CN110899803B - 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 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及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，具体步骤为，先将原料进行超声分散、球磨；快速干燥后，冷压成形获得粉末棒坯；将得到的棒坯在真空热压烧结中进行烧结制备，获得烧结体棒坯；对棒坯进行修磨、开刃，完成铣刀的加工成形。原料为Al2O3粉、SiCw粉、Si3N4粉、Y2O3粉、CeO2和La2O3混合粉、PVP和PVB混合粉。加工成形后的棒坯进行喷砂处理。本发明制备的陶瓷陶瓷铣刀与镍基合金等难加工材料有着极高的加工匹配性。切削刃不崩刃，排屑量增大。抗冲击性能提高，有效延长铣刀寿命。
Description
技术领域
本发明属于机械加工相关技术领域，具体涉及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。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
近年来，高速切削技术已广泛应用于航空航天、汽车船舶、轨道交通等各种机械制造业的生产加工中。镍基合金等难加工材料有抗氧化和热腐蚀性好等优点，能够提高机器设备的使用寿命和工作性能。目前在该类材料的铣削加工中，主要采用涂层硬质合金刀具。但由于刀具材料在高温高压的严酷的环境中进行服役，刀具耐用度和加工效率面临极大挑战。陶瓷刀具具有硬度高、耐磨性好、高温下物理化学性能稳定等诸多优点，在镍基合金等难加工材料时，切削性能优于硬质合金刀具、高速钢刀具等，已被广泛应用于高速切削加工中。陶瓷铣刀在断续切削加工过程中，受到快速的周期性冲击，易产生脆性损伤；热应力急剧变化，易产生热裂纹。切削液的使用会加剧热裂纹的产生，导致刀具失效。
目前市面上的整体式陶瓷铣刀多为金属陶瓷铣刀，然而金属陶瓷刀具由于其抗粘结性不足，在高速切削加工镍基合金等难加工材料时易产生粘结，刀具材料发生破裂后被工件材料带走，大大降低了刀具的耐用度。金属陶瓷刀具材料对拉应力较为敏感，为了降低刀具边缘区域的拉应力，常选用较小的切削用量，最终材料去除率降低，整体的加工效率降低。陶瓷材料硬度高、耐磨性好，同时脆性大，耐冲击性一般。因此在自身成形加工过程中面临诸多问题。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供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。利用该方法能够高效地制造整体式陶瓷刀具，填补了整体式陶瓷铣刀中几乎没有以纯陶瓷材料制成的领域空白，能更大程度上提高铣削镍基合金等难加工材料的刀具寿命以及材料去除率，并同时具备高精度、易制造、低成本及可回收的特点。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：
第一方面，一种用于高速铣削镍基合金的整体式陶瓷铣刀，由如下重量份数的原料制成：60份～68份的Al2O3粉，15份～23份的SiCw粉，10份～17份的Si3N4粉，0份＜Y2O3粉≤5份，0份＜CeO2和La2O3混合粉≤5份，0份＜PVP和PVB混合粉≤3份。
