一种硅产品新型特殊加工刀具及其使用方法与流程

1.本发明涉及一种脆性材料加工技术，具体是一种硅产品新型特殊加工刀具及其使用方法。


背景技术：

2.针对一些具有异形倒扣结构的圆形环类，法兰类硅材料产品，（如图1和图3，硅材料产品包括硅环，在硅环上设置有关于硅环轴线呈圆周阵列分布的多个倒扣结构，倒扣结构包括基体部和位于基体部顶面的勾爪部，倒扣结构整体呈倒l形，且倒扣结构向产品中心折弯）；当对勾爪部在硅环的投影区域进行开槽时（结合图1-图4），由于硅材料的硬脆特性，采用常规切削方式容易造成材料崩碎，进而造成产品报废，但是硅是较昂贵的材料,不允许有过多的报废,因此采用磨削或铣削加工为宜。但是由于勾爪部会影响常规的三轴加工中心的进刀，因此目前的三轴加工中心配合现有磨削刀具无法对该特征进行加工，进而需要价格高昂的四轴或五轴设备，而四轴或五轴设备不仅加工工艺复杂，工艺步骤繁多，而且成本高昂。


技术实现要素：

3.为了解决背景技术中提到的至少一个技术问题，本发明的目的在于提供一种硅产品新型特殊加工刀具，使其采用三轴加工中心即可对具有倒扣结构的法兰类或圆盘类脆性材料产品，在勾爪部投影到硅环的投影区进行开槽加工，工艺简单，成本低廉。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种硅产品新型特殊加工刀具，硅产品包括硅环和设于硅环顶面的多个倒扣结构，多个倒扣结构相对于硅环轴线呈环形阵列式分布，倒扣结构包括基体部和位于基体部顶面的勾爪部，包括：刀体；凸起，自刀体中心向刀体侧壁方向延伸而出；刀杆，固接在刀体顶面中部；底面磨削刃，固接在凸起底面；其中，所述凸起远离刀体一侧到刀杆轴线的距离大于倒扣结构距离硅环轴线的最小距离且不大于基体部到硅环轴线的最小距离。
5.可选的，所述刀体其呈圆盘形，所述凸起自刀体周壁沿刀体径向延伸而出，所述刀体的半径不大于倒扣结构距离硅环轴线的最小距离。
6.可选的，所述凸起至少有两个且关于刀体轴线呈圆周阵列分布。
7.可选的，所述凸起两侧面到刀体轴线的夹角不大于相邻两个倒扣结构与硅环轴线之间的最小夹角。
8.可选的，所述刀体顶面开设有贯穿孔。
9.可选的，所述贯穿孔有多个，多个所述贯穿孔关于刀体轴线呈圆周阵列分布。
10.可选的，所述凸起侧面固接有侧面磨削刃。
11.可选的，所述凸起远离刀体的一侧面为弧面。
12.可选的，所述凸起远离刀杆的侧面中平行于刀杆轴线的两个边进行圆角过渡。
13.一种基于上述任一项一种硅产品新型特殊加工刀具的使用方法，其具体步骤为：a：对刀，控制刀杆与待加工产品同轴线，将凸起部位调至待加工产品的两个倒扣结构之间，控制刀体下移直至凸起顶面低于倒扣结构的勾爪部；b：加工，先控制刀具转动，再控制刀具沿刀杆轴线方向向下利用底面磨削刃对待加工产品进行磨削，直至待加工特征磨削完成；c：退刀，控制刀具停转，并将凸起部位调至已加工产品的两个倒扣结构之间，抬刀至安全位置。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本技术实施例所提出的加工刀具可以直接应用于普通的三轴加工设备，利用普通的三轴加工设备带动刀体转动，进而带动凸起和凸起下方的底面磨削刃整体转动进而达到对具有倒扣结构的法兰类或圆盘类脆性材料产品在勾爪部投影到硅环的投影区进行开槽加工的目的，不仅加工工艺相对于四轴或五轴设备更加简单，而且也成本低廉。
附图说明
15.图1为待加工产品的整体结构示意图；图2为已加工产品的整体结构示意图；图3为待加工产品的剖面示意图；图4为已加工产品的剖面示意图；图5为待加工产品的俯视图；图6为本发明的整体结构示意图；图7为图5中a处结构放大示意图。
16.图中：1、刀体；2、凸起；3、刀杆；4、底面磨削刃；5、贯穿孔；6、侧面磨削刃；10、待加工产品；11、已加工产品；111、待加工特征；12、硅环；13、倒扣结构；131、基体部；132、勾爪部。
