CN115255845B - 一种导电金刚石铣刀的制备方法及其刀具 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种导电金刚石铣刀的制备方法，涉及铣刀技术领域，其包括S1：选用铣刀基体；S2：制造铣刀基体；S3：制造待磨凸点；4：金刚石涂层涂覆作业；S5：激光蚀刻金刚石涂层；S6：中心金刚石涂层磨削作业；本申请实现了在低成本下提高铣刀的硬度的同时还使其具备导电功能；本申请还涉及一种导电金刚石铣刀，其包括铣刀基体，所述铣刀基体包括刃部和柄部，所述铣刀基体刃部的非铣削部位设置有导电部，所述铣刀基体的刃部设置有金刚石涂层，所述铣刀基体位于导电部处设置有金刚石涂层磨除区，本申请降低了制造成本，另外还实现了该铣刀的导电功能，可满足牙科CAD/CAM系统中的应用。

Description

一种导电金刚石铣刀的制备方法及其刀具

技术领域

本发明涉及铣刀技术领域，尤其是涉及一种导电金刚石铣刀的制备方法及其刀具。

背景技术

铣刀，是用于铣削加工的、具有一个或多个刀齿的旋转刀具。工作时各刀齿依次间歇地切去工件的余量。铣刀常用材料有高速工具钢和硬质合金。为进一步提高铣刀的硬度及使用寿命，优选金刚石铣刀，然而，由金刚石材质制成的铣刀成本较高，相对地，市面上关于硬质合金的成本较金刚石的成本来说，较为合适，因此，大多数采用由硬质合金制成的铣刀。

基于此，在制作嵌体、贴面、冠、固定桥等固定修复体,以及相关义齿的牙科CAD/CAM系统中，大多采用由硬质合金制成的铣刀进行加工，且在牙科CAD/CAM系统中，还需要利用硬质合金的导电性能，在每次铣削作业前，对由硬质合金制成的铣刀进行触电作业，以校准铣刀的初始位置，才能更加精确地进行后续的铣削作业。

然而，在铣削硬度大于或等于硬质合金的牙科假体时，由硬质合金制成的铣刀的使用寿命大大降低，且极大程度地影响到加工质量；

若直接将由硬质合金制成的铣刀更换为由金刚石制成的铣刀，一方面，由于金刚石本身硬度很大，在对全由金刚石制成的铣刀进行加工修整，加工成本较大，会带来较高的制造成本；另一方面，金刚石自身并不导电，进而无法将金刚石制成的铣刀直接用于CAD/CAM系统中，否则还需要对CAD/CAM系统进行修改，以弥由于补铣刀的初始位置而带来的初始位置误差，每次加工都要人工进行校准修正，同样也会带来较大的使用成本，进而存在待改进之处。

发明内容

为了在低成本下提高铣刀的硬度以及实现导电功能，本申请提供一种导电金刚石铣刀的制备方法。

本申请提供的一种导电金刚石铣刀的制备方法采用如下的技术方案：

一种导电金刚石铣刀的制备方法，包括

S1：选用铣刀基体，利用硬质合金作为铣刀的基体；

S2：制造铣刀基体，利用数控加工中心，加工出由硬质合金制成的铣刀基体；

S3：制造待磨凸点，加工铣刀基体时，在铣刀基体刃部的非铣削部位加工出待磨凸点；

S4：金刚石涂层涂覆作业，将金刚石涂层均匀涂覆在由硬质合金制成的铣刀基体的刃部；

S5：激光蚀刻金刚石涂层，利用激光蚀刻的方式将待磨凸点上的金刚石涂层汽化处理；

S6：中心金刚石涂层磨削作业，对汽化的金刚石涂层进行磨削作业，并磨去铣刀基体的待磨凸点暴露该处的铣刀基体，铣刀基体的暴露处为导电部。

通过采用上述技术方案，采用硬质合金作为铣刀的基体结构，使其内在材质全由硬质合金制成，再将该基体结构制成铣刀基体，且在加工的过程中，加工出后期用于暴露导电部的待磨凸点，且该待磨凸点的位置为铣刀基体不参与铣削作业的非铣削部，可通过调整牙科CAD/CAM系统实际走刀路径得以实现；接着，在该铣刀基体上，利用金刚石涂层设备，在铣刀基体的刃部涂覆金刚石涂层，进而实现提高该铣刀基体刃部的硬度；