本发明制备了一种陶瓷铣刀，不同于金属陶瓷铣刀和硬质合金刀具，本发明的陶瓷铣刀不仅具有硬度高、耐磨性好、高温下物理化学性能稳定等诸多优点，而且在镍基合金等难加工材料时，配合性较好，克服了脆性大，耐冲击性一般的问题。
第二方面，本发明提供上述用于高速铣削镍基合金的整体式陶瓷铣刀的制造方法，具体步骤为：
(1)将原料进行超声分散、球磨；
(2)快速干燥后，冷压成形获得粉末棒坯；
(3)将得到的棒坯在真空热压烧结中进行烧结制备，获得烧结体棒坯；
(4)对棒坯进行修磨、开刃，完成铣刀的加工成形。
在一些实施例中，所述步骤(1)的过程包括：将Al2O3粉、SiCw粉、Si3N4粉、Y2O3粉、CeO2和La2O3混合粉、PVP和PVB混合粉依次加入容器中进行超声分散，再装入球磨机进行高速球磨。
在一些实施例中，所述步骤(2)的过程包括：将球磨后均匀混合的粉体浆料进行快速干燥，然后将干燥的复合粉体用料筛进行过筛，随后将粉体装入多空成形模具中进行冷压成形，得到棒坯。优选的，球磨的时间为10-20h。优选的，超声分散的时间为60～100min。通过超声分散和球磨过程可以使粉体充分的分散，避免团聚。
在一些实施例中，冷压成型的压力为30MPa～40MPa，预压时间为20～40s。
在一些实施例中，所述步骤(3)中的烧结过程包括：将装有棒坯的模具放入烧结炉中进行真空烧结，获得烧结体棒坯。
优选的，模具为圆柱体结构，由两部分组成，由外套筒和四孔成形模具同轴设置，四孔成形模具的中间部位设置4个等径通孔。
优选的，炉内的真空度低于0.01MPa，升温速率为25～35℃/min，烧结温度1550～1650℃，升温至设定烧结温度后进行保温15～30min。
在一些实施例中，所述步骤(4)中的烧结过程包括：对棒坯进行修磨、开刃，完成铣刀的切削槽、前刀面、后刀面、主切削刃、副切削刃、前角、后角和刀尖的加工成形。
优选的，修磨过程为将所述的陶瓷烧结体棒坯装夹在超精密磨床上，修磨成目标尺寸的陶瓷立铣刀棒坯。
优选的，切削槽的加工过程包括：将所述整体式陶瓷铣刀棒坯的一端夹在超精密磨床上，沿铣刀棒坯一端的轴向和径向进行磨削，加工出可绕中心轴线旋转的螺旋状的切削槽；进一步优选的，所述切削槽的螺旋角β＝30°～40°。螺旋状的切削槽即螺旋槽。
优选的，主切削刃加工过程包括：加工完所述的切削槽后，所述铣刀棒坯的圆柱面与切削槽的曲面相交形成螺旋线，所述螺旋线即为主切削刃。
优选的，副切削刃加工过程包括：加工完所述的主切削刃后，对立铣刀棒坯端面以及与之接壤的部分切削槽进行修磨，获得与所述端面成0°～+5°的新端面以及与所述端面垂直的新槽面。所述新端面与新槽面的交线即为副切削刃。
加工完所述的主切削刃和副切削刃后，靠近所述主切削刃的切削槽曲面与所述的新槽面即为前刀面。
加工完所述的主切削刃和副切削刃后，与所述主切削刃接壤的棒坯面和所述的新端面即为后刀面。
优选的，在主切削刃上形成-8°～+8°的径向前角和0°～8°的周齿后角，在副切削刃上形成-3°～+3°的轴向前角和端齿后角。在加工完所述的切削槽后即形成前角和后角。
优选的，对刀尖进行修磨，形成半径为0.5～1.5mm的刀剑圆角。所述的主切削刃和副切削刃的相交的部分即为刀尖。
优选的，加工螺旋槽的加工方法为利用砂轮进行磨削，砂轮与棒坯的交角β1为35-45°，砂轮转速为1300-1500r/min，棒坯的进给速度为15-20mm/min。
优选的，修磨切削槽螺旋带的方法为利用砂轮进行修磨，砂轮与棒坯的交角β2为-2-+2°，砂轮转速为1700-2000r/min，棒坯的进给速度为12-20mm/min。
