一种金刚石断续微磨削刀具的制作方法

本发明属于微磨削技术领域，特别是涉及一种金刚石断续微磨削刀具。

背景技术：

目前，在微细精密加工时，特别是使用传统微磨削刀具加工金属材料的过程中，由于金属材料本身的材料特性，刀具很容易被切屑堵塞，从而恶化加工环境，同时造成刀具严重磨损，进而影响表面加工质量，也会进一步缩短刀具寿命。另外，在加工过程中，所产生的大量磨削热不能很好的释放，从而会造成工件和刀具表面的热损伤。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种金刚石断续微磨削刀具，具有排屑能力强、刀具磨损缓慢、磨削散热好及刀具寿命长的特点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种金刚石断续微磨削刀具，包括刀柄段、过渡段及刀头段，刀柄段采用圆柱形结构，过渡段采用圆锥台形结构，刀头段采用多边柱形结构，刀柄段位于过渡段的大径端，刀头段位于过渡段的小径端；所述刀头段的截面形状为六边形，依次分为第一圆弧边、第一直线边、第二圆弧边、第二直线边、第三圆弧边及第三直线边，且第一圆弧边、第一直线边、第二圆弧边、第二直线边、第三圆弧边及第三直线边依次首尾相连；在所述过渡段表面电镀有金刚石磨粒；在所述第一圆弧边、第二圆弧边及第三圆弧边对应的刀头段表面电镀有金刚石磨粒；在所述第一直线边、第二直线边及第三直线边对应的刀头段表面无金刚石磨粒镀层；所述刀柄段表面无金刚石磨粒镀层。

所述第一圆弧边的圆弧长度大于第二圆弧边的圆弧长度，第二圆弧边的圆弧长度大于第三圆弧边的圆弧长度，且第一圆弧边、第二圆弧边及第三圆弧边的圆心相重合；所述第一直线边、第二直线边及第三直线边的直线长度均相等。

所述金刚石磨粒的镀层厚度为0.03mm～0.06mm。

本发明的有益效果：

本发明的金刚石断续微磨削刀具，具有排屑能力强、刀具磨损缓慢、磨削散热好及刀具寿命长的特点。

附图说明

图1为本发明的一种金刚石断续微磨削刀具的结构示意图；

图2为本发明的刀头段在实施例尺寸下的截面图；

图3为本发明的一种金刚石断续微磨削刀具的扫描电镜照片；

图4为图3中i部放大图；

图5为本发明的刀头段的扫描电镜照片；

图6为图5的ii部放大图；

图7为本发明的刀具在加工中期的表面形貌图；

图8为本发明的刀具在加工后期的表面形貌图；

图9为传统微磨削刀具在加工中期的表面形貌图；

图10为传统微磨削刀具在加工后期的表面形貌图；

图11为采用本发明的刀具在加工中期得到的工件表面质量图；

图12为采用本发明的刀具在加工后期得到的工件表面质量图；

图13为采用传统微磨削刀具在加工中期得到的工件表面质量图；

图14为采用传统微磨削刀具在加工后期得到的工件表面质量图；

图中，1—刀柄段，2—过渡段，3—刀头段，4—第一圆弧边，5—第一直线边，6—第二圆弧边，7—第二直线边，8—第三圆弧边，9—第三直线边。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1、2所示，一种金刚石断续微磨削刀具，包括刀柄段1、过渡段2及刀头段3，刀柄段1采用圆柱形结构，过渡段2采用圆锥台形结构，刀头段3采用多边柱形结构，刀柄段1位于过渡段2的大径端，刀头段3位于过渡段2的小径端；所述刀头段3的截面形状为六边形，依次分为第一圆弧边4、第一直线边5、第二圆弧边6、第二直线边7、第三圆弧边8及第三直线边9，且第一圆弧边4、第一直线边5、第二圆弧边6、第二直线边7、第三圆弧边8及第三直线边9依次首尾相连；在所述过渡段2表面电镀有金刚石磨粒；在所述第一圆弧边4、第二圆弧边6及第三圆弧边8对应的刀头段3表面电镀有金刚石磨粒；在所述第一直线边5、第二直线边7及第三直线边9对应的刀头段3表面无金刚石磨粒；所述刀柄段1表面无金刚石磨粒。

