一种内凹的样条曲线刀刃的单晶金刚石立铣刀的制作方法

本实用新型属于立铣刀领域，具体涉及一种内凹的样条曲线刀刃的单晶金刚石立铣刀。

背景技术：

在医疗器械、仪器仪表、电子电器、食品机械、食品包装、化妆品、酒类等现代消费领域中经常用到petg透明塑料，petg材料是由对苯二甲酸(tpa)、乙二醇(eg)和1.4环己烷二甲醇(chdm)三种单体用脂交换的产物，目前仅美国伊士曼和韩国sk二家公司技术较成熟。

现代消费领域和制造业对petg材料内表面或外表面的样条曲面的加工精度要求越来越高，但是petg透明塑料的高光切削加工性能较差，主要体现在材料塑性韧性特别好，弹性变形大，切削力大，不容易保证曲面的形状精度；同时切削petg透明塑料容易产生粘刀，切屑粘在刃口将加工表面拉毛。

由于高速钢、硬质合金及其涂层刀具切削petg塑料的致命缺点是刀刃锋利度不够，切不出透明的效果，达不到加工表面透、光、亮的要求，并且刀刃磨损快，寿命短，面形精度差，效率低，成本高。

因此设计一种更耐用的适合外凸样条曲面加工的高精度刀具变得非常重要。

技术实现要素：

为了克服现有技术所存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种内凹的样条曲线刀刃的单晶金刚石立铣刀。

为了实现本实用新型的目的，所采用的技术方案是：

一种内凹的样条曲线的单晶金刚石立铣刀，包括：一单晶金刚石刀头和一刀柄；在所述刀柄的一端开设有刀片槽，其特征在于，所述单晶金刚石刀头的轴向截面呈类l形，所述类l形的竖边固定在所述刀片槽内，在所述类l形的横边外侧设置有刀刃；所述类l形的横边内侧面与所述类l形的竖边内侧面之间设置有曲面刀刃；所述曲面刀刃的前角为0～6°、第一后角为8～12°，第二后角为16～20°。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述刀柄的结构包括：直柄、莫氏锥柄、7:24锥柄、hsk高速切削刀柄中的任意一种。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述刀柄的材质包括：k20硬质合金或合金结构钢中的任意一种，其中，所述的结构钢须经热处理后的硬度为45～48hrc。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述单晶金刚石刀头的前、后刀面光洁ra≤0.025μm。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述单晶金刚石刀头采用mcd或cvd单晶金刚石制造。

本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型采用单晶金刚石刀头采用mcd或cvd单晶金刚石制造。mcd或cvd单晶金刚石材料的硬度可达到hv9000～10000，耐热性可达800℃，允许的切削速度允许的切削速度比硬质合金高10倍以上，生产效率高；并且对petg等塑料切削时相对高速钢和硬质合金刀具磨损要慢得多，刀具的耐用度至少可提高20倍以上，节约了换刀时间，降低了生产成本；最重要的是经过仔细研磨后的mcd或cvd单晶金刚石刀具的刃口极其锋利，能达到切削petg表面透、光、亮的要求，透光度接近玻璃。

(2)加工表面的面形精度较高，轮廓度误差不大于0.02mm。

(3)能加工钛合金，铝及其合金、铜及其合金、gfrp(玻璃纤维增强材料)、cfrp(碳纤维复合材料)、mmc(金属基体复合材料)、frm(纤维增强金属，例如sic/al,al2o3/al等)等难加工材料的外凸样条曲线的精密和超精密切削加工；

(4)适合在加工中心或组合机床上大批量生产；

(5)刀具寿命长，换刀时间减少，生产效率高，加工质量稳定，降低生产成本十分显著。

附图说明

图1为本实用新型的结构主视图。

图2为本实用新型的结构后视图。

图3为本实用新型的结构左视图。

图4为图2的a处放大示意图。

图5为本实用新型的加工示意图。

具体实施方式

图1-5当中的参数指代如下：

前角γo、第一后角αo1和第二后角αo2。

本实用新型的主要原理在于：

采用mcd或cvd单晶金刚石制造。单晶金刚石(mcd、cvd)材料的硬度可达到hv9000～10000，耐热性可达800℃，允许的切削速度比硬质合金高10倍以上，生产效率高；并且对petg等塑料切削时相对高速钢和硬质合金刀具磨损要慢得多，刀具的耐用度至少可提高20倍以上，节约了换刀时间，降低了生产成本；最重要的是经过仔细研磨后的mcd或cvd单晶金刚石刀具的刃口极其锋利，能达到切削petg表面透、光、亮的要求，透光度接近玻璃。但是由于工件样条曲面外凸，所以刀头的刀刃必须做成内凹，且为了满足加工精度，对刀头做了进一步的结构设计。七轴数控五轴联动的激光刃口处理机床(例如：dmgmori)和高精度pg3b单晶金刚石磨刀机的应用，使内凹样条曲线单晶金刚石立铣刀刀刃的加工变得容易实现。

下面通过具体实施方式结合附图来进一步说明本实用新型：

参见图1-4，图片上显示的一种曲形刀刃的单晶金刚石立铣刀，包括：

单晶金刚石刀头100和刀柄200，在刀柄200的一端开设有刀片槽210，采用真空焊接的方法将刀头100安装在刀柄200的刀片槽210内。

具体而言，单晶金刚石刀头100的轴向截面呈类l形110，类l形110的竖边固定在刀片槽210内，在类l形110的横边外侧设置有刀刃120；类l形110的横边内侧面与类l形的竖边内侧面之间设置有曲面刀刃130；曲面刀刃130的前角为0～6°、第一后角为8～12°，第二后角为16～20°。

单晶金刚石刀头100的材质包括mcd或cvd。

参见图5，在实际使用的时候，曲面刀刃130的曲度与所需加工的工件300的外凸面相配合。

采用此种角度的组合，能够有效的提高刀头的加工精度，能够加工出精度较高的工件，进一步提高了加工效率，同时降低了加工成本。

刀柄200的结构包括以下四种：

直柄；

莫氏锥柄；

7:24锥柄；

hsk高速切削刀柄(hsk1:10短锥空心柄)。

根据不同的切削场景和硬度需要，可选择不同的刀柄200的材质，比如：采用k20硬质合金或合金结构钢制造，结构钢须经热处理后的硬度为45～48hrc。

为了进一步保证刀头100的加工精度，刀头的前、后刀面光洁ra≤0.025μm，并且刀刃120的锋利度要达到至少在500～800倍显微镜下检测无锯齿度缺陷。

由于采用了上述结构，本实用新型有如下特点：

1.结构特点：

内凹样条曲线单晶金刚石(mcd、cvd)立铣刀能适用于各种刀柄结构(直柄、7:24锥柄、莫氏锥柄和hsk高速切削刀柄等)，以满足各种机床主轴接口的需要；

铣刀的几何参数根据加工的petg透明塑料的力学物理性能合理设计，由激光加工中心软件支持加工。

2.应用特点：

加工petg塑料表面能达到透光亮，透光度接近玻璃；

加工表面的面形精度较高，轮廓度误差不大于0.02mm；能加工钛合金，铝及其合金、铜及其合金、gfrp(玻璃纤维增强材料)、cfrp(碳纤维复合材料)、mmc(金属基体复合材料)、frm(纤维增强金属，例如sic/al,al2o3/al等)等难加工材料的外凸样条曲线的精密和超精密切削加工；适合在加工中心或组合机床上大批量生产；

刀具寿命长，换刀时间减少，生产效率高，加工质量稳定，降低生产成本十分显著。