一种微铣刀及其皮秒激光制备方法技术

本发明专利技术公开了一种微铣刀及其皮秒激光制备方法，涉及微铣刀制备技术领域。该微铣刀包括刀柄、目标切削部分以及位于所述目标切削部分和所述刀柄之间的过渡部分；所述目标切削部分的外表面包括前刀面、底后刀面、侧后刀面以及非切削面；所述前刀面、所述底后刀面和所述侧后刀面均是采用皮秒激光切向逐层去除方式对所述半加工切削部分进行处理后形成的平面；所述前刀面与所述底后刀面之间形成底刃；所述前刀面与所述侧后刀面之间形成侧刃。本发明专利技术通过不同皮秒激光加工工艺制备微铣刀，以实现小直径微细铣刀的高效高质量加工目的。直径微细铣刀的高效高质量加工目的。直径微细铣刀的高效高质量加工目的。

【技术实现步骤摘要】
一种微铣刀及其皮秒激光制备方法


[0001]本专利技术涉及微铣刀制备
，特别是涉及一种微铣刀及其皮秒激光制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着航空航天、国防工业、现代医学以及生物工程技术的发展，对微小装置的功能、结构复杂程度、可靠性的要求越来越高，从而使得对特征尺寸在微米级到毫米级、采用多种材料、且具有一定形状精度和表面质量要求的精密三维微小零件的需求日益迫切，一些难加工结构已成为机械加工领域的一个难题。而微细铣削加工作为一种基础且高效的加工方法，完全具备加工复杂微结构的能力，但小直径的微细铣刀由于其刚度较差且结构尺寸较小，传统磨削加工由于磨削力、磨削热的影响，易出现刃口缺陷及断刀等现象。而皮秒激光在加工质量、速度与材料适应性等方面具有更突出的优势，且与常规激光相比有着极小的加工热效应。目前有人提出的激光加磨削的组合加工方法虽然可加工出高质量的微细铣刀，但加工过程较为繁琐，且当加工直径小于100微米的微铣刀时仍面临着断刀的风险。显然，现有的加工方法和刀具结构方案已经不能满足加工生产的需求。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种微铣刀及其皮秒激光制备方法，通过不同皮秒激光加工工艺制备微铣刀，以实现小直径微细铣刀的高效高质量加工目的。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]本专利技术提供了一种微铣刀，包括刀柄、目标切削部分以及位于所述目标切削部分和所述刀柄之间的过渡部分；所述目标切削部分的外表面包括前刀面、底后刀面、侧后刀面以及非切削面；
[0006]所述前刀面、所述底后刀面和所述侧后刀面均是采用皮秒激光切向逐层去除方式对所述半加工切削部分进行处理后形成的平面；所述非切削面为除所述前刀面、所述底后刀面、所述侧后刀面之外所述目标切削部分剩余的外表面；所述半加工切削部分为采用皮秒激光正向逐层去除方式对原始切削部分进行处理后形成的多棱柱体；所述原始切削部分为未加工且形状为圆柱体的切削部分；
[0007]所述前刀面与所述底后刀面之间形成底刃；所述前刀面与所述侧后刀面之间形成侧刃。
[0008]可选地，前角为0
°
，底刃后角为15
°‑
25
°
，侧刃后角为20
°‑
35
°
，刃倾角为7
°‑
15
°
。
[0009]可选地，所述过渡部分通过焊接工艺固定在所述刀柄上，所述过渡部分的材质为硬质合金。
[0010]可选地，所述原始切削部分的材质为PCD。
[0011]可选地，所述微铣刀的整体长度为35mm，所述刀柄的直径为4mm，所述目标切削部分的有效切削直径为80
‑
120μm，所述目标切削部分的有效长度为70
‑
100μm，所述过渡部分
的直径为75
‑
90μm，所述过渡部分的长度为200
‑
250μm。
[0012]本专利技术还提供了一种微铣刀的制备方法，包括：
[0013]将原始切削部分通过原始过渡部分固定在刀柄上；
[0014]采用皮秒激光正向逐层去除方式对所述原始切削部分及所述原始过渡部分进行处理，形成半加工切削部分及过渡部分；所述半加工切削部分与所述过渡部分均为多棱柱体；
[0015]采用皮秒激光切向逐层去除方式对所述半加工切削部分进行处理，形成前刀面、底后刀面和侧后刀面；所述前刀面、所述底后刀面和所述侧后刀面均为平面，且所述前刀面由弧面过渡至所述过渡部分。
[0016]可选地，所述采用皮秒激光正向逐层去除方式对所述原始切削部分及原始过渡部分进行处理，形成半加工切削部分及过渡部分，具体包括：
[0017]采用与所述原始切削部分表面垂直的皮秒激光加工策略，不断沿着皮秒激光出射方向逐层往下去除材料，并根据设定需求改变皮秒激光轨迹，进而形成过渡部分及粗制的半加工切削部分；
