CN115365777A - 一种球头铣刀的制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请属于铣刀制造的技术领域，公开了一种球头铣刀的制造工艺，其包括以下步骤：制备刀杆与刀头；其中，对刀杆段差处理出细端；刀头加工出第一排屑槽和第二排屑槽，第一排屑槽和第二排屑槽呈中心对称分布。固定刀杆与刀头；其中，使用焊膏将刀头粘黏于刀杆的细端形成初始刀具，且对刀头、刀杆以及焊接层进行加热焊接。粗磨刀头；其中，将第一后角的角度加工为3°‑3.5°，第一后角的尺寸应比成品尺寸大出余量0.015mm‑0.03mm；将第二后角的角度加工为5°‑8°，第二后角的尺寸应比成品尺寸大出余量0.1mm‑0.5mm。精磨刀头；其中，检测第一后角的波纹度使之达到0.05以内，对第一后角和第二后角进行精磨至角度和尺寸符合产品工艺参数。本申请具有成本低且铣刀的成品率高的效果。
Description
技术领域
本申请属于铣刀制造的技术领域，涉及一种球头铣刀的制造工艺。
背景技术
球头铣刀广泛运用于模具制造、汽车制造、航空航天、电子通讯产品制造等行业。球头铣刀也叫球刀，它是一种刀刃类似球头（刃头类似为球形曲面）装配在铣床上用于铣削曲面或圆弧沟槽的刀具。
参照图1，球头铣刀具有刀头1和刀杆2。刀头1设置有用于与工件接触的加工部11、用于排屑的第一排屑槽12和第二排屑槽13，第一排屑槽12和第二排屑槽13呈中心对称设置；加工部11设置有第一后角111和第二后角112。由于球头对制造其的设备要求高，相关技术手段中，多采用进口昂贵的多轴联动刃磨机床对第一排屑槽12、第二排屑槽13、第一后角111以及第二后角112进行刃磨，由于使用多轴联动刃磨机床的设备投入成本高，限制了多轴联动刃磨机床的购入，从而减缓了球头铣刀的生产制造，降低了球头铣刀的生产效率。
针对上述相关技术手段，存在有采用进口昂贵的多轴联动刃磨机床进行刃磨导致刃磨成本高的缺陷。
发明内容
为了改善使用多轴联动刃磨机床进行刃磨导致刃磨成本高的缺陷，本申请提供一种球头铣刀的制造工艺。
本申请提供的一种球头铣刀的制造工艺采用如下的技术方案：
一种球头铣刀的制造工艺，包括以下步骤：
制备刀杆与刀头；其中，对刀杆段差处理，刀头加工出第一排屑槽和第二排屑槽，第一排屑槽和第二排屑槽呈中心对称分布。
固定刀杆与刀头；其中，使用焊膏将刀头粘黏于刀杆的细端形成初始刀具，且对刀头、刀杆以及焊接层进行加热焊接。
粗磨刀头；其中，将第一后角的角度加工为3°-3.5°，第一后角的尺寸应比成品尺寸大出余量0.015mm-0.03mm；将第二后角的角度加工为5°-8°，第二后角的尺寸应比成品尺寸大出余量0.1mm-0.5mm。
精磨刀头；其中，检测第一后角的波纹度使之达到0.05以内，对第一后角和第二后角进行精磨至角度和尺寸符合产品工艺参数。
通过采用上述技术方案，将刀头和刀杆分别制备再焊接，降低了铣刀的加工难度；初始刀具分别经过加热焊接，粗磨以及精磨等步骤制得符合工艺参数的铣刀成品，焊接、粗磨和精磨的工艺成熟，且使用的设备价格低。相对于现有技术中使用多轴联动刃磨机床，一方面设备的投入成本低；另一方面各个工序的工艺更成熟且容易控制，提高了球头铣刀的成品率。
可选的，制备刀杆与刀头的步骤中，包括将刀杆与段差机磨床进行对心；其中，将研磨砂轮转速设置为9500-12000r/min，段差机磨床X轴的行程设置为10mm±0.5mm。
通过采用上述技术方案，使用段差机磨床对刀杆进行高度精密和粗糙面相当小的磨削，提高了磨削的效率；将刀杆研磨出细端备用，供后续与刀头能够进行匹配进行更好的焊接。
可选的，制备刀杆与刀头的步骤中，第一排屑槽和第二排屑槽与水平方向的夹角α呈95°-100°。
通过采用上述技术方案，排屑槽可使得将铣削过程中产生的工件碎屑沿着排屑槽排除；排屑槽的角度设置使得碎屑的重力势能能够转化成更大的速度，使得碎屑沿着排屑槽的排出更顺利，减少了排屑槽处的工件堆积导致球头铣刀的损坏。
可选的，固定刀杆与刀头的步骤中，焊膏厚度均匀，且焊膏的厚度为0.03-0.05mm。
