[发明专利]抑制毛刺产生的变刃口圆弧半径微径铣刀及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够抑制减少微细铣削工件顶端毛刺的微径铣刀以及微径铣刀制造方法，属于微径铣刀设计和制造技术领域。

背景技术

通过微径铣刀对工件的微细铣削过程中，由于切削厚度(与切削刃的刃口圆弧半径的尺寸相当)非常小，在微米和次微米级别，这样切削过程有可能在工件材料晶粒的内部进行，使得工件材料的晶粒流动呈现出无规律性，从而在工件表面产生毛刺，对产生的毛刺则应安排后续工序去除。宏观切削中的去毛刺方法有：手工操作法、振动光饰法、砂带磨削法、铜丝轮或磨光机抛光法、不锈钢丝刷抛光法、液体喷砂法等，方法的选用应视实际情况而定，去毛刺工序使工时和成本增加，加工效率降低。由于尺度效应的影响，微细切削过程产生的毛刺尺寸与工件被加工特征尺寸之比更大，且微细铣削过程中产生毛刺中材料的强度比宏观切削产生的大，宏观切削中的去毛刺方法已经不适用微细切削，而且微细切削工件的加工特征尺寸非常小，如应用宏观切削去毛刺方法容易损坏微细切削已加工完工件的表面，影响其使用性能。

切削刃的刃口圆半径r是微径铣刀的重要几何参数，通常和铣削厚度的数量级相近，在微米级，切削厚度t和刃口圆弧半径r的比值t/r通常都小于1，此时铣削工件顶端表面的毛刺较多，而且用常规的方法难以去除。

发明内容

本发明针对现有微径铣刀在微细铣削过程中使被加工工件表面顶端产生严重毛刺的现象，基于微细铣削毛刺产生机理，提供一种能够抑制和减少微细铣削过程中工件表面顶端毛刺的变刃口圆弧半径微径铣刀。

本发明的抑制毛刺产生的变刃口圆弧半径微径铣刀，是使铣刀上切削刃的刃口圆弧半径尺寸沿铣刀的轴向方向由底到顶呈等梯度减小。这样，可使微径铣刀在铣削时工件材料的轴向流动应力从底到顶呈现出逐渐减小的变化，在工件表面达到最小，从而使工件表面顶端的毛刺尺寸最小。

上述变刃口圆弧半径微径铣刀的制造方法，是：

制造时先把制作微径铣刀的棒料固定在数控微电火花机床的主轴上，铣刀棒料做为电极的正极，微电极(微电火花电极)做为电极的负极，将由三维造型软件生成的NC代码程序传输到微电火花机床，通过数控程序控制微电极在工作台平面内运动以及微电火花机床主轴的转动和轴向的上下移动来逐层去除微径铣刀棒料的材料，保证铣刀切削刃的刃口圆弧半径在轴向方向由底到顶呈现等梯度的变化，得到变刃口圆弧半径微径铣刀。

本发明使铣刀切削刃的刃口圆弧半径呈现由底到顶呈等梯度减小的变化，可以在铣削时由底到顶逐层减小工件材料中的轴向流动应力，从而抑制和减小微细铣削工件表面的顶端毛刺，可以省去后续的去毛刺工序，或减少去毛刺的工作量，从而可缩减工时、节约成本、提高效率。采用数控微电火花技术来加工铣刀，可减小微径铣刀制造时的变形，把制造加工时微径铣刀的受力减小到最小。

附图说明

图1是本发明变刃口圆弧半径微径铣刀的结构原理示意图。错误！未找到引用源。

图2是图1中沿A-A、B-B、C-C线的剖视图。

图3是本发明变刃口圆弧半径微径铣刀的制造原理示意图。

图4是图3中的D向视图。

具体实施方式

本发明的抑制毛刺产生的变刃口圆弧半径微径铣刀，就是使铣刀上切削刃的刃口圆弧半径尺寸沿铣刀的轴向方向由底到顶呈等梯度减小。如图1(图1中的右图为左图所示切削刃部分的放大图)和图2所示，沿铣刀的轴向方向，切削刃刃口圆弧半径r的数值R_a＞R_b＞R_c，如果R_a＝2R_c，这样在切削同样切削厚度的情况下，由于切削刃口圆弧半径的变化使得t/r的比值就会由底到顶急剧增大2倍，迅速越过毛刺尺度效应的剧烈区，而过渡到毛刺尺寸较小的平缓区域。

如图3和图4所示，制造图1所示变刃口圆弧半径微径铣刀时，采用数控微电火花技术来加工，以减小微径铣刀制造时的变形，把制造加工时微径铣刀的受力减小到最小。制造时先把制作微径铣刀的棒料固定在数控电火花机床的主轴上，由三维造型软件生成后处理所需的NC代码，采用逐层扫描去除的加工方法，让微电极做在工作台平面内运动来逐层去除切削刃附近的材料，保证刃口圆弧半径在轴向方向由底到顶呈现等梯度的变化。通过控制微电极的运动位置来达到控制微径铣刀切削刃附近的材料去除率。