优选的，修磨切削槽前刀面的方法为利用砂轮进行修磨，砂轮与棒坯的交角β3为30-45°，砂轮转速为1700-2000r/min，棒坯的进给速度为12-16mm/min。
在一些实施例中，加工成形后的棒坯进行喷砂处理。优选的，喷砂处理过程为：将整体式陶瓷铣刀夹持在喷砂机的夹具上，使喷嘴倾斜对准整体式氮化硅陶瓷立铣刀的切削刃，用白刚玉磨料浆体喷射。进一步优选的，喷嘴的直径为6～10mm，喷嘴与切削刃之间的距离为8-15cm；进一步优选的，白刚玉磨料的浓度为10％～30％，喷射的时间为5-25s。
本发明的有益效果：
(1)首先所设计的陶瓷材料体系与镍基合金等难加工材料有着极高的加工匹配性。
(2)利用热压烧结的技术优势，既能够有效提高制造陶瓷铣刀效率，又能够保证陶瓷铣刀具有较高的高温力学性能，加工时表现出较高的抗磨损性、抗腐蚀性和抗热震性。
(3)用超精密磨床磨出特定的几何角度，在进行铣削加工时能够有效减小切削力和切削温度：如可以选用负角度前角，不仅能够有效地保护切削刃不崩刃，还能够有效降低加工表面的表面粗糙度；特定的切削槽和螺旋角可以增大排屑量。
(4)利用喷砂工艺的钝化陶瓷铣刀的刃口，能够有效减少或消除刃磨后的刀具刃口微观缺陷，以提高刀具的抗冲击性能，有效延长铣刀寿命。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是一种用于高速铣削镍基合金的整体式陶瓷铣刀材料的扫描电镜图；
图2是一种用于高速铣削镍基合金的整体式陶瓷铣刀的制造工艺流程图；
图3是一种用于高速铣削镍基合金的整体式陶瓷铣刀棒坯的成形模具剖视图；
图4是一种用于高速铣削镍基合金的整体式陶瓷铣刀的结构示意图；
图中所示零件名称及所对应的标记：1、模具套筒，2、四孔成形模具，3、石墨压柱，4、复合粉体，5、石墨垫柱，6、螺旋切削刃，7、切削槽，8、螺旋角，9、刀柄。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。下面结合实施例对本发明进一步说明
实施例1
由图2所示，具体的制备过程为：
(1)将初始粉末按各组分称量，超声分散后进行球磨；
(2)快速干燥后，冷压成形获得粉末棒坯；
(3)在真空热压烧结中进行烧结制备，获得烧结体棒坯；
(4)在超精密磨床上，采用金刚石砂轮对棒坯进行修磨、开刃，完成铣刀的切削槽、前刀面、后刀面、主切削刃、副切削刃、前角和后角的加工成形。
(5)喷砂处理后投入使用。
所述步骤(1)具体过程包括：称量62份的Al2O3粉，17份的SiCw粉，14份的Si3N4粉，3份的Y2O3粉，2份的CeO2和La2O3混合粉，2份的PVP和PVB混合粉依次加入容器中进行超声分散80min，再装入球磨机进行高速球磨15h。
所述步骤(2)具体过程包括：将球磨后均匀混合的粉体浆料进行快速干燥，然后将干燥的复合粉体用130目料筛进行过筛，随后称量一定量的粉体分三次装入特制的四孔成形模具2中，在压力机上用35MPa的压力预压30s，获得四个粉体棒坯。
由图3所示，模具为圆柱体结构，由两部分组成，由外套筒1和四孔成形模具2同轴设置，四孔成形模具的中间部位设置4个等径通孔。外套筒的中心部位为空心结构，四孔成形模具2设置在空心结构的内部。外套筒1和四孔成形模具2之间可拆卸连接。
先在通孔中装入石墨垫柱5，然后装入复合粉体4，再装入石墨压柱3，进行冷压成型。