为了保持该铣刀基体后期的导电功能，先采用激光蚀刻机对铣刀基体待磨凸点上的金刚石涂层，进行激光蚀刻汽化处理，破坏该处的金刚石涂层，然后，再利用砂轮设备对于中心待磨凸点处的汽化金刚石涂层以及待磨凸点进行磨削作业，直至暴露铣刀基体中心的导电部，使其具备硬质合金的导电性能，由于待磨凸点位于铣刀基体的中心位置，在应用至牙科CAD/CAM系统中，是不需要用到中心导电部进行铣削作业的，因此，不影响正常铣削作业，且可实现牙科CAD/CAM系统的导电初始位置校准功能；进而实现了在低成本下提高铣刀的硬度以及使其具备导电功能。

优选的，所述S3中，待磨凸点凸出设置在铣刀基体由前刀面和后刀面交界处构成的中心凸出位置，且所述S6中，经过磨削作业后，导电部为铣刀基体的前刀面和后刀面构成的主切削刃。

通过采用上述技术方案，将待磨凸点设置前刀面和后刀面交界处的中心凸出位置，由于铣刀基体的前刀面和后刀面的交界处为铣刀基体的最凸出的位置，使得待磨凸点为铣刀基体的最凸出的部分，便于后期对牙科CAD/CAM系统的机械式触碰的定位作业，且经过磨削作业后，使得导电部为正常铣刀基体带有的主切削刃，一方面，用于克服其磨削作业中产生的磨削余量，另一方面，磨削成型的主切削刃，便于用于其他硬度要求不高的加工作业中。

优选的，所述S4、S5和S6中，均采用刀具夹持工装，刀具夹持工装包括工装盘体和多个同轴设置在工装盘体上且直径不同的夹持环体，且任一所述夹持环体沿其径向均弹性设置有用于夹持铣刀基体柄部的夹持体；

所述刀具夹持工装还包括转动盘体和同轴转动设置在转动盘体上的驱动环体，所述驱动环体对应夹持环体的个数设置有多个，任一所述驱动环体均均穿设转动盘体并设置在夹持环体靠近其转动轴线的一侧，且任一所述驱动环体均设置有用于驱动夹持体弹性伸缩的抵接凸块。

通过采用上述技术方案，在进行对该磨具进行金刚石涂层、激光蚀刻以及凸点磨削作业中，工作人员可将多个磨具的柄部放置在夹持体与外环体侧壁之间的间隙中，利用转动盘体的转动带动驱动环体转动，实现单个驱动源同步驱动多个驱动环体进行同轴转动，转动的过程中，驱动环体会带动相邻夹持环体上的夹持体进行伸缩移动，进而实现调节夹持体与驱动环体侧壁之间的间隙，进而实现同步对多个磨具的柄部进行夹持作业，且该种夹持方式，高效快捷且可适配不同直径的刀具柄部。

优选的，所述刀具夹持工装还包括设置在转动盘体上的外环体，所述外环体的直径大于任一驱动环体，且所述外环体靠近夹持环体的一侧以及驱动环体背离相邻夹持环体的一侧均设置为用于抵接铣刀基体柄部的抵接部，所述抵接部与夹持体之间形成有夹持工位。

通过采用上述技术方案，利用抵接部与夹持体之间形成的夹持工位，使得驱动环体，一方面，实现驱动夹持体进行弹性伸缩的功能，另一方面，还用于抵接刀具基体柄部的功能，使得在夹持过程中，驱动环体的两侧均给予铣刀基体柄部的夹持力，有助于更好地夹持铣刀基体柄部，且在继续转动脱料的过程中，对铣刀基体具有搓动辅助脱离的效果。

优选的，所述抵接凸块可拆卸设置在驱动环体上。

通过采用上述技术方案，将抵接凸块可拆卸设置在驱动环体上，便于对其进行更换，以适配不同直径的刀具，使得该刀具夹持工装，可在一次的使用过程中，对多个且直径不同的刀具进行工装，提高该工装的适配性。

优选的，所述抵接凸块沿驱动环体转动的方向设置有多个厚度依次增加的抵接台。

通过采用上述技术方案，随着驱动环体的转动，调节其驱动环体的转动角度，使得该抵接凸块不同厚度的抵接台与夹持体形成抵接配合，进而起到调节夹持体的移动距离，以实现调节对铣刀基体柄部的夹持力度以及夹持间隙。

