一种小直径PCD直槽铰刀的制作方法

本实用新型涉及微小孔的高精度加工技术领域，尤其是一种小直径PCD直槽铰刀。

背景技术：

在航空航天、汽车、医疗器械、仪器仪表、光电子、计算机、精密机床、雷达、火箭陀螺、光学、模具、通信等现代制造领域中对小孔的加工要求越来越高，特别是GFRP、 CFRP、MMC、FRM(SiC/AL)、钛合金、铝合金、钛铝合金等难加工材料上的小孔加工，目前常用二种方法加工小孔：(1)孔径≥3mm的小孔用高速钢、硬质合金及其涂层的铰刀，主要缺点是磨损快，寿命短，精度差，效率低，成本高；(2)孔径≤1mm的小孔一般是用电火花、激光、等离子、超声波等非切削加工方法，缺点是孔的圆度与直线度差、孔表面的微观金相组织受到损伤容易产生疲劳源，并且很难加工不通孔。而传统的PCD刀具的制造工艺是采用刀片焊接的方法，由于小直径铰刀的焊接面积太小，因此传统的制造方法一直无法实现小直径PCD铰刀的制造。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种小直径PCD直槽铰刀，效率高、质量好，在机床精度和刚性足够的条件下，加工孔的精度能稳定达到IT6级，并能加工钛合金，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)等难加工材料小孔(通孔和不通孔)的精密加工，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种小直径PCD直槽铰刀，包括铰刀本体，所述铰刀本体由刀柄部、刀柄轴接部、刀柄前端部和切削刃组成；所述刀柄部的一端倒有止口台，另一端连接刀柄轴接部；所述刀柄轴接部设置为圆台状，其小圆台口连接刀柄前端部；所述切削刃固定安装在刀柄前端部上，在切削刃的刃口上还分别设置有主偏角、过渡刃偏角和倒锥角，切削刃的刃口与水平方向及垂直方向分别形成后角和前角。

作为本实用新型进一步的方案：所述主偏角的末端至切削刃的刃口距离定义为切削刃轴向长度；过渡刃偏角的末端至主偏角的末端的距离定义为过渡刀刃轴向长度；倒锥角的末端至过渡刃偏角的末端的距离定义为校准部刀刃轴向长度。

作为本实用新型进一步的方案：所述刀柄前端部连带切削刃采用真空焊接的方法将切削刃焊接在刀柄轴接部上，并与刀柄轴接部的焊接面呈两个45°斜面。

作为本实用新型进一步的方案：所述刀柄前端部连带切削刃采用PCD材料制成，刀柄部采用硬质合金刀柄制成。

作为本实用新型进一步的方案：所述主偏角的角度范围设置在20-30°，过渡刃偏角和倒锥角的角度范围设置在2-3°，后角的角度范围设置在6-8°，前角的角度范围设置在 2-4°。

与现有技术相比，本实用新型有益效果：

1、本小直径PCD直槽铰刀，能适用于各种刀柄结构，以满足各种机床主轴接口的需要；在圆柱形PCD材料的下端剖开两个25～40°的斜面，增大了焊接面积，提高了焊接强度，能满足高速高功率切削，提高生产效率。

2、本小直径PCD直槽铰刀，铰刀的PCD材料可根据工件的硬度、强度、韧性、导热系数等物理力学性能灵活选用聚晶金刚石晶粒直径的大小，而且，铰刀的几何参数可根据加工的工件材料合理设计，由数控激光加工机床软件支持加工，使其能够适合在加工中心或组合机床上应用，能加工钛合金，铝及其合金、铜及其合金、GFRP、CFRP、MMC、FRM 等难加工材料小孔的加工，加工孔的精度长径比不大于5～10倍能稳定达到IT6级，表面粗糙度Ra≤0.4～0.2μm，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为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的侧视图。

