CN113427197A - 一种微沟槽阵列切削刀具及安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微沟槽阵列切削刀具及安装方法，旨在提供一种高效低成本且切削精度高的微沟槽阵列切削刀具。它包括刀具架和刀具，刀具架上设有容纳刀具的凹槽，刀具两侧设有顶块，顶块两侧分别与刀具和凹槽内侧壁紧贴，刀具架前后方设有刀具前压板和刀具后压板。刀具前后由刀具前压板和刀具后压板夹持，刀具两侧由顶块顶住限位，确保刀具一直固定在刀具架内部。本发明结构精简，拆装方便，刀具在磨损后能方便的进行更换，降低了刀具的维修难度和成本，具有较高的实用价值。

Description

一种微沟槽阵列切削刀具及安装方法

技术领域

本发明涉及精密加工设备技术领域。具体涉及一种微沟槽阵列切削刀具及安装方法。

背景技术

通过在材料表面构造不同的微结构，可以使材料表面具备超疏水、耐磨减摩、陷光等特性。这在航空航天、微电子、生物材料、汽车、能源等技术领域具有巨大的应用前景和技术价值。表面微纳结构一般具有纹理结构规则、具有一定的周期性等特点，通过不同的尺寸和排列组合，可使材料表面表现出不同的功能特性。

目前可以实现表面微纳结构的加工方法主要有以下几种。（1）光刻技术，利用电子束或激光光束可以得到加工尺寸在几十纳米的微纳结构，该方法优势在于精度高，得到的微纳结构形状可以得到很好的控制；（2）飞秒激光加工技术，由于飞秒激光具有不受衍射极限限制的特点，可以加工出远小于光斑直径的尺寸，研究人员通过试验发现，采用飞秒激光加工出10nm宽的纳米线，在微纳加工领域具有独特优势。另外飞秒激光双分子聚合技术可以实现纳米尺寸结构的加工；（3）自组装工艺，光刻与自组装和刻蚀工艺结合，通过自组装工艺，可以得到6nm左右的纳米孔。（4）等离子刻蚀技术，等离子刻蚀技术是应用最广泛的微纳米加工手段，加工精度高，是集成电路制造中最关键的工艺之一。（5）沉积法，主要包括物理气相沉积和化学气相沉积，该方法主要是利用气相发生的物理化学过程，在工件表面形成功能型或装饰性的金属，可以用来实现微纳米结构涂层的制造。（6）微纳增材制造技术，微纳增材制造技术主要指微纳尺度电喷增材制造和微激光增材制造技术，由于微纳增材技术可以不受形状限制，可多材料协同制造，具有较大的发展前景。除以上几种加工技术外，还有静电纺丝法、纳米压印、纳米铸造和传统的金刚石切削、超精密微铣技术也可以实现表面微纳结构的加工。但是上述这些加工方法的成本普遍较高。

中国专利公开号CN110434403A，公开日2019年11月12日，发明创造的名称为高效精密切削微细结构的多刀机构与使用方法及使用方法，该申请案公开了高效精密切削微细结构的多刀机构与使用方法，包括刀具组件和工件组件，所述刀具组件包括第一刀座、刀具安装基座、以及固定于刀具安装基座上的切削刀头，所述第一刀座固定于雕刻机床的进刀导轨上，所述刀具安装基座共设有两个；所述工件组件包括工件驱动装置、以及安装于工件驱动装置上的工件卡座；所述工件驱动装置包括直线驱动装置和旋转驱动装置，该发明采用联排式的多刀结构，有效实现了多个刀头的同时切削，从而达到提高切削效率的目的，并且相对于传统的单头切削而言，该机构在切削过程中可适用于较大的工件或模块，从而达到减少工件或模块拼接次数的效果，以有效保证最终成品的品质。该方案主要是通过增加多个刀头来提高切削效率，刀头的更换比较麻烦，应用范围较小。

