銑削式微型刀具切削方法
2023-04-23 14:17:16
銑削式微型刀具切削方法
【專利摘要】本發明公開了一種銑削式微型刀具切削方法，包括以下步驟：（a）第一球頭刀進行半精加工；（b）第二球頭刀進行精加工；其包括以下步驟：（b1）清根加工工序；（b2）曲面精整加工。本發明在第二球頭刀進行加工之前，通過採用半精加工的設計，可為第二球頭刀的加工提供了均勻的、較高質量的待加工表面，從而延長第二球頭刀的使用壽命；而在精加工過程中，先利用清根加工工序減少工件第一弧面根槽部位置的加工餘量，然後再利用曲面精整加工加工出第三V型加工面，可減少第二球頭刀在精加工過程中受到的切削反作用力，以減少刀具斷刀的現象，因此，通過合理設置各步驟，可確保第二球頭刀的使用壽命，提高工件的表面加工質量。
【專利說明】銑削式微型刀具切削方法
[0001]
【技術領域】
[0002]本發明涉及一種銑削式微型刀具切削方法。
【背景技術】
[0003]如圖1所示，為了滿足使用要求，常需要在精密零件等工件I上加工出V型面21。而經加工刀具2的加工，該V型面21的底部必然會形成與刀頭底部相匹配的弧面根槽部22，該弧面根槽部22的半徑值R等於加工刀具2的刀頭半徑。但在工業設計中，最理想的狀態是R=0，但從微觀上講R=O是不可能實現的，只能無限趨近於O。為了可以減小弧面根槽部22的半徑值R，行業內常用的方法主要有:電腐蝕法、雷射加工法、電鑄法、高速銑削法等。但利用電腐蝕法加工工件I時，容易發生放電不均及微量積碳現象，因此，無法確保其加工表面質量。而由雷射加工法加工出來的工件I的表面光潔度只能達到國際標準的B級水平，表面較為粗糙，難以滿足產品使用要求。而電鑄法加工受到國外專利技術的限制，力口工成本十分昂貴。因此，與上述的加工方法相比，高速銑削法具有成本低、加工質量高等優點，方便推廣應用。在銑削領域內，為了能滿足精細化背景下V型面21的R值越來越小的設計需求，微型刀具應運而生。其中，本領域的技術人員一般將刀頭半徑值小於0.2mm的刀具定義為微型刀具。而隨著現代工業設計的逐步精細化，需要在工件I上加工出弧面根槽部22的R值為0.05mm的V型面21，此時，則需採用刀頭半徑值為0.05mm的微型刀具進行加工，但在加工R值為0.05mm的V型面21的過程中，由於該微型刀具的刀徑較小(僅為0.05mm)，容易出現刀具磨損、斷刀現象，導致加工無法順利開展，無法發揮刀頭半徑值為
0.05mm的微型刀具的使用性能。
【發明內容】
[0004]為了克服現有技術的不足，本發明的目的在於提供一種銑削式微型刀具切削方法，在形成第三V型加工面過程中，其可減少第二球頭刀磨損、斷刀的現象，確保第二球頭刀的使用壽命，並發揮第二球頭刀的使用性能。
[0005]為解決上述問題，本發明所採用的技術方案如下:
銑削式微型刀具切削方法，包括以下步驟:
Ca)第一球頭刀進行半精加工；第一球頭刀通過銑削方式對工件的待加工表面進行半精加工，以在工件上加工出第一 V型加工面，該第一 V型加工面上形成第一弧面根槽部；(b)第二球頭刀進行精加工；第二球頭刀通過銑削方式在第一 V型加工面進行精加工，其包括以下步驟:
(bl)清根加工工序；第二球頭刀在第一弧面根槽部上沿其延伸方向進行加工，以加工出第二清根面；
(b2)曲面精整加工；該第二球頭刀在第一 V型加工面未經加工的區域和第二清根面上進行加工，並加工形成第三V型加工面，該第三V型加工面上形成第三弧面根槽部；
其中，第二球頭刀的刀頭半徑值Rb為0.05mm;第一球頭刀的刀頭半徑值Ra為0.09mm ?0.15mm0
[0006]在步驟(a)中，第一球頭刀的進給速度為Fa，第一球頭刀的切削步距為Pa，第一球頭刀的轉速為Sa，其中，Fa為400?450mm/min，則在步驟(a)中，其滿足以下條件:(I)Pa ( RaX20% ；(2) Sa ^ 5Fa/Ra ；
