CN220445267U - 一种微细电火花车铣复合加工pcd刀具的装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种微细电火花车铣复合加工PCD刀具的装置，包括五轴微细电火花铣削装置，所述五轴微细电火花铣削装置包括微细电火花铣削电极、第一旋转轴、第二旋转轴、X轴滑轨、Y轴滑轨和Z轴滑轨；所述X轴滑轨和所述Z轴滑轨垂直设置，所述Y轴滑轨设于所述X轴滑轨，所述第二旋转轴设于所述Y轴滑轨，待加工棒料安装于所述第二旋转轴，所述第一旋转轴设于所述Z轴滑轨，所述微细电火花铣削电极设于所述第一旋转轴。本申请可以加工通过普通车铣复合加工的工件，而且可以适用于加工直径低于1mm的微型PCD刀具，根据微细电火花铣削电极的大小，可以加工宽度低于10微米的排屑槽。

Description

一种微细电火花车铣复合加工PCD刀具的装置

技术领域

本申请涉及电火花加工领域，特别是一种微细电火花车铣复合加工PCD刀具的装置。

背景技术

近年来随着3C数码领域的发展，各类数码产品的抛光需求在不断提高，包括玻璃，陶瓷和金属制成的屏幕，机身，外壳等产品，面对这些硬脆和难加工材料，PCD(Polycrystalline diamond，聚晶金刚石)制成的刀具是一个很好的选择。PCD刀具硬度高，导热性和耐磨性好，抗压强度高，在高速切削和磨削加工中可以轻松获得很高的加工精度和加工效率。

目前的PCD刀具加工都有低效率和高成本的问题，特别是一体化PCD微型刀具的制造，为了实现更复杂多变的几何形状以获得更好的刀具性能，往往需要复合多种加工方法，包括激光、超声、电加工和焊接等等。例如一些利用电火花切割和激光加工复合的方法，通过电火花加工外圆，激光加工刀刃，使加工效率提高；还有一些利用真空焊接和电火花线切割复合，通过焊接获得多刃PCD刀具后再利用线切割制造排屑槽，比传统磨削加工的成本更低；更复杂的还可以复合三种甚至以上的加工方法，譬如CN112719825A公开了一种微细铣磨复合PCD立铣刀的制备方法，先利用高频感应加热焊接PCD棒料，然后经过激光车铣减径，最终通过精密磨削获得刀刃和退刀槽。但是在进行这些复合加工的过程中，为了保证刀具质量，往往需要牺牲部分加工效率来保证良品率，或者一些复合加工方法本身缺乏灵活性，在加工过程中需要分多次加工。

现阶段已有多种加工PCD刀具的复合加工方法，但是这些方法大多成本较高，部分低成本技术又缺乏灵活性，本身加工不了过于复杂的刀具几何形状，并且在需要保证刀具的精度时会降低加工效率。

实用新型内容

鉴于所述问题，提出了本申请以便提供克服所述问题或者至少部分地解决所述问题的一种微细电火花车铣复合加工PCD刀具的装置，包括：

一种微细电火花车铣复合加工PCD刀具的装置，包括五轴微细电火花铣削装置，所述五轴微细电火花铣削装置包括微细电火花铣削电极、第一旋转轴、第二旋转轴、X轴滑轨、Y轴滑轨和Z轴滑轨；

所述X轴滑轨和所述Z轴滑轨垂直设置，所述Y轴滑轨设于所述X轴滑轨，所述第二旋转轴设于所述Y轴滑轨，待加工棒料安装于所述第二旋转轴，所述第一旋转轴设于所述Z轴滑轨，所述微细电火花铣削电极设于所述第一旋转轴。

优选地，还包括电火花旋转线切割装置，所述电火花旋转线切割装置设于所述X轴滑轨的方向。

优选地，所述电火花旋转线切割装置、所述微细电火花铣削电极和所述待加工棒料相互垂直。

优选地，所述电火花旋转线切割装置设有丝头加工部，所述丝头加工部可正负360°旋转。

优选地，所述丝头加工部设有切割线。

优选地，所述X轴滑轨设有X轴电机，所述X轴电机的输出端带动所述Y轴滑轨在所述X轴滑轨上移动。

优选地，所述Y轴滑轨设有Y轴电机，所述Y轴电机的输出端带动所述第二旋转轴在所述Y轴滑轨上移动。

优选地，所述Z轴滑轨设有Z轴电机，所述Z轴电机的输出端带动所述第一旋转轴在所述Z轴滑轨上移动。

本申请具有以下优点：

在本申请的实施例中，相对于现有技术“加工不了过于复杂的刀具几何形状，保证刀具的精度时会降低加工效率”的问题，本申请提供了电火花线切割和微细电火花铣削复合的解决方案，具体为：包括五轴微细电火花铣削装置，所述五轴微细电火花铣削装置包括微细电火花铣削电极、第一旋转轴、第二旋转轴、X轴滑轨、Y轴滑轨和Z轴滑轨；所述X轴滑轨和所述Z轴滑轨垂直设置，所述Y轴滑轨设于所述X轴滑轨，所述第二旋转轴设于所述Y轴滑轨，待加工棒料安装于所述第二旋转轴，所述第一旋转轴设于所述Z轴滑轨，所述微细电火花铣削电极设于所述第一旋转轴。本申请可以加工通过普通车铣复合加工的工件，而且可以适用于加工直径低于1mm的微型PCD刀具，根据微细电火花铣削电极的大小，可以加工宽度低于10微米的排屑槽。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对本申请的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施例提供的一种微细电火花车铣复合加工PCD刀具的装置的结构示意图；

