【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微铣刀制备，尤其是指一种微铣刀的快速制备方法。
技术介绍
1、随着现代加工技术水平的发展，微小型器械和装置在航空航天、生物工程、医疗、汽车、国防军工等领域的应用越来越广泛，其功能的多样性和微结构的复杂程度也越来越高。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。目前有人提出的皮秒激光加工方法虽然可加工出高质量的微细铣刀，但材料去除量大，加工过程较为繁琐，效率较低。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
1、为此，本专利技术提供一种微铣刀的快速制备方法，通过cvd沉积及不同皮秒激光加工工艺制备涂层微铣刀，以实现系列小直径微细铣刀的高效高质量加工目的。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种微铣刀的快速制备方法，包括：
3、将硬质合金棒料磨削出刀杆和刀头，所述刀头包括底后刀面；
4、采用cvd法在所述刀头表面沉积一层金刚石涂层；
5、采用皮秒激光对所述刀杆进行加工，形成多棱柱型刀杆；>
6、采用皮秒激光将沉积所述金刚石涂层后的所述刀头进行前刀面以及侧后刀面的加工，所述前刀面与所述侧后刀面形成侧刃，即主切削刃，所述前刀面与底后刀面形成底刃，即成型刀尖，并形成所述微铣刀。
7、在本专利技术的一种实施方式中，所述将硬质合金棒料磨削出刀杆和刀头，包括：
8、采用磨床将硬质合金棒料依次通过粗磨和精磨，形成所述初始微铣刀毛坯。
9、在本专利技术的一种实施方式中，所述采用cvd法在所述刀头表面沉积一层金刚石涂层，包括：
10、将刀头置于murakami溶液中，进行超声清洗，持续30分钟；所述murakami溶液的成分为氢氧化钾、铁氰化钾和水，其质量配比为1：1：10；
11、从所述murakami溶液中取出所述刀头，并用水清洗干净；
12、将清洗后的所述刀头置于caro混合酸溶液中，进行60秒的刻蚀，所述caro混合酸溶液的成分为浓硫酸和双氧水，其体积配比为1：10；
13、从所述caro混合酸溶液中取出所述刀头，并用丙酮溶液进行5分钟的超声清洗；
14、取出所述刀头并晾干，并放入热丝cvd装置的反应室中进行沉积cvd，在热丝cvd装置中，热丝化学气相沉积的工艺参数为：丙酮流量为50-70sccm、氢气流量为200-240sccm，热丝温度2000-2400°，压力为2.3-5.3kpa，沉积时间3-6h，使刀头形成的cvd金刚石涂层厚度为5-15μm。
15、在本专利技术的一种实施方式中，所述采用皮秒激光对所述刀杆进行加工，形成多棱柱型刀杆，包括：
16、使用皮秒激光切向逐层去除的方式所述刀杆进行处理，以形成所述多棱柱型刀杆。
17、在本专利技术的一种实施方式中，所述采用皮秒激光对所述刀杆进行加工，其中的皮秒激光参数为：脉冲长度为10皮秒，波长为523nm，单脉冲能量为50-100μj，扫描速度为2-35mm/s，扫描次数为1-5次。
18、在本专利技术的一种实施方式中，所述刀杆每次旋转45°进行切除，每层去除材料的厚度小于4μm，重复旋转七次并切除后，形成八棱柱型刀杆。
19、在本专利技术的一种实施方式中，所述采用皮秒激光将沉积所述金刚石涂层后的所述刀头进行前刀面以及侧后刀面的加工，其中的皮秒激光参数为：脉冲长度为10皮秒，波长为523nm，单脉冲能量为50-100μj，扫描速度为2-35mm/s，扫描次数为1-5次，每层去除材料的厚度小于4μm。
20、在本专利技术的一种实施方式中，所述采用皮秒激光将沉积所述金刚石涂层后的所述刀头进行前刀面以及侧后刀面的加工，包括：
21、采用皮秒激光切向逐层去除方式，根据预设皮秒激光轨迹，对沉积所述金刚石涂层后的所述刀头进行前刀面、侧后刀面的加工。
22、在本专利技术的一种实施方式中，所述对沉积所述金刚石涂层后的所述刀头进行前刀面、侧后刀面的加工，包括：
23、采用皮秒激光切向逐层去除的方式，按照预设的激光轨迹进行所述前刀面的成型，设置加工参数：激光扫描间距为1μm，光斑能量为62μj，扫描速度为4.5mm/s，频率为300khz，每层去除设定为1μm；
24、将所述前刀面转至背面195°，以利用皮秒激光加工侧后刀面，按照预设的激光轨迹，使用皮秒激光对侧后刀面进行加工后，与前刀面之间形成所述侧刃，侧刃后角为25°，设置加工参数：激光扫描间距为1μm，光斑能量为62μj，扫描速度为4.5mm/s，频率为300khz，每层去除设定为1μm。
