[发明专利]一种金属陶瓷微细铣刀的制造方法及铣刀

说明书

本发明涉及一种金属陶瓷微细铣刀的制造方法及铣刀，涉及机械刀具及材料成型相关技术领域。本方法和技术制造出的陶瓷微细铣刀适用于高速微细铝合金、钛合金、不锈钢和模具钢，铣削效率和零件表面质量比硬质合金刀具提高1.5～2.0倍，且成本低，设备及工艺简单，易于产业化，填补了微细铣刀领域的空白。制造方法部分主要包括如下步骤：(1)将陶瓷复合粉体各组分称重,混合，真空干燥，冷压成饼坯；(2)在热压真空烧结炉中进行烧结制备，获得大块棒坯；(3)采用线切割方法制出小尺寸棒材；(4)在超精密工具磨床上，采用金刚石砂轮对棒材的工作部进行开刃和修磨，实现铣刀的主切削刃、副切削刃、螺旋槽、前角和后角成型。

技术领域

本发明涉及机械加工相关技术领域，具体的说，是涉及一种金属陶瓷微细铣刀的制造方法及铣刀。

背景技术

微细铣削技术一般是采用小于的微铣刀在高速机床上对结构特征1mm以下的微小构件进行微米级去除的加工方法，是一种具有较高精度的三维微小零件制造技术。微铣刀不是传统铣刀整体形状和局部结构的简单等比例缩小，目前国内外已研制出了一系列的微铣刀，满足了微加工需求。

从微铣刀材质看，主要有高速钢、硬质合金、PCD和金刚石；前两者成形性能优良、韧性好，容易获得锋利的刃口，但耐磨性和尺寸精度保持性欠缺；后两者硬度高、可制出锋利耐磨刃口，但是成性性能差、结构制造性弱，且刃-体须单独制造后再连接、工艺复杂。而综合力学性能介于碳化钨与PCD之间的陶瓷却无用于制造微细铣刀的相关研究。

从加工对象看，高速钢和硬质合金微铣刀只能切削硬度低于其本身的工件材料，而众多的其他难加工材料始终是其努力逾越的屏障；PCD微铣刀虽刃口锋利，但由于材质成分特性的限制，无法摆脱只能加工有色金属的应用限制。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种金属陶瓷微细铣刀的制造方法。利用本方法可以制造出高性能的陶瓷微细铣刀，能够填补微细铣刀中基本没有以金属陶瓷材料制成的领域空白，并能够更大程度上满足多种类零件材料的微细加工。并具有陶瓷微细铣刀刃形精准、性能优良、成本低廉和工艺简单的优点。

为了达成上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种金属陶瓷微细铣刀的制造方法，主要步骤如下：

(1)将陶瓷复合粉体各组分称重,混合，真空干燥，冷压成饼坯；

(2)在热压真空烧结炉中进行烧结制备，获得大块棒坯；

(3)采用线切割方法制出小尺寸棒材；

(4)在超精密工具磨床上，采用金刚石砂轮对棒材的工作部进行开刃和修磨，实现铣刀的主切削刃、副切削刃、螺旋槽、前角和后角成型，从而制造出微细铣刀。

上述的方法中，优选的是，所述陶瓷复合粉体包括：85％～92％的Ti粉，≤10％的WC粉，≤6％的TaC粉，8％～12％的Ni和Co混合粉，≤4％的Mo粉。

上述的方法中，优选的是，所述步骤(1)中的具体过程包括：将Ti粉、WC粉、TaC粉、纳米Ni和Co混合粉和Mo粉装入球磨机中，进行球磨后干燥，并过筛，随后冷压成型。

上述的方法中，优选的是，所述步骤(2)中制备工艺过程包括：将冷压坯饼放入真空高温烧结炉内，抽真空，真空度达到0.1MPa时，开始加热并加压，至设定压力后保温，保温结束后自然冷却，制成金属陶瓷饼块。

上述的方法中，优选的是，所述步骤(3)中线切割加工的过程为：在线切割机床加工出规格为的金属陶瓷微细铣刀棒材。

上述的方法中，优选的是，所述步骤(4)中首先加工螺旋槽，螺旋槽的加工过程为：在超精密工具磨床上，使用拥有圆弧和折线组合曲线廓形、且厚度与微铣刀直径相匹配的金刚石砂轮，在轴向和径向方向进行材料螺旋槽磨削去除，以成型螺旋槽。