[发明专利]一种石墨模具加工用涂层端铣刀及其制备方法

摘要

本发明公开了一种加工该类石墨模具的专用涂层端铣刀及其制备方法，特点为：具有独特的底刃长度分布，1条长底刃通过端铣刀底面的圆心处，3条短底刃均不通过端铣刀底面的圆心处；底刃间留有足够的排屑空间，底刃前角、后角和切削刃螺旋角角度合理。拥有可同时保证涂层结合强度和切削刃强度的最优切削刃圆弧半径。端铣刀表层经过Murakami溶液和Caro混合酸溶液的酸碱两步化学预处理后，采用化学气相沉积法涂覆了底层强韧、表层光滑且膜厚均匀合理的微纳米复合金刚石薄膜。本发明的涂层端铣刀与传统硬质合金端铣刀相比，可满足手机玻璃对热弯石墨模具表面光洁度的使用要求，显著提升刀具的工作寿命和石墨模具的加工表面光洁度。

主权项

1.一种石墨模具加工用涂层端铣刀，包括刀柄和含有切削刃的切削部分，切削刃由侧刃和底刃组成，底刃包括一条通过端铣刀底面圆心处的长底刃和三条不过端铣刀底面圆心处的短底刃均布于端铣刀底面，长底刃与短底刃间具有排屑槽，切削部分的表面具有沉积的微纳米复合金刚石薄膜；端铣刀的直径a为6～8mm，总长度e为40～60mm，切削部分长度f为8～12mm，长底刃长度b为直径a的43％～47％，三条短底刃长度c为直径a的31％～35％，长底刃与短底刃间排屑槽宽度d为直径a的18％～22％；底刃前角γ_o为3°～7°，底刃后角α_o为4°～12°，螺旋角β为20°～45°，底刃的圆弧半径为端铣刀直径的0.8％～3.2％，其特征在于，所述的端铣刀是通过以下方法制备的，具体步骤包括：1)在五轴数控磨床上，将硬质合金棒材刃磨出端铣刀的切削刃和槽型，其中，硬质合金为钨钴类硬质合金，含钴量6％，碳化钨颗粒直径约1微米；随后，将端铣刀放入立式旋转刀具钝化设备中钝化2小时，转速为12r/min，刀具钝化设备中的研磨粉为石英砂和核桃粉的混合研磨剂，石英砂和核桃粉的混合质量比例为2:1，2)对端铣刀的切削部分进行预处理：首先，将切削部分的硬质合金衬底浸泡在Murakami溶液中进行20～30分钟超声清洗，使硬质合金表层的碳化钨(WC)颗粒碎裂，并使基体表面粗化，随后，将硬质合金基体浸泡在Caro混合酸溶液中进行1～4分钟的刻蚀以去除其表层的钴元素；其中，所述Murakami溶液的成分为氢氧化钾(KOH)、铁氰化钾(K₃(Fe(CN)₆))和水(H₂O)，其质量配比为KOH：K₃(Fe(CN)₆)：H₂O＝1：1：8，所述Caro混合酸溶液的成分为浓硫酸(H₂SO₄)和双氧水(H₂O₂)，其体积配比为H₂SO₄：H₂O₂＝1：8，然后经纯净水和丙酮的超声清洗，去除基体表面的杂质；3)采用化学气相沉积法在预处理后的端铣刀切削部分表面沉积微纳米复合金刚石薄膜，所述微纳米复合金刚石薄膜的底层为微米金刚石薄膜，表层为纳米金刚石薄膜，微米金刚石薄膜层的厚度为3～5微米，颗粒尺寸约2～4微米；纳米金刚石薄膜层的厚度为2～4微米，颗粒尺寸小于100纳米。