在步驟(bl)中，第二球頭刀的進給速度為Fbl，第二球頭刀的切削步距為Pbl，第二球頭刀的轉速為Sbl，其中，Fbl為200?250mm/min，則在步驟(bl)中，其滿足以下條件:(1)Pbl ( RbX20% ；(2) Sbl 彡 5Fbl/Rb ；
在步驟(b2)中，第二球頭刀的進給速度為Fb2，第二球頭刀的切削步距為Pb2，第二球頭刀的轉速為Sb2，其中，Fb2為250?300mm/min，則在步驟(b2)中，其滿足以下條件:(1)Pb2 ( RbX 20% ; (2) Sb2 彡 5Fb2/Rb。
[0007]該銑削式微型刀具切削方法包括以下步驟:
Ca) 第一球頭刀進行半精加工，第一球頭刀的Ra為0.1mm，加工量為0.02mm，Fa=400 ?450 mm/min, Pa=0.02mm, Sa=20000 ?22000r/min ；
(b) 第二球頭刀進行精加工，第二球頭刀的Rb為0.05mm,其加工量小於等於
0.005mm,並包括以下步驟:
(bl)清根加工工序，Fbl=200 ?250mm/min，Pbl=0.002 ?0.003mm，Sbl=28000 ?30000r/min ；
(b2)曲面精整加工，Fb2 為 250 ?300mm/min，Pb2=0.005 ?0.0075mm, Sb2=28000 ?30000r/min。
[0008]在步驟(b2)中，該第二球頭刀以單向走刀方式進行加工。
[0009]所述第一弧面根槽部的半徑值與第一球頭刀的刀頭半徑值相等；所述第三弧面根槽部的半徑值與第二球頭刀的刀頭半徑值相等。
[0010]相比現有技術，本發明的有益效果在於:
本發明在第二球頭刀進行精加工之前，通過採用半精加工的設計，可為第二球頭刀的加工提供了均勻的、較高質量的待加工表面，從而減小第二球頭刀的磨損，以延長第二球頭刀的使用壽命；而在精加工過程中，先利用清根加工工序減少工件第一弧面根槽部位置的加工餘量，然後再利用曲面精整加工加工出第三V型加工面，可減少第二球頭刀在精加工過程中受到的切削反作用力，以減少刀具斷刀的現象，因此，在形成第三V型加工面過程中，通過合理設置各步驟，可確保第二球頭刀的使用壽命，發揮第二球頭刀的使用性能，提高工件的表面加工質量；而且，通過合理調節刀具的進給速度、切削步距、轉速各加工參數，可形成超高速、小步距、小進給速度的切削工藝，在滿足工件的加工效率的情況下，可提高各刀具的壽命，最大化發揮各刀具的使用性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為加工出V型面的工件的結構示意圖；
圖2為本發明的銑削式微型刀具切削方法的加工流程圖；
圖3為本發明中第一球頭刀進行半精加工的示意圖； 圖4為本發明中第一球頭刀、第二球頭刀進行加工的示意圖；
圖5為本發明中第二球頭刀進行精加工的立體圖；
圖6為刀具旋轉一周所切削的距離A的定義；
其中，1、工件；2、加工刀具；21、V型面；22、弧面根槽部；3、第一球頭刀；31、第一 V型加工面；32、第一弧面根槽部；5、第二球頭刀；51、第三V型加工面；52、第三弧面根槽部。
【具體實施方式】
[0012]下面，結合附圖以及【具體實施方式】，對本發明做進一步描述，以便於更清楚的理解本發明所要求保護的技術思路。
[0013]如圖2所示，本發明的銑削式微型刀具切削方法，包括以下步驟:
