專用于加工陶瓷材料的微型超硬鉆銑刀及其加工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了專用于加工陶瓷材料的微型超硬鉆銑刀及其加工方法，包括材質(zhì)為硬質(zhì)合金的圓形棒；圓形棒的一頭的端部由端頭向里設(shè)有一個(gè)排屑槽；在排屑槽內(nèi)還向下設(shè)有一刀片槽，聚晶金剛石復(fù)合片固接在刀片槽中，聚晶金剛石復(fù)合片具有相互垂直的第一側(cè)面和第二側(cè)面，聚晶金剛石復(fù)合片的第一側(cè)面沿著圓形棒的軸向凸出在圓形棒之外并構(gòu)成鉆銑刀的底刃，聚晶金剛石復(fù)合片的第二側(cè)面沿著圓形棒的徑向凸出在圓形棒之外并構(gòu)成鉆銑刀的周刃。該結(jié)構(gòu)的微型超硬鉆銑刀可以用鉆銑的方式來加工氧化鋁、氧化鋯等陶瓷材料的孔，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的弊端，具有鉆孔速度快、加工難度不大、加工成本低、加工效果好的特點(diǎn)。
【專利說明】專用于加工陶瓷材料的微型超硬鉆銑刀及其加工方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械加工行業(yè)的刀具制造領(lǐng)域，特別是涉及一種專用于加工氧化鋁、氧化鋯等陶瓷的孔的微型超硬鉆銑刀及其加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]陶瓷材料具有高強(qiáng)度、高硬度、低密度、低膨脹系數(shù)以及耐磨、耐腐蝕、隔熱、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)良特性，已成為廣泛應(yīng)用于航天航空、石油化工、儀器儀表、機(jī)械制造及核工業(yè)等領(lǐng)域的新型工程材料。但由于陶瓷材料同時(shí)具有高脆性、低斷裂韌性及材料彈性極限與強(qiáng)度非常接近等特點(diǎn)，因此陶瓷材料的加工難度很大，加工方法稍有不當(dāng)便會(huì)引起工件表面層組織的破壞，很難實(shí)現(xiàn)高精度、高效率、高可靠性的加工，從而限制了陶瓷材料應(yīng)用范圍的進(jìn)一步擴(kuò)展。目前較為成熟的陶瓷材料加工技術(shù)主要可分為力學(xué)加工、電加工、復(fù)合加工、化學(xué)加工和光學(xué)加工等五大類，目前在陶瓷材料的加工中大部分采用磨削方式，這樣的加工工藝造成了成本高的弊端。
[0003]氧化鋁、氧化鋯等陶瓷是一種硬度高、韌性好的特種陶瓷材料，被廣泛地應(yīng)用于制備多種功能陶瓷元件，如氧傳感器、壓電陶瓷、熱釋電陶瓷、透明鐵電陶瓷和多種增韌結(jié)構(gòu)陶瓷產(chǎn)品，如陶瓷刀具、工具、模具、陶瓷閥門、軸承及先進(jìn)的陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)零件等。
[0004]目前工程陶瓷材料的孔的加工廣泛采用金剛石套料鉆，該方法在鉆削常壓燒結(jié)氮化硅時(shí)，材料的去除率可達(dá)1600_3/min以上。然而，由于陶瓷硬度極高，在鉆削過程中金剛石鉆頭磨損嚴(yán)重。此外，由于陶瓷的脆性大，在孔的入口和出口處崩刃現(xiàn)象嚴(yán)重，影響了工程陶瓷材料的孔的加工質(zhì)量。也有利用金剛石砂輪磨削內(nèi)孔以及金剛石刀具刮孔，但只適用于陶瓷工件上已有預(yù)置孔的情況。如果精度不高的情況下，鉆的時(shí)候，在鉆孔的上面堆一小堆沙子(或更硬的物體)，靠沙子的硬度來鉆孔，鉆頭只起一個(gè)帶動(dòng)的作用。