一种带仿生减摩刃口的叶根铣刀刀片制造方法及制备装置

1.本发明涉及叶根铣刀刃口加工技术领域，具体为一种带仿生减摩刃口的叶根铣刀刀片制造方法及制备装置。


背景技术：

2.叶根榫槽由于其精度要求高而难加工，采用了镍基耐热高温合金材料后，使其加工难度又成倍增加。刀具在进行镍基高温合金的切削加工时主要表现为氧化磨损、沟槽磨损、边界磨损等，这些磨损都是由于在进行难加工材料切削时，切削区的刀-工、刀-屑间产生剧烈的摩擦和高切削温度造成的刀具磨损加剧，同时断续加工产生的冷热交替致使刀具刃口产生高应力和温度梯度变化，刃口严重粘屑，最终刀具刃口破损而失效。因此，改善和提高发生刀-工、刀-屑直接接触的切削刃区表面的摩擦特性，通过“刀-屑减磨”实现降低切削力和切削温度，抑制刀具刃区的粘屑，是提高刀具的使用寿命重要途径之一。根据工程仿生学的长期研究发现，具有几何非光滑表面的人类牙齿在减阻+脱附和耐磨方面的主要形态是凸包形和波纹形的结合，可用于解决刀具刃口、前后刀面“屑-工-刀”三者之间的粘结、摩擦磨损问题，提高刀具性能，因此，出现了仿生减摩刃口的叶根铣刀，参考授权专利“一种成型铣刀及其制造方法”，其专利号为2017103499778，但目前没有专门针对上述铣刀的刃口进行改善的方法，导致铣刀的刃口具有易磨损、强度低、切削性能差、使用寿命短的缺点。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种带仿生减摩刃口的叶根铣刀刀片制造方法，对叶根铣刀的刀刃进行加工，提高了刀刃的物理机械性能和切削性能，使铣刀的刃口具有减摩、高强度和使用寿命长的优点。
4.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种带仿生减摩刃口的叶根铣刀刀片制造方法，包括以下步骤：
5.s1、制作叶根铣刀毛坯；
6.s2、对叶根铣刀毛坯进行平面磨削；
7.s3、对叶根铣刀毛坯进行周边磨削；
8.s4、加工叶根铣刀的仿生减摩刃口；
9.其中，步骤s4包括以下步骤；
10.s41、喷砂处理；在喷砂机上用金刚石磨粒进行研磨处理，磨粒粒度为35#-60#；喷砂处理后的刀片刃口表面有明显的凹凸；
11.s42、对仿生减摩刃口进行毛刷抛光；在钝化抛光机用含金刚石的毛刷抛光仿生减摩刃口，毛刷抛光用金刚石研磨膏粒度为w40-w20；
12.s43、对仿生减摩刃口进行柔粒抛光；在柔性抛光装置上用特制的柔性磨粒对刀片刃口进行气射流抛光，抛光后，使仿生减摩刃口表面明显的尖点基本消除；
13.s5、综合检验并送涂层。
14.在一些实施例中，在步骤s41中，喷砂处理后的刀片刃口表面有明显的凹凸，其面粗糙度形貌高度达到70μm，ra为0.15μm-0.19μm，同时伴有较多的突出尖点。
15.在一些实施例中，在步骤s42中，毛刷抛光后尖锐的高点明显消除，面粗糙度形貌高度减小到42μm，ra为0.035μm-0.05μm。
16.在一些实施例中，在步骤s43中，柔性磨粒采用橡胶颗粒与金刚粉搅拌制成，刀片刃口的凹凸点消除，并且凹凸点内变亮，光洁度提高，其面粗糙度形貌高度减小到30μm以内，ra为0.008μm-0.01μm。