所述第一圆弧边4的圆弧长度大于第二圆弧边6的圆弧长度，第二圆弧边6的圆弧长度大于第三圆弧边8的圆弧长度，且第一圆弧边4、第二圆弧边6及第三圆弧边8的圆心相重合；所述第一直线边5、第二直线边7及第三直线边9的直线长度均相等。

所述金刚石磨粒的镀层厚度为0.03mm～0.06mm。

当采用本发明的金刚石断续微磨削刀具进行微磨削加工时，第一直线边5、第二直线边7及第三直线边9对应的刀头段3表面并不参与磨削，既可以提高排屑能力，而且可以有效提高辅助散热的效果；同时，第一圆弧边4、第二圆弧边6及第三圆弧边8对应的刀头段3表面直接参与磨削，并且由于采用了三段不等长圆弧的设计，可以有效降低磨削过程中的颤振。

本实施例中，刀柄段1的轴向长度为45mm，过渡段2的轴向长度为3mm，刀头段3的轴向长度为2mm±0.25mm，刀柄段1的直径为φ3.175mm，刀头段3的第一圆弧边4、第二圆弧边6及第三圆弧边8的半径均为r0.3mm±0.15mm，刀头段3的第一圆弧边4的圆心角为85°，刀头段3的第二圆弧边6的圆心角为70°，刀头段3的第三圆弧边8的圆心角为55°，刀头段3的第一直线边5、第二直线边7及第三直线边9对应的圆心角均为50°。基于上述实施例的刀具方案，刀具的有效磨削区占比约58.33％，而无效磨削区占比约41.67％。

为了更好的说明本发明的技术优越性，下面给出利用本发明的刀具以及传统微磨削刀具对钛合金材料的对比磨削实验结果，同时给出本发明的金刚石断续微磨削刀具的实物照片图，具体如图3～6所示。

实验中采用的钛合金材料的室温力学性能为：抗拉强度σb≥895mpa，屈服强度σr≥825mpa，伸长率δ≥10，断面收缩率ψ≥25。

刀具磨削加工参数为：轴向切深ap＝600μm，轴向切深ar＝20μm，主轴转速ng＝6000r/min，进给速度fm分别为20、40、100、200、300、400、500、600、700、800μm/s。

在相同的刀具磨削加工参数下，本发明的刀具在加工中期的表面形貌图如图7所示，本发明的刀具在加工后期的表面形貌图如图8所示，而传统微磨削刀具在加工中期的表面形貌图如图9所示，传统微磨削刀具在加工后期的表面形貌图如图10所示，经过中后期刀具表面形貌对比可知，本发明的刀具磨损情况均要明显好于传统微磨削刀具。

在相同的刀具磨削加工参数下，采用本发明的刀具在加工中期得到的工件表面质量图如图11所示，采用本发明的刀具在加工后期得到的工件表面质量图如图12所示，而采用传统微磨削刀具在加工中期得到的工件表面质量图如图13所示，采用传统微磨削刀具在加工后期得到的工件表面质量图如图14所示，经过中后期工件表面质量对比可知，采用本发明的刀具所得到的工件表面质量要明显优于传统微磨削刀具。

实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

技术特征：

技术总结
一种金刚石断续微磨削刀具，包括刀柄段、过渡段及刀头段，刀柄段采用圆柱形结构，过渡段采用圆锥台形结构，刀头段采用多边柱形结构，刀柄段位于过渡段的大径端，刀头段位于过渡段的小径端；刀头段的截面形状为六边形，分为三条圆弧边和三条直线边，第一圆弧边、第一直线边、第二圆弧边、第二直线边、第三圆弧边及第三直线边依次首尾相连；在过渡段表面电镀有金刚石磨粒；在三条圆弧边对应的刀头段表面电镀有金刚石磨粒；在三条直线边对应的刀头段表面无金刚石磨粒镀层；刀柄段表面无金刚石磨粒镀层；三条圆弧边长度满足：第一圆弧边＞第二圆弧边＞第三圆弧边；三条圆弧边的圆心重合；三条直线边的直线长度均相等；金刚石磨粒的镀层厚度为0.03mm～0.06mm。

技术研发人员：程军;吴俊;于涛;高春春
受保护的技术使用者：东北大学
技术研发日：2019.06.05
技术公布日：2019.08.16