目前機(jī)械加工方法僅限于數(shù)毫米左右直徑的孔加工，尚難獲得理想的經(jīng)濟(jì)效果和表面加工質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種專用于加工陶瓷材料的微型超硬鉆銑刀及其加工方法，是采用鉆銑的方式來加工氧化鋁、氧化鋯等陶瓷材料的孔，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的弊端，具有鉆孔速度快、加工難度不大、加工成本低、加工效果好的特點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種專用于加工陶瓷材料的微型超硬鉆銑刀，包括材質(zhì)為硬質(zhì)合金的圓形棒；該圓形棒的直徑為6毫米，圓形棒的一頭的端部由端頭向端里依次設(shè)有第一圓形棒部分和第二圓形棒部分，且第一圓形棒部分的直徑小于或等于2.5毫米，第二圓形棒部分的直徑為4毫米；在所述圓形棒的一頭的端部由端頭向里并延伸到第二圓形棒部分設(shè)有一個(gè)排屑槽；該排屑槽由槽底壁和槽側(cè)壁構(gòu)成，其中，槽底壁設(shè)為平面并經(jīng)過圓形棒的中心線，槽底壁和槽側(cè)壁相互垂直；在槽底壁處還向下設(shè)有一刀片槽，該刀片槽由相互垂直且一體相接的刀槽底壁和刀槽側(cè)壁構(gòu)成，刀片槽的刀槽底壁與排屑槽的槽底壁相平行；一聚晶金剛石復(fù)合片固接在刀片槽中，聚晶金剛石復(fù)合片的底面與所述刀槽底壁粘接相固定，聚晶金剛石復(fù)合片的頂面與排屑槽的槽底壁相平齊；聚晶金剛石復(fù)合片具有相互垂直的第一側(cè)面和第二側(cè)面，聚晶金剛石復(fù)合片的第一側(cè)面沿著圓形棒的軸向凸出在圓形棒之外并構(gòu)成鉆銑刀的底刃，聚晶金剛石復(fù)合片的第二側(cè)面沿著圓形棒的徑向凸出在圓形棒之外并構(gòu)成鉆銑刀的周刃。
[0007]所述底刃設(shè)為修改刃結(jié)構(gòu)。
[0008]所述周刃的前刀面設(shè)為尺寸為0.05的圓刃結(jié)構(gòu)。
[0009]所述的排屑槽的槽側(cè)壁由依序相接的平面和弧形面構(gòu)成，且弧形面處在第二圓形棒部分處。
[0010]所述聚晶金剛石復(fù)合片的第一側(cè)面設(shè)為斜面，且是從聚晶金剛石復(fù)合片的頂面向底面方向呈漸次內(nèi)傾，其傾斜角度為15°。
[0011]所述聚晶金剛石復(fù)合片的第二側(cè)面設(shè)為斜面，且是從聚晶金剛石復(fù)合片的頂面向底面方向呈漸次內(nèi)傾，其傾斜角度為18.23°。
[0012]所述第一圓形棒部分和第二圓形棒部分之間設(shè)為凹形的圓弧過渡。
[0013]所述凹形的圓弧過渡為尺寸R5圓弧過渡。
[0014]所述的刀片槽的刀槽側(cè)壁由依序相接的平面和弧形面構(gòu)成，且弧形面為尺寸R5圓弧面。
[0015]一種微型超硬鉆銑刀的加工陶瓷材料的孔的方法，是將加工工具制成銑刀的樣式，然后通過鉆銑方式進(jìn)行加工。
[0016]本發(fā)明的一種專用于加工陶瓷材料的微型超硬鉆銑刀，是一種用來加工氧化鋁陶瓷或氧化鋯陶瓷的微型超硬鉆銑刀，是以銑刀代替鉆頭對(duì)陶瓷材料工件進(jìn)行孔加工，即主要用來加工陶瓷材料的孔，該微型超硬鉆銑刀刀部刃口尺寸小于或等于2.5毫米，超硬材料刀具刃口長(zhǎng)為6毫米或10毫米或其他適配的尺寸。可以用來加工尺寸為02.35 X5mm, 02.5 X IOmra的鉆孔，所米用的加工方式為鉆統(tǒng)，加工時(shí)，孔表面不會(huì)出現(xiàn)任何劃痕，公差符合±0.03的要求。采用微型超硬鉆銑刀加工氧化鋁陶瓷或氧化鋯陶瓷的臺(tái)階孔與其他類型的孔加工。最小加工孔徑可以達(dá)到D2.0毫米，深度為5毫米(在超硬刀具中可以定位為微型刀具)。