Ca) 第一球頭刀3進行半精加工；第一球頭刀3通過銑削方式對工件I的待加工表面進行半精加工，以在工件I上加工出第一 V型加工面31，該第一 V型加工面31的底部形成第一弧面根槽部32，具體的，如圖3所示，該第一弧面根槽部32的截面形狀與第一球頭刀3底部弧面的截面形狀相適配，所述第一弧面根槽部32的延伸方向(也就是軸線方向)與第一 V型加工面31的延伸方向一致，且該第一弧面根槽部32的半徑值等於第一球頭刀3的刀頭半徑值；在半精加工過程中，工件I被固定，該第一球頭刀3做自轉運動，並沿如圖3所示的流線式加工路徑S進行移動，以加工出第一 V型加工面31。當然，第一球頭刀3的加工路徑並不限定，可採用多種方式，只要能加工出第一 V型加工面31即可；
(b) 第二球頭刀5進行精加工；第二球頭刀5通過銑削方式在第一 V型加工面31進行精加工，其包括以下步驟:
(bl)清根加工工序；如圖5所示，第二球頭刀5在第一弧面根槽部32上沿其延伸方向(也就是沿其軸線方向)進行加工，以加工出第二清根面；具體的，在清根加工過程中，工件I被固定，該第二球頭刀5做自轉運動，並沿圖5的A向進行移動；
(b2)曲面精整加工；如圖4所示，該第二球頭刀5在第一 V型加工面31未經加工的區域和第二清根面上進行加工，並加工形成第三V型加工面51，該第三V型加工面51的底部形成第三弧面根槽部52，具體的，第三弧面根槽部52的截面形狀與第二球頭刀5底部弧面的截面形狀相適配，所述該第三弧面根槽部52的延伸方向(也就是軸線方向)與第三V型加工面51的延伸方向一致，該第三弧面根槽部52的半徑值等於第二球頭刀5的刀頭半徑值；在曲面精整加工過程中，工件I被固定，該第二球頭刀5做自轉運動，並沿如圖3所示的流線式加工路徑S以單向走刀方式進行移動；而通過採用單向走刀方式，可避免雙向加工時逆向二次切削造成表面輕微擠壓而出現光潔度下降的現象；
其中，第二球頭刀5的刀頭半徑值Rb為0.05mm ;第一球頭刀3的刀頭半徑值Ra為0.09mm?0.15mm。優選的,將第二球頭刀5的刀頭半徑值Rb限定為0.05mm,第一球頭刀3的刀頭半徑值Ra限定為0.1mm，為本發明的優選方案，由於上述規格的刀具在行業內通用，方便於加工和選用。
[0014]第一球頭刀3、第二球頭刀5均包括呈圓柱形的柄部、一體成型在柄部下端並呈半球形的刀頭部。由於該第一球頭刀3的最大刀頭半徑值為0.15mm,而本領域的技術人員一般將刀頭半徑值小於0.2mm的刀具定義為微型刀具，因此，第一球頭刀3、第二球頭刀5均屬於微型刀具。
[0015]本發明的銑削式微型刀具切削方法通常運用在未經加工、或經過粗、中加工或半精加工的工件I上(工件I若通過粗加工、中加工或半精加工等預先開設有V型槽，則把該V型槽的表面作為第一球頭刀3的待加工面)，以用於在該工件I上加工出第三弧面根槽部52的半徑值為0.05mm的第三V型加工面51，從而滿足精細化背景下根槽部半徑值越來越小的設計需求。而在形成第三V型加工面51過程中，通過在第二球頭刀5進行精加工之前採用半精加工的設計，可為第二球頭刀5的加工提供了較為均勻、較高質量的待加工表面，從而減小第二球頭刀5的磨損，以延長第二球頭刀5的使用壽命；而且，通過利用半精加工，可儘量減少精加工的待加工量，通過使精加工量均勻化，可使第二球頭刀5受力均勻，從而減少第二球頭刀5斷刀的機率。而在精加工過程中，由於半精加工後所得第一弧面根槽部32位置的根部餘量L較大，又由於第二球頭刀5的刀頭半徑相對較小，若採用一刀過的方式進行精加工，第二球頭刀5將會受到很大的切削反作用力，導致刀具發生折斷的情況，因此，先通過利用第二球頭刀5進行清根加工，可減少工件I第一弧面根槽部32位置的加工餘量，再通過曲面精整加工工序加工出第三V型加工面51，因此，通過合理設置各加工步驟，可確保第二球頭刀5的使用壽命，提高工件I表面加工質量。其中，步驟(bl)和步驟(b2)採用同一把刀具，可避免接刀段差問題，以提高工件I表面的加工質量。
