一种金属陶瓷微细铣刀的制造方法及铣刀技术

本发明专利技术涉及一种金属陶瓷微细铣刀的制造方法及铣刀，涉及机械刀具及材料成型相关技术领域。本方法和技术制造出的陶瓷微细铣刀适用于高速微细铝合金、钛合金、不锈钢和模具钢，铣削效率和零件表面质量比硬质合金刀具提高1.5～2.0倍，且成本低，设备及工艺简单，易于产业化，填补了微细铣刀领域的空白。制造方法部分主要包括如下步骤：(1)将陶瓷复合粉体各组分称重,混合，真空干燥，冷压成饼坯；(2)在热压真空烧结炉中进行烧结制备，获得大块棒坯；(3)采用线切割方法制出小尺寸棒材；(4)在超精密工具磨床上，采用金刚石砂轮对棒材的工作部进行开刃和修磨，实现铣刀的主切削刃、副切削刃、螺旋槽、前角和后角成型。

Method for manufacturing metal ceramic micro milling cutter and milling cutter

The invention relates to a manufacturing method of a cermet micro milling cutter and a milling cutter, relating to the technical field of mechanical cutting tools and material shaping. The method and technology to produce ceramic micro milling cutter for high speed micro Aluminum Alloy, titanium alloy, stainless steel and mould steel, milling efficiency and surface quality of 1.5 to 2 times higher than that of hard alloy cutting tools, equipment and low cost, and has the advantages of simple process, easy industrialization, to fill the gaps in the field of micro milling cutter. The manufacturing method mainly comprises the following steps: (1) the ceramic composite powder were weighed, mixed, vacuum drying, cold pressed cake billet; (2) were prepared by hot pressing sintering in a vacuum sintering furnace, for a large chunk of rod; (3) cutting method produced small size bars by line; (4) in the ultra precision tool grinding machine, the Ministry of the diamond grinding wheel and grinding bar edge milling cutter, realize the main cutting edge, cutting edges, spiral groove, before and after angle molding.