通过采用上述技术方案，在常温下，焊膏可将刀头初粘在刀杆的位置，当被加热到一定温度时，随着溶剂和部分添加剂的挥发，合金粉的熔化，使被焊元器件和焊盘互联在一起，冷却形成永久连接的焊点，合适量的焊膏在保证焊接质量的同时，使得焊点能够更美观且不造成焊膏的浪费。
可选的，固定刀杆与刀头的步骤中，包括对初始刀具进行低温预热；其中，设定真空焊接机的温度为450℃-480℃，保持温度1.5h。
通过采用上述技术方案，低温预热利用高温去除到初始刀具的焊膏表面存在的杂质；较长的保温时间为了进一步使得真空焊接机内部的真空度到达10-2Pa以下，同时也将刀具的整体内外部温度保持一致，有利于焊接的效果。
可选的，固定刀杆与刀头的步骤中，包括对初始刀具进行中温预热；其中，设定真空焊接机的温度为560℃-590℃，保持20min。
通过采用上述技术方案，中温预热是为了将焊膏的温度处于固相线和液相线之间，使得焊膏以固体和液体的形式共同存在，在此状态下使得焊膏内的合金保持温度一致，提高刀杆和刀头的焊接效果。
可选的，固定刀杆与刀头的步骤中，包括对初始刀具进行高温加热；其中，设定真空焊接机的温度为730℃-800℃，保持30min，使得真空焊接机内部的温度高于焊膏的液相线。
通过采用上述技术方案，高温加热使得真空焊接机内部的温度高于焊膏的液相线能够让焊膏充分融化，在刀头和刀杆的连接处分布，且流动的焊膏能够分布的更加均匀，从而使得刀头与刀杆充分焊接。
可选的，粗磨刀头的步骤中，包括第一次粗磨；其中，选用砂轮粒度为35um-45um，砂轮直径为150 mm的陶瓷结合剂金刚石砂轮安装于强力研磨机，设置砂轮旋转角度为200°，进给量为0.05，转数为2200r/min对刀头进行研磨。
通过采用上述技术方案，粗磨能提高磨削效率，减少磨具的磨损，去除初始刀具的大部分余量，使得第一后角的尺寸和大小保持到大致的几何形状与粗糙度，为刀头的精磨留下均衡的余量。
可选的，粗磨刀头的步骤中，包括第二次粗磨；其中，以第一后角后边缘为起始定位砂轮，设置砂轮旋转角度为200°，进给量为0.05-0.1，转数2200r/min对刀头进行研磨。
通过采用上述技术方案，去除第二后角的大部分余量，使得第二后角的尺寸和大小保持到大致的几何形状与粗糙度，为刀头的精磨留下均衡的余量。
可选的，精磨刀头的步骤中，选用砂轮粒度为5um-10um，砂轮直径为150mm的陶瓷结合剂金刚石砂轮，设置砂轮旋转角度为200°，进给量为0.01，砂轮转数为4000r/min对刀头进行研磨。
通过采用上述技术方案，对刀头进行精磨能够使得刀头保持最精确的几何形状，同时使得表面平整，精磨磨出来的尺寸稳定光洁度更好。同时使得用于切削的第一后角的波温度达到工艺效果，波纹度低可以在切削过程中提升工件的光洁度。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.制备的各步骤工艺成熟，且使用的设备价格低。相对于现有技术中使用多轴联动刃磨机床，一方面设备的投入成本低；另一方面各个工序的工艺更成熟且容易控制，提高了球头铣刀的成品率。
2.焊接效果好，球头铣刀的使用寿命长。三段的加热使得刀具的整体内外部温度保持一致，焊膏充分融化，从而使得刀头与刀杆充分焊接，有利于焊接效果的提升。
3.粗磨和精磨的配合，使得刀头保持最精确的几何形状，表面平整，精磨磨出来的尺寸稳定光洁度更好。同时使得用于切削的第一后角的波温度达到工艺效果，波纹度低可以在切削过程中提升工件的光洁度。
附图说明
图1是球头铣刀的整体结构示意图。
图2是球头铣刀的正视图。
附图标记说明：
1、刀头；11、加工部、111、第一后角、112、第二后角、12、第一排屑槽、13、第二排屑槽、2、刀杆。
具体实施方式
以下结合附图1-2对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种球头铣刀的制造工艺。
参照图1和图2，一种球头铣刀的制造工艺包括以下步骤：
S1、刀杆2的获取。