[0016]當然，在實際加工過程中，還可以在步驟(a)之前、步驟(a)與步驟(b)之間設置有其他半精加工工序，但只採用步驟(a)、步驟(b)的方案為本發明的最優方案，其在滿足延長第二球頭刀5的使用壽命的情況下，還有利於控制製作成本。
[0017]為了進一步防止第二球頭刀5斷刀、延長第二球頭刀5的使用壽命，本發明人對第二球頭刀5的切削步距、進給速度、轉速這三個行業內常用的參數進行合理調節，以通過提高轉速、減少切削步距和進給速度來降低第二球頭刀5的受力，可在滿足工件I加工效率的情況下，進一步延長第二球頭刀5的使用壽命。而通過以下列方式合理調節第一球頭刀3的切削步距、進給速度、轉速，同樣可達到延長第一球頭刀3的使用壽命。
[0018]在步驟(a)中，第一球頭刀3的進給速度為Fa，第一球頭刀3的切削步距為Pa，第一球頭刀3的轉速為Sa，第一球頭刀3旋轉一周所切削的距離為A (其中，A為行業內常用的參數，其定義如圖6所示)，其中，Fa為400?450mm/min，在步驟(a)中，Pa ( RaX20%,A ( RaX20%，則Sa=Fa/A彡Fa / (RaX20%) =5Fa/Ra ;因此，在步驟(a)中，其滿足以下條件:(I) Pa 彡 RaX20% ； (2) Sa 彡 5Fa/Ra ；
而與步驟a相類似的，在步驟(bl)中，第二球頭刀5的進給速度為Fbl，第二球頭刀5的切削步距為Pbl，第二球頭刀5的轉速為Sbl，其中，Fbl為200?250mm/min，則在步驟(bl)中，其滿足以下條件:(I) Pbl ( RbX20% ；(2) Sbl 彡 5Fbl/Rb ；
而與步驟a相類似的，在步驟(b2)中，第二球頭刀5的進給速度為Fb2，第二球頭刀5的切削步距為Pb2，第二球頭刀5的轉速為Sb2，其中，Fb2為250?300mm/min，則在步驟(b2)中，其滿足以下條件:(l)Pb2 ( RbX20% ；(2) Sb2 彡 5Fb2/Rb。
[0019]現以其中一例子進行詳細說明:
在加工前，根據「第二球頭刀5的刀頭半徑值Rb為0.05mm ;第一球頭刀3的刀頭半徑值Ra為0.09 mm?0.15臟。」，並綜合所需加工的工件I，選定第一球頭刀3的Ra為0.1mm,第二球頭刀5的Rb為0.05mm，然後再合理分配各刀具的加工量，開始加工；
(a)Ra為0.1mm的第一球頭刀3進行半精加工，確定加工量為0.02mm，由於進給速度Fa為400?450 mm/min,因此，根據Pa ( RaX 20%選定Pa=0.02mm，然後再根據Sa彡5Fa/Ra選定Sa=20000?22000r/min ;並將加工餘量控制在小於等於0.005mm,並選用流線式加工路徑S進行加工；
(b)Rb為0.05mm第二球頭刀5進行精加工，精加工作為加工過程中最重要的一步，其加工量應控制在小於等於0.005mm:
(bl)清根加工工序，由於Fbl為200?250mm/min ；根據Pbl ( RbX20%選定Pbl=0.002 ?0.003mm,並根據 Sbl 彡 5Fbl/Rb 選定 Sbl 為 28000 ?30000r/min ;然後沿圖5的A向自動走刀方式進行加工；
(b2)曲面精整加工，待清根加工完成後，直接進行曲面精整加工，中途不換刀，直接加工工件I到所需尺寸；由於Fb2為250?300mm/min，可根據Pb2 ( RbX20%選定Pb2=0.005 ?0.0075mm,並根據刀具的轉速 Sb2 彡 5Fb2/Rb 選定 Sb2=28000 ?30000r/min ；然後採用流線式加工路徑S以單向方式(也就是只沿正向或反向方向進行運動，不能同時混合正向和反向進行運動)進行加工。
