一种自润滑球头铣刀及加工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种自润滑球头铣刀及球头铣刀片的加工方法，属于机械切削刀具制造技术领域。
【背景技术】
[0002]在航空发动机整体叶盘、机匣和飞机的关键件中大量采用比强度高、热强度好、耐腐蚀等优良特性的钛合金材料。此类构件的共同特点就是材料切削加工性差、切削温度高、单位面积上切削力大、冷硬现象严重、刀具易磨损等问题，这些会对刀具寿命和加工表面的完整性造成不利影响。钛合金属于难加工材料，铣削时球头铣刀前刀面和后刀面与切肩和工件摩擦较普通材料更强烈。目前，国内解决这一问题主要是使用具有一定润滑性能的切削液，但是切削液在生产制造过程中使用大量能源和资源，并且具有一定的保质期，对存储环境有特殊要求，使用过程中具有挥发性对操作工人身体有损害及排放后对环境造成破坏。且高速铣削过程中，球头铣刀高速旋转形成巨大离心力，切削液难以在铣刀和工件之间形成有效润滑膜，无法满足润滑要求。但是干式铣削时，缺少切削液的冷却和润滑的作用，铣刀前刀面和切肩之间摩擦更加剧烈，切削温度和切削力急剧升高，刀具磨损非常严重。为此急需一项新技术解决干式铣削过程中铣刀和工件之间剧烈的摩擦，降低温度，减少切削力。
【发明内容】
[0003]本发明是为解决干式铣削过程中铣刀和工件之间剧烈的摩擦，切削温度和切削力急剧升高，以及刀具磨损非常严重的问题，进而提供一种自润滑球头铣刀及加工方法。
[0004]本发明为解决上述问题采取的技术方案是:
[0005]本发明的一种自润滑球头铣刀包括刀杆和球头铣刀片，球头铣刀片具有前刀面和后刀面，球头铣刀片固装在刀杆上，前刀面的刀肩接触区域加工有多个微坑或微沟槽，微坑或微沟槽内填充有二硫化钼润滑剂。
[0006]本发明的一种自润滑球头铣刀的加工方法是按照以下步骤进行:
[0007]步骤一、球头铣刀片的前刀面研磨抛光，然后去油处理；
[0008]步骤二、采用激光加工方法，在球头铣刀片的前刀面的刀肩接触区域加工微坑或微沟槽；
[0009]步骤三、利用粒度为10-14微米和3.5-5微米金相砂纸对加工过的刀肩接触区域进行逐次打磨，去除微坑或微沟槽的凸缘毛刺，使微坑或微沟槽周围的表面与球头铣刀片的基面齐平；
[0010]步骤四、利用超声波清洗器对去毛刺后的球头铣刀片在常温下进行清洗，清洗时间为26-34分钟，清洗液体为丙酮；
[0011]步骤五、清洗后的球头铣刀片放置在显微镜下，将固体二氧化钼润滑剂填充到微坑或微沟槽内，并压实，自润滑球头铣刀加工完毕。
[0012]本发明的有益效果是:本发明在球头铣刀前刀面刀-肩接触区域加工出多个有一定分布规律的微织构如微坑或微沟槽，在微坑或微沟槽内填充固体润滑剂，在干式高速铣削钛合金过程中，微织构中的固体润滑剂受热膨胀，溢出表面，拖敷于刀-肩接触面，形成稳定有效的固体润滑层，从而可达到防止粘结，减少刀-肩实际接触面积，减小切削力，减少摩擦，降低切削温度，降低刀具磨损，延长刀具寿命和提高加工表面完整性的目的。
[0013]本发明方法制备的自润滑球头铣刀，铣刀前刀面刀-肩接触区域带有多个储存固体润滑剂。在干式高速铣削钛合金过程中，微织构中的固体润滑剂受热膨胀，溢出铣刀表面，拖敷于刀-肩接触面，形成稳定有效的固体润滑层，降低摩擦系数，减少摩擦，减小摩擦热的产生；微织构能够捕获磨粒，减小磨损；微织构能够增加一定的散热面积，降低切削温度。该刀具可广泛应用于钛合金等难加工材料和干式铣削的铣削加工，可有效降低加工成本，加工成本降低了 35% -50%。
【附图说明】
[0014]图1为现有的球头铣刀的主视结构示意图，图2是图1的侧视图，图3是现有的球头铣刀片的结构示意图，图4是图3的俯视图，图5是本发明的加工有微坑的球头铣刀片的结构示意图，图6是本发明的加工有纵向微沟槽的球头铣刀片的结构示意图，图7是本发明的加工有横向微沟槽的球头铣刀片的结构示意图，图8是图5的K处放大图，图9是图6的B处放大图，图10是图7的C处放大图。
【具体实施方式】
[0015]【具体实施方式】一:结合图1-图10说明，本实施方式的一种自润滑球头铣刀包括刀杆I和球头铣刀片3，球头铣刀片3具有前刀面4和后刀面5，球头铣刀片3固装在刀杆I上，其特征在于:前刀面4的刀肩接触区域4-3加工有多个微坑4-1或微沟槽4-2，微坑4-1或微沟槽4-2内填充有二硫化钼润滑剂。
[0016]本实施方式根据需要可以改变微织构(微坑4-1或微沟槽4-2)的数量、形状、间距、深度或固体润滑剂种类或铣刀类型，得到具有不同润滑效果的自润滑球头铣刀。
[0017]【具体实施方式】二:结合图6和图8说明，本实施方式的每个微坑4-1为圆柱形坑，多个微坑4-1呈弧形排布，每个微坑4-1的内径为10-50微米，每个微坑4-1的高度为10-30微米，相邻两个微坑4-1的中心距L为16-24微米。如此设置，微坑数量太多，直径或深度或宽度太多，严重降低刀具结构强度，综合考虑微坑容纳固体润滑剂的量和刀具结构强度的影响，且铣削钛合金过程中刀-肩接触长度较短，最终选择上述参数。其它与【具体实施方式】一相同。
[0018]【具体实施方式】三:结合图6-图7和图9-图10说明，本实施方式的每个微沟槽4-2为长方体形微沟槽，微沟槽4-2的宽度为10-50微米，微沟槽4-2的槽深为10-30微米。如此设置，微沟槽数量太多，直径或深度或宽度太多，严重降低刀具结构强度，综合考虑微沟槽容纳固体润滑剂的量和刀具结构强度的影响，且铣削钛合金过程中刀-肩接触长度较短，最终选择上述参数。其它与【具体实施方式】一相同。
[0019]【具体实施方式】四:结合图6和图9说明，本实施方式的多个微沟槽4-2纵向排布。如此设置，微沟槽分布合理，满足高速铣削钛合金的需要。其它与【具体实施方式】三相同。
[0020]【具体实施方式】五:结合图7和图10说明，本实施方式的每个微沟槽4-2横向排布，多个微沟槽4-2构成多个微织构单元，每个微织构单元由3至5个微沟槽构成。如此设置，微沟槽分布合理，满足高速铣削钛合金的需要。其它与【具体实施方式】三相同。
[0021]【具体实施方式】六:结合图1-图10说明，本实施方式的一种自润