S1-1、制备所需尺寸的圆柱形钨钢刀杆2。
S1-2、对刀杆2进行段差处理；刀杆2放置段差机磨床中，将刀杆2与段差机磨床对心，将研磨砂轮转速设置为9500-12000r/min，段差机磨床X轴的行程设置为10mm±0.5mm，从而加工出刀杆2的细端。
S2、刀头1的获取。
S2-1、制备直径为1.2mm的200°PCD球头。
S2-2、定位球头和激光切割机。将球头顶点设置为（0，0），将激光切割机设置为（-0.1，-0.2）。
S2-3、形成第一排屑槽12。利用激光切割机进行激光斜线切割，切割后形成的第一排屑槽12与水平方向的夹角α呈95°-100°。
S2-4、形成第二排屑槽13。将球头在顶点的位置旋转180°，利用激光切割机进行激光斜线切割，切割后形成的第一排屑槽12与水平方向呈95°-100°，第一排屑槽12和第二排屑槽13相同且沿顶点呈中心对称分布。使得碎屑沿着排屑槽的排出更顺利，减少了排屑槽处的工件堆积导致球头铣刀的损坏。
在另外一些实施例中，步骤S2可在步骤S1之前，或者步骤S2和步骤S1同时进行。
S3、初始刀具的获取。
S3-1、连接刀头1与刀杆2，形成初始刀具。使用焊膏将刀头1粘黏于刀杆2的细端，焊膏厚度保持在0.03-0.05mm，且焊膏厚度均匀。
S3-2、对初始刀具进行低温预热。将初始刀具放置于真空焊接机中，设定真空焊接机的温度为450℃-480℃，保持温度1.5h。一方面利用高温去除刀具焊膏表面可能存在的杂质；另一方面长时间的保温进一步将真空焊接机内部的真空度到达10-2Pa以下，同时也将刀具的整体内外部温度保持一致，有利于焊接的效果。
S3-3、对初始刀具进行中温预热。设定真空焊接机的温度为560℃-590℃，保持20min，将焊膏的温度处于固相线和液相线之间，使得焊膏以固体和液体的形式共同存在，提高刀杆2和刀头1的焊接效果。
S3-4、对初始刀具进行高温加热，设定真空焊接机的温度为730℃-800℃，保持30min，使得真空焊接机内部的温度高于焊膏的液相线，使得焊膏充分融化，在刀头1和刀杆2的连接处均匀分布将刀头1和刀杆2充分焊接。
S3-5、取出初始刀具。等待初始刀具温度下降至100℃-150℃后，用火钳取出初始刀具，自然冷却。避免降温速度过快，而出现偏析现象的发生，使得已凝固的焊缝金属中化学成分来不及扩散，造成结晶分布不均，影响刀具的稳定性、使用寿命。
S4、粗磨初始刀具的刀头1，形成铣刀半成品。
S4-1、完成第一次粗磨。将初始刀具放至强力研磨机上，选用砂轮粒度为35um-45um，砂轮直径为150 mm的陶瓷结合剂金刚石砂轮，设置砂轮旋转角度为200°，进给量为0.05，转数为2200r/min对刀头1进行研磨。提高磨削效率，减少磨具的磨损，去除初始刀具的大部分余量。
S4-2、测量刀具第一后角111的角度与尺寸。采用放大倍率25倍的显微镜进行测量，使刀具第一后角111为3°-3.5°；第一次粗磨后的尺寸应比成品尺寸大出余量0.015mm-0.03mm，为刀头1的精磨留下均衡的余量。
S4-3、完成第二次粗磨。以第一后角111后边缘为起始边来定位砂轮，设置砂轮旋转角度为200°，进给量为0.05-0.1，转数2200r/min对刀头1进行二次研磨。
S4-4、测量刀具第二后角112的角度与尺寸。采用放大倍率25倍的显微镜进行测量，使刀具第二后角112为5°-8°，尺寸应比成品尺寸大出余量0.1mm-0.5mm。
S5、对粗磨后的刀头1进行精磨，形成铣刀成品。
S5-1、对粗磨后的第一后角111和第二后角112进行精磨加工。选用砂轮粒度为5um-10um，砂轮直径为150mm的陶瓷结合剂金刚石砂轮，设置砂轮旋转角度为200°，进给量为0.01，砂轮转数为4000r/min对刀头1进行研磨。使得刀头1保持最精确的几何形状和尺寸。
S5-2、检测第一后角111和第二后角112的角度和尺寸。砂轮每完成3次旋转后，采用放大倍率25倍的显微镜进行测量第一后角111和第二后角112的角度和尺寸，直到符合产品工艺参数为止。