图2是本申请一实施例提供的一种微细电火花车铣复合加工PCD刀具的装置的加工区域的结构示意图；

图3是本申请一实施例提供的电火花旋转线切割装置的加工过程示意图；

图4是本申请一实施例提供的五轴微细电火花铣削装置的加工过程示意图；

图5是本申请一实施例提供的待加工棒料的结构示意图。

说明书附图中的附图标记如下：

1、电火花旋转线切割装置；2、待加工棒料；3、微细电火花铣削电极；4、Z轴滑轨；5、第一旋转轴；6、第二旋转轴；7、Y轴滑轨；8、X轴滑轨。

具体实施方式

为使本申请的所述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参照图1-4，示出了本申请实施例提供的一种微细电火花车铣复合加工PCD刀具的装置，包括五轴微细电火花铣削装置，所述五轴微细电火花铣削装置包括微细电火花铣削电极3、第一旋转轴5、第二旋转轴6、X轴滑轨8、Y轴滑轨7和Z轴滑轨4；

所述X轴滑轨8和所述Z轴滑轨4垂直设置，所述Y轴滑轨7设于所述X轴滑轨8，所述第二旋转轴6设于所述Y轴滑轨7，待加工棒料2安装于所述第二旋转轴6，所述第一旋转轴5设于所述Z轴滑轨4，所述微细电火花铣削电极3设于所述第一旋转轴5_。

在本申请的实施例中，相对于现有技术“加工不了过于复杂的刀具几何形状，保证刀具的精度时会降低加工效率”的问题，本申请提供了电火花线切割和微细电火花铣削复合的解决方案，具体为：包括五轴微细电火花铣削装置，所述五轴微细电火花铣削装置包括微细电火花铣削电极3、第一旋转轴5、第二旋转轴6、X轴滑轨8、Y轴滑轨7和Z轴滑轨4；所述X轴滑轨8和所述Z轴滑轨4垂直设置，所述Y轴滑轨7设于所述X轴滑轨8，所述第二旋转轴6设于所述Y轴滑轨7，待加工棒料2安装于所述第二旋转轴6，所述第一旋转轴5设于所述Z轴滑轨4，所述微细电火花铣削电极3设于所述第一旋转轴5。本申请可以加工通过普通车铣复合加工的工件，而且可以适用于加工直径低于1mm的微型PCD刀具，根据微细电火花铣削电极的大小，可以加工宽度低于10微米的排屑槽。

下面，将对本申请各示例性实施例中的一种微细电火花车铣复合加工PCD刀具的装置作进一步的说明。

在本实施例中，一种微细电火花车铣复合加工PCD刀具的装置包括电火花旋转线切割装置1和五轴微细电火花铣削装置2。其中，微细电火花铣削电极3、第一旋转轴5、第二旋转轴6、X轴滑轨8、Y轴滑轨7和Z轴滑轨4合并为一个五轴微细电火花铣削装置。

X轴滑轨8和Z轴滑轨4垂直设置，所述X轴滑轨8上滑动设有所述Y轴滑轨7，所述第二旋转轴6与所述Y轴滑轨7滑动连接，待加工棒料2安装于所述第二旋转轴6上，所述待加工棒料2可以通过所述第二旋转轴6旋转，也可以通过所述Y轴滑轨7在Y轴方向直线移动，或通过所述X轴滑轨8在X轴方向直线移动。

所述Z轴滑轨4上滑动设有所述第一旋转轴5，所述微细电火花铣削电极3与所述第一旋转轴5连接，所述微细电火花铣削电极3可以通过所述第一旋转轴5旋转，也可以通过所述Z轴滑轨4在Z轴方向直线移动。

通过将电火花线切割和微细电火花铣削复合，实现对整体式PCD刀具的高效加工。其中电火花线切割作为复合加工的车刀部分，利用放电蚀除原理对旋转工件的外圆进行加工，其加工过程和普通车削加工类似；微细电火花铣削部分则作为复合加工的铣刀部分，同样利用放电蚀除原理，在工件表面进行铣削加工，为了实现微细电火花铣削加工复杂刀具几何形状的可能，在电火花铣削加工侧配备旋转轴，以拥有更加多变的刀轴矢量，这部分的加工过程和多轴铣削加工类似。