17.一种带仿生减摩刃口的叶根铣刀刀片的制备装置，包括柔性抛光装置和装夹机构，所述柔性抛光装置包括柔粒制备筒、安装座和可调喷嘴机构，所述柔粒制备筒转动设置在所述安装座上，所述柔粒制备筒侧壁的出料口连接所述可调喷嘴机构，所述可调喷嘴机构包括水平管、金属定型软管和喷嘴管，所述水平管的一端连接所述柔性制备筒的出料口，另一端通过所述金属定型软管连接所述喷嘴管，所述喷嘴管与所述水平管之间具有夹角，所述喷嘴管远离所述金属定型软管的一端位于所述水平管的下方；
18.所述装夹机构包括工作台和夹持环，所述可调喷嘴机构位于所述柔粒制备筒与所述工作台之间，所述夹持环滑动设置在所述工作台上，所述夹持环靠近或远离所述可调喷嘴机构移动，所述夹持环用于工装叶根铣刀。
19.在一些实施例中，所述柔粒制备筒的侧壁开设有进风孔，所述进风孔与所述柔性制备筒的出料口相对设置，所述进风口连接有风管，所述风管远离所述柔粒制备筒的一端连接有风罩，所述风罩套装在风机的出风口上。
20.在一些实施例中，所述柔粒制备筒的内壁滑动设置有挡板，所述挡板沿着所述柔粒制备筒的高度方向移动，用于使出料口处于封堵或导通状态，所述挡板的顶部固定有连杆，所述连杆远离所述挡板的一端穿出柔粒制备筒，并连接第一气缸的伸缩轴，所述第一气缸的缸体安装在所述柔粒制备筒上。
21.在一些实施例中，所述柔粒制备筒的底部固定有主轴，所述主轴通过轴承转动连接所述安装座，所述安装座内设置有电机，所述电机的输出轴设置有小齿轮，所述主轴远离所述柔粒制备筒的一端设置有大齿轮，所述大齿轮与所述小齿轮啮合。
22.在一些实施例中，所述柔粒制备筒的侧壁设置有小型气缸，所述小型气缸的缸体铰接在所述柔粒制备筒上，所述小型气缸的伸缩轴铰接所述喷嘴管。
23.在一些实施例中，所述工作台上水平设置有第二气缸，所述第二气缸的缸体安装在所述工作台上，所述第二气缸的伸缩轴连接有滑座，所述夹持环固定在所述滑座上，所述夹持环的顶部螺纹适配有紧固螺栓。
24.本发明的有益效果是：
25.1、依次对叶根铣刀刀刃进行喷砂处理、毛刷抛光和柔粒抛光，从而优化刀刃的微观形貌和形貌参数，提高了刀刃的物理机械性能和切削性能，使铣刀的刃口具有减摩、高强度和使用寿命长的优点。
26.2、针对叶根铣刀刀刃特制的制备装置，能调整喷嘴管的倾斜角度，使柔性磨粒呈不同的角度喷射在叶根铣刀的刀刃上，从而根据刀刃的位置以及形状选择合适的柔粒抛光角度，提高柔粒抛光的效果，进一步提高了刀刃的物理机械性能和切削性能。
附图说明
27.图1为本发明一种带仿生减摩刃口的叶根铣刀刀片制造方法中喷砂工艺效果图；
28.图2为本发明一种带仿生减摩刃口的叶根铣刀刀片制造方法中毛刷抛光工艺效果图；
29.图3为本发明一种带仿生减摩刃口的叶根铣刀刀片制造方法中柔粒抛光工艺效果图；
30.图4为本发明一种带仿生减摩刃口的叶根铣刀刀片制造方法中刀刃的三维形貌图；
31.图5为本发明一种带仿生减摩刃口的叶根铣刀刀片制造方法中柔粒抛光的原理示意图；
32.图6为本发明一种带仿生减摩刃口的叶根铣刀刀片的制备装置的结构示意图；
33.图7为本发明一种带仿生减摩刃口的叶根铣刀刀片的制备装置中柔粒制备筒的内部结构示意图；
34.图8为本发明叶根铣刀的结构示意图；
