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CN105710428A - Pcd螺旋球头刀 - Google Patents

Pcd螺旋球头刀 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种PCD螺旋球头刀，包括刀柄和一体成型于刀柄的一端的切削部；刀柄与切削部具有同一旋转中心轴；切削部上围绕旋转中心轴开设有两个反向对称的螺旋形排屑槽，切削部上远离刀柄设有弧形倒角和两个导向面，两个导向面呈锐角设置，切削部上位于两个导向面之间对称设有两个弧形切削面；远离刀柄的一段切削部为PCD材质，该一段PCD材质的切削部与剩余段切削部焊接。上述PCD螺旋球头刀结构设计合理，通过设有两个反向对称的螺旋形排屑槽以及两个弧形切削面的切削部实现对工件进行高效的钻孔操作，在钻孔过程中，一段PCD材质的切削部与金属材料的亲和性极小，不易因钻孔产生粘屑现象，不易磨损且加工孔径的尺寸精度和光洁度较佳。

Description

PCD螺旋球头刀
技术领域
本发明涉及一种球头刀，特别是涉及一种PCD螺旋球头刀。
背景技术
近些年来，随着科技的发展，机械制造业对加工精度的要求也是越来越高，钻头作为一种机械加工常用刀具，其结构不仅决定着自身的强度、使用寿命，更决定着钻出工件孔的误差大小和精度高低。
在航天、航空、军工、汽车领域，大量使用复合材料，对加工孔径的尺寸精度和光洁度要求较高，同时对加工刀具本身的技术要求和使用寿命越来越高，现有的硬质合金钻头加工虽然可以满足部分要求，但在加工过程中因磨损较快，造成产品的孔径尺寸一致性不佳，不良率较高。另外，由于现有的钻头结构设计不合理，影响自身的强度和使用寿命。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种结构设计合理、不易磨损且加工孔径的尺寸精度和光洁度较佳的PCD螺旋球头刀。
一种PCD螺旋球头刀，包括刀柄和一体成型于所述刀柄的一端的切削部；所述刀柄与所述切削部具有同一旋转中心轴；所述切削部上围绕旋转中心轴开设有两个反向对称的螺旋形排屑槽，所述切削部上远离所述刀柄设有弧形倒角和两个导向面，两个导向面呈锐角设置，所述切削部上位于两个导向面之间对称设有两个弧形切削面；远离所述刀柄的一段切削部为PCD材质，该一段PCD材质的切削部与剩余段切削部焊接；
所述切削部的表面设有第一涂层，该第一涂层以重量份计，包括如下组分：钛30～50份，铁20～30份，铜10～15份，镍4～7份；
所述第一涂层的表面设有第二涂层，该第二涂层以重量份计，包括如下组分：氮化锆20～35份，铁25～32份，石墨烯0.5～1.2份，钴13～18份，铬1.3～1.7份。
在其中一个实施例中，所述刀柄的外表面涂覆有散热涂层。
在其中一个实施例中，所述切削部的外表面涂覆有碳氮化钛层。
在其中一个实施例中，所述切削部的外表面涂覆有氮化铝钛层。
在其中一个实施例中，所述PCD螺旋球头刀上开设有贯穿所述刀柄和所述切削部的散热孔道，两个导向面上均开设有若干个连通所述散热孔道的散热孔。
在其中一个实施例中，所述第一涂层以重量份计，包括如下组分：钛40份，铁25份，铜13份，镍6份。
在其中一个实施例中，所述第二涂层以重量份计，包括如下组分：氮化锆28份，铁29份，石墨烯0.8份，钴16份，铬1.5份。
上述PCD螺旋球头刀结构设计合理，通过设有两个反向对称的螺旋形排屑槽以及两个弧形切削面的切削部实现对工件进行高效的钻孔操作，在钻孔过程中，一段PCD材质的切削部与金属材料的亲和性极小，不易因钻孔产生粘屑现象，不易磨损且加工孔径的尺寸精度和光洁度较佳。另外，在切削部的表面依次设有第一涂层和第二涂层，使得PCD螺旋球头刀具有抗腐蚀能力强，化学性质稳定，耐高温、高强度等特性。
附图说明
图1为本发明一较佳实施例的PCD螺旋球头刀的结构示意图；
图2为图1中所示PCD螺旋球头刀的俯视图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
如图1和图2所示，本发明一较佳实施例的PCD(PolycrystallineDiamond，聚晶金刚石)螺旋球头刀10，包括刀柄11和一体成型于刀柄11的一端的切削部12。刀柄11与切削部12具有同一旋转中心轴20。切削部12上围绕旋转中心轴20开设有两个反向对称的第一螺旋形排屑槽121和第二螺旋形排屑槽122。切削部12上远离刀柄11的位置处设有弧形倒角123、以及第一导向面124和第二导向面125，第一导向面124和第二导向面125呈锐角设置。相较于现有技术中的球头铣刀上大幅度凸出设置有多个切削刀头，在高速旋转过程中，以用于铣削工件，导致切削刀头磨损较为严重的问题，在本实施例中，切削部12上位于第一导向面124和第二导向面125之间对称设置有第一弧形切削面126和第二弧形切削面127。本实施例中，第一弧形切削面126和第二弧形切削面127与旋转中心轴20的夹角为6度～10度。在其它实施例中，第一弧形切削面126和第二弧形切削面127与旋转中心轴20的夹角大小也可以根据实际应用的需要进行适应性调整。
