专利名称：聚晶金刚石螺纹成型刀具的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种机械制造技术领域的刀具，尤其涉及的是一种聚晶金刚石螺
纹成型刀具。
背景技术：
目前，许多汽车发动机制造企业越来越多的采用硅铝合金替代铸铁缸体零件。在 制造工艺方面，高速切削技术在发动机生产企业也得到充分的应用，大量采用高性能细晶 粒涂层硬质合金刀具，这些刀具具有较高的强度，再匹配涂层，能够在较高的切削速度下进 行加工。 硅铝合金具有重量轻，硬度、强度高、耐磨性好等优异性能，应用广泛。但该类铝合
金的切削加工性能较差，特别是硅含量高于12.6%的合金，加工难度相当大。切削这类硅铝
合金时，刀具交替地切削软的铝基和硬的硅颗粒，若沿用以往的硬质合金刀具容易磨损和
产生积屑瘤，使加工精度降低，加工表面恶化，难以实现优质生产；若采用涂层硬质合金刀
具加工，只能采用不含铝元素的涂层材料，否则涂层材料中的铝元素会与工件材料发生亲
和作用，而造成刀具随涂层剥落产生崩刃。因此，有必要开发新刀具材料。 PCD(Polycrystalline Diamond聚晶金刚石)具有硬度高、导热性好、热膨胀系数
低、刃口锋利等优点，广泛应用于非金属材料和有色金属材料的高速切削加工，是加工这种
硅铝合金的理想刀具材料。 经过对现有技术的检索发现，中国发明专利公开号CN1404426A，发明名称具有 螺旋排屑槽的螺纹铣削工具，该技术具有一个近端柄部和一个远端切削部，切削部包括至 少一个螺纹铣削齿和围绕工具的转动轴线螺旋或盘旋定向的至少一个排屑槽，螺纹铣具的 螺旋角至少为20° 。该螺纹铣具的切削部分是采用高速钢、弹簧钢、硬质合金或工具钢等材 料制造的，主要用来在不锈钢工件上加工螺纹，不适合对硅铝合金材料的加工。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种聚晶金刚石螺纹成型刀具， 可以进行高速、稳定和高效的铣削加工，并能产生短小的碎屑，避免了长切屑在排出过程中 缠绕刀具及对已加工表面的滑擦破坏零件表面质量，可以实现在切削速度大于等于10000 转/分钟的切削，提高了刀具的切削性能和加工效率。 本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括刀体、支撑臂、冷却孔、若干个刀 片和排屑槽，其中刀体的端部固定设有支撑臂，刀片沿支撑臂的中心轴线对称固定设置于 支撑臂上，排屑槽的一端和刀片相连，另一端和支撑臂相连，刀体和支撑臂的中心轴线方向 上设有冷却孔，冷却孔和排屑槽相连。
所述的刀片是聚晶金刚石制成。
所述的刀片厚度为1. 6 3. 2毫米。 所述的刀片上与支撑臂的中心轴线平行的端部设有8 10个大小和形状相同的刀齿。 所述的刀齿包括切削刃、前刀面、后刀面和刃带，其中前刀面和后刀面相交，切 削刃位于前刀面和后刀面的交线上，切削刃和后刀面之间设有刃带。
所述的刀齿为螺纹牙型，其截面是梯形，牙型角为60。，牙型半角为30。
±15'， 相邻刀齿的螺距为1. 5±0. 003毫米，牙顶高为0. 53 0. 54毫米，牙底高为0. 44 0. 45毫米。
所述的切削刃上设有8。 12°的后角。
所述的刃带的宽度为0. 4 0. 8毫米。 所述的刀齿的螺纹轴线和刀体的中心轴线的同轴度公差为0. 01 0. 012毫米。
所述的排屑槽为直槽，其角度为90。 105° 。 本发明相比现有技术具有以下优点本发明主要用于铝硅合金的高速加工，切削 速度比硬质合金刀具加工提高2 3倍，使加工出的螺纹公差等级精度由6级提高到4级或 更高，加工出的工件表面质量更好，表面粗糙度从Ra0.8微米降低到Ra0. l微米。解决了传 统硬质合金刀具寿命短，涂层刀具因膜层剥落易崩刃，加工效率低等问题，此外大角度的直 槽可以保证排屑更顺畅。
图1是实施例1的结构示意图；
图2是图1的A向视图；
图3是刀片的局部示意图；
图4是图3中B的局部放大图；
图5是刀齿的局部放大图。
具体实施例方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施 例。 实施例1 如图1、图2和图3所示，本实施例包括刀体1、支撑臂2、冷却孔3、两个刀片4和 排屑槽5，其中刀体1的端部固定设有支撑臂2，两个刀片4沿支撑臂2的中心轴线对称固 定设置于支撑臂2上，排屑槽5的一端和刀片4相连，另一端和支撑臂2相连，刀体1和支 撑臂2的中心轴线方向上设有冷却孔3，冷却孔3和排屑槽5相连。 所述的刀片4为PCD制成，两个刀片4厚度h相同为3. 2毫米，排屑槽5是直槽， 其角度为105° ，排屑槽5为大角度的直槽可以保证排屑更顺畅。刀片4上与支撑臂2的中 心轴线平行的端部设有10个大小和形状相同的刀齿6。 