一种模块化铣磨复合加工刀具及刀条涂层的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种模块化铣磨复合加工刀具及刀条涂层的制备方法，涉及铣磨加工刀具技术领域。该模块化铣磨复合加工刀具包括刀具基体和刀条，刀具基体的顶部设置有沉孔，基体的的周围均匀设置有多个刀条夹具，刀条夹具上设置有在竖直面内倾斜延伸的限位槽，刀条固定于限位槽内；刀具基体和刀条夹具上共同设置有冷却润滑通道；刀条的前刀面的表面依次设置有Ti/TiN涂层和TiAlN涂层；刀条的后刀面的表面设置有Ni基金刚石磨削涂层，Ni基金刚石磨削涂层上设置有金刚石磨粒。模块化设计使得刀条、刀条夹具、刀具基体之间具有多种组合方式，可周铣或端铣，可改变螺旋角，可抵消轴向铣磨分力，能够适应多种加工条件，且任意零部件损坏后可及时更换。后可及时更换。后可及时更换。

【技术实现步骤摘要】
一种模块化铣磨复合加工刀具及刀条涂层的制备方法


[0001]本专利技术涉及铣磨加工刀具
，具体为一种模块化铣磨复合加工刀具及刀条涂层的制备方法。

技术介绍

[0002]随着先进材料技术的发展，性能优异的新材料逐步获得应用，例如复合材料，其特点是比重小，比强度和比模量高，此外，还具备减磨耐磨、抗疲劳、抗蠕变、电绝缘等性能。在复合材料的机械加工过程中，多采用铣削刀具加工。由于复合材料中增强相与粘结相的结合方式会导致材料各向异性与不均匀性，不仅会导致铣削刀具失效较快，而且会导致加工质量较差，比如材料表面存在分层、表面撕裂、毛刺、裂纹、凹坑等缺陷。提高先进材料(复合材料)的加工质量与加工效率，是机械制造领域亟需解决的关键技术难题。
[0003]目前常用的铣削刀具结构设计分为整体式与可转位式两大类，例如玉米铣刀，虽然可转位铣刀可更换刀片，降低了成本，但是只能进行单一地铣削，且螺旋角不能改变，导致加工后材料表面质量较差。为了提高先进材料的加工表面质量，磨削作为一种后续补充的精加工方式，其去除量少，可以提高加工后工件表面质量，然而由于磨削装备的限制，仅限于外圆、内圆磨削、平面磨削以及刃磨等形式，并且存在加工效率较低的问题。因此开展新型结构的、铣磨一体化的高效加工刀具的设计与制备是提高先进材料加工质量与效率的关键。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种模块化铣磨复合加工刀具及刀条涂层的制备方法，模块化设计使得刀条、刀条夹具、刀具基体之间具有多种组合方式，可周铣或端铣，可改变螺旋角，可抵消轴向铣磨分力，能够适应多种加工条件，且任意零部件损坏后可及时更换；通过冷喷涂在后刀面上制备磨削涂层，涂层无相变，较厚且容易控制，热应力小，粉末可回收，成本低，可同步对铣削区域进行磨削，实现铣磨复合加工。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种模块化铣磨复合加工刀具，包括刀具基体和刀条，所述刀具基体的顶部设置有沉孔，所述基体的的周围均匀设置有多个刀条夹具，所述刀条夹具上设置有在竖直面内倾斜延伸的限位槽，所述刀条固定于所述限位槽内；
[0006]所述刀具基体和刀条夹具上共同设置有冷却润滑通道；
[0007]所述刀条的前刀面的表面依次设置有Ti/TiN涂层和TiAlN涂层；所述刀条的后刀面的表面设置有Ni基金刚石磨削涂层。
[0008]优选的，所述刀具基体设置成圆柱状结构，所述刀具基体的弧面周向上设置有多个夹具槽；所述刀条夹具固定于所述夹具槽内。
[0009]优选的，所述刀具基体上且位于所述夹具槽内沿竖向均匀设置有若干个第一螺纹孔，所述刀条夹具上设置有与所述第一螺纹孔相对应的夹具定位孔，所述夹具定位孔和第
一螺纹孔之间通过第一定位螺栓配合连接。
[0010]优选的，所述限位槽一侧的槽壁上设置有第二螺纹孔，所述刀条上设置有与所述第二螺纹孔相对应的刀条定位孔，所述刀条定位孔和第二螺纹孔之间通过第二定位螺栓配合连接。
[0011]优选的，所述沉孔设置于所述刀具基体的顶部，所述冷却润滑通道包括设置于所述沉孔下方的第一冷却润滑通道，所述刀具基体的侧壁上设置有多个与所述第一冷却润滑通道相连通的第二冷却润滑通道，所述刀条夹具设置有与所述第二冷却润滑通道相对应的第三冷却润滑通道。
[0012]优选的，所述限位槽与竖直面内的夹角设置为45
°
、30
°
或15
°
。
[0013]优选的，所述刀具基体和刀条夹具均采用高速工具钢或合金工具钢制成。
[0014]优选的，所述刀具基体和刀条夹具材料选用高速钢9W18Cr4V或硬质合金YG3。
[0015]所述Ni基金刚石磨削涂层上设置有金刚石磨粒。
