[发明专利]一种单刃金刚石微铣刀的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微铣刀的制造方法，具体涉及一种单刃金刚石微铣刀的制造方法，属于超精密微细铣削加工技术领域。 

背景技术

现代产品在设计理念上力求减轻重量、缩小体积、降低功耗并提高稳定性，尤其是航空航天、宇航工业对许多装置设备提出微型化要求，出现了许多微小尺寸零件、特殊结构表面的加工。微小型化零件是指具有复杂结构而且精度要求较高的零件，其尺寸范围为0.1～10mm，具有0.01～1mm的几何特征尺寸。微型飞行器、卫星惯性仪表、微型卫星的应用能极大的提升国家军事实力，而微创手术采用的微型机器人可以进入人体进行检查甚至直接进行手术，微型化产品正从各方面越来越多地影响和改变着人们的生活。 

因此开发出经济可行、能够加工三维几何形状并且能适应材料多样性的针对精密三维微小零件的微细加工技术具有重要实用价值。而微细铣削技术具有效率高、柔性大、可以加工复杂的三维结构、能加工的材料种类多等特点，已成为可以满足前述需求的重要加工手段之一。作为微细铣削技术的重要组成部分之一，微铣刀的制造工艺也逐渐被人们所关注。当前微铣刀的制造技术有精密微细磨削加工，聚焦离子束加工(FIB)，线电极电火花磨削加工(WEDG)，超声振动研磨，激光束加工等技术手段。 

精密微细磨削加工是用微小型金刚石砂轮对超硬刀具材料进行磨削，从而将刀刃刃磨成型，常用的材料有钨钢和金刚石，许多商业化的钨钢微细螺旋立铣刀便是由此技术制得。 

聚焦离子束加工是利用强电场使得离子柱之间产生数十KeV的正电荷离子束，可控制离子束聚焦到加工表面亚微米级的一点上，高能离子依靠微观的机械撞击能量直接将加工表面的原子或分子剥离，从而去除材料。 

线电极电火花磨削加工(WEDG)，以电火花腐蚀机理来加工工件，由于线电极与工件间是点接触的形式，放电能量可以很小，则每次放电的去除量也很小，可控制实现对工件的精密微细加工。 

综上所述，现有的制造技术主要用于钨钢微铣刀的成型加工，当加工金刚石微铣刀时存在制造精度低、成本高或加工效率低的问题。 

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的制造技术主要用于钨钢微铣刀的成型加工，当加工金刚石微铣刀时存在制造精度低和加工效率低的问题，进而提供一种单刃金刚石微铣刀的制 造方法。 

本发明的技术方案是：一种单刃金刚石微铣刀的制造方法制造方法的具体步骤为： 

步骤一、制造刀柄： 

利用激光加工技术，对钨钢刀柄的端部进行微小孔加工，将小颗粒金刚石晶体放入刀柄端部的微小孔中，钨钢刀柄端部的微小孔竖直向上，居中摆正后在微小孔内放入银铜钛钎焊粉料，银铜钛钎焊粉料足以掩埋小颗粒金刚石晶体，然后把钨钢刀柄竖直放入真空热处理炉中，真空加热使小颗粒金刚石晶体的表面与银铜钛钎焊粉料形成稳定的碳化物过渡层，以化学键合的方式实现小颗粒金刚石晶体与钨钢刀柄的稳固连接； 

步骤二、刃磨刀头： 

采用机械刃磨技术，按照铣刀头的几何参数，完成金刚石微铣刀的回转半径减磨、干涉面的刃磨和单铣刀刃的成型刃磨，至此，完成单刃金刚石微铣刀的制造。 

本发明与现有技术相比具有以下效果： 

本发明采用激光加工技术，可快速实现超硬钨钢刀柄端部的打孔加工，进而完成小颗粒金刚石晶体与钨钢刀柄的钎焊连接。如此设置，充分地利用了当前成熟的钨钢微铣刀刀柄制造技术，可满足刀柄全长的圆柱度误差小于5μm的要求。本发明采用机械刃磨技术，可高效地完成金刚石微铣刀的回转半径减磨、干涉面刃磨和单铣刀刃的成型刃磨，且刃磨表面粗糙度可达到Ra 10nm以下，单铣刀刃在光学显微镜300×放大倍率下观察不到微崩缺陷。 

本发明采用激光加工原理：将具有极高的功率密度的聚焦激光束与工件相对运动，靠光热效应使工件材料不断被蚀除，从而获得需要的工件形状。激光加工过程包括如下几个阶段：1)激光束照射工件材料表面，此时光的辐射能部分被反射，部分被吸收并对材料加热，部分因热传导而损失；2)工件材料吸收光能；3)光能转变成热能，由于激光进入工件材料的深度极浅，所以受激光光斑中心点辐照的工件材料表面，温度迅速升高；4)表面温度超过工件材料熔点后，工件材料被熔化、蒸发、汽化并溅出去除或破坏；5)作用结束，加工区冷却至室温。由于本申请的钨钢刀柄表面硬度高，存在机械钻孔难度大的工艺问题，因此本发明采用激光加工的方式在钨钢刀柄端部进行打孔，不但操作简单，而且加工效率提高64-72％，有效的保证打孔精度。