具体实施方式
17.下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.为了更好的方便理解，下面对现有的具有倒扣结构的法兰类或圆盘类脆性材料产品的加工进行介绍：参照图1和图3；首先介绍硅产品的形状，该类硅产品包括硅环12，在硅环12上设有多个倒扣结构13，且这些倒扣结构13关于硅环的轴线呈圆周阵列分布，倒扣结构13包括与硅环12相连的基体部131以及位于基体部131顶面的勾爪部132。
19.参照图1-图4；如果想要在倒扣结构13的法兰类产品或圆盘类产品的勾爪部132投
影在硅环12表面上的投影区进行开槽，加工得到待加工特征111。当待加工产品10的材料为金属材料，完全可以利用l形切刀或者t形切刀，控制切刀或待加工产品10进行周转，进而对待加工产品10的待加工部位进行切削从而得到需要的特征，其加工过程比较方便。但是由于硅材料的硬脆特性，采用常规切削方式容易造成材料崩碎，进而造成产品报废，此外硅是较昂贵的材料,不允许有过多的报废,因此采用磨削或铣削加工为宜。
20.但是由于勾爪部132会影响常规的三轴加工中心的进刀，因此目前的三轴加工中心配合现有磨削刀具无法对该特征进行加工，而现有的四轴或五轴加工中心虽然能够实现加工需求，但是四轴及五轴加工中心的价格太高，使得成本投入大大增大。
21.因此通过设计一款合适的刀具，使其采用三轴加工中心即可对具有倒扣结构的法兰类或圆盘类脆性材料产品在勾爪部投影到硅环的投影区进行开槽加工，是很有必要的，其能极大降低成本。
22.请参阅图5和图6，为本实施例提供的一种硅产品新型特殊加工刀具，包括刀体1，自刀体1中心向刀体1侧壁方向延伸而出，在刀体1顶面中部固接有刀杆3，凸起2底面固接着底面磨削刃4。进一步的，刀体1其呈圆盘形，凸起2自刀体1周壁沿刀体1径向延伸而出，所述刀体1的半径不大于倒扣结构13距离硅环12轴线的最小距离。
23.结合具体的使用场景，将刀体1设计呈圆盘状是因为圆盘状的刀体1在转动时其转动的同轴度比较高，比如刀体1采用矩形的，在刀体1底面合适部位直接固接磨削刃也是能够实现待加工产品10的加工需求的，但是，矩形的刀体1在长期使用后，容易造成刀体1绕刀杆3转动的同轴度下降问题，使得磨削刃耗损不均匀，也容易造成磨削刃崩刃问题。而采用圆盘状的刀体1，刀体1的整体质量分别会相对均匀，转动的同轴度会相对较高，进而可提高刀具的使用寿命。
24.这里需要进一步解释的是，如图3，设产品的倒扣结构13的勾爪部132到待加工产品10中心的最短距离为a，基体部131到待加工产品10中心的最小距离为b，基体部131的高度为c，对刀具的要求是：刀体1的半径应当不大于a，凸起2远离刀体的一侧距刀体1轴线的距离大于a且不大于b，刀体1与底面磨削刃4的厚度和应当小于c，这样是为了保证刀体1能够下降到勾爪部132下，且保证刀体1和凸起2整体的强度最高，如果刀体1半径过小，则凸起2需要加长，整个刀具在旋转磨削时强度会降低。
25.进一步的，刀杆3固接于刀体1顶面，具体在刀体1的中心处，这样保证不会出现偏心转动现象，刀杆3顶部利用轴套固接于普通三轴加工设备的转动结构。
26.进一步的，在加工时，控制刀体1转动并逐渐控制刀体1相向进给，利用在凸起2底面固接的底面磨削刃4对待加工产品10在倒扣结构13处进行开槽。
27.整体上，本技术实施例可以直接应用于普通的三轴加工设备，实现对具有异形倒扣特征13的法兰类或圆盘类的脆性材料产品，在勾爪部132投影到硅环12的投影区进行开槽加工的目的，不仅加工工艺相对于四轴或五轴设备更加简单，而且也成本低廉。
28.参照图6，作为本技术实施例的一种具体实施方式，凸起2至少有两个且关于刀体1轴线呈圆周阵列分布。