发明内容

本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种高效低成本且切削精度高的微沟槽阵列切削刀具。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种微沟槽阵列切削刀具，包括刀具架和刀具，刀具架上设有容纳刀具的凹槽，刀具两侧设有顶块，顶块两侧分别与刀具和凹槽内侧壁紧贴，刀具架前后方设有刀具前压板和刀具后压板。刀具通过刀具前压板和刀具后压板夹持，刀具两侧由顶块顶住限位，确保刀具一直固定在刀具架内部。

作为优选，所述刀具由交替叠加的刀具片和间隙片组成。刀具采用刀具片和间隙片叠加组合的形式能够实现多种切削效果：

通过选用不同厚度的切削刀片和间隙片可以实现不同几何尺寸微沟槽的加工；

通过装配不同数量的切削刀片和间隙片来满足加工面积的大小需求；

切削刀片前刀角和后刀角的大小根据加工材料和工艺参数进行几何结构设计；

切削刀片和间隙片两侧设计有工艺阶梯来保证与刀具架定位面的紧密接触从而达到尺寸精度要求。

切削用的刀片可以采用硬度更高、韧性更好的材料，比如钼片或淬火后的钢片等。

作为优选，刀具架包括两个侧柱和一个横梁，两个侧柱与横梁形成所述的凹槽，横梁内表面作为定位面与刀具的底部贴合。由于刀具底部和定位面贴合，定位面的轮廓将决定刀具的位置，适用于不同轮廓加工表面上的微沟槽的加工。

作为优选，所述侧柱上设有通孔，通孔内设有与顶块外侧壁抵接的顶紧螺钉。顶紧螺钉能够帮助顶块更好地抵接住刀具，牢固可靠且拆装方便，方便刀具上刀片的替换。

作为优选，刀具架上方设有安装刀柄，安装刀柄通过刀柄连接架与刀具架连接，刀柄连接架上设有容纳连接螺钉的螺孔，连接螺钉一端与刀具架顶部连接，连接螺钉另一端穿过螺孔与安装刀柄连接。刀具架通过刀柄连接架与安装刀柄连接，安装刀柄再与机床连接实现刀具在工件表面的扫描加工。

作为优选，刀具架横梁上设有容纳安装螺钉的穿孔，刀具前压板和刀具后压板上设有与穿孔位置对应的开孔，刀具前压板、刀具架和刀具后压板通过安装螺钉固连。采用安装螺钉使刀具前压板和刀具后压板分别对刀具的前后有个夹紧作用，简单牢靠。

本发明还提出了一种关于微沟槽阵列切削刀具的安装方法，具体步骤如下：

步骤一、先将顶块放置在刀具架内且位于刀具的两侧，在刀具架两侧安装顶紧螺钉。然后根据微沟槽阵列数量来设置刀具，将切削刀具片和刀具间隙片交替叠加在一起，保证工艺阶梯的位置，将组合好的刀具放入两块顶块之间的间隙中，旋紧顶紧螺钉；

步骤二、将刀具架平放在平面工作台上，采用橡胶锤或铜锤轻轻敲打刀具片、间隙片和顶块，使其一面与工作台平面贴合，然后再将刀具架竖立，通过敲击间隙片上的阶梯槽侧面和刀具片的顶面使刀具片和间隙片的底面与刀具架上的定位面紧密贴合，然后再进一步旋紧顶紧螺钉；

步骤三、不断重复步骤二中的敲击调整过程，直到刀具片和间隙片的底面与定位面完全贴合，且顶紧螺钉将其完全固定住；

步骤四、采用连接螺钉将刀柄连接架与安装刀柄固定连接在一起，然后将刀具前压板和刀具后压板放置在刀具架的两侧，并采用安装螺钉，使其与刀柄连接架固定连接在一起。

上述装配好的刀具（刀片与间隙片交替叠加）可以采用环氧树脂等固化胶进行固定后独立使用。也可将刀具安装在主轴架或滑台上实现与工件的相对移动进行滑擦加工，还可以将刀具安装超声变辐杆上实现对工件表面的超声加工。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

