[发明专利]层叠组合式金刚石铣刀

说明书

技术领域

本发明涉及粉末冶金金刚石铣削工具，具体为一种层叠组合式金刚石铣刀。

背景技术

对硬脆非金属材料进行非磨边类的开槽加工，常采用金刚石大螺旋升角条齿铣刀，一般直径小于30mm，铣刀磨削面180°与被加工材料大面积接触，属于大吃刀量、大磨削热的强力粗加工。

大螺旋升角(α)条齿铣刀，采用粉末冶金金刚石条形齿，若干条齿分别呈90°≥α＞45°有规则分布固结在圆柱状基体上，在齿与齿之间的基体上，设置内冷式通水孔，冷却水喷射在工件的被磨削面上。

金刚石条形齿的固结大都采用手工或半机械化钎焊加工工艺，其操作技能要求高，是一种高难、高温、高危的加工方法。

对于大螺旋升角的铣刀，由于是采用断续磨削方式，所以加工过程中跳动较大，易造成崩边或断裂的情况，增加齿数将会缓解，但需要增加通水孔，由此铣刀的结构强度将受到影响。为了确保铣刀的结构强度，齿数及通水孔的数量、大小都受到一定的限制。

由于铣刀磨削面180°大面积的参与磨削，磨削过程中会产生大量的磨削热，采用通水孔喷射的方式，难以保证相对均匀的作用在工件被加工面上。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出了一种磨削效率高、冷却效果好、制造简单的层叠组合式金刚石铣刀。

能够解决上述技术问题的层叠组合式金刚石铣刀，其技术方案包括刀杆和开槽刃体，所不同的是所述开槽刃体为与刀杆的杆体同轴套装的一个金刚石齿环或两个以上等径的金刚石齿环(单层金刚石齿环的高度不足，可通过两个以上金刚石齿环层叠组合来满足被加工件的厚度)，所述刀杆下端旋合螺母将金刚石齿环轴向锁紧于刀杆的杆体上(依靠端面压力传递扭矩)；所述金刚石齿环上半部分圆周均布的两个以上(含两个)上刀齿错位相对下半部分圆周均布的两个以上(含两个)下刀齿(上刀齿数量与下刀齿数量相等)。

所述的金刚石铣刀(单个金刚石齿环)工作时，圆周均布的上刀齿和下刀齿均参与加工，由于错位均布的刀齿构成一个完整的圆周磨削面，形成类似连续磨削，加工过程中跳动大大减轻，缓解了易造成崩边或断裂的情况；所述的金刚石铣刀(两个以上金刚石齿环)工作时，层叠组合的金刚石齿环构成网格式磨削面，大大改善了加工过程的受力关系。

对于两个以上金刚石齿环的层叠组合，相邻金刚石齿环之间的连接面可设计为水平面(与轴线垂直)；为缓解金刚石齿环层叠组合的边界效应，确保金刚石铣刀工作时的工作面平整，相邻金刚石齿环之间的连接面可优化设计为斜面(与轴线非垂直)或优化设计为曲面；常规的设计，连接面(水平面、斜面和曲面)之间下齿槽对位上刀齿或下刀齿对位上齿槽。

进一步的设计为，所述斜面和曲面的轴向高度不大于金刚石粒径×6的积。

为缓解加工过程中各金刚石齿环上、下刀齿产生的边界效应，所述金刚石齿环中，上、下齿槽在轴向上形成重叠交汇，即上齿槽底部低于下齿槽底部、或下齿槽底部高于上齿槽底部，上、下齿槽之间交汇部位的轴向高度不大于2mm。

为适应金刚石铣刀的内冷式加工，所述刀杆内部开设有轴向通水孔道，所述通水孔道的进水口通出刀杆上端，所述通水孔道的出水口径向通出刀杆的杆体，对于金刚石齿环的上齿槽和下齿槽，至少有一个出水口与之对应。

为增强刀杆传递给金刚石齿环的扭矩，所述金刚石齿环与刀杆的杆体之间轴向卡嵌一对或两对以上的健体和键槽。

为满足强度要求，各金刚石齿环中，错位的上、下齿槽相邻槽面之间的距离(最大直径处的周向距离)优化设计为不大于刀齿的1/2齿宽(中径处的周向距离)；或错位的上、下刀齿之间的搭接宽度(最大直径处的周向距离)优化设计为不大于刀齿的1/2齿宽(中径处的周向距离)。

金刚石若采用上、下往复行程的加工方式，铣刀圆周表面的平整度将会得到较好的维持，为避免冷却水快速流失，其优化方案是：对于单个使用的金刚石齿环，是在金刚石齿环的上、下齿槽内设有多小孔填充块；对于两个以上金刚石齿环的使用，是在最上端金刚石齿环的上齿槽和最下端金刚石齿环的下齿槽内设置多小孔填充块(可采用不影响刀齿工作的软质材料制作)，多小孔填充块可将出水口喷出的水分向多小孔流出，以减缓冷却水流失速度。

适应本发明结构设计的金刚石齿环的直径取值范围在之间(若制作更大或更小直径的金刚石铣刀产品，其必要性和经济性较差，一般可采取其他的制作方法)。