[0017]本發(fā)明的有益效果是，由于采用了在小尺寸的圓形棒的一頭的端部由端頭向里并延伸到第二圓形棒部分設(shè)有一個(gè)排屑槽；且該排屑槽由槽底壁和槽側(cè)壁構(gòu)成，其中，槽底壁設(shè)為平面并經(jīng)過圓形棒的中心線，槽底壁和槽側(cè)壁相互垂直；在槽底壁處還向下設(shè)有一刀片槽，該刀片槽由相互垂直且一體相接的刀槽底壁和刀槽側(cè)壁構(gòu)成，刀片槽的刀槽底壁與排屑槽的槽底壁相平行；一聚晶金剛石復(fù)合片固接在刀片槽中，聚晶金剛石復(fù)合片的底面與所述刀槽底壁粘接相固定，聚晶金剛石復(fù)合片的頂面與排屑槽的槽底壁相平齊；聚晶金剛石復(fù)合片具有相互垂直的第一側(cè)面和第二側(cè)面，聚晶金剛石復(fù)合片的第一側(cè)面沿著圓形棒的軸向凸出在圓形棒之外并構(gòu)成鉆銑刀的底刃，聚晶金剛石復(fù)合片的第二側(cè)面沿著圓形棒的徑向凸出在圓形棒之外并構(gòu)成鉆銑刀的周刃。采用本發(fā)明的這種結(jié)構(gòu)的微型超硬鉆銑刀來加工陶瓷材料的孔，具有鉆孔速度快、加工難度不大、加工成本低、加工效果好的特點(diǎn)。
[0018]以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明；但本發(fā)明的專用于加工陶瓷材料的微型超硬鉆銑刀及其加工方法不局限于實(shí)施例?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明的立體構(gòu)造示意圖；
[0020]圖2是本發(fā)明的構(gòu)造分解示意圖；
[0021]圖3是本發(fā)明的主視圖；
[0022]圖4是本發(fā)明的左視圖；
[0023]圖5是本發(fā)明的俯視圖；
[0024]圖6是沿圖5中A— A線的剖視圖；
[0025]圖7是沿圖5中B— B線的剖視圖；
[0026]圖8是圖5中的C部放大示意圖；
[0027]圖9是圖8中的D部放大示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]實(shí)施例，參見附圖所示，本發(fā)明的專用于加工陶瓷材料的微型超硬鉆銑刀，包括材質(zhì)為硬質(zhì)合金的圓形棒100 ;該圓形棒100的直徑為6毫米，圓形棒100的一頭的端部由端頭向端里依次設(shè)有第一圓形棒部分10和第二圓形棒部分20，且第一圓形棒部分10的直徑小于或等于2.5毫米，第二圓形棒部分20的直徑為4毫米；在所述圓形棒100的一頭的端部由端頭向里并延伸到第二圓形棒部分設(shè)有一個(gè)排屑槽2 ;該排屑槽2由槽底壁21和槽側(cè)壁22構(gòu)成，其中，槽底壁21設(shè)為平面并經(jīng)過圓形棒的中心線，槽底壁21和槽側(cè)壁22相互垂直；在槽底壁21處還向下設(shè)有一刀片槽3，該刀片槽3由相互垂直且一體相接的刀槽底壁31和刀槽側(cè)壁32構(gòu)成，刀片槽的刀槽底壁31與排屑槽的槽底壁21相平行；一聚晶金剛石復(fù)合片I固接在刀片槽3中，聚晶金剛石復(fù)合片的底面與所述刀槽底壁31粘接相固定，聚晶金剛石復(fù)合片I的頂面與排屑槽的槽底壁21相平齊；聚晶金剛石復(fù)合片I具有相互垂直的第一側(cè)面11和第二側(cè)面12，聚晶金剛石復(fù)合片的第一側(cè)面11沿著圓形棒的軸向凸出在圓形棒之外并構(gòu)成鉆銑刀的底刃，聚晶金剛石復(fù)合片的第二側(cè)面12沿著圓形棒的徑向凸出在圓形棒之外并構(gòu)成鉆銑刀的周刃。
[0029]所述底刃設(shè)為修改刃結(jié)構(gòu)。
[0030]所述周刃的前刀面121設(shè)為尺寸為0.05的圓刃結(jié)構(gòu)。
[0031]所述的排屑槽的槽側(cè)壁22由依序相接的平面221和弧形面222構(gòu)成，且弧形面222處在第二圓形棒部分20處。
[0032]所述聚晶金剛石復(fù)合片的第一側(cè)面11設(shè)為斜面，且是從聚晶金剛石復(fù)合片的頂面向底面方向呈漸次內(nèi)傾，其傾斜角度E為15°。
[0033]所述聚晶金剛石復(fù)合片的第二側(cè)面12設(shè)為斜面，且是從聚晶金剛石復(fù)合片的頂面向底面方向呈漸次內(nèi)傾，其傾斜角度F為18.23°。
[0034]所述第一圓形棒部分10和第二圓形棒部分20之間設(shè)為凹形的圓弧過渡。
[0035]所述凹形的圓弧過渡為尺寸R5圓弧過渡。
