一种用于C/SiC复合材料铣削加工的负前角铣刀的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于复合材料铣削加工领域，具体涉及一种适用于碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(C/SiC)铣削加工的负前角铣刀。
【背景技术】
[0002]碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(C/SiC)综合了碳纤维优越的力学性能和碳化硅陶瓷基体良好的化学和热稳定性，具有密度低、抗氧化性好、耐腐蚀、良好的摩擦磨损性能以及耐高温等优点，成为一种很有潜力的热结构材料，并在国防和航空航天领域得到广泛的应用。例如，C/SiC复合材料在NASA X系列航天试验机刹车片/襟翼等部件上的应用明显降低了机身重量，提高了部件的性能。
[0003]然而C/SiC复合材料较大的加工难度限制了其在工业领域的应用。目前针对C/SiC复合材料的常规加工方法一般是磨削和切削。磨削加工能获得较好的精度和表面质量，但是加工效率较低。而采用切削方法加工这一类复合材料往往存在两个问题:一是刀具磨损严重，二是加工质量较差。在加工C/SiC复合材料时，刀具容易出现崩刃且磨损较快，而复合材料本身则容易产生分层、撕裂等缺陷。
[0004]出现这类加工缺陷的主要原因是:(l)C/SiC复合材料是一种各向异性材料，在垂直于纤维铺层方向的强度较低。(2)加工中，当垂直于纤维铺层方向的力Fz较大时，切削力产生的应力超过层间结合强度，导致分层和撕裂现象，并且轴向力越大，加工缺陷越严重。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种针对C/SiC复合材料进行铣削加工的刀具，既可以提高C/SiC复合材料铣削加工刀具的耐用性同时又减少加工中出现的分层、撕裂等问题。
[0006]本发明的目的是这样实现的:
[0007]用于C/SiC复合材料铣削加工的立铣刀，其组成部分包括:刀柄，所述刀柄用于安装刀片的刀颈部，所述刀颈部具有两个刀片安装槽，刀片安装在所述的刀片安装槽。刀柄用于连接机床主轴，刀片用螺丝安装在刀柄上，其上焊有PCD用于进行切削加工。
[0008]所述的用于C/SiC复合材料铣削加工的立铣刀通过控制刀柄上的刀片安装槽形状和刀片结构使得刀片在安装到刀柄上之后呈现负前角的状态。
[0009]所述的用于C/SiC复合材料铣削加工的立铣刀齿数为1-2个，螺旋角为20-30°。
[0010]所述的用于C/SiC复合材料铣削加工的立铣刀刀柄直径为20mm，所述刀柄采用硬质合金棒材，所述刀片的基体材料为硬质合金，在刀片的角上面焊有一片PCD。
[0011]有益效果:
[0012]现有的C/SiC复合材料铣削加工中由于材料硬度大，因此铣削时切削刃易崩刃且磨损快。由于层间强度较低，在加工过程中容易产生分层等缺陷，并且由于C/SiC复合材料属于各向异性材料，应力集中较大时，极易引起毛刺/撕裂等缺陷。
[0013]本发明采用特定的切削角、螺旋角来降低切削时产生的轴向切削力，并尽可能减少毛刺与分层现象。本发明采用负前角的立铣刀，在加工过程中较小轴向力，从而获得最好的表面质量。同时由于采用负前角，因此刀具在切削过程中不易产生崩刃，并且刀具的耐磨性得到了提高。
[0014]本发明的刀柄采用硬质合金材料，具有高硬度、高耐磨性、高强度、抗弯曲、抗折损和刀具寿命长的优点。刀片基体同样采用硬质合金，在上面焊上一片PCD，具有优良的切削性能，保证工作高效率。
【附图说明】
[0015]图1为本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明
[0017]实施例1:
[0018]如图1所示，一种用于C/SiC复合材料铣削加工的立铣刀，其组成包括:刀柄1，所述刀柄用于安装刀片的刀颈部2，所述刀颈部具有两个刀片安装槽3，刀片4安装在所述的刀片安装槽。刀柄用于连接机床主轴，刀片用螺丝安装在刀柄上，其上焊有PCD用于进行切削加工。
[0019]所述立铣刀的刃型为负前角，铣刀齿数为1-2，螺旋角为30°。
[0020]实施例2:
[0021]本发明用于C/SiC复合材料的高效铣削加工。加工前，将刀片用螺丝安装在刀柄上，确保PCD刀片与安装槽之间接触良好。组装完毕后，应确保PCD刀片切削刃顶部的径向圆跳动公差为0.03mm以内，侧面的端面圆跳动公差为0.02mm以内。
[0022]本发明在使用过程中，当个别PCD刀片的切削刃磨钝或崩刃后，可使用螺丝刀将磨损的PCD刀片拆下并更换新的PCD刀片。当精度要求不太高时，个别刀片的磨损或崩刃对切削性能影响不大时无需更换。当PCD刀片磨损量较大需要更换是，可将PCD刀片进行逐一更换并调整。
【主权项】
1.一种用于C/SiC复合材料铣削加工的负前角铣刀，包括刀柄(1)，刀颈部(2)，刀片安装槽(3)和刀片(4)，其特征在于，所述刀柄(1) 一端连接机床主轴，另一端安装刀颈部(2)，刀颈部(2)另一端设有两个刀片安装槽(3)，刀片(4)安装在刀片安装槽(3)上；通过控制刀片安装槽(3)的形状和刀片(4)的结构使刀片(4)在安装到刀柄(1)后呈现负前角的状态，其中所述刀片(4)的齿数为1-2，螺旋角为20-30°。2.根据权利要求1所述的用于C/SiC复合材料铣削加工的负前角铣刀，其特征在于，所述刀柄(1)采用硬质合金棒材制成，所述刀片(4)为焊接在硬质合金基体的PCD刀具。
【专利摘要】本发明提供一种适用于碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(C/SiC)加工的负前角铣刀，包括刀柄，所述刀柄用于安装刀片的刀颈部，所述刀颈部的两个刀片安装槽，所述刀片安装槽中的PCD刀片。采用了特定的切削角、螺旋角来降低切削时产生的轴向切削力，尽可能减少了毛刺与分层现象，同时提高了刀具的耐磨性。本方法可以提高C/SiC复合材料的加工效率和质量。
【IPC分类】B23C5/00
【公开号】CN105345115
【申请号】CN201510876171
【发明人】郑景珍, 姜涛, 林琳, 苏宏华
【申请人】北京星航机电装备有限公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年12月2日