优选的，所述转动盘体上沿其转动方向圆周阵列且交错设置有承接底面和助退台阶，所述助退台阶的高度高于承接底面；

当所述驱动环体的抵接凸块转动至夹持工位时，所述承接底面与铣刀基体的柄部形成抵接配合；

当所述驱动环体的抵接凸块转动至夹持体远离铣刀基体的柄部时，所述助退台阶与铣刀基体的柄部形成抵接配合。

通过采用上述技术方案，随着转动盘体在转动过程中，在夹持工位下方的承接底面和助退台阶呈上下交错替换，当进行夹持作业时，铣刀基体柄部的底端与承接底面形成抵接配合，当加工完成时，助退台阶会被切换至铣刀基体的下方，由于助退台阶的高度高于承接底面，进而实现将铣刀基体向上顶动使其出现晃动，有助于实现铣刀基体自身的高效退料，也便于工作人员对其退料状态的观察。

为了实现金刚石刀具的导电功能，本申请提供一种导电金刚石铣刀。

本申请提供的一种导电金刚石铣刀采用如下的技术方案：

一种导电金刚石铣刀的制备方法制备的刀具，包括由合金钢制成的铣刀基体，所述铣刀基体包括刃部和柄部，所述铣刀基体刃部的非铣削部位设置有导电部，所述铣刀基体的刃部设置有金刚石涂层，所述铣刀基体位于导电部处设置有金刚石涂层磨除区。

通过采用上述技术方案，实际使用中，利用金刚石涂层提高了铣刀基体自身的硬度，且采用涂层的方式也降低了整个制造成本，另外，利用设置的金刚石涂层磨除区，还实现了该铣刀的导电功能，进而可满足牙科CAD/CAM系统中。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.采用金刚石涂层的方式，提高铣刀基体表面硬度的同时，还大大降低了制造成本，且利用激光蚀刻以及磨削的方式，暴露铣刀基体中心不影响铣削作业的导电部，进而实现了由硬质合金制成铣刀基体的导电功能，可适配于牙科CAD/CAM系统的使用环境中；

2.借助刀具夹持工装，一方面，可同时对多个刀具进行夹持作业，另一方面，可适配不同直径尺寸的铣刀结构，同时，该刀具夹持工装，整体装配以及夹持方式，简单高效，只需要一个驱动源便可实现同步夹持作业；

3.利用驱动环体转动的动作，既能实现对刀具的夹持作业，又能实现刀具的助退效果。

附图说明

图1为本申请实施例导电金刚石铣刀的制备方法的流程示意图；

图2为本申请实施例二主要体现刀具夹持工装结构的局部剖视图；

图3为图2中A部分的局部放大图，主要体现夹持环体、驱动环体结构的示意图；

图4为图2中B部分的局部放大图，主要体现第二穿设口结构的示意图；

图5为本申请实施例主要体现导电金刚石铣刀结构的示意图。

附图标记：1、工装盘体；11、固定部；12、第二穿设口；13、转动轴；14、平面轴承；2、夹持环体；21、夹持体；211、复位弹簧；212、抵接块；213、V型抵接槽；3、转动盘体；31、第一穿设口；32、导向槽；33、承接底面；34、助退台阶；4、外环体；5、驱动环体；51、抵接凸块；511、抵接台；512、卡接扣；6、驱动电机；7、抵接部；8、夹持工位；9、铣刀基体；91、刃部；92、柄部；10、导电部；20、金刚石涂层；30、金刚石涂层磨除区。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种导电金刚石铣刀的制备方法。

实施例1

参照图1，导电金刚石铣刀的制备方法，包括

S1：选用铣刀基体，利用硬质合金作为铣刀的基体，该铣刀基体可设置为球头铣刀；

S2：制造铣刀基体，利用数控加工中心，加工出由硬质合金制成的铣刀基体；

S3：待磨凸点，加工铣刀基体时，在铣刀基体刃部中心位置的非铣削部位加工出待磨凸点；该待磨凸点具体设置在铣刀基体由前刀面和后刀面交界处构成的中心凸出位置，在实际铣削作业时，可通过设置牙科CAD/CAM系统实际的走刀路径，使得铣刀基体的中心凸出位置不参与铣削作业，进而不受到切削力；

S4：金刚石涂层涂覆作业，采用美国SP3金刚石涂层设备，将金刚石涂层均匀涂覆在由硬质合金制成的铣刀基体的刃部；

S5：激光蚀刻金刚石涂层，采用激光蚀刻机，利用激光蚀刻的方式将中心待磨凸点上的金刚石涂层汽化处理；

S6：中心金刚石涂层磨削作业，对汽化的金刚石涂层进行磨削作业，并磨去铣刀基体的待磨凸点暴露该处的铣刀基体，铣刀基体的暴露处为导电部，且导电部为铣刀基体由前刀面和后刀面构成的主切削刃，可用于其他硬度要求不高的铣削加工作业中。