29.结合具体的使用场景，通过采用至少两个凸起2，且将凸起2关于刀体1轴线呈圆周阵列分布，如此不仅能够提高磨削效率，而且也保证了刀具整体的质量分布均匀性，进一步
保证了刀具转动时的稳定性。
30.参照图5，作为本技术实施例的一种具体实施方式，设相邻两个倒扣结构13与硅环12轴线之间的最小夹角为θ，凸起2两侧面到刀体1轴线的夹角小于θ。
31.结合具体的使用场景，将凸起2两侧到刀体1轴线的夹角设计的小于相邻两个倒扣结构13与硅环12轴线之间的最小夹角θ，这样在对刀时，能够方便刀具进入到硅环12和勾爪部132之间，保证对刀的便捷性。
32.参照图6，作为本技术实施例的一种具体实施方式，所述刀体1顶面开设有贯穿孔5。
33.结合具体的使用场景，通过在刀体1顶面开设贯穿孔5，不仅能够降低刀具的整体重量，增加转动的稳定性，而且也方便在加工过程中切削液的喷注，有利于刀具的冷却。
34.参照图6，作为本技术实施例的一种具体实施方式，贯穿孔5有多个，多个贯穿孔5关于刀体1轴线呈圆周阵列分布。
35.结合具体的使用场景，通过开设多个贯穿孔5，且这些贯穿孔5关于刀体1的轴线呈圆周阵列分布，这样不仅进一步降低了刀具的整体重量，而且也保证了刀体1的质量分布均匀性，进而提高了刀具转动的同轴性和稳定性；此外，开设多个贯穿孔5也进一步方便切削液的喷注。
36.参照图7，作为本技术实施例的一种具体实施方式，凸起2远离刀杆3的侧面固接有侧面磨削刃6。
37.结合具体的使用场景，通过在凸起2远离刀杆3一侧固接侧面磨削刃6，能够在对待加工产品10的待加工面进行开槽处理的同时，对倒扣结构13的基体部131进行进一步加工，保证产品加工后基体部131的面为与产品同轴线的弧面，这样使产品的装配使用更加合理。
38.参照图7，作为本技术实施例的一种具体实施方式，侧面磨削刃6远离刀体1的一侧面为与刀杆3同轴线的弧面。
39.结合具体的使用场景，当侧面磨削刃6远离刀体1的一侧为平面时，侧面磨削刃6边角应力会比较集中，而采用弧面可以在一定程度上降低边角应力问题；此外，如果侧面磨削刃6为平面，则在加工时，若侧面磨削刃6两端能刚好对倒扣结构进行磨削，则侧面磨削刃6的中部会接触不到侧面磨削刃6，而如果侧面磨削刃的中部可以接触到倒扣结构，则说明侧面磨削刃两端会有伸出倒扣结构的基体部应向硅环中心的一侧，加工无法进行。因此为了保证加工正常进行以及磨削效率和侧面磨削刃6的使用寿命，侧面磨削刃6远离凸起2一侧不能为平面。
40.参照图7，作为本技术实施例的一种具体实施方式，在凸起2远离刀杆3的侧面中平行于刀杆3轴线的两个边进行圆角过渡。
41.结合具体的使用场景，通过对凸起2远离刀杆3一侧中于刀杆3轴线相平行的两个边进行圆角过渡，能够降低凸起2边缘的应力集中问题，进一步提高了刀具的使用稳定性和可靠性。
42.参照图1-7，本发明所提出的一种硅产品新型特殊加工刀具的使用方法，其具体步骤为：首先，装刀，将刀杆通过夹具固定于普通三轴加工中心的刀柄上，这时三轴加工中心的主轴是锁定状态（不可转动），以方便装刀；
a：对刀，控制刀杆3与待加工产品10同轴线，将凸起2部位调至待加工产品10的两个倒扣结构13之间，控制刀体1下移直至凸起2顶面低于倒扣结构13的勾爪部132的底面；在实际加工时还需要在对刀后解除三轴机床的主轴锁定，然后通过手动转动一下刀具看是否干涉到产品；b：加工，先控制刀具进行转动，再控制刀具沿刀杆1的轴线方向向下进给利用底面磨削刃4对待加工产品10进行磨削，具体加工部位是：勾爪部在硅环顶面的投影区上进行磨削，直至待加工特征111完成；c：退刀，控制刀具停转，并将凸起2部位调至已加工产品11的两个倒扣结构13之间，抬刀至安全位置，之后便可取下产品。
43.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