35.图中，1-柔粒制备筒，2-安装座，3-水平管，4-金属定型软管，5-喷嘴管，6-工作台，7-夹持环，8-进风孔，9-风罩，10-风管，11-风机，12-挡板，13-连杆，14-第一气缸，15-主轴，16-电机，17-小齿轮，18-大齿轮，19-小型气缸，20-第二气缸，21-滑座，22-紧固螺栓。
具体实施方式
36.下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
37.实施例一、如图1至图5所示，一种带仿生减摩刃口的叶根铣刀刀片制造方法，包括以下步骤：
38.s1、制作叶根铣刀毛坯；
39.s2、对叶根铣刀毛坯进行平面磨削；
40.s3、对叶根铣刀毛坯进行周边磨削；
41.步骤s1至步骤s3是针对叶根铣刀的刀体部分进行加工，改善整体刀体的物理性能，为传统的铣刀加工方法，但上述方法无法对叶根铣刀的刀片进行加工，使叶根铣刀的刀片刃口性能得不到改善，进而影响整个叶根铣刀的物理性能以及切削性能，因此，设计了一种专门针对叶根铣刀的刀片刃口进行加工的方法，如下：
42.s4、加工叶根铣刀的仿生减摩刃口；
43.其中，步骤s4包括以下步骤；
44.s41、喷砂处理；在喷砂机上用金刚石磨粒进行研磨处理，磨粒粒度为35#-60#；喷砂处理后的刀片刃口表面有明显的凹凸；
45.在步骤s41中，喷砂处理后的刀片刃口表面有明显的凹凸，其面粗糙度形貌高度达到70μm，ra为0.15μm-0.19μm，同时伴有较多的突出尖点；
46.s42、对仿生减摩刃口进行毛刷抛光；在钝化抛光机用含金刚石的毛刷抛光仿生减摩刃口，毛刷抛光用金刚石研磨膏粒度为w40-w20；
47.在步骤s42中，毛刷抛光后尖锐的高点明显消除，面粗糙度形貌高度减小到42μm，
ra为0.035μm-0.05μm；
48.s43、对仿生减摩刃口进行柔粒抛光；在柔性抛光装置上用特制的柔性磨粒对刀片刃口进行气射流抛光，抛光后，使仿生减摩刃口表面明显的尖点基本消除；
49.在步骤s43中，柔性磨粒采用橡胶颗粒与金刚粉搅拌制成，刀片刃口的凹凸点消除，并且凹凸点内变亮，光洁度提高，其面粗糙度形貌高度减小到30μm以内，ra为0.008μm-0.01μm；
50.通过步骤s4的加工方法，逐步优化刃口的微观形貌以及提高刃口的形貌参数，从而提高了刀刃的物理机械性能和切削性能，使铣刀的刃口具有减摩、高强度和使用寿命长的优点。
51.s5、综合检验并送涂层。
52.实施例二、如图6至图8所示，叶根铣刀的喷砂处理以及毛刷抛光直接利用现有机器即可加工完成，但柔粒抛光并没有现有的机器，主要叶根铣刀结构的特殊性，即刀片刃口为仿生减摩刃口，其尺寸沿着刀体方向逐渐增大，且切削齿的尺寸也逐渐增大，这就导致柔粒的喷射加工角度需要适应改变，以保证柔粒抛光效果，这是在传统铣刀加工中不具有的，因此，并没有特制的柔粒抛光设备针对叶根铣刀的刀片刃口进行加工，为此，本技术在实施例一的基础上，设置了一种针对叶根铣刀的刀片刃口进行柔粒抛光的装置，具体为，一种带仿生减摩刃口的叶根铣刀刀片的制备装置，包括柔性抛光装置和装夹机构，柔性抛光装置包括柔粒制备筒1、安装座2和可调喷嘴机构，柔粒制备筒1转动设置在安装座2上，柔粒制备筒1侧壁的出料口连接可调喷嘴机构，可调喷嘴机构包括水平管3、金属定型软管4和喷嘴管5，水平管3的一端连接柔性制备筒1的出料口，另一端通过金属