一種自潤滑球頭銑刀及加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種自潤滑球頭銑刀及球頭銑刀片的加工方法，屬于機械切削刀具制造技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在航空發(fā)動機整體葉盤、機匣和飛機的關(guān)鍵件中大量采用比強度高、熱強度好、耐腐蝕等優(yōu)良特性的鈦合金材料。此類構(gòu)件的共同特點就是材料切削加工性差、切削溫度高、單位面積上切削力大、冷硬現(xiàn)象嚴(yán)重、刀具易磨損等問題，這些會對刀具壽命和加工表面的完整性造成不利影響。鈦合金屬于難加工材料，銑削時球頭銑刀前刀面和后刀面與切肩和工件摩擦較普通材料更強烈。目前，國內(nèi)解決這一問題主要是使用具有一定潤滑性能的切削液，但是切削液在生產(chǎn)制造過程中使用大量能源和資源，并且具有一定的保質(zhì)期，對存儲環(huán)境有特殊要求，使用過程中具有揮發(fā)性對操作工人身體有損害及排放后對環(huán)境造成破壞。且高速銑削過程中，球頭銑刀高速旋轉(zhuǎn)形成巨大離心力，切削液難以在銑刀和工件之間形成有效潤滑膜，無法滿足潤滑要求。但是干式銑削時，缺少切削液的冷卻和潤滑的作用，銑刀前刀面和切肩之間摩擦更加劇烈，切削溫度和切削力急劇升高，刀具磨損非常嚴(yán)重。為此急需一項新技術(shù)解決干式銑削過程中銑刀和工件之間劇烈的摩擦，降低溫度，減少切削力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是為解決干式銑削過程中銑刀和工件之間劇烈的摩擦，切削溫度和切削力急劇升高，以及刀具磨損非常嚴(yán)重的問題，進(jìn)而提供一種自潤滑球頭銑刀及加工方法。
[0004]本發(fā)明為解決上述問題采取的技術(shù)方案是:
[0005]本發(fā)明的一種自潤滑球頭銑刀包括刀桿和球頭銑刀片，球頭銑刀片具有前刀面和后刀面，球頭銑刀片固裝在刀桿上，前刀面的刀肩接觸區(qū)域加工有多個微坑或微溝槽，微坑或微溝槽內(nèi)填充有二硫化鉬潤滑劑。
[0006]本發(fā)明的一種自潤滑球頭銑刀的加工方法是按照以下步驟進(jìn)行:
[0007]步驟一、球頭銑刀片的前刀面研磨拋光，然后去油處理；
[0008]步驟二、采用激光加工方法，在球頭銑刀片的前刀面的刀肩接觸區(qū)域加工微坑或微溝槽；
[0009]步驟三、利用粒度為10-14微米和3.5-5微米金相砂紙對加工過的刀肩接觸區(qū)域進(jìn)行逐次打磨，去除微坑或微溝槽的凸緣毛刺，使微坑或微溝槽周圍的表面與球頭銑刀片的基面齊平；
[0010]步驟四、利用超聲波清洗器對去毛刺后的球頭銑刀片在常溫下進(jìn)行清洗，清洗時間為26-34分鐘，清洗液體為丙酮；
[0011]步驟五、清洗后的球頭銑刀片放置在顯微鏡下，將固體二氧化鉬潤滑劑填充到微坑或微溝槽內(nèi)，并壓實，自潤滑球頭銑刀加工完畢。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明在球頭銑刀前刀面刀-肩接觸區(qū)域加工出多個有一定分布規(guī)律的微織構(gòu)如微坑或微溝槽，在微坑或微溝槽內(nèi)填充固體潤滑劑，在干式高速銑削鈦合金過程中，微織構(gòu)中的固體潤滑劑受熱膨脹，溢出表面，拖敷于刀-肩接觸面，形成穩(wěn)定有效的固體潤滑層，從而可達(dá)到防止粘結(jié)，減少刀-肩實際接觸面積，減小切削力，減少摩擦，降低切削溫度，降低刀具磨損，延長刀具壽命和提高加工表面完整性的目的。
