进行后刀面微织构的制备。为此急需一项新技术解决无法直接利用激光打标机为球头铣刀后刀面加工微织构的问题，对后续的实验研究具有十分重要的意义和实践价值。
发明内容
本发明为解决无法直接利用激光打标机为球头铣刀后刀面加工微织构的问题，进而提出一种辅助激光打标机为球头铣刀后刀面加工微织构的铣刀夹。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括底座组件、刻度盘支撑组件、刻度盘指针和刻度盘，刻度盘通过所述刻度盘支撑组件安装在所述底座组件上，刻度盘指针的末端安装在刻度盘上，球头铣刀设置在刻度盘指针的末端。
本发明的有益效果是：本发明实现了激光打标机对球头铣刀后刀面进行微织构的制备，对后续的实验研究具有十分重要的意义。此发明对拥有不同后角的球头铣刀都适用。特别地用伺服电机来实现铣刀转动角度的精确控制。为准确制备出符合试验条件的后刀面微织构提供了基础条件。
附图说明
图1是硬质合金球头铣刀的结构示意图，图2是本发明的结构示意图，图3是图2 的左视图，图4是单片机控制伺服电机示意图，图5是刻度盘的正面示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述一种辅助激光打标机为球头铣刀后刀面加工微织构的铣刀夹具包括底座组件、刻度盘支撑组件、刻度盘指针1和刻度盘2，刻度盘2通过所述刻度盘支撑组件安装在所述底座组件上，刻度盘指针 1的末端安装在刻度盘2上，球头铣刀3设置在刻度盘指针1的末端。
具体实施方式二：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述一种辅助激光打标机为球头铣刀后刀面加工微织构的铣刀夹具的刻度盘支撑组件包括两个刻度盘支撑板 4、两个螺帽5和两个螺栓11，两个刻度盘支撑板4并排设置，每个支撑板4的下端分别各通过一个螺栓11与所述底座组件转动连接，每个螺栓11的端部均通过一个螺帽5锁紧。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述一种辅助激光打标机为球头铣刀后刀面加工微织构的铣刀夹具的底座组件包括两个底座板6、两个支撑连杆7和两个支撑凸台8，两个底座板6并排设置，每个底座板6的前端分别与相对应的一个支撑板4的下端转动连接，每个支撑连杆7的下端分别通过一个支撑凸台8与相对应的一个底座板6的上表面连接，每个支撑连杆7的上端均与刻度盘2的背面接触。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述一种辅助激光打标机为球头铣刀后刀面加工微织构的铣刀夹具的每个底座板6的上表面沿长度方向等间距设有多个凹槽，支撑凸台8插装在所述凹槽内。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述一种辅助激光打标机为球头铣刀后刀面加工微织构的铣刀夹具还包括销轴9和螺母10，刻度盘2是半圆形量角器，刻度盘指针1的末端通过销轴9安装在所述半圆形量角器的直线边的中点，螺母10套装在销轴9上，且螺母10位于刻度盘指针1与刻度盘2的正面之间。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
工作原理
球头铣刀3与销轴9的外径相同，通过胶合进行同轴固定；销轴9与螺母10配合将刻度盘指针1固定，刻度盘指针1与球头铣刀3实现同轴固定，球头铣刀3转动的角度就可以在刻度盘2上读出来；销轴9再通过联轴器和伺服电机连起来，伺服电机通过单片机控制；编制C语言程序精确控制伺服电机的转动角度，从而控制球头铣刀的转动角度；刻度盘2上的读数是一个监控的环节，用来监控伺服电机转动角度的准确度；球头铣刀3 后刀面的倾斜角度为α，调节刻度盘2与底座6相接触的连杆机构，实现底座角度β与球头铣刀后刀面倾斜角度为α的补偿，使得球头铣刀后刀面的一条边达到水平。通过计算得出β＝90°-α；同时底座上的三个方形孔都可用来放置支撑凸台8，这样可以增大支撑底板4的可调节角度；此球头铣刀定位夹具配合激光打标机完成后刀面微织构的加工制备。
工作过程
首先，设计制作一种可让球头铣刀沿着轴线转动并可读出转动角度的刻度盘。刻度盘上有相应的刻度和指示刻度的刻度盘指针。刻度盘指针和刻度盘用销轴联接，同时销轴和螺母配合将刻度盘指针和销轴固定联接，刻度盘指针会随着销轴的转动而转动相同的角度。设计销轴端面大径与球头铣刀的大径相同，用胶合的方式将球头铣刀端面和销轴的端面同轴固定。球头铣刀随着销轴和刻度盘指针同角度转动，并在刻度盘上读出相应的转动度数；
其次，刻度盘上的销轴末端用联轴器与伺服电机相连，每当给伺服电机输入一个电脉冲信号，伺服电机就转动一个确定的角度。它输出的角位移与输入的脉冲数成正比。用导线将伺服电机与单片机控制电路相连，使用单片机控制系统控制伺服电机的转动。编制一套C语言控制程序，传输到单片机之中。该程序可通过控制电脉冲信号来精确调节伺服电机转动角度；
