[发明专利]一种楔形特征织构加工方法及辅助夹具设计

说明书

一种在钛合金加工中带有楔形微结构的刀具,针对在钛合金加工过程中,产生的大多都是崩碎状的切屑,其技术要点是置入不等距的楔形特征的微织构,使得切屑流过前刀面时,切屑在流进每个楔形微织构的第一直线部分时,其与前刀面形成的双前角结构能够加快切屑的切断,楔形微织构的第二直线部分,会增大切屑的变形量,进一步提高卷屑和断屑的能力,减少了切屑与刀具的摩擦时间,有利于降低刀具本身的温度，同时不等距楔形微织构结构的置入，其形成的双前角部分也能对刀具加工过程中能够起到很好的消振作用，本专利将刀具直线型卷屑槽在宏、微观改形相关技术进行了很好的融合。

技术领域

本发明涉及一种球头铣刀，具体涉及一种钛合金加工中带有楔形微织构的球头铣刀及辅助夹具设计，属于机械加工领域。

背景技术

金属切削中，切屑问题控制和加工过程中工艺系统的控制都会影响工件的表面加工质量，尤其在铣削钛合金加工过程中，切削速度较大，产生的切削温度较高，进而导热系数和比热较小导致其在铣削加工过程中的切削热无法及时散出，造成刀具的严重磨损。对于数控机床(加工中心)等自动化加工机床，由于其刀具数量较多，刀架与刀具联系密切，断屑问题就显得更为重要，只要其中一把刀断屑不可靠，就可能破坏机床的自动循环，所以在切削难断屑的高强度、高塑性、高韧性的材料时，应当设法增大切屑的变形，以降低它的塑、韧性，以便达到断屑的目的。在加工过程中减少不良振动可以很好的提高工件的精度，经实践表明，通过增加刀具纹理能够有效降低自激振动率，进而减少机械自激振动概率。近年来随着纳米技术的提升，微细加工技术出现，微结构机械成为人们在微观领域认识和改造客观世界的一种高新技术。

综合以上对金属切削研究的进展，可以将一种带有直线的楔形微织构置入刀具的前刀面，使得每一个微织构所在的区域能够形成一个双前角结构，对金属切削时能够很好的起到减振的作用，进而当切屑流过整个不等距微织构区域时，就会没有固定的频率来刺激工艺系统，大大降低工艺系统发生共振的概率。每个微织构的第二直线部分，对切削强度高的工件过程中，会进一步起到切屑、断屑的作用。对于微织构的制备，通常采用飞秒激光烧蚀、化学腐蚀、金属电沉积技术或3D打印等已经比较成熟的方法，或者采用高精度机床的微细加工技术。

发明内容

本发明为解决加工过程中，周期性干扰力引起的强迫振动，断屑不及时，加工的精度较低，加工后工件表面质量较差,加工中的会产生较高的温度等问题，进而提出一种钛合金加工中带有不等距楔形微织构的球头铣刀及辅助夹具的设计。

本发明为解决上述问题采取的技术是：在刀屑接触区域，置入不等距的楔形微织构，每个微织构的置入方向能够很好的适应的切屑的流向，整个球头铣刀前刀面作为第一前角，微织构的第一直线部分作为第二前角，第二直线部分对切削高强度的工件所产生的切屑，能够提高卷屑与断屑的效果。

本发明的有益效果是:

楔形微织构的置入，在铣削加工时，会降低自激振动的频率，并且断屑会更及时，排屑会更流畅

切屑在前刀面的剪切滑移中，当经过每一个微织构的直线部分时，不仅会有一次断屑的功效，而且切屑与前刀面的接触长度也会缩短。

微织构的第二直线部分，当切削时遇到韧性高的工件，直线部分的断屑效果不大，这时微织构的第二直线部分可以发挥其卷屑与断屑的功能，提高其表面质量。

楔形织构的直线部分与铣刀的前刀面形成若干个双前角的结构，起到了减振的果。

不等距微织构在切屑流经前刀面时，没有固定的频率去刺激工艺系统，使其不易发生共振，有效的降低振动的幅值。

该辅助夹具使用螺栓横向进给，使得刀具能够纵向移动，并且整套夹具能够简单安装在激光打标机的操作台上。

载物台上插入均匀针状铁质的实心棒并与套筒相配合，能够方便各种刀片的装夹，大大缩减针对不同刀具的夹具的设计，极大降低了成本。

附图说明