[发明专利]一种微刃切削刀具及其制造方法

说明书

本发明涉及一种微刃切削刀具及其制造方法，所述微刃切削刀具包括刀柄及与其连接的刀头，所述刀头上设置有复数个切削刃，所述刀头远离刀柄的一端上具有复数个切削刃，所述切削刃的刃口在宏观上为长直刃或者曲线刃，在微观上具有随机分布的不规则锯齿状的微刃，所述微刃的宽度和深度的范围均为5μm～20μm，相邻的两个所述切削刃之间具有排屑槽。所述微刃切削刀具在宏观上进行铣削加工，而在微观下，刃口上分布的不规则微小锯齿模拟磨削加工特性对材料进行微量磨削，复数个切削刃在加工中进行去除路径多次重叠，两种加工方式复合实现难加工硬脆材料的超精加工。

技术领域

本发明涉及切削刀具技术领域，具体地来说，是一种微刃切削刀具及其制造方法。

背景技术

高速切削加工技术是一项集高效、优质、低耗于一身的先进制造技术，切削刀具是高速切削的关键；高速切削刀具包括硬质合金、涂层刀具、陶瓷、立方氮化硼和金刚石刀具等。其中，刀具切削刃是在切削加工中与材料直接接触的部分，切削刃的形式对其物理性能和切削性能起到至关重要的作用，是影响加工质量及刀具寿命影响的关键。

在刀具的制造过程中，刃磨是获得成品刀具必须经过的一道加工工序。刃磨是在加工出刀具基本形状后，对刀具切削刃进行精加工，以获得高质量高直线度高完整度以及合适的几何角度的一种加工工序；传统刃磨通常使用砂轮进行磨削加工，现在随着技术的发展还可以使用磨料射流、激光、离子束、电化学等方法进行加工。

随着现代技术的发展，制造业也在高速发展，对零件的材料选择和加工质量要求越来越高，加工件表面质量要达到纳米级粗糙度，加工尺寸也越来越小，这对加工刀具提出了更高的要求。普遍使用的加工刀具已经无法实现超精加工要求，因此对新的刀具形貌设计及制造方法提出了新的要求。要实现超精加工，切削刃的设计和加工方法选择尤为重要，理论上，要获得高加工质量高寿命的刀具，切削刃必须具有高直线度及高完整度，即在宏观条件下，切削刃呈长直刃或者大曲率曲线刃，在微观下呈现高精度直刃，刃口越锋利越好且不能有崩缺及凸起，这样才不会使加工表面形成损伤。但是实际上在加工中，切削刃与工件呈线接触形式，过于锋利的刀具在接触的一瞬间切削刃会受到瞬时机械冲击的作用，在这种极大的力的作用下刃口极容易直接崩缺，因此在实际加工过程中通常需要给刀具切削刃进行倒圆角的设计，就是让刃口拥有一定的圆弧度，使刀具的切削刃不会在接触到材料的一瞬间产生崩缺。但是切削刃圆角设计在某种程度上是降低了刀具锋利度的。

为实现刀具既有较高的锋利度又有高的刚度，实现刀具质量与寿命的统一，很多学者都对刀具切削刃进行了大量的研究，但是查阅文献可知，现有对刀具切削刃的设计都集中在宏观刃口设计上，包括刀具前后角度、断屑槽、前后刀面微结构等，对刃口的加工质量要求追求高直线度及钝圆形式与半径设计，并未对刃口的微观形貌进行详细的研究。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提出一种微刃切削刀具及制造方法，实现针对石墨、陶瓷、蓝宝石、玻璃等难加工硬脆材料高表面质量、低损伤的超精加工。

上述目的通过以下方案实现：

一种微刃切削刀具，其包括刀柄及与其连接的刀头，所述刀头上设置有复数个切削刃，所述切削刃的刃口在宏观上呈现为长直刃或者曲线刃，在微观上具有随机分布的不规则的锯齿状的微刃，所述微刃的宽度和深度为5μm～20μ m，相邻的两个所述切削刃之间具有排屑槽。

进一步的，所述微刃用于在切削过程中与材料加工面直接接触，并参与切削过程。

进一步的，所述切削刃的刃宽为0.015mm～0.05mm，所述切削刃的深度为1mm～4mm。

进一步的，所述切削刃的数量为8～100个。

进一步的，所述切削刃的前角为～10°～+10°，所述切削刃的后角为15°～50°。

进一步的，所述微刃切削刀具为球刀、圆鼻刀、平底刀、侧铣刀、倒角刀中的一种。