所述步骤(3)具体过程包括：将装有棒坯的四孔成形模具2放入烧结炉中进行真空烧结，当真空度低于0.01MPa，运行程序，升温速率为30℃/min，烧结温度1600℃，烧结压力35MPa，保温20min，保温结束后，烧结体随炉冷却，完成整体式陶瓷铣刀棒坯的制备，获得四个Ф14×72mm的烧结体棒坯。
所述步骤(4)中的修磨的具体过程包括：首先将所述Ф14×72mm的棒坯一端装夹在超精密磨床上，磨完一端后，换端装夹后再磨削，修磨成Ф12×70mm的陶瓷铣刀棒坯。
所述步骤(4)中加工切削槽具体过程包括：将所述整体式陶瓷铣刀棒坯的一端夹在超精密磨床上，使用尺寸相匹配的金刚石砂轮沿所述铣刀棒坯一端的轴向和径向进行磨削，加工出可绕中心轴线旋转的螺旋状的切削槽，所述切削槽的螺旋角。其中，磨削时的参数选择如表1所示。
表1磨削切削槽参数信息表
切削槽加工后的棒坯如图4所示，棒坯由刀柄9部分和切削部位组成，切削部位经过磨削形成切削槽7，棒坯残余圆柱面的螺旋带为切削刃6或称为铣刀刃带，切削刃具有一定的螺旋角8。
所述步骤(4)中加工切削刃的具体过程包括：加工完所述的切削槽后，所述铣刀棒坯残余圆柱面的螺旋带即为铣刀刃带，采用表2的参数对刃带进行修磨，所述刃带与切削槽的曲面相交形成的螺旋线即为主切削刃。加工完所述的主切削刃后，采用所述金刚石砂轮对所述铣刀棒坯端面以及与之接壤的部分切削槽进行修磨，获得与所述端面成0°～+5°的新端面以及与所述端面垂直的新槽面。所述新端面与新槽面的交线即为副切削刃。
表2修磨刃带参数信息表
所述步骤(4)中加工前、后刀面的具体过程包括：加工完所述的主切削刃和副切削刃后，靠近所述主切削刃的切削槽曲面与所述的新槽面即为前刀面。加工完所述的主切削刃和副切削刃后，与所述主切削刃接壤的棒坯面和所述的新端面即为后刀面。需采用表3中的加工参数对前刀面进行修磨。
表3修磨前刀面参数信息表
所述步骤(4)中加工前角和后角的具体过程包括：在加工完所述的切削槽后，在主切削刃上形成径向前角和周齿后角，在副切削刃上形成的轴向前角和端齿后角。
所述步骤(4)中加工刀尖的具体过程包括：所述的主切削刃和副切削刃的相交的部分即为刀尖，将所述刀尖对准砂轮，摆动铣刀对刀尖进行修磨，形成刀剑圆角。
喷砂之前的棒坯材料的扫描电镜图如图1所示，可以看到其晶粒与晶须交错紧密排列的微观组织结构。
所述步骤(5)具体过程包括：将刀柄装夹在喷砂机的夹具上，斜对刃口进行喷砂，喷砂参数信息如表4所示。
表4喷砂参数信息表
基于上述方法制造的附图4中整体式陶瓷铣刀的具体参数信息如表5所示。
表5一种用于高速铣削镍基合金的整体式陶瓷铣刀参数信息表
实施例2
一种用于高速铣削镍基合金的整体式陶瓷铣刀的制造工艺方法，主要流程如图2所示，具体步骤如下：
(1)将初始粉末按各组分称量，超声分散后进行球磨；
(2)快速干燥后，冷压成形获得粉末棒坯；
(3)在真空热压烧结中进行烧结制备，获得烧结体棒坯；
(4)在超精密磨床上，采用金刚石砂轮对棒坯进行修磨、开刃，完成铣刀的切削槽、前刀面、后刀面、主切削刃、副切削刃、前角和后角的加工成形。
(5)喷砂处理后投入使用。
所述步骤(1)具体过程包括：称量60份的Al2O3粉，15份的SiCw粉，17份的Si3N4粉，4份的Y2O3粉，2份的CeO2和La2O3混合粉，2份的PVP和PVB混合粉依次加入容器中进行超声分散60min，再装入球磨机进行高速球磨10h。
所述步骤(2)具体过程包括：将球磨后均匀混合的粉体浆料进行快速干燥，然后将干燥的复合粉体用120目料筛进行过筛，随后称量一定量的粉体分三次装入特制的四孔成形模具2中，在压力机上用30MPa的压力预压20s，获得四个粉体棒坯。