【技术实现步骤摘要】
一种金属陶瓷微细铣刀的制造方法及铣刀
本专利技术涉及机械加工相关
，具体的说，是涉及一种金属陶瓷微细铣刀的制造方法及铣刀。
技术介绍
微细铣削技术一般是采用小于的微铣刀在高速机床上对结构特征1mm以下的微小构件进行微米级去除的加工方法，是一种具有较高精度的三维微小零件制造技术。微铣刀不是传统铣刀整体形状和局部结构的简单等比例缩小，目前国内外已研制出了一系列的微铣刀，满足了微加工需求。从微铣刀材质看，主要有高速钢、硬质合金、PCD和金刚石；前两者成形性能优良、韧性好，容易获得锋利的刃口，但耐磨性和尺寸精度保持性欠缺；后两者硬度高、可制出锋利耐磨刃口，但是成性性能差、结构制造性弱，且刃-体须单独制造后再连接、工艺复杂。而综合力学性能介于碳化钨与PCD之间的陶瓷却无用于制造微细铣刀的相关研究。从加工对象看，高速钢和硬质合金微铣刀只能切削硬度低于其本身的工件材料，而众多的其他难加工材料始终是其努力逾越的屏障；PCD微铣刀虽刃口锋利，但由于材质成分特性的限制，无法摆脱只能加工有色金属的应用限制。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种金属陶瓷微细铣刀的制造方法。利用本方法可以制造出高性能的陶瓷微细铣刀，能够填补微细铣刀中基本没有以金属陶瓷材料制成的领域空白，并能够更大程度上满足多种类零件材料的微细加工。并具有陶瓷微细铣刀刃形精准、性能优良、成本低廉和工艺简单的优点。为了达成上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种金属陶瓷微细铣刀的制造方法，主要步骤如下：(1)将陶瓷复合粉体各组分称重,混合，真空干燥，冷压成饼坯；(2)在热压真空烧结炉中进行烧结制备，获得大块棒坯；(3)采用线切割方法制出小尺寸棒材；(4)在超精密工具磨床上，采用金刚石砂轮对棒材的工作部进行开刃和修磨，实现铣刀的主切削刃、副切削刃、螺旋槽、前角和后角成型，从而制造出微细铣刀。上述的方法中，优选的是，所述陶瓷复合粉体包括：85％～92％的Ti粉，≤10％的WC粉，≤6％的TaC粉，8％～12％的Ni和Co混合粉，≤4％的Mo粉。上述的方法中，优选的是，所述步骤(1)中的具体过程包括：将Ti粉、WC粉、TaC粉、纳米Ni和Co混合粉和Mo粉装入球磨机中，进行球磨后干燥，并过筛，随后冷压成型。上述的方法中，优选的是，所述步骤(2)中制备工艺过程包括：将冷压坯饼放入真空高温烧结炉内，抽真空，真空度达到0.1MPa时，开始加热并加压，至设定压力后保温，保温结束后自然冷却，制成金属陶瓷饼块。上述的方法中，优选的是，所述步骤(3)中线切割加工的过程为：在线切割机床加工出规格为的金属陶瓷微细铣刀棒材。上述的方法中，优选的是，所述步骤(4)中首先加工螺旋槽，螺旋槽的加工过程为：在超精密工具磨床上，使用拥有圆弧和折线组合曲线廓形、且厚度与微铣刀直径相匹配的金刚石砂轮，在轴向和径向方向进行材料螺旋槽磨削去除，以成型螺旋槽。上述的方法中，优选的是，所述步骤(4)中加工主切削刃的过程包括：当加工完成螺旋槽后，螺旋槽与微细铣刀圆柱面的交线即为主切削刃。上述的方法中，优选的是，所述步骤(4)中加工副切削刃的过程包括：在加工完螺旋槽之后，采用片状圆柱金刚石砂轮对微铣刀棒料端面上的螺旋槽轮廓进行修磨，使之与铣刀棒料轴线平行成-5°～+5°的夹角。上述的方法中，优选的是，所述步骤(4)中加工前角和后角过程包括：在螺旋槽的加工过程中，通过修整金刚石砂轮的外圆轮廓、调整金刚石砂轮安装角度和螺旋槽角度，在主切削刃上形成0°～20°的径向前角以及0°～25°的周齿后角，而螺旋角等同于铣刀周齿上的轴向前角；在上述副切削刃的加工过程中，调整片状圆柱金刚石砂轮与铣刀棒料轴线的夹角，在端齿上形成-5°～+5°的轴向前角，调整盘形金刚石砂轮的端面与铣刀径向剖面的夹角，形成5°～20°的端齿后角。在提供上述结构方案的同时，本专利技术还提供了一种基于上述的方法所制造的金属陶瓷微细铣刀，该微铣刀的直径尺寸为该维微细铣刀包括柄部、过渡锥部和切削部分；过渡锥部联接柄部和切削部分；其中，该微细铣刀的主切削刃为圆周螺旋刃，起到主要切削作用；副切削刃为端面刃，切削作用次于主切削刃；螺旋槽作用时排屑和容屑。本专利技术的有益效果是：(1)首先充分利用净尽热压成形烧结净的优点，制备出了具有高综合力学性能的陶瓷材质，为其能够成功制造出的微细铣刀提供有力的支撑。(2)充分利用微细铣削微去除量产生的小切削力和低切削温度对铣刀用材的力学性能的特殊要求，保证了陶瓷制成微细铣刀的使用可行性。(3)陶瓷的硬度要高于硬质合金和高速钢，刀具的刃口具有更强的锋利保持性，这对微细铣刀更为关注刃口性能来说是十分有利的。(4)利用本方法制造出的陶瓷微细铣刀适用于高速微细铝合金、钛合金、不锈钢和模具钢，铣削效率和零件表面质量比硬质合金刀具提高1.5～2.0倍，且成本低，设备及工艺简单，易于产业化，填补了微细铣刀领域的空白。附图说明图1是本专利技术的中制造方法的流程图；图2是本专利技术中铣刀的结构示意图；图3是图2中A处的局部放大图；图4是图3中B向视图；图5是图3中C-C剖面视图图6是依靠本专利技术的制造方法所制造出的金属陶瓷微细铣刀的实物图；图7是图5的正视图；图中：切削部分1，过渡锥部2，柄部3；主切削刃4，螺旋槽5，副切削刃6，副后刀面7，前角8，后角9。具体实施方式下面将结合附图3对本专利技术进行详细说明。实施例：一种金属陶瓷微细铣刀的制造方法，主要流程如图1所示，包括如下步骤：(1)将陶瓷复合粉体各组分称重,混合，真空干燥，冷压成饼坯；(2)在热压真空烧结炉中进行烧结制备，获得大块棒坯；(3)采用线切割方法制出小尺寸棒材；(4)在超精密工具磨床上，采用金刚石砂轮对棒材的工作部进行开刃和修磨，实现铣刀的主切削刃4、副切削刃6、螺旋槽5、前角8和后角9成型，从而制造出微细铣刀。所述陶瓷复合粉体的材料具体组分为：85％～92％的超细Ti(C3N7)粉，≤10％的WC粉，≤6％的TaC粉，8％～12％的Ni和Co混合粉(例如Ni和Co粉均为4％)，≤4％的Mo粉。所述步骤(1)中具体的过程包括：将超细Ti(C7N3)粉、超细WC粉体、超细TaC粉、纳米Ni和Co混合粉和Mo粉装入球磨机中，进行球磨后干燥，并过筛，随后冷压成型。例如，可以混合粉末球磨10-30小时后干燥，用200目筛过筛；将过筛后的复合粉末置于石墨容器中封闭，在压力机上用30MPa压力将粉体冷压成直径的饼坯。所述步骤(2)中制备工艺过程包括：将冷压坯饼放入真空高温烧结炉内，抽真空，真空度达到0.1MPa时，开始加热并加压，至设定压力后保温，保温结束后自然冷却，制成金属陶瓷饼块。较佳的选择为，在30～50分钟内温度升至1450℃～1550℃、压力升至15MPa～30MPa下，保温30～50分钟，停止加热自然冷却，制备出金属陶瓷饼块。该金属陶瓷饼块的直径为优选所述步骤(3)中线切割加工的过程包括：在线切割机床加工出规格为的金属陶瓷微细铣刀棒材。加工过程中的工艺参数为：脉冲宽度36us、脉冲间隔8us、电流4A、电压90V、钼丝直径油冷。所述步骤(4)中首先加工螺旋槽，其过程包括：在超精密工具磨床上，使用拥有圆弧和折线组合曲线廓形、且厚度与微铣刀直径相匹配的金刚石砂轮，在轴向和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属陶瓷微细铣刀的制造方法，其特征在于，步骤如下：(1)将陶瓷复合粉体各组分称重,混合，真空干燥，冷压成饼坯；(2)在热压真空烧结炉中进行烧结制备，获得大块棒坯；(3)采用线切割方法制出小尺寸棒材；(4)在超精密工具磨床上，采用金刚石砂轮对棒材的工作部进行开刃和修磨，实现铣刀的主切削刃、副切削刃、螺旋槽、前角和后角成型，从而制造出微细铣刀。

