[发明专利]一种微细球头铣刀及刃磨制备工艺

说明书

本发明公开一种新型微细球头铣刀及其刃磨制备工艺，属于微细铣削加工技术领域。所述铣刀整体结构主要由球头和圆柱组成的刀头部分、圆锥刀颈部分和圆柱刀柄部分组成。球头部分结构设计为中心对称双刃结构，前刀面是倾斜的平面，后刀面是圆锥面，切削刃由倾斜的平面和圆锥面相交而成的曲线构成。该设计方法一方面有助于增强刀具切削刃口强度，减少刀具与工件的接触磨擦，从而有效降低刀具磨损延长刀具寿命，对称结构设计减小刀具的动不平衡量；另一方面，舍弃了圆柱部分螺旋刃结构，简化球头部分结构，可以有效降低刀具制备难度提高加工质量。

技术领域

本发明涉及一种新型微细球头铣刀及刃磨制备工艺，属于微细铣削加工技术领域。

背景技术

目前微细铣削加工中应用的微细铣刀根据结构类型不同主要有传统螺旋刃球头铣刀整体或者局部等比例缩小的微细铣刀和特殊结构的微细铣刀。大多数微细铣刀的设计思路是对传统螺旋刃铣削刀具进行结构简化，但是在实际微细铣削加工中，由于尺度效应的存在，传统螺旋刃微细铣刀表现出了传统铣削中所未见的缺陷，不能满足微细铣削领域的要求。随着零部件的微型化，以及一些难加工材料在微细加工领域的应用，对微细铣刀的结构及制备工艺提出了更高的要求。微细铣刀具有特征尺寸小，加工难度极大的特点需要针对微细切削的特点和加工机理，面向多种难加工材料微小零件或结构具体加工需求的进行结构设计，既要简化刀具结构，提高刀具制备的可加工性，还要保证刀具的切削性能。理想的微细铣刀应该结构简单以便于制造，同时尽可能的提高刀具切削加工性能。为此，本发明提出了一种新型微细球头铣刀及其磨削制备工艺方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型微细球头铣刀及其磨削制备工艺方法，用于降低微细刀具的制备难度，推动微细刀具的实用化，满足微细铣削加工的应用需要。

实现本发明的技术方案如下：

一种新型整体式微细球头铣刀，主要由球头和圆柱组成的刀头部分、圆锥刀颈部分和圆柱刀柄部分组成，其整体结构如图1(a)所示；球头部分结构设计为中心对称双刃结构，前刀面S1是倾斜的平面，后刀面S2是圆锥面，切削刃C1由倾斜的平面和圆锥面相交而成的曲线构成，如图1(b)所示。

通过对该刀具角度分析发现其具有等法向前角、等法向后角、等法向楔角以及小负螺旋角特点；一方面前刀面设计为倾斜的平面和后刀面设计为圆锥面可以有助于增强刀具切削刃口强度，减少刀具与工件的接触磨擦，从而有效降低刀具磨损延长刀具寿命，对称结构设计减小刀具的动不平衡量；另一方面，舍弃了圆柱部分螺旋刃结构，简化球头部分结构，可以有效降低刀具制备难度提高加工质量。

一种制备微细球端铣刀的工艺，具体过程为：

微细球头铣刀的前刀面S1为平面，采用圆柱砂轮端面来刃磨前刀面，刃磨方法见图3。磨削加工时，使刀具毛坯沿U轴负向移动距离R，使球心O_d位于 W轴旋转中心上，然后刀具毛坯绕W轴旋转-γ₀，保证前刀面与平面X_dZ_d的夹角，接着刀具毛坯沿Y轴移动-(L₂-LW₁)+R·sinγ₀保证点O_d到砂轮的距离，最后通过圆柱砂轮沿X轴的移动实现前刀面刃磨加工。

微细球头铣刀的后刀面S2是圆锥面，采用特定角度锥面砂轮圆锥面刃磨后刀面，刃磨后刀面时砂轮与刀具的相对位置如图4所示，磨削加工时，使刀具毛坯沿U轴负向移动距离R，使球心O_d位于W轴旋转中心上，然后刀具毛坯绕W轴旋转γ₀使前刀面与砂轮小端面平行，控制机床X，Y和Z轴由初始位置分别移动R·cosγ₀-L₁，LW₁-L₂-R·sinγ₀和-L₃。刀具刃磨过程中，刀具固定不动，砂轮沿着X，Z轴联动，运动轨迹为圆心在中心线C2上，半径为R·cosγ₀的一段圆弧。