装配刀具一次加工可以实现多个微沟槽的成形加工，极大的提高了加工效率；

采用厚度与沟槽宽度相当的薄片作为刀片进行加工，极大的降低了刀具的开发成本；

装配刀具部分刀片在磨损或破损后可以很方便的进行更换，降低了刀具的维修难度和成本。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图中：安装刀柄1、刀柄连接架2、刀具架3、刀具前压板4、顶块5、刀具6、刀具后压板7、顶紧螺钉8、安装螺钉9、连接螺钉10、刀具片11、间隙片12。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

如图1所示，一种微沟槽阵列切削刀具，包括安装刀柄1、刀柄连接架2、刀具架3、刀具前压板4、顶块5、刀具6、刀具后压板7、顶紧螺钉8、安装螺钉9、连接螺钉10、刀具片11和间隙片12。刀具架3上设有容纳刀具的凹槽，刀具两侧设有顶块，顶块两侧分别与刀具和凹槽内侧壁紧贴，刀具架前后方设有刀具前压板4和刀具后压板7。刀具架位于刀具前压板4与刀具后压板7之间，刀具通过刀具前压板和刀具后压板夹持，刀具两侧由顶块顶住限位，确保刀具一直固定在刀具架内部。

刀具由交替叠加的刀具片和间隙片组成。刀具采用刀具片和间隙片叠加组合的形式能够实现多种切削效果，具体的，通过选用不同厚度的切削刀片和间隙片可以实现不同几何尺寸微沟槽的加工；通过装配不同数量的切削刀片和间隙片来满足加工面积的大小需求；切削刀片前刀角和后刀角的大小根据加工材料和工艺参数进行几何结构设计；切削刀片和间隙片两侧设计有工艺阶梯来保证与刀具架定位面的紧密接触从而达到尺寸精度要求。另外，切削用的刀片可以采用硬度更高、韧性更好的材料，比如钼片或淬火后的钢片等。

刀具架包括两个侧柱和一个连接两个侧柱的横梁，两个侧柱与横梁形成所述的凹槽，横梁内表面作为定位面与刀具的底部贴合。由于刀具底部和定位面贴合，定位面的轮廓将决定刀具的位置，适用于不同轮廓加工表面上的微沟槽的加工。

侧柱上设有通孔，通孔内设有与顶块外侧壁抵接的顶紧螺钉8。顶紧螺钉能够帮助顶块更好地抵接住刀具，牢固可靠且拆装方便，方便刀具上刀片的替换。

刀具架的横梁上设有容纳安装螺钉的穿孔，刀具前压板和刀具后压板上设有与穿孔位置对应的开孔，刀具前压板、刀具架和刀具后压板通过安装螺钉9固连。安装螺钉依次穿过刀具前压板上的开孔、刀具架上的穿孔及刀具后压板的开孔。采用安装螺钉使刀具前压板和刀具后压板分别对刀具的前后有个夹紧作用，简单牢靠。

刀具架上方设有安装刀柄1，安装刀柄通过刀柄连接架2与刀具架3连接，刀柄连接架上设有容纳连接螺钉10的螺孔，连接螺钉一端与刀具架顶部连接，连接螺钉另一端穿过螺孔与安装刀柄连接。刀具架通过刀柄连接架与安装刀柄连接，安装刀柄再与机床连接实现刀具在工件表面的扫描加工。

一种微沟槽阵列切削刀具的安装方法，具体步骤如下：

步骤一、先将顶块5放置在刀具架3内且位于刀具的两侧，在刀具架两侧安装顶紧螺钉8；接着，根据微沟槽阵列数量来设置刀具，具体的，根据微沟槽阵列数量将切削刀具片11和刀具间隙片12交替叠加在一起形成刀具，将组合好的刀具放入两块顶块5之间的间隙中，旋紧顶紧螺钉8，使刀具片11和间隙片12初步固定；