所述步骤(3)具体过程包括：将装有棒坯的四孔成形模具2放入烧结炉中进行真空烧结，当真空度低于0.01MPa，运行程序，升温速率为25℃/min，烧结温度1500℃，烧结压力30MPa，保温15min，保温结束后，烧结体随炉冷却，完成整体式陶瓷铣刀棒坯的制备，获得四个Ф14×72mm的烧结体棒坯。
所述步骤(4)中的修磨的具体过程包括：首先将所述Ф14×72mm的棒坯一端装夹在超精密磨床上，磨完一端后，换端装夹后在磨削，修磨成Ф12×70mm的陶瓷铣刀棒坯。
所述步骤(4)中加工切削槽具体过程包括：将所述整体式陶瓷铣刀棒坯的一端夹在超精密磨床上，使用尺寸相匹配的金刚石砂轮沿所述铣刀棒坯一端的轴向和径向进行磨削，加工出可绕中心轴线旋转的螺旋状的切削槽(也成为螺旋槽)，所述切削槽的螺旋角β＝30°～40°。其中，磨削时的参数选择如表6所示。
表6磨削切削槽参数信息表
所述步骤(4)中加工切削刃的具体过程包括：加工完所述的切削槽后，所述铣刀棒坯残余圆柱面的螺旋带即为铣刀刃带，采用表7的参数对刃带进行修磨，所述刃带与切削槽的曲面相交形成的螺旋线即为主切削刃。加工完所述的主切削刃后，采用所述金刚石砂轮对所述铣刀棒坯端面以及与之接壤的部分切削槽进行修磨，获得与所述端面成0°～+5°的新端面以及与所述端面垂直的新槽面。所述新端面与新槽面的交线即为副切削刃。
表7修磨刃带参数信息表
所述步骤(4)中加工前、后刀面的具体过程包括：加工完所述的主切削刃和副切削刃后，靠近所述主切削刃的切削槽曲面与所述的新槽面即为前刀面。加工完所述的主切削刃和副切削刃后，与所述主切削刃接壤的棒坯面和所述的新端面即为后刀面。需采用表8中的加工参数对前刀面进行修磨。
表8修磨前刀面参数信息表
所述步骤(4)中加工前角和后角的具体过程包括：在加工完所述的切削槽后，在主切削刃上形成径向前角和周齿后角，在副切削刃上形成轴向前角和端齿后角。
所述步骤(4)中加工刀尖的具体过程包括：所述的主切削刃和副切削刃的相交的部分即为刀尖，将所述刀尖对准砂轮，摆动铣刀对刀尖进行修磨，形成刀剑圆角。
所述步骤(5)具体过程包括：将刀柄装夹在喷砂机的夹具上，斜对刃口进行喷砂，喷砂参数信息如表9所示。
表9喷砂参数信息表
基于上述方法制造的附图4中整体式陶瓷铣刀的具体参数信息如表10所示。
表10一种用于高速铣削镍基合金的整体式陶瓷铣刀参数信息表
实施例3
一种用于高速铣削镍基合金的整体式陶瓷铣刀的制造工艺方法，主要流程如图2所示，具体步骤如下：
(1)将初始粉末按各组分称量，超声分散后进行球磨；
(2)快速干燥后，冷压成形获得粉末棒坯；
(3)在真空热压烧结中进行烧结制备，获得烧结体棒坯；
(4)在超精密磨床上，采用金刚石砂轮对棒坯进行修磨、开刃，完成铣刀的切削槽、前刀面、后刀面、主切削刃、副切削刃、前角和后角的加工成形。
(5)喷砂处理后投入使用。
所述步骤(1)具体过程包括：称量68份的Al2O3粉，15份的SiCw粉，12份的Si3N4粉，3份的Y2O3粉，1份的CeO2和La2O3混合粉，1份的PVP和PVB混合粉依次加入容器中进行超声分散90min，再装入球磨机进行高速球磨18h。
所述步骤(2)具体过程包括：将球磨后均匀混合的粉体浆料进行快速干燥，然后将干燥的复合粉体用160目料筛进行过筛，随后称量一定量的粉体分三次装入特制的四孔成形模具2中，在压力机上用40MPa的压力预压40s，获得四个粉体棒坯。