通过这种方法可以加工如图5所示的PCD弧形铣刀，即利用电火花线切割车刀加工出PCD铣刀的外圆弧面，之后利用电火花铣削加工出排屑槽和刃口。由于电火花铣削电极在加工过程中会出现电极损耗，因此在刀轴方向需要补偿损耗，通过第一旋转轴5和第二旋转轴6可以保证刀轴始终位于加工曲面的法线方向，在这个法线方向对电极损耗补偿可以实现完整加工出所需的弧形曲面排屑槽，如图4所示。本申请根据微细电火花铣削电极的大小，可以加工宽度低于10微米的排屑槽，并且本实用新型不局限于加工图5所示形状的PCD刀具，基本上可以通过普通车铣复合加工的工件都可以使用本装备加工，而且可以适用于加工直径低于1mm的微型PCD刀具。

在本申请一实施例中，所述电火花旋转线切割装置1设于所述X轴滑轨的方向。

需要说明的是，电火花旋转线切割装置1具有电极丝在线补偿功能，可以补偿加工过程中电极丝的损耗。

在一具体实现中，所述电火花旋转线切割装置1、所述微细电火花铣削电极3和所述待加工棒料2相互垂直。

在本申请一实施例中，所述电火花旋转线切割装置1设有丝头加工部，所述丝头加工部可正负360°旋转。

需要说明的是，所述丝头加工部设有切割线，且所述丝头加工部可以顺时针或逆时针旋转360°，通过旋转切割线对待加工棒料的外圆进行加工。

作为一种示例，本申请在加工如图5所示的弧形PCD刀具时，先通过电火花旋转线切割装置1对圆形棒料的外圆加工，先对PCD棒状胚料减径加工，再根据所需外圆弧面修型加工，过程如图3所示，之后利用五轴微细电火花铣削装置加工排屑槽和刀刃。

在本申请一实施例中，所述X轴滑轨设有X轴电机，所述X轴电机的输出端带动所述Y轴滑轨在所述X轴滑轨上移动。

在本申请一实施例中，所述Y轴滑轨设有Y轴电机，所述Y轴电机的输出端带动所述第二旋转轴在所述Y轴滑轨上移动。

在本申请一实施例中，所述Z轴滑轨设有Z轴电机，所述Z轴电机的输出端带动所述第一旋转轴在所述Z轴滑轨上移动。

需要说明的是，加工时，先通过所述X轴电机和所述Y轴电机调节所述第二旋转轴6的直线位置，使待加工棒料2靠近所述电火花旋转线切割装置1的切割线，对待加工棒料2的外圆进行加工。随后通过所述Z轴电机调节所述第一旋转轴5的直线位置，并使所述第一旋转轴5和所述第二旋转轴6旋转一定角度，使微细电火花铣削电极3的刀轴始终位于加工曲面的法线方向，加工待加工棒料2的排屑槽和刀刃。

尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的一种微细电火花车铣复合加工PCD刀具的装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (8)

1.一种微细电火花车铣复合加工PCD刀具的装置，其特征在于，包括五轴微细电火花铣削装置，所述五轴微细电火花铣削装置包括微细电火花铣削电极、第一旋转轴、第二旋转轴、X轴滑轨、Y轴滑轨和Z轴滑轨；

所述X轴滑轨和所述Z轴滑轨垂直设置，所述Y轴滑轨设于所述X轴滑轨，所述第二旋转轴设于所述Y轴滑轨，待加工棒料安装于所述第二旋转轴，所述第一旋转轴设于所述Z轴滑轨，所述微细电火花铣削电极设于所述第一旋转轴。

2.根据权利要求1所述的微细电火花车铣复合加工PCD刀具的装置，其特征在于，还包括电火花旋转线切割装置，所述电火花旋转线切割装置设于所述X轴滑轨的方向。

3.根据权利要求2所述的微细电火花车铣复合加工PCD刀具的装置，其特征在于，所述电火花旋转线切割装置、所述微细电火花铣削电极和所述待加工棒料相互垂直。

4.根据权利要求2所述的微细电火花车铣复合加工PCD刀具的装置，其特征在于，所述电火花旋转线切割装置设有丝头加工部，所述丝头加工部可正负360°旋转。

5.根据权利要求4所述的微细电火花车铣复合加工PCD刀具的装置，其特征在于，所述丝头加工部设有切割线。

6.根据权利要求1所述的微细电火花车铣复合加工PCD刀具的装置，其特征在于，所述X轴滑轨设有X轴电机，所述X轴电机的输出端带动所述Y轴滑轨在所述X轴滑轨上移动。

7.根据权利要求1所述的微细电火花车铣复合加工PCD刀具的装置，其特征在于，所述Y轴滑轨设有Y轴电机，所述Y轴电机的输出端带动所述第二旋转轴在所述Y轴滑轨上移动。

8.根据权利要求1所述的微细电火花车铣复合加工PCD刀具的装置，其特征在于，所述Z轴滑轨设有Z轴电机，所述Z轴电机的输出端带动所述第一旋转轴在所述Z轴滑轨上移动。