S5-3、检测第一后角111的波纹度。利用光学显微镜进行蔡氏检测，检测第一后角111的波纹度，保证其波纹度达到0.05以内，否则返回精磨环节，再次研磨。
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，其中相同的零部件用相同的附图标记表示，需要说明的是，上面描述中使用的词语“前”、“后”、“上”和“下”指的是附图中的方向。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 (10)
1.一种球头铣刀的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
制备刀杆(2)与刀头(1)；其中，对刀杆(2)段差处理出细端；刀头(1)加工出第一排屑槽(12)和第二排屑槽(13)，第一排屑槽(12)和第二排屑槽(13)呈中心对称分布；
固定刀杆(2)与刀头(1)；其中，使用焊膏将刀头(1)粘黏于刀杆(2)的细端形成初始刀具，且对刀头(1)、刀杆(2)以及焊接层进行加热焊接；
粗磨刀头(1)；其中，将第一后角(111)的角度加工为3°-3.5°，第一后角(111)的尺寸应比成品尺寸大出余量0.015mm-0.03mm；将第二后角(112)的角度加工为5°-8°，第二后角(112)的尺寸应比成品尺寸大出余量0.1mm-0.5mm；
精磨刀头(1)；其中，检测第一后角(111)的波纹度使之达到0.05以内，对第一后角(111)和第二后角(112)进行精磨至角度和尺寸符合产品工艺参数。
2.根据权利要求1所述的一种球头铣刀的制造工艺，其特征在于，制备刀杆(2)与刀头(1)的步骤中，包括将刀杆(2)与段差机磨床进行对心；其中，将研磨砂轮转速设置为9500-12000r/min，段差机磨床X轴的行程设置为10mm±0.5mm。
3.根据权利要求1所述的一种球头铣刀的制造工艺，其特征在于，制备刀杆(2)与刀头(1)的步骤中，第一排屑槽(12)和第二排屑槽(13)与水平方向的夹角呈95°-100°。
4.根据权利要求1所述的一种球头铣刀的制造工艺，其特征在于，固定刀杆(2)与刀头(1)的步骤中，焊膏厚度均匀，且焊膏的厚度为0.03-0.05mm。
5.根据权利要求1所述的一种球头铣刀的制造工艺，其特征在于，固定刀杆(2)与刀头(1)的步骤中，包括对初始刀具进行低温预热；其中，设定真空焊接机的温度为450℃-480℃，保持温度1.5h。
6.根据权利要求5所述的一种球头铣刀的制造工艺，其特征在于，固定刀杆(2)与刀头(1)的步骤中，包括对初始刀具进行中温预热；其中，设定真空焊接机的温度为560℃-590℃，保持20min，将焊膏的温度处于固相线和液相线之间。
7.根据权利要求6所述的一种球头铣刀的制造工艺，其特征在于，固定刀杆(2)与刀头(1)的步骤中，包括对初始刀具进行高温加热；其中，设定真空焊接机的温度为730℃-800℃，保持30min，使得真空焊接机内部的温度高于焊膏的液相线。
8.根据权利要求1所述的一种球头铣刀的制造工艺，其特征在于，粗磨刀头(1)的步骤中，包括第一次粗磨；其中，选用砂轮粒度为35um-45um，砂轮直径为150 mm的陶瓷结合剂金刚石砂轮安装于强力研磨机，设置砂轮旋转角度为200°，进给量为0.05，转数为2200r/min对刀头(1)进行研磨。
9.根据权利要求8所述的一种球头铣刀的制造工艺，其特征在于，粗磨刀头(1)的步骤中，包括第二次粗磨；其中，以第一后角(111)后边缘为起始定位砂轮，设置砂轮旋转角度为200°，进给量为0.05-0.1，转数2200r/min对刀头(1)进行研磨。
10.根据权利要求1所述的一种球头铣刀的制造工艺，其特征在于，精磨刀头(1)的步骤中，选用砂轮粒度为5um-10um，砂轮直径为150mm的陶瓷结合剂金刚石砂轮，设置砂轮旋转角度为200°，进给量为0.01，砂轮转数为4000r/min对刀头(1)进行研磨。
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