[0016]一种用于模块化铣磨复合加工刀具的刀条涂层的制备方法，包括以下步骤，
[0017]第一步，通过离子镀的方式在刀条的前刀面上依次沉积Ti/TiN涂层和TiAlN涂层。
[0018]第二步，Ni基金刚石磨削涂层的制备，
[0019]将刀条固定在冷喷涂夹具上，使用冷喷涂枪，以经过加热的高压气体作为动力源将喷涂材料喷出，在后刀面上沉积为Ni基金刚石磨削涂层；
[0020]其中所述的喷涂材料为金刚石颗粒与球型Ni颗粒的混合物。
[0021]优选的，所述的球形Ni颗粒通过气雾法制备而成，高压气体的加热温度为200
‑
600℃。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0023]1、本专利技术，刀具模块化设计，刀条、刀条夹具与刀具基体之间有多种组合方式，并且在不更换刀具基体的情况下可设置多种螺旋角，从而适应多种加工条件，可周铣，也可端铣；此外，任意部件损坏后可及时更换，成本显著降低。
[0024]2、本专利技术，通过冷喷涂在后刀面上制备磨削涂层，涂层无相变，较厚且容易控制，沉积速度快，涂层较厚且较容易控制，热应力小，粉末可回收，成本低，可同步对铣削区域进行磨削，实现铣磨复合加工，铣削后紧跟磨削，二者近乎同步进行，刀条的后刀面设置的Ni基金刚石磨削涂层中的金刚石磨粒紧接着去除已加工表面残留材料以及回弹材料，进而提高材料成型精度与加工效率。
[0025]3、本专利技术，当刀条数量为偶数且半数刀条安装为反旋转方向时，铣磨产生的轴向分力可抵消，从而可以减轻先进材料在加工过程中出现的分层、撕裂等缺陷。
附图说明
[0026]图1为本专利技术模块化铣磨复合加工刀具的结构示意图；
[0027]图2为本专利技术刀具基体和刀条夹具之间的配合关系图；
[0028]图3为本专利技术刀具基体的结构示意图；
[0029]图4为本专利技术模块化铣磨复合加工刀具的平面结构图；
[0030]图5为本专利技术刀条夹具的结构示意图；
[0031]图6为本专利技术刀条的结构示意图；
[0032]图7为本专利技术Ti/TiN涂层和TiAlN涂层的设置方式图；
[0033]图8为本专利技术Ni基金刚石磨削涂层的设置方式图；
[0034]图9为本专利技术Ni基金刚石磨削涂层的制备方式图；
[0035]图10为本专利技术刀条的使用方式图；
[0036]图11为本专利技术刀条的排列方式图。
[0037]图中：
[0038]1‑
刀具基体，11
‑
沉孔，12
‑
第一冷却润滑通道，13
‑
夹具槽，14
‑
第二冷却润滑通道，15
‑
第一螺纹孔，
[0039]2‑
刀条夹具，21
‑
夹具定位孔，22
‑
第三冷却润滑通道，23
‑
限位槽，231
‑
槽壁，232
‑
第二螺纹孔，
[0040]3‑
刀条，3a
‑
前刀面，3b
‑
后刀面，31
‑
刀条定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模块化铣磨复合加工刀具，其特征在于：包括刀具基体和刀条，所述刀具基体的顶部设置有沉孔，所述基体的的周围均匀设置有多个刀条夹具，所述刀条夹具上设置有在竖直面内倾斜延伸的限位槽，所述刀条固定于所述限位槽内；所述刀具基体和刀条夹具上共同设置有冷却润滑通道；所述刀条的前刀面的表面依次设置有Ti/TiN涂层和TiAlN涂层；所述刀条的后刀面的表面设置有Ni基金刚石磨削涂层。2.根据权利要求1所述的一种模块化铣磨复合加工刀具，其特征在于：所述刀具基体设置成圆柱状结构，所述刀具基体的弧面周向上设置有多个夹具槽；所述刀条夹具固定于所述夹具槽内。3.根据权利要求2所述的一种模块化铣磨复合加工刀具，其特征在于：所述刀具基体上且位于所述夹具槽内沿竖向均匀设置有若干个第一螺纹孔，所述刀条夹具上设置有与所述第一螺纹孔相对应的夹具定位孔，所述夹具定位孔和第一螺纹孔之间通过第一定位螺栓配合连接。4.根据权利要求1所述的一种模块化铣磨复合加工刀具，其特征在于：所述限位槽一侧的槽壁上设置有第二螺纹孔，所述刀条上设置有与所述第二螺纹孔相对应的刀条定位孔，所述刀条定位孔和第二螺纹孔之间通过第二定位螺栓配合连接。5.根据权利要求1所述的一种模块化铣磨复合加工刀具，其特征在于：所述沉孔设置于所述刀具基体的顶部，所述冷却润滑通道包括设置于所述沉孔下方的第一冷却润滑通道，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：麻俊方，葛慧，李新堂，刘战强，韩林池，张凌冰，李明辉，张志成，
申请(专利权)人：中国重汽集团济南动力有限公司，
类型：发明
国别省市：