如图4所示，刀齿6包括切削刃7、后刀面8、刃带9和前刀面10，其中切削刃7 上设有后角a为9° ，前刀面10和后刀面8相交，切削刃7位于前刀面10和后刀面8的交 线上，切削刃7和后刀面8之间设有刃带9。切削刃7上磨出合理的后角能保证较高的刀具 寿命，设置的刃带9可以起到支承、导向、稳定切削过程和消振的作用，还会对已加工表面 产生"熨压"作用，从而能有效降低已加工表面的粗糙度值，提高螺纹的加工精度，可以用来加工各种内、外螺纹。 如图5所示，刀齿6为螺纹牙型，其截面为梯形，刀齿6的牙型角为60° ，牙型半角 为30° ±15'，相邻刀齿6的螺距为1.5±0.003毫米，牙顶高为0. 53 0. 54毫米，牙底高 为0. 44 0. 45毫米。刃带9的宽度为0. 4毫米，刀齿6的螺纹轴线和刀体1的中心轴线的 同轴度公差为0. 012毫米。 本实施例加工的螺纹规格如下螺纹公称直径22毫米，螺距1. 5毫米。在加工之 前先钻出通孔，通孔直径为20毫米，通孔的深度为10毫米。加工过程中铣削参数如下主 轴转速为10000转/分钟，进给速度为1200 4800毫米/分钟。
实施例2 本实施例中，刀片4有四个，沿支撑臂2的中心轴线对称固定设置于支撑臂2上。
所述的四个刀片4厚度h相同为1. 6毫米。刀片4上与支撑臂2的中心轴线平行 的端部设有8个大小和形状相同的刀齿6。排屑槽5是直槽，其角度为90。。
所述的刀齿6包括切削刃7、前刀面10、后刀面8和刃带9，其中切削刃7上设 有后角a为11° ，前刀面10和后刀面8相交，切削刃7位于前刀面10和后刀面8的交线 上，切削刃7和后刀面8之间设有刃带9。本实施例的其他实施方式和实施例1相同。
本实施例加工的螺纹规格如下螺纹公称直径27毫米，螺距2毫米。在加工之前 先钻出通孔，通孔直径为20毫米，通孔的深度为10毫米。加工过程中铣削参数如下主轴 转速12000转/分钟，进给速度1200 4800毫米/分钟。 相对于现有的技术参数，采用超硬材料PCD成型刀具在硅铝合金工件上加工螺 纹，切削速度提高了 2 3倍，刀具寿命变长，加工效率提高一倍，独特的刀齿几何结构，使加 工出的螺纹公差等级精度由6级提高到4级或更高，加工出的工件表面质量更好，表面粗糙 度从RaO. 8微米降低到RaO. 1微米。
权利要求
一种聚晶金刚石螺纹成型刀具，包括刀体、支撑臂、若干个刀片和排屑槽，其特征在于，还包括冷却孔，其中刀体的端部固定设有支撑臂，刀片沿支撑臂的中心轴线对称固定设置于支撑臂上，排屑槽的一端和刀片相连，另一端和支撑臂相连，刀体和支撑臂的中心轴线方向上设有冷却孔，冷却孔和排屑槽相连；所述的刀片是聚晶金刚石制成；所述的排屑槽为直槽，其角度为90°~105°。
2. 根据权利要求l所述的聚晶金刚石螺纹成型刀具，其特征是，所述的刀片厚度为 1. 6 3. 2毫米。
3. 根据权利要求1所述的聚晶金刚石螺纹成型刀具，其特征是，所述的刀片上与支撑 臂的中心轴线平行的端部设有8 10个大小和形状相同的刀齿。
4. 根据权利要求3所述的聚晶金刚石螺纹成型刀具，其特征是，所述的刀齿包括切削 刃、前刀面、后刀面和刃带，其中前刀面和后刀面相交，切削刃位于前刀面和后刀面的交线 上，切削刃和后刀面之间设有刃带。
5. 根据权利要求4或3所述的聚晶金刚石螺纹成型刀具，其特征是，所述的刀齿为 螺纹牙型，其截面是梯形，牙型角为60。，牙型半角为30。 ±15'，相邻刀齿的螺距为 1. 5±0. 003毫米，牙顶高为0. 53 0. 54毫米，牙底高为0. 44 0. 45毫米。
6. 根据权利要求4所述的聚晶金刚石螺纹成型刀具，其特征是，所述的切削刃上设有 8° 12°的后角。
7. 根据权利要求4所述的聚晶金刚石螺纹成型刀具，其特征是，所述的刃带的宽度为 0. 4 0. 8毫米。
8. 根据权利要求4或3所述的聚晶金刚石螺纹成型刀具，其特征是，所述的刀齿的螺纹 轴线和刀体的中心轴线的同轴度公差为0. 01 0. 012毫米。
全文摘要
一种机械制造技术领域的聚晶金刚石螺纹成型刀具，包括刀体、支撑臂、冷却孔、若干个刀片和排屑槽，刀体的端部固定设有支撑臂，刀片沿支撑臂的中心轴线对称固定设置于支撑臂，排屑槽的一端和刀片相连，另一端和支撑臂相连，刀体和支撑臂的中心轴线方向上设有冷却孔，冷却孔和排屑槽相连。本发明主要用于铝硅合金的高速加工，解决了传统硬质合金刀具寿命短，涂层刀具因膜层剥落易崩刃，加工效率低等问题，并且能获得较高的加工表面质量和加工精度。
文档编号B23G5/18GK101767228SQ20101012950
公开日2010年7月7日 申请日期2010年3月23日 优先权日2010年3月23日
发明者刘钢, 安庆龙, 郑小虎, 陈明, 陈铭, 韩舒 申请人:上海交通大学