所述步骤(3)具体过程包括：将装有棒坯的四孔成形模具2放入烧结炉中进行真空烧结，当真空度低于0.15MPa，运行程序，升温速率为35℃/min，烧结温度1650℃，烧结压力40MPa，保温30min，保温结束后，烧结体随炉冷却，完成整体式陶瓷铣刀棒坯的制备，获得四个Ф14×72mm的烧结体棒坯。
所述步骤(4)中的修磨的具体过程包括：首先将所述Ф14×72mm的棒坯一端装夹在超精密磨床上，磨完一端后，换端装夹后在磨削，修磨成Ф12×70mm的陶瓷铣刀棒坯。
所述步骤(4)中加工切削槽具体过程包括：将所述整体式陶瓷铣刀棒坯的一端夹在超精密磨床上，使用尺寸相匹配的金刚石砂轮沿所述铣刀棒坯一端的轴向和径向进行磨削，加工出可绕中心轴线旋转的螺旋状的切削槽。其中，磨削时的参数选择如表11所示。
表11磨削切削槽参数信息表
所述步骤(4)中加工切削刃的具体过程包括：加工完所述的切削槽后，所述铣刀棒坯残余圆柱面的螺旋带即为铣刀刃带，采用表12的参数对刃带进行修磨，所述刃带与切削槽的曲面相交形成的螺旋线即为主切削刃。加工完所述的主切削刃后，采用所述金刚石砂轮对所述铣刀棒坯端面以及与之接壤的部分切削槽进行修磨，获得与所述端面成0°～+5°的新端面以及与所述端面垂直的新槽面。所述新端面与新槽面的交线即为副切削刃。
表12修磨刃带参数信息表
所述步骤(4)中加工前、后刀面的具体过程包括：加工完所述的主切削刃和副切削刃后，靠近所述主切削刃的切削槽曲面与所述的新槽面即为前刀面。加工完所述的主切削刃和副切削刃后，与所述主切削刃接壤的棒坯面和所述的新端面即为后刀面。需采用表13中的加工参数对前刀面进行修磨。
表13修磨前刀面参数信息表
所述步骤(4)中加工前角和后角的具体过程包括：在加工完所述的切削槽后，在主切削刃上形成径向前角和周齿后角，在副切削刃上形成轴向前角和端齿后角。
所述步骤(4)中加工刀尖的具体过程包括：所述的主切削刃和副切削刃的相交的部分即为刀尖，将所述刀尖对准砂轮，摆动铣刀对刀尖进行修磨，形成刀剑圆角。
所述步骤(5)具体过程包括：将刀柄装夹在喷砂机的夹具上，斜对刃口进行喷砂，喷砂参数信息如表14所示。
表14喷砂参数信息表
基于上述方法制造的附图4中整体式陶瓷铣刀的具体参数信息如表15所示。
表15一种用于高速铣削镍基合金的整体式陶瓷铣刀参数信息表
对比例1
与实施例1不同的是螺旋角为45°。
试验例
分别利用本发明的实施例1、实施例3和对比例1陶瓷铣刀切削加工镍基合金的试验。
试验过程为：工件材料为GH4169，工件尺寸为50×50×40mm，切削用量如表16所示。
表16切削用量表
试验结果为：
表17实验数据表
通过试验验证本发明的陶瓷铣刀切削加工镍基合金克服了陶瓷铣刀脆性大，耐冲击性不好的缺点。
对比例1改变了螺旋角，发现切削力增大，实施例1相比于对比例1排屑量较大；通过实施例1和实施例3的对比可知，选用负角度前角，不仅能够有效地保护切削刃不崩刃，还能够有效降低加工表面的表面粗糙度。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (18)
1.一种用于高速铣削镍基合金的整体式陶瓷铣刀，其特征在于：由如下重量份数的原料制成：60份~68份的Al2O3粉，15份~23份的SiCw粉，10份~17份的Si3N4粉，0份＜Y2O3粉≤5份，0份＜CeO2和La2O3混合粉≤5份，0份＜PVP和PVB混合粉≤3份；
制备步骤为：
（1）将原料进行超声分散、球磨；
（2）快速干燥后，冷压成型获得粉末棒坯；
（3）将得到的棒坯在真空热压烧结中进行烧结制备，获得烧结体棒坯；
（4）对烧结体棒坯进行修磨、开刃，完成立铣刀棒坯的加工成形；