图中：1-铰刀本体；11-刀柄部；12-刀柄轴接部；13-刀柄前端部；14-切削刃；141-主偏角；142-过渡刃偏角；143-倒锥角；144-后角；145-前角。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2，本实用新型实施例中，一种小直径PCD直槽铰刀，包括铰刀本体1，铰刀本体1由刀柄部11、刀柄轴接部12、刀柄前端部13和切削刃14组成，刀柄前端部13 连带切削刃14采用PCD(聚晶金刚石)材料制成，在制备过程中按铰刀直径选用相配的 PCD高度尺寸和直径尺寸，且刀柄前端部13连带切削刃14采用真空焊接的方法将切削刃14焊接在刀柄轴接部12上，并与刀柄轴接部12的焊接面呈两个45°斜面，增加结构的牢固性；刀柄部11采用硬质合金刀柄制成；刀柄部11的一端倒有止口台，另一端连接刀柄轴接部12；刀柄轴接部12设置为圆台状，其小圆台口连接刀柄前端部13；切削刃 14固定安装在刀柄前端部13上，在切削刃14的刃口上还分别设置有主偏角141、过渡刃偏角142和倒锥角143，切削刃14的刃口与水平方向及垂直方向分别形成后角144和前角 145；主偏角141的末端至切削刃14的刃口距离定义为切削刃轴向长度；过渡刃偏角142 的末端至主偏角141的末端的距离定义为过渡刀刃轴向长度；倒锥角143的末端至过渡刃偏角142的末端的距离定义为校准部刀刃轴向长度；主偏角141的角度范围设置在20-30°，过渡刃偏角142和倒锥角143的角度范围设置在2-3°，后角144的角度范围设置在6-8°，前角145的角度范围设置在2-4°。

本小直径PCD直槽铰刀，将聚晶金刚石PCD制备成需要的型式，用真空焊接的方法将PCD焊接在刀杆的切削部位，焊接面呈两个45°斜面，非常牢固，铰刀刃磨后的PCD 材料刃口直接对准难加工材料小孔(孔径1-3mm)进行切削加工；因为PCD材料是在高温(1560℃)高压(16GPa)下，不但形成了金刚石微晶，而且由金属Co、Ni等粘接烧结成一体，硬度可达到HV6000～8000，耐热性可达800℃，允许的切削速度比硬质合金高3～ 10倍，生产效率高；并且对非金属和有色金属难加工复合材料铰削时相对高速钢和硬质合金铰刀磨损要慢得多，刀具的耐用度可提高5～10倍，节约了换刀时间，降低了生产成本；一般高速钢和硬质合金铰刀加工孔的精度是7～8级；本小直径PCD直槽铰刀由于独特的切削刃形和合理的几何参数，在机床精度和刚性足够的情况下，孔的加工表面粗糙度可达 Ra≤0.4～0.2μm，孔的圆度与直线度≤5μm，孔的尺寸精度可稳定达到IT6级，提高生产能力至少8～10倍。

综上所述：本小直径PCD直槽铰刀，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；在圆柱形PCD材料的下端剖开两个25～40°的斜面，增大了焊接面积，提高了焊接强度，能满足高速高功率切削，提高生产效率；铰刀的PCD材料可根据工件的硬度、强度、韧性、导热系数等物理力学性能灵活选用聚晶金刚石(PCD)晶粒直径的大小，而且，铰刀的几何参数可根据加工的工件材料合理设计，由数控激光加工机床软件支持加工，使其能够适合在加工中心或组合机床上应用，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)等难加工材料小孔的加工，加工孔的精度长径比不大于5～10倍能稳定达到 IT6级，表面粗糙度Ra≤0.4～0.2μm，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。

另外，由于磨削小规格刀具的五轴联动数控工具磨床已相当普及，磨削PCD材料的金刚石砂轮性能也较稳定，特别是七轴数控五轴联动的激光刃口处理机床的出现，更使小直径PCD直槽铰刀的加工变得容易实现。而且，至今未见市场上和科技文献上有关本专利发明的高精度和高效率的小直径PCD直槽铰刀问世，本发明的小直径PCD直槽铰刀最小直径可达到1mm,因此本发明对现代制造业小直径孔的精密加工技术的进步具有非常重要的意义。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。