步骤二、将刀具架3平放在平面工作台的台面上，安装刀柄的轴线呈水平分布，台面水平分布，刀具片呈竖直分布，采用橡胶锤或铜锤轻轻敲打刀具片11、间隙片12和顶块5使其一面与平面工作台的台面贴合；接着，再将刀具架3竖立，安装刀柄的轴线呈竖直分布，通过敲击间隙片12和刀具片的顶面，使刀具片和间隙片的底面与刀具架上的定位面紧密贴合，然后再进一步旋紧顶紧螺钉8；

步骤三、重复步骤二中的敲击调整过程，直到刀具片和间隙片的底面与定位面完全贴合，且顶紧螺钉将刀具完全固定住；

步骤四、采用连接螺钉10将刀柄连接架2与安装刀柄1固定连接在一起，然后将刀具前压板和刀具后压板放置在刀具架的两侧，并采用安装螺钉，使其与刀柄连接架固定连接在一起。

上述装配好的刀具（刀片与间隙片交替叠加）可以采用环氧树脂等固化胶进行固定后独立使用。也可将刀具安装在主轴架或滑台上实现与工件的相对移动进行滑擦加工，还可以将刀具安装超声变辐杆上实现对工件表面的超声加工。

Claims (7)

1.一种微沟槽阵列切削刀具，其特征在于，包括刀具架和刀具，刀具架上设有容纳刀具的凹槽，刀具两侧设有顶块，顶块两侧分别与刀具和凹槽内侧壁紧贴，刀具架前后方设有刀具前压板和刀具后压板。

2.根据权利要求1所述的一种微沟槽阵列切削刀具，其特征在于，所述刀具由交替叠加的刀具片和间隙片组成。

3.根据权利要求1所述的一种微沟槽阵列切削刀具，其特征在于，刀具架包括两个侧柱和一个横梁，两个侧柱与横梁形成所述的凹槽，横梁内表面作为定位面与刀具的底部贴合。

4.根据权利要求3所述的一种微沟槽阵列切削刀具，其特征在于，所述侧柱上设有通孔，通孔内设有与顶块外侧壁抵接的顶紧螺钉。

5.根据权利要求1所述的一种微沟槽阵列切削刀具，其特征在于，刀具架上方设有安装刀柄，安装刀柄通过刀柄连接架与刀具架连接，刀柄连接架上设有容纳连接螺钉的螺孔，连接螺钉一端与刀具架顶部连接，连接螺钉另一端穿过螺孔与安装刀柄连接。

6.根据权利要求3所述的一种微沟槽阵列切削刀具，其特征在于，刀具架横梁上设有容纳安装螺钉的穿孔，刀具前压板和刀具后压板上设有与穿孔位置对应的开孔，刀具前压板、刀具架和刀具后压板通过安装螺钉固连。

7.一种微沟槽阵列切削刀具的安装方法，采用权利要求6所述的微沟槽阵列切削刀具，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤一、先将顶块放置在刀具架内且位于刀具的两侧，在刀具架两侧安装顶紧螺钉；接着，根据微沟槽阵列数量来设置刀具，将组合好的刀具放入两块顶块之间的间隙中，旋紧顶紧螺钉；

步骤二、将刀具架平放在平面工作台的台面上，安装刀柄的轴线呈水平分布，台面水平分布，刀具片呈竖直分布，采用橡胶锤或铜锤轻轻敲打刀具片、间隙片和顶块使其一面与平面工作台的台面贴合；接着，再将刀具架竖立，安装刀柄的轴线呈竖直分布，通过敲击间隙片和刀具片的顶面，使刀具片和间隙片的底面与刀具架上的定位面紧密贴合，然后再进一步旋紧顶紧螺钉；

步骤三、重复步骤二中的敲击调整过程，直到刀具片和间隙片的底面与定位面完全贴合，且顶紧螺钉将刀具完全固定住；

步骤四、采用连接螺钉将刀柄连接架与安装刀柄固定连接在一起，然后将刀具前压板和刀具后压板放置在刀具架的两侧，并采用安装螺钉，使其与刀柄连接架固定连接在一起。

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