所述步骤（3）中的烧结过程包括：将装有棒坯的模具放入烧结炉中进行真空烧结，获得烧结体棒坯；炉内的真空度低于0.01MPa，升温速率为25~35℃/min，烧结温度1550~1650℃，升温至设定烧结温度后进行保温15~30min；
所述步骤（4）中的加工成形过程包括：对烧结体棒坯进行修磨、开刃，完成铣刀的切削槽、前刀面、后刀面、主切削刃、副切削刃、前角、后角和刀尖的加工成形；
所述切削槽的螺旋角β=30°~40°。
2.根据权利要求1所述的用于高速铣削镍基合金的整体式陶瓷铣刀，其特征在于：所述步骤（1）的过程包括：将Al2O3粉、SiCw粉、Si3N4粉、Y2O3粉、CeO2和La2O3混合粉、PVP和PVB混合粉依次加入容器中进行超声分散，再装入球磨机进行高速球磨。
3.根据权利要求1所述的用于高速铣削镍基合金的整体式陶瓷铣刀的制造方法，其特征在于：所述步骤（2）的过程包括：将球磨后均匀混合的粉体浆料进行快速干燥，然后将干燥的复合粉体用料筛进行过筛，随后将复合粉体装入多孔成形模具中进行冷压成型，得到棒坯。
4.根据权利要求3所述的用于高速铣削镍基合金的整体式陶瓷铣刀，其特征在于：球磨的时间为10-20h。
5.根据权利要求3所述的用于高速铣削镍基合金的整体式陶瓷铣刀，其特征在于：超声分散的时间为60~100min。
6.根据权利要求3所述的用于高速铣削镍基合金的整体式陶瓷铣刀，其特征在于：冷压成型的压力为30MPa~40MPa，预压时间为20~40s。
7.根据权利要求1所述的用于高速铣削镍基合金的整体式陶瓷铣刀，其特征在于：
模具为圆柱体结构，由两部分组成，由外套筒和四孔成形模具同轴设置，四孔成形模具的中间部位设置4个等径通孔。
8.根据权利要求1所述的用于高速铣削镍基合金的整体式陶瓷铣刀，其特征在于：
修磨过程为将所述的烧结体棒坯装夹在超精密磨床上，修磨成目标尺寸的陶瓷立铣刀棒坯。
9.根据权利要求1所述的用于高速铣削镍基合金的整体式陶瓷铣刀，其特征在于：主切削刃加工过程包括：加工完所述的切削槽后，所述立铣刀棒坯的圆柱面与切削槽的曲面相交形成螺旋线，所述螺旋线即为主切削刃。
10.根据权利要求1所述的用于高速铣削镍基合金的整体式陶瓷铣刀，其特征在于：副切削刃加工过程包括：加工完所述的主切削刃后，对立铣刀棒坯端面以及与之接壤的部分切削槽进行修磨，获得与所述端面成0º～+5º的新端面以及与所述端面垂直的新槽面。
11.根据权利要求1所述的用于高速铣削镍基合金的整体式陶瓷铣刀，其特征在于：切削槽的加工过程包括：将所述立铣刀棒坯的一端夹在超精密磨床上，沿立铣刀棒坯一端的轴向和径向进行磨削，加工出可绕中心轴线旋转的螺旋状的切削槽。
12.根据权利要求1所述的用于高速铣削镍基合金的整体式陶瓷铣刀，其特征在于：在主切削刃上形成-8°~+8°的径向前角和0°~8°的周齿后角，在副切削刃上形成-3°~+3°的轴向前角和端齿后角。
13.根据权利要求1所述的用于高速铣削镍基合金的整体式陶瓷铣刀，其特征在于：对刀尖进行修磨，形成半径为0.5~1.5mm的刀尖圆角，所述的主切削刃和副切削刃的相交的部分即为刀尖。
14.根据权利要求1所述的用于高速铣削镍基合金的整体式陶瓷铣刀，其特征在于：加工螺旋槽的加工方法为利用砂轮进行磨削，砂轮与棒坯的交角β1为35-45°，砂轮转速为1300-1500 r/min，棒坯的进给速度为15-20mm/min；
或，修磨切削槽螺旋带的方法为利用砂轮进行修磨，砂轮与立铣刀棒坯的交角β2为-2-+2°，砂轮转速为1700-2000 r/min，立铣刀棒坯的进给速度为12-20mm/min；