[0018]采用与粗制的所述半加工切削部分表面平行的皮秒激光加工策略，从粗制的所述半加工切削部分的最外层逐层切向去除表面材料，进而形成精致的半加工切削部分；
[0019]其中，每层去除材料的厚度小于5微米。
[0020]可选地，所述采用皮秒激光切向逐层去除方式对所述半加工切削部分进行处理，形成前刀面、底后刀面和侧后刀面，具体包括：
[0021]采用与精致的所述半加工切削部分表面平行的皮秒激光加工策略，从精致的所述半加工切削部分的最外层逐层切向去除表面材料，并根据设定需求改变皮秒激光轨迹以及采用皮秒激光出射端成型刀尖，进而形成前刀面、底后刀面和侧后刀面；其中，每层去除材料的厚度小于5微米。
[0022]可选地，所述皮秒激光为脉冲长度为10皮秒、波长为532nm的脉冲激光。
[0023]可选地，在皮秒激光正向逐层去除方式中，所述皮秒激光的单脉冲能量为5
‑
30μJ，扫描速度为50
‑
500mm/s；
[0024]在皮秒激光切向逐层去除方式中，所述皮秒激光的单脉冲能量为60
‑
120μJ，扫描速度为2
‑
30mm/s。
[0025]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0026]本专利技术基于高质量微铣刀的制备需求，公开了一种微铣刀及其皮秒激光制备方法。本专利技术用于实现较小直径的微铣刀的加工制造，提高了微铣刀的加工效率和加工质量，采用不同加工策略的组合加工可实现复杂结构微细刀具的高精度、高质量成型，实现高性能微细铣刀的皮秒激光直接成型。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为本专利技术一种微铣刀的皮秒激光制备方法的过程示意图；
[0029]图2为本专利技术高精度刀具外形成型方法的过程示意图；
[0030]图3为本专利技术高质量表面成型方法的过程示意图；
[0031]图4为本专利技术高锋利度刀尖成型方法的过程示意图；
[0032]图5为本专利技术微铣刀的结构示意图；
[0033]图6为本专利技术底刃后角的示意图；
[0034]图7为本专利技术侧刃后角的示意图。
具体实施方式
[0035]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0036]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微铣刀，其特征在于，包括刀柄、目标切削部分以及位于所述目标切削部分和所述刀柄之间的过渡部分；所述目标切削部分的外表面包括前刀面、底后刀面、侧后刀面以及非切削面；所述前刀面、所述底后刀面和所述侧后刀面均是采用皮秒激光切向逐层去除方式对所述半加工切削部分进行处理后形成的平面；所述非切削面为除所述前刀面、所述底后刀面、所述侧后刀面之外所述目标切削部分剩余的外表面；所述半加工切削部分为采用皮秒激光正向逐层去除方式对原始切削部分进行处理后形成的多棱柱体；所述原始切削部分为未加工且形状为圆柱体的切削部分；所述前刀面与所述底后刀面之间形成底刃；所述前刀面与所述侧后刀面之间形成侧刃。2.根据权利要求1所述的一种微铣刀，其特征在于，前角为0
°
，底刃后角为15
°‑
25
°
，侧刃后角为20
°‑
35
°
，刃倾角为7
°‑
15
°
。3.根据权利要求1所述的一种微铣刀，其特征在于，所述过渡部分通过焊接工艺固定在所述刀柄上，所述过渡部分的材质为硬质合金。4.根据权利要求1所述的一种微铣刀，其特征在于，所述原始切削部分的材质为PCD。5.根据权利要求1所述的一种微铣刀，其特征在于，所述微铣刀的整体长度为35mm，所述刀柄的直径为4mm，所述目标切削部分的有效切削直径为80
‑
120μm，所述目标切削部分的有效长度为70
‑
100μm，所述过渡部分的直径为75
‑
90μm，所述过渡部分的长度为200
‑
250μm。6.一种微铣刀的皮秒激光制备方法，其特征在于，包括：将原始切削部分通过原始过渡部分固定在刀柄上；采用皮秒激光正向逐层去除方式对所述原始切削部分及所述原始过渡部分进行处理，形成半加工切削部分及过渡部分；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝秀清，怯士航，邱振宇，夏安南，张路明，万雅芳，杨吟飞，赵国龙，李亮，何宁，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：