[发明专利]一种新型消失模切削加工专用刀具

说明书

技术领域

本发明属于铸造及机械加工技术领域，具体涉及一种新型消失模切削加工的专用刀具。 

背景技术

消失模铸造，不同于传统木模、金属模等材质模样造型的铸造，是一种少无切削余量、精确成形的新工艺，尺寸精度高，可以减轻铸件的重量，减少部件的加工工序，缩短产品的生产周期，节约了金属资源的消耗及部件加工工时，降低部件的制造成本。可实现型砂重复利用率达到95%以上,零件尺寸精度达到CT6～8级。国内大型金属件采用泡沫消失模制造毛坯的方法，常常需要手工切割、粘接，从加工塑料泡沫、手工粘结模型到埋砂消失模铸造，制造周期长，环节多，不易控制制造质量，且成本较高。在这样的背景条件下，出现了消失模切削加工方法，即采用铸型切削加工成形机直接加工消失模得到模样。该方法在解决大型、复杂、薄壁、单件小批量金属件的铸型制造方面，与传统制造方法不同，得到的铸件切削余量小，几乎近净成形，表面质量和精度高，生产成本低。 

消失模切削加工的对象为铸造用消失模，不同于传统的金属切削。切削过程中，高速旋转加工的刀具直接与消失模颗粒产生碰撞，无切削液润滑，以及刀具受颗粒摩擦作用，静电现象严重，不易排屑。消失模材质较软，切削中需要刀具刃口锋利且要高速铣削，要求消失模切削加工专用刀具有锋利的刀刃和较高抗振颤性能。加工型腔复杂且有深孔的消失模，需长径比较大的刀杆，以保证刀具的正常加工，不产生干涉现象。考虑上述的原因，开发了适合消失模切削加工的新型专用刀具。 

发明内容

本发明是为了克服现有技术中的静电严重、排屑困难、刀杆较短、高速加工中振动严重等不足之处，提供了一种用于消失模切削加工的新型专用刀具，旨在为大型、复杂、薄壁、单件小批量金属件的铸件消失模铸型的切削加工提供一种专用刀具。 

本发明通过下述技术方案实现： 

一种新型消失模切削加工专用刀具，为整体式立式结构，包括刀头、刀柄两部分；所述到刀头和刀柄，其材质为整体Al₂O₃基或Si₃N₄基纳米复合陶瓷材料，或者刀头表面采用Al₂O₃基或Si₃N₄基纳米复合陶瓷涂层材料，刀头基体和刀柄材料为整体式高速钢或者硬质合金材料，这样即可减少切削消失模时静电的产生，又增加了刀头表面的硬度，使刀具的耐磨性及其寿命显著提高。

所述刀头和刀柄，为阶梯杆结构，刀头与刀柄呈阶梯轴状，刀柄直径略大于刀头直径，为刀头直径的0.5～1.5倍，形成系列化产品，这样有利于提高刀具的抗振颤性能，特别是能有效降低刀具高速状态下的摆动；刀柄的夹持部分配合ER系列的弹簧夹头，统一为φ10～φ25mm。 

所述刀头和刀柄，内部为空心结构，包括轴向通孔和盲孔两种结构，轴向孔径为均刀头直径的0.2～0.5倍，轴向盲孔的空心结构，在刀头部还有若干个径向孔与盲孔相连，径向孔为刀头直径的0.1～0.3倍，加工消失模时，压缩空气流经通孔，可有效吹走加工区附件的切屑，即可提高工件表面的加工质量，又可减少切屑粘附刀具表面，特别是深孔加工时，排屑效果显著。 

所述刀头和刀柄，为细长轴大长径比结构，刀头与刀柄全长为刀头直径的10～20倍，刀头长度为刀头与刀柄全长的0.5～0.8倍，形成系列化，加工型腔复杂且有深孔的消失模时，不会产生干涉现象，满足不同的深腔加工。 

所述刀头，具有多个圆周对称分布的锋利刀刃，刀刃2～8个，刀刃锋利，楔角小，为30^o～60 ^o，刀尖圆弧半径2～6mm刀刃形状为螺旋刃或者直刃形状，螺旋刀刃的螺旋角30 ^o～60 ^o，刀刃长度占刀头长度的60～90%，高速切削消失模时，刀具异常锋利轻便，切削力很小，特别适于复杂薄壁加工；刀头又分为平头和球头两种，分别用于粗加工及精加工。 

本发明具有下述技术效果： 

1) 该刀具专用于消失模的切削加工，并采用刀头-刀柄为整体陶瓷材料，或者采用刀头表面为陶瓷涂层材料，减少静电产生的同时，又解决了切削加工的刀具磨损问题，提高了刀具的寿命。

2) 该刀具结构采用空心阶梯杆大长径比结构，排屑效果好，抗振颤性能高，加工过程中无干涉，适于复杂型腔深孔加工。 

3) 该刀具刀头有平头和球头两种，刀刃多，对称分布，楔角小，螺旋刃式刀头螺旋角大，可满足粗加工及精加工，适于加工复杂薄壁消失模。 

附图说明