【技术特征摘要】
1.一种金属陶瓷微细铣刀的制造方法，其特征在于，步骤如下：(1)将陶瓷复合粉体各组分称重,混合，真空干燥，冷压成饼坯；(2)在热压真空烧结炉中进行烧结制备，获得大块棒坯；(3)采用线切割方法制出小尺寸棒材；(4)在超精密工具磨床上，采用金刚石砂轮对棒材的工作部进行开刃和修磨，实现铣刀的主切削刃、副切削刃、螺旋槽、前角和后角成型，从而制造出微细铣刀。2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述陶瓷复合粉体包括：85％～92％的Ti粉，≤10％的WC粉，≤6％的TaC粉，8％～12％的Ni和Co混合粉，≤4％的Mo粉。3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述步骤(1)中的具体过程包括：将Ti粉、WC粉、TaC粉、纳米Ni和Co混合粉和Mo粉装入球磨机中，进行球磨后干燥，并过筛，随后冷压成型。4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述步骤(2)中制备工艺过程包括：将冷压坯饼放入真空高温烧结炉内，抽真空，真空度达到0.1MPa时，开始加热并加压，至设定压力后保温，保温结束后自然冷却，制成金属陶瓷饼块。5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述步骤(3)中线切割加工的过程为：在线切割机床加工出规格为的金属陶瓷微细铣刀棒材。6.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述步骤(4)中首先加工螺旋槽，螺旋槽的加工过程为：在超精密工具磨床上，使用拥有圆弧和折线组合曲线廓...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹斌，周辉军，徐开涛，王一顺，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37