然后，将刻度盘安放在一个支撑底座上，该底座应该有一个倾斜角度β，用来补偿铣刀的后刀面倾斜角度α。使得后刀面的一条边能够达到水平状态。通过计算可知，β＝90°-α。支撑底座由连杆机构控制，使得底座倾斜角度可在一定范围内调节；
最后，将设计的部件组装起来在激光打标机实验台上进行固定，铣刀后刀面有一条边处于水平状态的。用激光打标机定位后，给这条水平的边制备微织构，微织构宽度范围L＝πD/360。式中D是球头铣刀的相对应激光加工位置处的圆弧直径。加工完成后，通过伺服电机控制铣刀转动1°后，铣刀后刀面的第二条边就被置于水平状态。使用相同的方法，用激光打标机给第二条水平的边制备微织构，微织构宽度L＝πD/360。再转动1°，重复相同的操作，直到制备出所需形状的微织构。球头铣刀后刀面制备微织构完毕。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种辅助激光打标机为球头铣刀后刀面加工微织构的方法，它所使用的铣刀夹具包括底座组件、刻度盘支撑组件、刻度盘指针(1)和刻度盘(2)，刻度盘(2)通过所述刻度盘支撑组件安装在所述底座组件上，刻度盘指针(1)的末端安装在刻度盘(2)上，球头铣刀(3)设置在刻度盘指针(1)的末端；其特征在于：所述一种辅助激光打标机为球头铣刀后刀面加微织构的方法是通过如下步骤实现的：
步骤一、设计制作一种可让球头铣刀沿着轴线转动并可读出转动角度的刻度盘，刻度盘上有相应的刻度和指示刻度的刻度盘指针；刻度盘指针和刻度盘用销轴联接，同时销轴和螺母配合将刻度盘指针和销轴固定联接，刻度盘指针会随着销轴的转动而转动相同的角度；设计销轴端面大径与球头铣刀的大径相同，用胶合的方式将球头铣刀端面和销轴的端面同轴固定；球头铣刀随着销轴和刻度盘指针同角度转动，并在刻度盘上读出相应的转动度数；
步骤二、刻度盘上的销轴末端用联轴器与伺服电机相连，每当给伺服电机输入一个电脉冲信号，伺服电机就转动一个确定的角度；伺服电机输出的角位移与输入的脉冲数成正比；用导线将伺服电机与单片机控制电路相连，使用单片机控制系统控制伺服电机的转动；编制一套C语言控制程序，传输到单片机之中；该程序可通过控制电脉冲信号来精确调节伺服电机转动角度；
步骤三、将刻度盘安放在一个支撑底座上，该底座有一个倾斜角度β，用来补偿铣刀的后刀面倾斜角度α；使得后刀面的一条边能够达到水平状态；通过计算可知，β＝90°-α；支撑底座由连杆机构控制，使得底座倾斜角度可在一定范围内调节；
步骤四、将设计的部件组装起来在激光打标机实验台上进行固定，铣刀后刀面有一条边处于水平状态；用激光打标机定位后，给这条水平的边制备微织构，微织构宽度范围L＝πD/360；式中D是球头铣刀的相对应激光加工位置处的圆弧直径；加工完成后，通过伺服电机控制铣刀转动1°后，铣刀后刀面的第二条边就被置于水平状态；使用相同的方法，用激光打标机给第二条水平的边制备微织构，微织构宽度L＝πD/360；再转动1°，重复相同的操作，直到制备出所需形状的微织构；球头铣刀后刀面制备微织构完毕。
2.根据权利要求1所述一种辅助激光打标机为球头铣刀后刀面加工微织构的方法，其特征在于：所述刻度盘支撑组件包括两个刻度盘支撑板(4)、两个螺帽(5)和两个螺栓(11)，两个刻度盘支撑板(4)并排设置，每个支撑板(4)的下端分别各通过一个螺栓(11)与所述底座组件转动连接，每个螺栓(11)的端部均通过一个螺帽(5)锁紧。
3.根据权利要求1或2所述一种辅助激光打标机为球头铣刀后刀面加工微织构的方法，其特征在于：所述底座组件包括两个底座板(6)、两个支撑连杆(7)和两个支撑凸台(8)，两个底座板(6)并排设置，每个底座板(6)的前端分别与相对应的一个支撑板(4)的下端转动连接，每个支撑连杆(7)的下端分别通过一个支撑凸台(8)与相对应的一个底座板(6)的上表面连接，每个支撑连杆(7)的上端均与刻度盘(2)的背面接触。
4.根据权利要求3所述一种辅助激光打标机为球头铣刀后刀面加工微织构的方法，其特征在于：每个底座板(6)的上表面沿长度方向等间距设有多个凹槽，支撑凸台(8)插装在所述凹槽内。
5.根据权利要求1所述一种辅助激光打标机为球头铣刀后刀面加工微织构的方法，其特征在于：所述一种辅助激光打标机为球头铣刀后刀面加工微织构的方法所使用的铣刀夹具还包括销轴(9)和螺母(10)，刻度盘(2)是半圆形量角器，刻度盘指针(1)的末端通过销轴(9)安装在所述半圆形量角器的直线边的中点，螺母(10)套装在销轴(9)上，且螺母(10)位于刻度盘指针(1)与刻度盘(2)的正面之间。
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