技术特征：
1.一种硅产品新型特殊加工刀具，硅产品包括硅环（12）和设于硅环（12）顶面的多个倒扣结构（13），多个倒扣结构（13）相对于硅环（12）轴线呈环形阵列式分布，倒扣结构（13）包括基体部（131）和位于基体部（131）顶面的勾爪部（132），其特征在于，包括：刀体（1）；凸起（2），自刀体（1）中心向刀体（1）侧壁方向延伸而出；刀杆（3），固接在刀体（1）中部；底面磨削刃（4），固接在凸起（2）底面；其中，所述凸起（2）远离刀体（1）的一侧到刀杆（3）轴线的距离大于倒扣结构（13）距离硅环（12）轴线的最小距离且不大于基体部（131）到硅环（12）轴线的最小距离。2.根据权利要求1所述的一种硅产品新型特殊加工刀具，其特征在于，所述刀体（1）其呈圆盘形，所述凸起自刀体（1）周壁沿刀体（1）径向延伸而出，所述刀体（1）的半径不大于倒扣结构（13）距离硅环（12）轴线的最小距离。3.根据权利要求2所述的一种硅产品新型特殊加工刀具，其特征在于，所述凸起（2）至少有两个且关于刀体（1）轴线呈圆周阵列分布。4.根据权利要求2所述的一种硅产品新型特殊加工刀具，其特征在于，所述凸起（1）两侧面到刀体（1）轴线的夹角不大于相邻两个倒扣结构（13）与硅环（12）轴线之间的最小夹角。5.根据权利要求2所述的一种硅产品新型特殊加工刀具，其特征在于：所述刀体（1）顶面开设有贯穿孔（5）。6.根据权利要求5所述的一种硅产品新型特殊加工刀具，其特征在于，所述贯穿孔（5）有多个，多个所述贯穿孔（5）关于刀体（1）轴线呈圆周阵列分布。7.根据权利要求1所述的一种硅产品新型特殊加工刀具，其特征在于，所述凸起（2）侧面固接有侧面磨削刃（6）。8.根据权利要求7所述的一种硅产品新型特殊加工刀具，其特征在于，所述侧面磨削刃（6）远离刀体（1）的一侧面为与刀杆（3）同轴线的弧面。9.根据权利要求8所述的一种硅产品新型特殊加工刀具，其特征在于，所述凸起（2）远离刀杆（3）的侧面中平行于刀杆（3）轴线的两个边进行圆角过渡。10.一种基于权利要求1-9任一项的一种硅产品新型特殊加工刀具的使用方法，其具体步骤为：a：对刀，控制刀杆（3）与待加工产品（10）同轴线，将凸起（2）部位调至待加工产品（10）的两个倒扣结构（13）之间，控制刀体（1）下移直至凸起（2）顶面低于倒扣结构（13）的勾爪部（132）；b：加工，先控制刀具转动，再控制刀具沿刀杆（3）轴线方向向下进给，利用底面磨削刃（4）对待加工产品（10）进行磨削，直至待加工特征（111）磨削完成；c：退刀，控制刀具停转，并将凸起（2）部位调至已加工产品（11）的两个倒扣结构（13）之间，抬刀至安全位置。

技术总结
本发明公开了一种硅产品新型特殊加工刀具，包括：刀体；凸起，自刀体中心向刀体侧壁方向延伸而出；刀杆，固接在刀体顶面中部；底面磨削刃，固接在凸起底面；其中，所述凸起远离刀体一侧到刀杆轴线的距离大于倒扣结构距离硅环轴线的最小距离且不大于基体部到硅环轴线的最小距离。本申请可使用于普通三轴加工中心实现在脆性材料的倒扣结构部位进行加工，工艺简单，成本低廉。成本低廉。成本低廉。


技术研发人员：王双玉 祝建敏 王世泽 葛自荣 李熊 密思
受保护的技术使用者：杭州盾源聚芯半导体科技有限公司
技术研发日：2023.09.05
技术公布日：2023/10/15