[0013]本發(fā)明方法制備的自潤滑球頭銑刀，銑刀前刀面刀-肩接觸區(qū)域帶有多個儲存固體潤滑劑。在干式高速銑削鈦合金過程中，微織構(gòu)中的固體潤滑劑受熱膨脹，溢出銑刀表面，拖敷于刀-肩接觸面，形成穩(wěn)定有效的固體潤滑層，降低摩擦系數(shù)，減少摩擦，減小摩擦熱的產(chǎn)生；微織構(gòu)能夠捕獲磨粒，減小磨損；微織構(gòu)能夠增加一定的散熱面積，降低切削溫度。該刀具可廣泛應(yīng)用于鈦合金等難加工材料和干式銑削的銑削加工，可有效降低加工成本，加工成本降低了 35% -50%。
【附圖說明】
[0014]圖1為現(xiàn)有的球頭銑刀的主視結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是圖1的側(cè)視圖，圖3是現(xiàn)有的球頭銑刀片的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是圖3的俯視圖，圖5是本發(fā)明的加工有微坑的球頭銑刀片的結(jié)構(gòu)示意圖，圖6是本發(fā)明的加工有縱向微溝槽的球頭銑刀片的結(jié)構(gòu)示意圖，圖7是本發(fā)明的加工有橫向微溝槽的球頭銑刀片的結(jié)構(gòu)示意圖，圖8是圖5的K處放大圖，圖9是圖6的B處放大圖，圖10是圖7的C處放大圖。
【具體實施方式】
[0015]【具體實施方式】一:結(jié)合圖1-圖10說明，本實施方式的一種自潤滑球頭銑刀包括刀桿I和球頭銑刀片3，球頭銑刀片3具有前刀面4和后刀面5，球頭銑刀片3固裝在刀桿I上，其特征在于:前刀面4的刀肩接觸區(qū)域4-3加工有多個微坑4-1或微溝槽4-2，微坑4-1或微溝槽4-2內(nèi)填充有二硫化鉬潤滑劑。
[0016]本實施方式根據(jù)需要可以改變微織構(gòu)(微坑4-1或微溝槽4-2)的數(shù)量、形狀、間距、深度或固體潤滑劑種類或銑刀類型，得到具有不同潤滑效果的自潤滑球頭銑刀。
[0017]【具體實施方式】二:結(jié)合圖6和圖8說明，本實施方式的每個微坑4-1為圓柱形坑，多個微坑4-1呈弧形排布，每個微坑4-1的內(nèi)徑為10-50微米，每個微坑4-1的高度為10-30微米，相鄰兩個微坑4-1的中心距L為16-24微米。如此設(shè)置，微坑數(shù)量太多，直徑或深度或?qū)挾忍?，?yán)重降低刀具結(jié)構(gòu)強度，綜合考慮微坑容納固體潤滑劑的量和刀具結(jié)構(gòu)強度的影響，且銑削鈦合金過程中刀-肩接觸長度較短，最終選擇上述參數(shù)。其它與【具體實施方式】一相同。
[0018]【具體實施方式】三:結(jié)合圖6-圖7和圖9-圖10說明，本實施方式的每個微溝槽4-2為長方體形微溝槽，微溝槽4-2的寬度為10-50微米，微溝槽4-2的槽深為10-30微米。如此設(shè)置，微溝槽數(shù)量太多，直徑或深度或?qū)挾忍?，?yán)重降低刀具結(jié)構(gòu)強度，綜合考慮微溝槽容納固體潤滑劑的量和刀具結(jié)構(gòu)強度的影響，且銑削鈦合金過程中刀-肩接觸長度較短，最終選擇上述參數(shù)。其它與【具體實施方式】一相同。
[0019]【具體實施方式】四:結(jié)合圖6和圖9說明，本實施方式的多個微溝槽4-2縱向排布。如此設(shè)置，微溝槽分布合理，滿足高速銑削鈦合金的需要。其它與【具體實施方式】三相同。
[0020]【具體實施方式】五:結(jié)合圖7和圖10說明，本實施方式的每個微溝槽4-2橫向排布，多個微溝槽4-2構(gòu)成多個微織構(gòu)單元，每個微織構(gòu)單元由3至5個微溝槽構(gòu)成。如此設(shè)置，微溝槽分布合理，滿足高速銑削鈦合金的需要。其它與【具體實施方式】三相同。
[0021]【具體實施方式】六:結(jié)合圖1-圖10說明，本實施方式的一種自潤