定型软管4连接喷嘴管5，喷嘴管5与水平管3之间具有夹角，喷嘴管5远离金属定型软管4的一端位于水平管3的下方，通过柔粒制备筒1制作柔性磨粒，并将制作的柔性磨粒喷射在叶根铣刀上，完成对叶根铣刀刃口的加工，柔性磨粒的具体加工方式为，选金刚石微粉粒度号为3000#，直径约5μm以下，柔性基体采用小颗粒橡胶，颗粒的直径大小约为0.5mm，橡胶颗粒与金刚石微粉按质量比1:50投入至柔粒制备筒1内，然后转动柔粒制备筒1，使金刚石微粉与橡胶颗粒高速运动进行混合，使金刚石微粉嵌入橡胶颗粒上形成柔性磨粒，柔性磨粒制备完成后，柔粒制备筒1停止转动，进行柔粒抛光操作；装夹机构包括工作台6和夹持环7，可调喷嘴机构位于柔粒制备筒1与工作台6之间，夹持环7滑动设置在工作台6上，夹持环7靠近或远离可调喷嘴机构移动，夹持环7用于工装叶根铣刀，将叶根铣刀的刀体轴套装在夹持环7上，通过夹持环7的移动自由度带动叶根铣刀靠近喷嘴管5移动，使喷嘴管5喷出的柔性磨粒作用在叶根铣刀的刀刃上，通过叶根铣刀的移动，完成刃口的全面抛光，同时，喷嘴管5的倾斜角度跟随叶根铣刀的移动适应性偏转，改变倾斜角度，保证喷射出的柔性磨粒作用在刀片刃口上的角度不变，使叶根铣刀刀刃的抛光更加均匀。优选的，工作台6上水平设置有第二气缸20，第二气缸20的缸体安装在工作台6上，第二气缸20的伸缩轴连接有滑座21，夹持环7固定在滑座21上，夹持环7的顶部螺纹适配有紧固螺栓22，将叶根铣刀的铣刀轴穿设在夹持环7内，然后通过紧固螺栓22将叶根铣刀夹紧在夹持环7上，通过第二气缸20的伸缩带动滑座21移动，从而带动叶根铣刀移动，实现叶根铣刀抛光位置的改变，当叶根铣刀的刀刃呈环形布置，多次改变叶根铣刀的安装位置，使叶根铣刀未抛光的面位于上方进行抛光，从而实现叶根铣刀刀片刃口的全面加工。
53.进一步地，柔粒制备筒1的底部固定有主轴15，主轴15通过轴承转动连接安装座2，安装座2内设置有电机16，电机16的输出轴设置有小齿轮17，主轴15远离柔粒制备筒1的一端设置有大齿轮18，大齿轮18与小齿轮17啮合，电机16通过小齿轮17与大齿轮18的啮合带动主轴15转动，主轴15带动柔粒制备筒1转动，加强金刚微粉与橡胶颗粒的运动，实现柔性磨粒的制备。
54.实施例三、如图7所示，柔粒制备筒1的侧壁开设有进风孔8，进风孔8与柔性制备筒1的出料口相对设置，进风口8连接有风管10，风管10远离柔粒制备筒1的一端连接有风罩9，风罩9套装在风机11的出风口上，柔粒制备筒1的内壁滑动设置有挡板12，挡板12沿着柔粒制备筒1的高度方向移动，用于使出料口处于封堵或导通状态，挡板12的顶部固定有连杆13，连杆13远离挡板12的一端穿出柔粒制备筒1，并连接第一气缸14的伸缩轴，第一气缸14的缸体安装在柔粒制备筒1上，风管10通过法兰盘可拆卸的连接在进风口8处，在制作柔性磨粒时，风管10未安装在进风口8上，进风口8通过封盖封堵，且柔粒制备筒1的出料口通过挡板12进行封堵，避免未形成的柔性磨粒通过喷嘴管5喷出，当柔性磨粒制备完成后，取下封盖安装风管10，同时，第一气缸14收缩，带动挡板12上移，使出料口处于导通状态，启动风机11，通过风管10将风通入柔粒制备筒1内，从而将柔性磨粒从喷嘴管5吹出，使柔性磨粒作用在叶根铣刀的刀刃上进行加工，改善刀刃的微观形貌以及提高刀刃微观形貌的参数精度。