[0036]所述的刀片槽的刀槽側(cè)壁由依序相接的平面321和弧形面322構(gòu)成，且弧形面322為尺寸R5圓弧面。
[0037]所述聚晶金剛石復(fù)合片的第一側(cè)面11的邊角處還設(shè)為由水平方向向內(nèi)側(cè)傾斜，其傾斜角度G為15°
[0038]本發(fā)明的一種微型超硬鉆銑刀的加工陶瓷材料的孔的方法，是將加工工具制成銑刀的樣式，然后通過鉆銑方式進(jìn)行加工。
[0039]比如,加工件材質(zhì):鑄鋁件；
[0040]選用刀具型號(hào):XTSP-XD-012-CP；
[0041]采用的加工參數(shù):切削速度V=300m/min ;進(jìn)給F=0.10-0.30mm ;背吃刀量=0.10 ；
[0042]1、將被加工件安裝在機(jī)床的卡盤上，將刀具安裝在機(jī)床BT主軸上；
[0043]2、根據(jù)切削參數(shù)，進(jìn)行上圖進(jìn)行垂直軸向加工；
[0044]3、切削時(shí)噴潤(rùn)滑劑，防止摩擦，產(chǎn)生黑色紋路；
[0045]4、退刀時(shí)，主軸反轉(zhuǎn)退刀，防止震紋出現(xiàn)。
[0046]本發(fā)明的一種專用于加工陶瓷材料的微型超硬鉆銑刀，是一種用來加工氧化鋁陶瓷或氧化鋯陶瓷的微型超硬鉆銑刀，是以銑刀代替鉆頭對(duì)陶瓷材料工件進(jìn)行孔加工，即主要用來加工陶瓷材料的孔，該微型超硬鉆銑刀刀部刃口尺寸小于或等于2.5毫米，超硬材料刀具刃口長(zhǎng)為6毫米或10毫米或其他適配的尺寸?？梢杂脕砑庸こ叽鐬?br> 02.35 X5mm,02.5 X IOmm的鉆孔，所米用的加工方式為鉆統(tǒng)，加工時(shí)，孔表面不會(huì)出現(xiàn)任何劃痕，公差符合±0.03的要求。采用微型超硬鉆銑刀加工氧化鋁陶瓷或氧化鋯陶瓷的臺(tái)階孔與其他類型的孔加工。最小加工孔徑可以達(dá)到D2.0毫米，深度為5毫米(在超硬刀具中可以定位為微型刀具)。
[0047]以加工氧化鋁陶瓷的臺(tái)階孔為例，比如需要加工直徑2.23毫米與2.5毫米，深度為5毫米與10毫米的工件，在機(jī)械加工中，孔加工一般采用鉆頭加工，采用超硬材料鉆頭在加工陶瓷材料時(shí)會(huì)造成嚴(yán)重的甭邊與甭口。采用本發(fā)明的微型超硬鉆銑刀可以達(dá)到研磨加工的效果，目前比較成熟的陶瓷材料加工技術(shù)主要可分為力學(xué)加工、電加工、復(fù)合加工、化學(xué)加工、光學(xué)加工等五大類。本發(fā)明的微型超硬鉆銑刀的加工方式為單一機(jī)械加工。加工時(shí)，采用如下微型超硬鉆銑刀:刀具刃口直徑為:D2.3毫米，D2.5毫米；超硬材料刃長(zhǎng):6毫米，10毫米；刀桿直徑:6毫米；刀具長(zhǎng)度:60毫米；首先在工件一端鉆銑直徑為2.23毫米，深度為5毫米的孔,然后倒轉(zhuǎn)工件鉆統(tǒng)另外一個(gè)直徑為2.5毫米,深度為10毫米的孔。如果采用其他方式加工直徑2.23毫米與2.5毫米，深度為5毫米與10毫米的工件。加工難度很大，加工時(shí)間很長(zhǎng)。采用本發(fā)明的微型超硬鉆銑刀加工，只需要不到I分鐘的時(shí)間。省時(shí)間、省力。相比較于超硬聲波加工、激光加工等昂貴設(shè)備，本發(fā)明不需要非常貴重的設(shè)備。
[0048]上述實(shí)施例僅用來進(jìn)一步說明本發(fā)明的專用于加工陶瓷材料的微型超硬鉆銑刀及其加工方法，但本發(fā)明并不局限于實(shí)施例，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均落入本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種專用于加工陶瓷材料的微型超硬鉆銑刀，包括材質(zhì)為硬質(zhì)合金的圓形棒；其特征在于:該圓形棒的直徑為6毫米，圓形棒的一頭的端部由端頭向端里依次設(shè)有第一圓形棒部分和第二圓形棒部分，且第一圓