25、在本专利技术的一种实施方式中，所述微铣刀的刃倾角为7°-15°，底刃后角为15°-25°，硬质合金棒料整体长度为35mm，连接刀杆的刀柄直径为4mm，刀杆和刀头直径100-200μm，刀杆刀头总长100-800μm。
26、本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
27、本专利技术所述的一种微铣刀的快速制备方法，在加工过程中首先利用砂轮精磨硬质合金刀具毛坯加工出底后刀面，接着利用化学气相沉积法在硬质合金刀具毛坯表面沉积一层cvd金刚石涂层形成微铣刀毛坯；接着采用皮秒激光切向逐层去除方式对毛坯刀杆部分进行处理形成八边形刀杆；最后采用皮秒激光切向逐层去除方式对毛坯刀头部分进行处理形成弧面的前刀面以及侧后刀面；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即主切削刃。本专利技术通过cvd沉积及不同皮秒激光加工工艺制备涂层微铣刀，以实现系列小直径微细铣刀的高效高质量加工目的。
28、本专利技术中，cvd金刚石涂层微铣刀既耐磨（cvd金刚石）又有韧性不易断裂（硬质合金）；底后刀面在毛坯阶段已精磨完成，减少后续皮秒激光加工步骤，且刀杆在毛坯阶段已精磨到比较小的直径，后续皮秒激光去除量大大减少，提高了加工效率并降低了皮秒激光加工热效应的影响，使微铣刀的加工更稳定，尺寸与预加工尺寸更接近，所设计的涂层刀具可以加工直径尺寸范围在50-200μm的一系列微铣刀。
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1.一种微铣刀的快速制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种微铣刀的快速制备方法，其特征在于，所述将硬质合金棒料磨削出刀杆和刀头，包括：
3.根据权利要求1所述的一种微铣刀的快速制备方法，其特征在于，所述采用CVD法在所述刀头表面沉积一层金刚石涂层，包括：
4.根据权利要求1所述的一种微铣刀的快速制备方法，其特征在于，所述采用皮秒激光对所述刀杆进行加工，形成多棱柱型刀杆，包括：
5.根据权利要求4所述的一种微铣刀的快速制备方法，其特征在于，所述采用皮秒激光对所述刀杆进行加工，其中的皮秒激光参数为：脉冲长度为10皮秒，波长为523nm，单脉冲能量为50-100μJ，扫描速度为2-35mm/s，扫描次数为1-5次。
6.根据权利要求4所述的一种微铣刀的快速制备方法，其特征在于，所述刀杆每次旋转45°进行切除，每层去除材料的厚度小于4μm，重复旋转七次并切除后，形成八棱柱型刀。
7.根据权利要求1所述的一种微铣刀的快速制备方法，其特征在于，所述采用皮秒激光将沉积所述金刚石涂层后的所述刀头进行前刀面
8.根据权利要求1所述的一种微铣刀的快速制备方法，其特征在于，所述采用皮秒激光将沉积所述金刚石涂层后的所述刀头进行前刀面以及侧后刀面的加工，包括：
9.根据权利要求7所述的一种微铣刀的快速制备方法，其特征在于，所述对沉积所述金刚石涂层后的所述刀头进行前刀面、侧后刀面的加工，包括：
10.根据权利要求1所述的一种微铣刀的快速制备方法，其特征在于，所述微铣刀的刃倾角为7°-15°，底刃后角为15°-25°。
...【技术特征摘要】
1.一种微铣刀的快速制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种微铣刀的快速制备方法，其特征在于，所述将硬质合金棒料磨削出刀杆和刀头，包括：
3.根据权利要求1所述的一种微铣刀的快速制备方法，其特征在于，所述采用cvd法在所述刀头表面沉积一层金刚石涂层，包括：
4.根据权利要求1所述的一种微铣刀的快速制备方法，其特征在于，所述采用皮秒激光对所述刀杆进行加工，形成多棱柱型刀杆，包括：
5.根据权利要求4所述的一种微铣刀的快速制备方法，其特征在于，所述采用皮秒激光对所述刀杆进行加工，其中的皮秒激光参数为：脉冲长度为10皮秒，波长为523nm，单脉冲能量为50-100μj，扫描速度为2-35mm/s，扫描次数为1-5次。
6.根据权利要求4所述的一种微铣刀的快速制备方法，其特征在于，所述刀杆每次旋转45°进行切除，每层去除材料的厚度小于...
【专利技术属性】
技术研发人员：郝秀清，万雅芳，李尚尚，张路明，胡智文，陈妮，赵国龙，杨吟飞，何宁，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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