[0020]本發明通過合理設置各加工工序，可確保第二球頭刀5的使用壽命，並可提高工件I的表面精度；而且，通過合理設置刀具的切削步距、進給速度、轉速各加工參數，可形成超高轉速、小步距、小進給速度的切削工藝，在確保工件I的加工效率的情況下，還可提高各刀具的使用壽命，並使各刀具的加工能力能夠得到最大化發揮。
[0021]上述實施方式僅為本發明的優選實施方式，不能以此來限定本發明保護的範圍，本領域的技術人員在本發明的基礎上所做的任何非實質性的變化及替換均屬於本發明所要求保護的範圍。
【權利要求】
1.銑削式微型刀具切削方法，其特徵在於:包括以下步驟: Ca)第一球頭刀進行半精加工；第一球頭刀通過銑削方式對工件的待加工表面進行半精加工，以在工件上加工出第一 V型加工面，該第一 V型加工面上形成第一弧面根槽部；(b)第二球頭刀進行精加工；第二球頭刀通過銑削方式在第一 V型加工面進行精加工，其包括以下步驟: (bl)清根加工工序；第二球頭刀在第一弧面根槽部上沿其延伸方向進行加工，以加工出第二清根面； (b2)曲面精整加工；該第二球頭刀在第一 V型加工面未經加工的區域和第二清根面上進行加工，並加工出第三V型加工面，該第三V型加工面上形成第三弧面根槽部； 其中，第二球頭刀的刀頭半徑值Rb為0.05mm;第一球頭刀的刀頭半徑值Ra為0.09mm ?0.15mm0
2.如權利要求1所述的銑削式微型刀具切削方法，其特徵在於:在步驟(a)中，第一球頭刀的進給速度為Fa，第一球頭刀的切削步距為Pa，第一球頭刀的轉速為Sa，其中，Fa為400 ?450mm/min，則在步驟(a)中，其滿足以下條件=(I)Pa ^ RaX20% ；(2)Sa 彡 5Fa/Ra ； 在步驟(bl)中，第二球頭刀的進給速度為Fbl，第二球頭刀的切削步距為Pbl，第二球頭刀的轉速為Sbl，其中，Fbl為200?250mm/min，則在步驟(bl)中，其滿足以下條件:(1)Pbl ( RbX20% ；(2) Sbl 彡 5Fbl/Rb ； 在步驟(b2)中，第二球頭刀的進給速度為Fb2，第二球頭刀的切削步距為Pb2，第二球頭刀的轉速為Sb2，其中，Fb2為250?300mm/min，則在步驟(b2)中，其滿足以下條件:(1)Pb2 ( RbX20% ；(2) Sb2 彡 5Fb2/Rb。
3.如權利要求2所述的銑削式微型刀具切削方法，其特徵在於:該銑削式微型刀具切削方法包括以下步驟: Ca) 第一球頭刀進行半精加工，第一球頭刀的Ra為0.1mm，加工量為0.02mm，Fa=400 ?450 mm/min , Pa=0.02mm, Sa=20000 ?22000r/min ； (b) 第二球頭刀進行精加工，第二球頭刀的Rb為0.05mm，其加工量小於等於0.005mm,並包括以下步驟: (bl)清根加工工序，Fbl=200 ?250mm/min，Pbl=0.002 ?0.003mm，Sbl=28000 ?30000r/min ； (b2)曲面精整加工，Fb2 為 250 ?300mm/min，Pb2=0.005 ?0.0075mm, Sb2=28000 ?30000r/min。
4.如權利要求1所述的銑削式微型刀具切削方法，其特徵在於:在步驟(b2)中，該第二球頭刀以單向走刀方式進行加工。
5.如權利要求1所述的銑削式微型刀具切削方法，其特徵在於:所述第一弧面根槽部的半徑值與第一球頭刀的刀頭半徑值相等；所述第三弧面根槽部的半徑值與第二球頭刀的刀頭半徑值相等。
【文檔編號】B23C3/00GK104174910SQ201310196312
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2013年5月24日 優先權日:2013年5月24日
【發明者】彭康勇 申請人:廣州導新模具注塑有限公司