一种单晶金刚石复合阶梯多刃刀具的制作方法

本实用新型涉及金刚石刀具加工领域，具体涉及一种单晶金刚石复合阶梯多刃刀具。

背景技术：

在3c电子、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材料的切削加工精度和光洁度要求越来越高，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；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，切不出透明光滑的效果，达不到加工表面透、光、亮的要求，并且刀刃磨损快，寿命短，精度差，效率低，成本高。因此本实用新型发明采用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10倍以上。并且一次装夹刀具就能完成孔底、孔壁和孔口倒角的切削加工，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表面的孔底、孔壁和孔口倒角透、光、亮的要求，透光度接近玻璃。

由于单晶金刚石复合阶梯多刃刀具结构较复杂，现在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，使复合阶梯单晶金刚石刀具多条刀刃的加工变得容易实现。

并且，至今未见市场上和科技文献上有关本实用新型发明的高精度高光的复合阶梯多刃单晶金刚石刀具问世，因此本实用新型对现代高端制造和消费领域中对petg材料切削加工技术的进步具有十分重要的意义。

技术实现要素：

为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种单晶金刚石复合阶梯多刃刀具。

为了实现本实用新型的目的，所采用的技术方案是：

一种单晶金刚石复合阶梯多刃刀具，包括：

相连通的第一刀柄和第二刀柄，在所述第一刀柄的前端周向均布有两条第一刀片槽，所述第二刀柄与所述第一刀柄相连处的台阶面上周向均布有两条第二刀片槽，在每一刀片槽内焊接有单晶金刚石刀片，所述第一刀片槽内的单晶金刚石刀片开设有圆周刀刃和端刃，所述第二刀片槽内的单晶金刚石刀片开设有若干倒角切削刃。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述第一刀柄的直径小于所述第二刀柄。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述圆周刀刃在正交剖面内的前角γo为16～23°、后角αo为7～10°，刃带宽度b1＝0.05～0.1mm，刃带后角1.5～3°。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述端刃在正交剖面内，且所述端刃的前角为0°，后角αo为6～12°，刃带宽度0.05～0.1，刃带后角2～5°，端刃偏角ψ为0.1～0.2°。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述倒角切削刃在正交剖面内，且所述的倒角切削刃前角γo为16～30°，后角αo为10～15°，刃带宽度b3＝0.05～0.1，刃带后角α01＝2～4°。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述刀柄包括直柄、7:24锥柄、莫氏锥柄、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，所述单晶金刚石为单晶金刚石(mcd)或化学气相沉积单晶金刚石(cvd)。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型可以用于加工petg透明塑料和其它工程塑料，也能加工钛合金，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)等难加工材料的孔底、孔壁和孔口倒角的超高精密和高光的切削加工。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的加工示意图。

图3为本实用新型的加工产品示意图。

具体实施方式

如图1和2所示的单晶金刚石复合阶梯多刃刀具100，包括了相连通的刀柄110和刀柄120，且刀柄110的直径小于刀柄120。

在刀柄110的前端111周向均布有两条刀片槽130、140，刀柄120与刀柄110相连处的台阶面121上周向均布有两条刀片槽150、160，在每一刀片槽130、140、150、160内焊接有单晶金刚石刀片131、141、151、161，刀片槽130、140内的单晶金刚石刀片131、141开设有圆周刀刃131a、141a和端刃131b、141b。

其中，圆周刀刃131a、141a在正交剖面内的前角γo为16～23°、后角αo为7～10°，刃带宽度b1＝0.05～0.1mm，刃带后角1.5～3°。

端刃131b、141b在正交剖面内，且端刃131b、141b的前角为0°，后角αo为6～12°，刃带宽度0.05～0.1，刃带后角2～5°，端刃偏角ψ为0.1～0.2°。

刀片槽150、160内的单晶金刚石刀片151、161开设有若干的倒角切削刃151a、161a。

倒角切削刃151a、161a在正交剖面内，且倒角切削刃151a、161a的前角γo为16～30°，后角αo为10～15°，刃带宽度b3＝0.05～0.1，刃带后角α01＝2～4°。

且刀刃必须锋利，至少在500～800倍显微镜下检测刀刃无锯齿度缺陷，前后刀面必须光洁，ra≤0.025μm；

在pg3b单晶金刚石磨床上完成四个后角的研磨；在德国德马吉(dmgmori)激光加工中心上一次装夹完成复合阶梯切削刃151a、161a刃带的加工，全部切削刃对刀柄120的柄部外圆为基准的跳动≤5～10μm；

在zoller、万能工具显微镜或其它专用光学量具量仪上检测铣刀的几何参数，切削刃151a、161a旋转直径、径向和轴向跳动，以及刀柄120的柄部精度尺寸等。

刀柄110、120包括直柄、7:24锥柄、莫氏锥柄、hsk高速切削刀柄中的任意一种。

所指的单晶金刚石为单晶金刚石(mcd)或化学气相沉积单晶金刚石(cvd)。

刀具100的几何参数根据加工的petg透明塑料或其它工程塑料的力学物理性能合理设计，切削跳动小，切削平稳，切削性能可靠；

因刀具100的直径较小(￠3)，切削刃151a、161a较多，圆周刀刃131a、141a和端刃131b、141b各二条，所以本实用新型的刀具100采用反焊结构，以增强切削刃151a、161a强度和刚度。

因为具备上述结构，本实用新型的特点在于：

本实用新型主要用于3c电子、医疗器械、食品机械、化妆品、酒类、电子电器等现代消费领域中，一次装夹刀具就能完成petg等工件材料的孔底、孔壁和孔口倒角的高精度高光切削加工，特点是效率高、质量好，在机床精度和刚性足够的条件下，加工表面能达到光滑和透、光、亮的效果，透光度接近玻璃，且加工表面的粗糙度ra≤0.012μm。

本实用新型发明用途广泛，主要用于加工petg透明塑料和其它工程塑料，也能加工钛合金，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)等难加工材料的孔底、孔壁和孔口倒角的超高精密和高光的切削加工，且刀具一次装夹就能完成孔底、孔壁和孔口倒角的切削加工。