形棒部分的直徑小于或等于2.5毫米，第二圓形棒部分的直徑為4毫米；在所述圓形棒的一頭的端部由端頭向里并延伸到第二圓形棒部分設(shè)有一個(gè)排屑槽；該排屑槽由槽底壁和槽側(cè)壁構(gòu)成，其中，槽底壁設(shè)為平面并經(jīng)過圓形棒的中心線，槽底壁和槽側(cè)壁相互垂直；在槽底壁處還向下設(shè)有一刀片槽，該刀片槽由相互垂直且一體相接的刀槽底壁和刀槽側(cè)壁構(gòu)成，刀片槽的刀槽底壁與排屑槽的槽底壁相平行；一聚晶金剛石復(fù)合片固接在刀片槽中，聚晶金剛石復(fù)合片的底面與所述刀槽底壁粘接相固定，聚晶金剛石復(fù)合片的頂面與排屑槽的槽底壁相平齊；聚晶金剛石復(fù)合片具有相互垂直的第一側(cè)面和第二側(cè)面，聚晶金剛石復(fù)合片的第一側(cè)面沿著圓形棒的軸向凸出在圓形棒之外并構(gòu)成鉆銑刀的底刃，聚晶金剛石復(fù)合片的第二側(cè)面沿著圓形棒的徑向凸出在圓形棒之外并構(gòu)成鉆銑刀的周刃。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的專用于加工陶瓷材料的微型超硬鉆銑刀，其特征在于:所述底刃設(shè)為修改刃結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的專用于加工陶瓷材料的微型超硬鉆銑刀，其特征在于:所述周刃的前刀面設(shè)為尺寸為0.05的圓刃結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的專用于加工陶瓷材料的微型超硬鉆銑刀，其特征在于:所述的排屑槽的槽側(cè)壁由依序相接的平面和弧形面構(gòu)成，且弧形面處在第二圓形棒部分處。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的專用于加工陶瓷材料的微型超硬鉆銑刀，其特征在于:所述聚晶金剛石復(fù)合片的第一側(cè)面設(shè)為斜面，且是從聚晶金剛石復(fù)合片的頂面向底面方向呈漸次內(nèi)傾，其傾斜角度為15°。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的專用于加工陶瓷材料的微型超硬鉆銑刀，其特征在于:所述聚晶金剛石復(fù)合片的第二側(cè)面設(shè)為斜面，且是從聚晶金剛石復(fù)合片的頂面向底面方向呈漸次內(nèi)傾，其傾斜角度為18.23°。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的專用于加工陶瓷材料的微型超硬鉆銑刀，其特征在于:所述第一圓形棒部分和第二圓形棒部分之間設(shè)為凹形的圓弧過渡。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的專用于加工陶瓷材料的微型超硬鉆銑刀，其特征在于:所述凹形的圓弧過渡為尺寸R5圓弧過渡。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的專用于加工陶瓷材料的微型超硬鉆銑刀，其特征在于:所述的刀片槽的刀槽側(cè)壁由依序相接的平面和弧形面構(gòu)成，且弧形面為尺寸R5圓弧面。
10.一種如權(quán)利要求1至9中任一權(quán)利要求所述的微型超硬鉆銑刀的加工陶瓷材料的孔的方法，其特征在于:是將加工工具制成銑刀的樣式，然后通過鉆銑方式進(jìn)行加工。
【文檔編號(hào)】B28D1/18GK103934906SQ201310024570
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2013年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月23日
【發(fā)明者】張·格瑞斯·麗穎, 張守全, 吳沖滸, 文曉, 宋亮, 李輝軍, 魏慶, 董偉 申請(qǐng)人:廈門鎢業(yè)股份有限公司, 廈門金鷺特種合金有限公司