55.实施例四、柔粒制备筒1的侧壁设置有小型气缸19，小型气缸19的缸体铰接在柔粒制备筒1上，小型气缸19的伸缩轴铰接喷嘴管5，金属定型软管4能够轻易弯曲，通过金属定型软管4对接水平管3和喷嘴管5，使喷嘴管5具有偏转自由度，同时不会与水平管3产生干涉，并使整个可调喷嘴机构的内壁呈封闭状态，保证柔性磨粒均从喷嘴管5喷出，通过小型气缸19的伸缩带动喷嘴管5上下偏转，从而调节喷嘴管5的倾斜角度，改变柔性磨粒的喷射角度。
56.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；以及本领域普通技术人员可知，本发明所要达到的有益效果仅仅是在特定情况下与现有技术中目前的实施方案相比达到更好的有益效果，而不是要在行业中直接达到最优秀使用效果。
57.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

技术特征：
1.一种带仿生减摩刃口的叶根铣刀刀片制造方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、制作叶根铣刀毛坯；s2、对叶根铣刀毛坯进行平面磨削；s3、对叶根铣刀毛坯进行周边磨削；s4、加工叶根铣刀的仿生减摩刃口；其中，步骤s4包括以下步骤；s41、喷砂处理；在喷砂机上用金刚石磨粒进行研磨处理，磨粒粒度为35#-60#；喷砂处理后的刀片刃口表面有明显的凹凸；s42、对仿生减摩刃口进行毛刷抛光；在钝化抛光机用含金刚石的毛刷抛光仿生减摩刃口，毛刷抛光用金刚石研磨膏粒度为w40-w20；s43、对仿生减摩刃口进行柔粒抛光；在柔性抛光装置上用特制的柔性磨粒对刀片刃口进行气射流抛光，抛光后，使仿生减摩刃口表面明显的尖点基本消除；s5、综合检验并送涂层。2.根据权利要求1所述的一种带仿生减摩刃口的叶根铣刀刀片制造方法，其特征在于，在步骤s41中，喷砂处理后的刀片刃口表面有明显的凹凸，其面粗糙度形貌高度达到70μm，ra为0.15μm-0.19μm，同时伴有较多的突出尖点。3.根据权利要求2所述的一种带仿生减摩刃口的叶根铣刀刀片制造方法，其特征在于，在步骤s42中，毛刷抛光后尖锐的高点明显消除，面粗糙度形貌高度减小到42μm，ra为0.035μm-0.05μm。4.根据权利要求3所述的一种带仿生减摩刃口的叶根铣刀刀片制造方法，其特征在于，在步骤s43中，柔性磨粒采用橡胶颗粒与金刚粉搅拌制成，刀片刃口的凹凸点消除，并且凹凸点内变亮，光洁度提高，其面粗糙度形貌高度减小到30μm以内，ra为0.008μm-0.01μm。5.一种利用如根据权利要求1所述的一种带仿生减摩刃口的叶根铣刀刀片制造方法的制备装置，其特征在于，包括柔性抛光装置和装夹机构，所述柔性抛光装置包括柔粒制备筒(1)、安装座(2)和可调喷嘴机构，所述柔粒制备筒(1)转动设置在所述安装座(2)上，所述柔粒制备筒(1)侧壁的出料口连接所述可调喷嘴机构，所述可调喷嘴机构包括水平管(3)、金属定型软管(4)和喷嘴管(5)，所述水平管(3)的一端连接所述柔性制备筒(1)的出料口，另一端通过所述金属定型软管(4)连接所述喷嘴管(5)，所述喷嘴管(5)与所述水平管(3)之间具有夹角，所述喷嘴管(5)远离所述金属定型软管(4)的一端位于所述水平管(3)的下方；所述装夹机构包括工作台(6)和夹持环(7)，所述可调喷嘴机构位于所述柔粒制备筒(1)与所述工作台(6)之间，所述夹持环(7)滑动设置在所述工作台(6)上，所述夹持环(7)靠近或远离所述可调喷嘴机构移动，所述夹持环(7)用于工装叶根铣刀。