【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钛合金铣削加工，具体涉及一种用于铣削钛合金的整体微细陶瓷内冷铣刀。
技术介绍
1、公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
2、钛合金因其高强度、轻量化和耐热性等优异性能，而广泛应用于国防工业、航空航天等领域。也正因为钛合金具有优异性能导致了其可加工性差，例如钛合金在高温下保持高强度的能力，这对切削刀具带来巨大挑战，使钛合金成为典型的难加工材料。钛合金切削加工时存在以下问题：(1)由于钛合金高的屈服强度和抗拉强度，加工中所需的切削力会更大，导致更高的切削温度，与钢相比，在相同的切削速度下，钛合金的切削温度超过钢的两倍；(2)由于钛合金高的高温化学活性，钛在高温切削下会与大多数刀具材料发生化学反应，从而使切削过程中加剧粘结和氧化磨损；(3)由于钛合金导热系数低，刀具-切屑接触长度短，切削热集中在切削刃附近无法散失。不仅会加速刀具磨损，还会影响加工表面质量；(4)铣削过程中，切削刃上经常出现碎屑和断裂，且切削刃承受动态冲击会加速刀具磨损；(5)钛合金弹性模量小使得在加工过程中工件易发生弹性变形，产生“回弹”现象，造成刀具系统发生颤振；(6)实际生产中加工钛合金的切削速度多在30～60m/min，这大大限制了钛合金的加工效率。因此，如何降低钛合金的切削温度、降低振动、减小刀具磨损、提高加工质量和加工效率，实现对钛合金材料的高速高质高效加工成为亟待解决的技术难题。
3、因此，钛合金加工时
技术实现思路
1、为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种用于铣削钛合金的整体微细陶瓷内冷铣刀，该铣刀有利于切削温度的降低、减小刀具磨损，可以提高刀具寿命和加工效率。
2、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
3、一方面，一种用于铣削钛合金的整体微细陶瓷内冷铣刀，铣刀的材料按照重量百分数计，包括以下原料：wc 10.0～30.0％，3y-zro2 5.0～25.0％，助烧结剂3.0～5.0％，余量为ti(c0.7,n0.3)；其中，wc、助烧结剂、ti(c0.7,n0.3)的颗粒为微米级，3y-zro2的颗粒为纳米级，助烧结剂为ni和co；3y-zro2通过硅烷偶联剂分散均匀；
4、所述铣刀为立铣刀结构，包括铣刀刀体、铣刀刃部和铣刀柄部；所述铣刀刃部中，径向前角为8°～15°，轴向前角为8°～15°，第一后角为10°～20°，第二后角为20°～30°，侧切削刃之间的夹角为不等螺旋角结构，底切削刃邻的两个端齿刀刃之间为不等分齿结构；铣刀轴向中心设置内部冷却液通道。
5、本专利技术在前研究中提供了碳氮化钛基微纳复合陶瓷刀具材料，具有高硬度和高断裂韧度，能够有效提供刀具切削加工性能和刀具寿命；同时提高铣削刀具的耐磨性和高温化学稳定性。然而，经过进一步研究发现，该材料作为载体形成的铣刀难以在钛合金表面获得良好的加工表面，且仍然存在刀具寿命较低等问题。为此，本专利技术在该刀体材料的基础上进一步对其结构进行改进。
6、首先，由于本专利技术采用的材料具有很高的硬度可以有效提高刀具的耐磨性，虽然其断裂韧度较高，但是其未经结构设计的铣刀在加工钛合金过程中仍然存在崩刃导致的铣刀寿命达不到预期，因此，本专利技术对径向前角λ、轴向前角λ0、第一后角α1、第二后角α2进行重新设计，该角度结构设计可以在保证切削刃锋利度的前提下能够有效抑制崩刃，提高刀具寿命。
7、其次，由于钛合金弹性模量小，在采用上述角度设计后，其加工过程易发生颤振，因此，本专利技术通过设置侧切削刃之间的夹角为不等螺旋角结构，底切削刃相邻的两个端齿刀刃之间为不等分齿结构，以构成不等分度不等螺旋角结构的陶瓷铣刀，通过改变齿距和螺旋角分布，进而使铣刀各刀齿的每齿进给量、切入切出周期发生变化，来破坏激振力在频域上的分布，使铣刀频域能相对分散，以减少切削振动、提高切削效率，进而改善切削加工表面质量。