本申请实施例一种导电金刚石铣刀的制备方法及其刀具的实施原理为：

实际使用中，先在由硬质合金制成的铣刀基体上加工出刃部以及在其刃部的前刀面和后刀面构成的中心凸出位置处加工出待磨凸点，接着进行刃部整体的金刚石涂层作业，然后将中心待磨凸点处的金刚石涂层进行磨除，由于在牙科CAD/CAM系统所设置的走刀路径中，加工方向的初始位置为侧边加工，进而中心待磨凸点不会影响到铣刀基体的正常作业，可在牙科CAD/CAM系统中，利用机械式接触导电的方式实现信息采集，达到初始位置校准功能，即该种制备方法提高铣刀表面硬度的同时，还大大降低了制造成本。

实施例2

参照图2，本实施例与实施例1的不同之处在于，

在S4、S5和S6中，均采用刀具夹持工装，该刀具夹持工装利用一个驱动源可实现一次性对多个铣刀柄部的夹持作业，以及可适配不同直径尺寸的铣刀夹装作业。

参照图2和图3，刀具夹持工装包括工装盘体1和夹持环体2，夹持环体2同轴固定设置在工装盘体1上且沿工装盘体1的径向设置有多个，工装盘体1径向的最外侧设置有用于将其固定在加工设备上的固定部11，具体的固定方式，可根据具体的加工设备进行更换，本申请实施例将其设为对称设置的夹持部，可利用加工设备上自带的气动夹爪实现与夹持部的夹持固定。

参照图2和图3，刀具夹持工装还包括转动盘体3以及同轴固定设置在转动盘体3上的外环体4和多个位于外环体4内且直径不同的驱动环体5，转动盘体3沿其径向设置多个第一穿设口31，同一直径下的第一穿设口31在转动盘体3上圆周阵列有多个，第一穿设口31的数量与位置与下方的夹持环体2一一对应，夹持环体2通过对应的第一穿设口31穿设转动盘体3，并位于驱动环体5靠近外环体4的一侧；

参照图3和图4，工装盘体1的中心开设有第二穿设口12，转动盘体3的中心向下同轴固定有转动轴13，转动轴13穿设第二穿设口12；且转动盘体3和工装盘体1的中心处设置有与转动轴13实现穿设配合的平面轴承14，实现转动盘体3和工装盘体1之间的转动承接配合；刀具夹持工装还包括驱动电机6，驱动电机6固定安装在工装盘体1背离转动盘体3的一侧，且转动轴13同轴固定在驱动电机6的输出轴上，进而随着驱动电机6驱动，借助转动轴13驱动转动盘体3相对于工装盘体1发生正转和反转，实现转动盘体3的驱动作业；转动盘体3的最外缘处开设有呈圆形设置的导向槽32，对应地，工装盘体1最外缘的底侧设置有与导向槽32形成导向配合的导向轮15，提高转动盘体3转动的稳定性。

在其他实施例中，可将转动轴13上螺纹连接有固定螺母，将转动轴13转动至一定角度后，拧紧固定螺母实现固定螺母与工装盘体1之间的抵紧配合实现转动轴13的可调节固定。

参照图2和图3，其中，任一夹持环体2上均设置有沿其径向弹性设置的用于夹持铣刀基体柄部的夹持体21，由于任一夹持体21在对应夹持环体2上的结构和弹性设置的安装方式均相同，现以其中一个夹持体21为例进行阐述。

参照图2和图3，夹持体21上套设有复位弹簧211，且夹持体21上固定有抵接块212，该夹持体21与对应夹持环体2之间形成插接滑移配合，复位弹簧211的一端与夹持环体2背离外环体4的一侧形成抵接配合，另一端与抵接块212形成抵接配合，夹持体21靠近抵接块212的端部呈圆弧设置，夹持体21朝向外环体4的端部设置有V型抵接槽213。

参照图2和图3，其中，外环体4靠近夹持环体2的一侧以及任一驱动环体5背离夹持环体2的一侧均设置为用于抵接铣刀基体柄部的抵接部7，抵接部7与夹持体21V型抵接槽213的端部之间形成有夹持工位8。