远离刀柄11的一段切削部为PCD(PolycrystallineDiamond，聚晶金刚石)材质，该一段PCD材质的切削部与剩余段切削部焊接。为了表述方便，将远离刀柄11的一段PCD材质的切削部定义为第一切削部13，将与第一切削部13焊接的剩余段切削部定义为第二切削部14。
本实施例中，所述切削部的表面设有第一涂层，该第一涂层以重量份计，包括如下组分：钛30～50份，铁20～30份，铜10～15份，镍4～7份。
钛是一种化学元素，其化学符号为Ti，原子序数为22，钛是一种银白色的过渡金属，其特征为重量轻、强度高、具金属光泽，具有良好的抗腐蚀能力，稳定的化学性质，良好的耐高温、耐低温、抗强酸、抗强碱、高强度、低密度等特性。
在实际应用中，第一涂层中的各组分以重量份计掺杂后，利用物理气相沉积技术沉淀在所述切削部的表面。
所述第一涂层的表面设有第二涂层，该第二涂层以重量份计，包括如下组分：氮化锆20～35份，铁25～32份，石墨烯0.5～1.2份，钴13～18份，铬1.3～1.7份。
氮化锆在耐磨、抗氧化和抗腐蚀等方面具有良好的特性。
在实际应用中，将石墨烯均匀分散于有机溶剂中形成分散液，再与第二涂层中的其他组分的原料粉末混合形成硬质合金原料，将该硬质合金原料进行熔融，冷却为铸锭后，研磨为细粉，利用物理气相沉积技术沉淀在所述第一涂层的表面。
在其中一个实施例中，所述第一涂层以重量份计，包括如下组分：钛35～45份，铁24～26份，铜12～14份，镍5～6份。
较佳的，所述第一涂层以重量份计，包括如下组分：钛40份，铁25份，铜13份，镍6份。
在其中一个实施例中，所述第二涂层以重量份计，包括如下组分：氮化锆25～30份，铁27～30份，石墨烯0.7～0.9份，钴15～17份，铬1.4～1.6份。
较佳的，所述第二涂层以重量份计，包括如下组分：氮化锆28份，铁29份，石墨烯0.8份，钴16份，铬1.5份。
上述PCD螺旋球头刀10结构设计合理，通过设有两个反向对称的螺旋形排屑槽以及两个弧形切削面的切削部12实现对工件进行高效的钻孔操作，在钻孔过程中，一段PCD材质的切削部与金属材料的亲和性极小，不易因钻孔产生粘屑现象，不易磨损且加工孔径的尺寸精度和光洁度较佳。另外，在切削部的表面依次设有第一涂层和第二涂层，使得PCD螺旋球头刀具有抗腐蚀能力强，化学性质稳定，耐高温、高强度等特性。
为了起到散热作用，例如，切削部12的外表面涂覆有碳氮化钛层，又如，切削部12的外表面涂覆有氮化铝钛层。刀柄11的外表面涂覆有散热涂层。
为了切削部12在对工件进行铣削时产生的热量得到及时有效地散发，PCD螺旋球头刀10上开设有贯穿刀柄11和切削部12的散热孔道，第一导向面124和第二导向面125上均开设有若干个连通散热孔道的散热孔。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种PCD螺旋球头刀，其特征在于，包括刀柄和一体成型于所述刀柄的一端的切削部；所述刀柄与所述切削部具有同一旋转中心轴；所述切削部上围绕旋转中心轴开设有两个反向对称的螺旋形排屑槽，所述切削部上远离所述刀柄设有弧形倒角和两个导向面，两个导向面呈锐角设置，所述切削部上位于两个导向面之间对称设有两个弧形切削面；远离所述刀柄的一段切削部为PCD材质，该一段PCD材质的切削部与剩余段切削部焊接；
所述切削部的表面设有第一涂层，该第一涂层以重量份计，包括如下组分：钛30～50份，铁20～30份，铜10～15份，镍4～7份；
所述第一涂层的表面设有第二涂层，该第二涂层以重量份计，包括如下组分：氮化锆20～35份，铁25～32份，石墨烯0.5～1.2份，钴13～18份，铬1.3～1.7份。
2.根据权利要求1所述的PCD螺旋球头刀，其特征在于，所述刀柄的外表面涂覆有散热涂层。
3.根据权利要求2所述的PCD螺旋球头刀，其特征在于，所述切削部的外表面涂覆有碳氮化钛层。
4.根据权利要求2所述的PCD螺旋球头刀，其特征在于，所述切削部的外表面涂覆有氮化铝钛层。
5.根据权利要求3或4所述的PCD螺旋球头刀，其特征在于，所述PCD螺旋球头刀上开设有贯穿所述刀柄和所述切削部的散热孔道，两个导向面上均开设有若干个连通所述散热孔道的散热孔。
6.根据权利要求1所述的PCD螺旋球头刀，其特征在于，所述第一涂层以重量份计，包括如下组分：钛40份，铁25份，铜13份，镍6份。
7.根据权利要求1或6所述的PCD螺旋球头刀，其特征在于，所述第二涂层以重量份计，包括如下组分：氮化锆28份，铁29份，石墨烯0.8份，钴16份，铬1.5份。
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