或，修磨切削槽前刀面的方法为利用砂轮进行修磨，砂轮与立铣刀棒坯的交角β2为30-45°，砂轮转速为1700-2000 r/min，立铣刀棒坯的进给速度为12-16mm/min。
15.根据权利要求1所述的用于高速铣削镍基合金的整体式陶瓷铣刀，其特征在于：加工成形后的立铣刀棒坯进行喷砂处理。
16.根据权利要求15所述的用于高速铣削镍基合金的整体式陶瓷铣刀，其特征在于：喷砂处理过程为：将立铣刀棒坯夹持在喷砂机的夹具上，使喷嘴倾斜对准立铣刀棒坯的切削刃，用白刚玉磨料浆体喷射。
17.根据权利要求16所述的用于高速铣削镍基合金的整体式陶瓷铣刀，其特征在于：喷嘴的直径为6~10mm，喷嘴与切削刃之间的距离为8-15cm。
18.根据权利要求16所述的用于高速铣削镍基合金的整体式陶瓷铣刀，其特征在于：白刚玉磨料的浓度为10%~30%，喷射的时间为5-25s。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5070593U (zh) * | 1973-10-31 | 1975-06-21 | ||
| JPH07328831A (ja) * | 1994-06-13 | 1995-12-19 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質蒸着層がすぐれた耐剥離性を有する表面被覆炭化タングステン基超硬合金製エンドミル |
| CN1203638A (zh) * | 1995-11-30 | 1998-12-30 | 桑德维克公司 | 带有涂层的铣刀及其制备方法 |
| CN1337377A (zh) * | 2001-09-20 | 2002-02-27 | 山东大学 | 钛铝金属间化合物/氧化铝陶瓷复合材料及其制备工艺 |
| CN102303159A (zh) * | 2011-09-09 | 2012-01-04 | 山东大学 | 整体式全陶瓷螺旋立铣刀 |
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5070593U (zh) * | 1973-10-31 | 1975-06-21 | ||
| JPH07328831A (ja) * | 1994-06-13 | 1995-12-19 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質蒸着層がすぐれた耐剥離性を有する表面被覆炭化タングステン基超硬合金製エンドミル |
| CN1203638A (zh) * | 1995-11-30 | 1998-12-30 | 桑德维克公司 | 带有涂层的铣刀及其制备方法 |
| CN1337377A (zh) * | 2001-09-20 | 2002-02-27 | 山东大学 | 钛铝金属间化合物/氧化铝陶瓷复合材料及其制备工艺 |
| CN102303159A (zh) * | 2011-09-09 | 2012-01-04 | 山东大学 | 整体式全陶瓷螺旋立铣刀 |
| CN110483085A (zh) * | 2019-08-01 | 2019-11-22 | 广东工业大学 | 一种晶须增强氧化铝复合陶瓷及其制备方法与应用 |
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