参照图2和图3，对应地，驱动环体5对应夹持体21的位置均可拆卸设置有与夹持体21的圆弧端形抵接配合的抵接凸块51，抵接凸块51沿驱动环体5转动的方向设置有多个厚度依次增加的抵接台511，本申请实施例抵接台511设置有两个，且抵接凸块51上开设有开口向下的卡接扣512，对应地，驱动环体5的上缘边凸出设置有卡接窄边52,实际安装时，工作人员只需要向下施加一定的力，将抵接凸块51的卡接扣512卡接在驱动环体5的卡接窄边52上，进而实现可拆卸配合。

参照图2和图3，转动盘体3沿其转动方向圆周阵列且交错设置有承接底面33和助退台阶34，且助退台阶34在水平面的高度高于承接底面33，实际使用中，当驱动环体5的抵接凸块51转动至夹持工位8时，承接底面33与铣刀基体的柄部形成抵接配合；当驱动环体5的抵接凸块51转动至夹持体21远离铣刀基体的柄部时，助退台阶34与铣刀基体的柄部形成抵接配合，随着转动盘体3的转动，实现承接底面33和助退台阶34之间的切换，有助于铣刀基体实现自动化退料。

实施例2的实施原理为：

在进行金刚石涂层涂覆作业、激光蚀刻金刚石涂层、中心金刚石涂层磨削作业中，均可采用本申请实施例中的刀具夹持工装，实际使用中，工作人员可将多个铣刀基体放置在由夹持体21与抵接部7之间形成的夹持工位8中，然后，利用驱动电机6带动转动盘体3转动，进而带动抵接凸块51抵接在夹持体21的圆弧端部，实现夹持体21的V型槽端部沿靠近抵接部7的方向移动，实现对于铣刀基体的柄部进行夹持作业，进而随着转动盘体3的转动实现所有夹持体21的夹持运动，完成对铣刀基体的同步夹持作业。

本申请实施例还公开了一种由上述实施例1或实施例2中的导电金刚石铣刀制备方法制成的刀具。

参照图5，导电金刚石铣刀，包括由合金钢制成的铣刀基体9，该铣刀基体9可设置为球头铣刀，铣刀基体9包括刃部91和柄部92，且该铣刀基体9的刃部91利用金刚石涂层设备涂覆有金刚石涂层20，其中，铣刀基体9刃部上设置有金刚石涂层磨除区30，铣刀基体9位于该金刚石涂层磨除区30设置有暴露铣刀基体9的导电部10，该导电部10为铣刀基体9前刀面和后刀面的交界处构成的中心凸出结构，且该中心凸出结构为该铣刀基体9的主切削刃。

本实施例的实施原理为：

利用刃部91的金刚石涂层20，大大增加了铣刀基体9刃部的硬度，由于该刀具应用于牙科CAD/CAM系统中，是通过设置走刀路径，以侧向切入的方式实现铣削加工，可避免主切削刃承受切削力，进而中心的导电部10不会影响铣削作业，即为铣刀基体9的非铣削部，同时，该导电部10可与牙科CAD/CAM系统实现导电配合，以实现刀具的初始位置校准。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种导电金刚石铣刀的制备方法，其特征在于，包括

S1：选用铣刀基体，利用硬质合金作为铣刀的基体；

S2：制造铣刀基体，利用数控加工中心，加工出由硬质合金制成的铣刀基体；

S3：制造待磨凸点，加工铣刀基体时，在铣刀基体刃部的非铣削部位加工出待磨凸点；

S4：金刚石涂层涂覆作业，将金刚石涂层均匀涂覆在由硬质合金制成的铣刀基体的刃部；

S5：激光蚀刻金刚石涂层，利用激光蚀刻的方式将待磨凸点上的金刚石涂层汽化处理；

S6：中心金刚石涂层磨削作业，对汽化的金刚石涂层进行磨削作业，并磨去铣刀基体的待磨凸点暴露该处的铣刀基体，铣刀基体的暴露处为导电部。

2.根据权利要求1所述的一种导电金刚石铣刀的制备方法，其特征在于：所述S3中，待磨凸点凸出设置在铣刀基体由前刀面和后刀面交界处构成的中心凸出位置，且所述S6中，经过磨削作业后，导电部为铣刀基体的前刀面和后刀面构成的主切削刃。

3.根据权利要求2所述的一种导电金刚石铣刀的制备方法制备的刀具，其特征在于：包括由合金钢制成的铣刀基体(9)，所述铣刀基体(9)包括刃部(91)和柄部(92)，所述铣刀基体(9)刃部(91)的非铣削部位设置有导电部(10)，所述铣刀基体(9)的刃部(91)设置有金刚石涂层(20)，所述铣刀基体(9)位于导电部(10)处设置有金刚石涂层磨除区(30)。