6.根据权利要求5所述的一种带仿生减摩刃口的叶根铣刀刀片制备装置，其特征在于，所述柔粒制备筒(1)的侧壁开设有进风孔(8)，所述进风孔(8)与所述柔性制备筒(1)的出料口相对设置，所述进风口(8)连接有风管(10)，所述风管(10)远离所述柔粒制备筒(1)的一端连接有风罩(9)，所述风罩(9)套装在风机(11)的出风口上。7.根据权利要求6所述的一种带仿生减摩刃口的叶根铣刀刀片制备装置，其特征在于，所述柔粒制备筒(1)的内壁滑动设置有挡板(12)，所述挡板(12)沿着所述柔粒制备筒(1)的高度方向移动，用于使出料口处于封堵或导通状态，所述挡板(12)的顶部固定有连杆(13)，
所述连杆(13)远离所述挡板(12)的一端穿出柔粒制备筒(1)，并连接第一气缸(14)的伸缩轴，所述第一气缸(14)的缸体安装在所述柔粒制备筒(1)上。8.根据权利要求5所述的一种带仿生减摩刃口的叶根铣刀刀片制备装置，其特征在于，所述柔粒制备筒(1)的底部固定有主轴(15)，所述主轴(15)通过轴承转动连接所述安装座(2)，所述安装座(2)内设置有电机(16)，所述电机(16)的输出轴设置有小齿轮(17)，所述主轴(15)远离所述柔粒制备筒(1)的一端设置有大齿轮(18)，所述大齿轮(18)与所述小齿轮(17)啮合。9.根据权利要求8所述的一种带仿生减摩刃口的叶根铣刀刀片制备装置，其特征在于，所述柔粒制备筒(1)的侧壁设置有小型气缸(19)，所述小型气缸(19)的缸体铰接在所述柔粒制备筒(1)上，所述小型气缸(19)的伸缩轴铰接所述喷嘴管(5)。10.根据权利要求5所述的一种带仿生减摩刃口的叶根铣刀刀片制备装置，其特征在于，所述工作台(6)上水平设置有第二气缸(20)，所述第二气缸(20)的缸体安装在所述工作台(6)上，所述第二气缸(20)的伸缩轴连接有滑座(21)，所述夹持环(7)固定在所述滑座(21)上，所述夹持环(7)的顶部螺纹适配有紧固螺栓(22)。

技术总结
本发明涉及叶根铣刀刃口加工技术领域，并公开了一种带仿生减摩刃口的叶根铣刀刀片制造方法，包括以下步骤：S1、制作叶根铣刀毛坯；S2、对叶根铣刀毛坯进行平面磨削；S3、对叶根铣刀毛坯进行周边磨削；S4、加工叶根铣刀的仿生减摩刃口；其中，步骤S4包括以下步骤；S41、喷砂处理；在喷砂机上用金刚石磨粒进行研磨处理；S42、对仿生减摩刃口进行毛刷抛光；在钝化抛光机用含金刚石的毛刷抛光仿生减摩刃口；S43、对仿生减摩刃口进行柔粒抛光；在柔性抛光装置上用特制的柔性磨粒对刀片刃口进行气射流抛光；S5、综合检验并送涂层。对叶根铣刀的刀刃进行加工，提高了刀刃的物理机械性能和切削性能，使铣刀的刃口具有减摩、高强度和使用寿命长的优点。优点。优点。


技术研发人员：师润平 李泳璋 杨显宏
受保护的技术使用者：贺州学院
技术研发日：2023.05.05
技术公布日：2023/7/22