8、再次，虽然通过上述角度设计和不等分度不等螺旋角结构的设计能够实现对钛合金的加工，但是由于钛合金的高强度性能导致切削温度高，使得刀具磨损严重，从而降低刀具使用寿命，因此本专利技术在铣刀轴向中心设置内部冷却液通道，不仅可以有效增加冷却速度、降低切削温度、减小刀具磨损、提高刀具寿命，同时还降低了冷却润滑过程造成的环境污染。
9、另一方面，一种铣削钛合金的装置，包括上述铣刀和铣床，所述铣床是用所述铣刀对工件进行铣削加工的机床。
10、本专利技术的有益效果为：
11、(1)本专利技术采用新型陶瓷刀具材料，能够提高铣削刀具的耐磨性和高温化学稳定性，可以有效改善钛合金在精密加工中的铣削性能，有利于提高刀具寿命和加工效率。
12、(2)本专利技术在采用新型陶瓷刀具材料的基础上，采用不等螺旋角不等齿距的结构可以抑制铣削钛合金过程中发生的颤振，从而减小切削力，更容易获得良好的加工表面。
13、(3)本专利技术在采用新型陶瓷刀具材料的基础上，设置内部冷却通道，可以对刀-工接触区域进行有效的润滑、冷却。不仅可以有效增加冷却速度、降低切削温度、减小刀具磨损、提高刀具寿命，同时还降低了冷却润滑过程造成的环境污染。
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1.一种用于铣削钛合金的整体微细陶瓷内冷铣刀，其特征是，铣刀的材料按照重量百分数计，包括以下原料：WC 10.0～30.0％，3Y-ZrO2 5.0～25.0％，助烧结剂3.0～5.0％，余量为Ti(C0.7,N0.3)；其中，WC、助烧结剂、Ti(C0.7,N0.3)的颗粒为微米级，3Y-ZrO2的颗粒为纳米级，助烧结剂为Ni和Co；3Y-ZrO2通过硅烷偶联剂分散均匀；
2.如权利要求1所述的用于铣削钛合金的整体微细陶瓷内冷铣刀，其特征是，不等螺旋角结构中，螺旋角与其相邻螺旋角的角度分别为35°～40°、36°～41°。
3.如权利要求1所述的用于铣削钛合金的整体微细陶瓷内冷铣刀，其特征是，不等分齿结构中，齿间角与其相邻齿间角的角度分别为90°～100°、80°～90°。
4.如权利要求1所述的用于铣削钛合金的整体微细陶瓷内冷铣刀，其特征是，底切削刃与侧切削刃之间设有螺旋刃型的容屑槽。
5.如权利要求4所述的用于铣削钛合金的整体微细陶瓷内冷铣刀，其特征是，外部直径与芯部直径的比值为0.58～0.62。
6.如权利要求
7.如权利要求1所述的用于铣削钛合金的整体微细陶瓷内冷铣刀，其特征是，所述内部冷却液通道为一条，且所述内部冷却液通道的直径为铣刀的直径9～11％。
8.如权利要求1所述的用于铣削钛合金的整体微细陶瓷内冷铣刀，其特征是，所述内部冷却液通道的出口位于铣刀端部中心位置。
9.如权利要求1所述的用于铣削钛合金的整体微细陶瓷内冷铣刀，其特征是，所述铣刀为四刃铣刀。
10.一种铣削钛合金的装置，其特征是，包括权利要求1～9任一所述的铣刀和铣床，所述铣床是用所述铣刀对工件进行铣削加工的机床。
...【技术特征摘要】
1.一种用于铣削钛合金的整体微细陶瓷内冷铣刀，其特征是，铣刀的材料按照重量百分数计，包括以下原料：wc 10.0～30.0％，3y-zro2 5.0～25.0％，助烧结剂3.0～5.0％，余量为ti(c0.7,n0.3)；其中，wc、助烧结剂、ti(c0.7,n0.3)的颗粒为微米级，3y-zro2的颗粒为纳米级，助烧结剂为ni和co；3y-zro2通过硅烷偶联剂分散均匀；
2.如权利要求1所述的用于铣削钛合金的整体微细陶瓷内冷铣刀，其特征是，不等螺旋角结构中，螺旋角与其相邻螺旋角的角度分别为35°～40°、36°～41°。
3.如权利要求1所述的用于铣削钛合金的整体微细陶瓷内冷铣刀，其特征是，不等分齿结构中，齿间角与其相邻齿间角的角度分别为90°～100°、80°～90°。
4.如权利要求1所述的用于铣削钛合金的整体微细陶瓷内冷铣刀，其特征是，底切削刃与侧切...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄传真，李佳琪，史振宇，王真，徐龙华，黄水泉，曲美娜，许征凯，张迪嘉，郭保苏，刘含莲，刘盾，姚鹏，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：
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