本發(fā)明涉及刀具加工，尤其涉及一種超聲切割刀具及其加工方法。

背景技術(shù)：

1、超聲切割是指：在刀具的縱向方向施加超聲頻振動(dòng)，使刀具對(duì)工件材料進(jìn)行脈沖切割的加工方式。超聲切割具有切割力小、切割溫度低、加工質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、電子等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。數(shù)控超聲切割機(jī)床是復(fù)合材料、半導(dǎo)體晶圓的高端加工裝備，超聲切割方法是依托數(shù)控超聲切割機(jī)床為載體，對(duì)工件材料進(jìn)行高效、精密加工的先進(jìn)制造方法。刀具是數(shù)控超聲切割機(jī)床必不可少的工具，刀具的加工質(zhì)量和性能直接影響到產(chǎn)品的合格率以及產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，為此，我們需要提供一種超聲切割刀具及其加工方法。

2、目前，超聲切割刀具(即尖刀、成型刀)未開孔，在超聲切割時(shí)，會(huì)因?yàn)槌曨l振動(dòng)而產(chǎn)生較大的應(yīng)力以及橫向振動(dòng)，限制了縱向振動(dòng)振幅，從而會(huì)使得刀具發(fā)生斷裂，進(jìn)而會(huì)影響超聲切割效率以及加工質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：為了解決現(xiàn)有刀具因應(yīng)力大以及產(chǎn)生橫向振動(dòng)而發(fā)生斷裂的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種超聲切割刀具及其加工方法，通過(guò)對(duì)刀具結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，使得刀具本體受力時(shí)的應(yīng)力分布更加均勻，減少橫向振動(dòng)振幅，提高刀具縱向振動(dòng)振幅，避免刀具發(fā)生斷裂。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種超聲切割刀具，包括：安裝部、支撐部以及刀具本體，所述支撐部的一端與所述安裝部相連接，所述刀具本體與所述支撐部的另一端相連接，所述刀具本體具有第一側(cè)面，所述第一側(cè)面的兩側(cè)均設(shè)置有前刀面，所述刀具本體沿著縱向振動(dòng)方向開設(shè)有多個(gè)孔；其中：所述前刀面呈傾斜狀態(tài)設(shè)置，多個(gè)所述孔的長(zhǎng)度根據(jù)所述前刀面的傾斜趨勢(shì)依次變化。

3、由此，通過(guò)在刀具本體上沿著縱向振動(dòng)方向開設(shè)有多個(gè)長(zhǎng)度依次變化的孔，相比于現(xiàn)有未開孔的方式，在刀具本體使用時(shí)，該方式通過(guò)開孔使得前刀面在孔的位置處發(fā)生塑性變形，通過(guò)塑性變形改變了該位置原有的應(yīng)力分布，如此，使得前刀面各個(gè)位置的應(yīng)力偏差范圍大幅度降低(受力時(shí)的應(yīng)力分布更加均勻)，避免刀具本體發(fā)生斷裂，以提高刀具的使用壽命；此外，由于孔的開設(shè)方向是沿著縱向振動(dòng)方向，如此，削弱了刀具本體的橫向振動(dòng)振幅，提高刀具縱向振動(dòng)振幅，避免刀具本體發(fā)生斷裂，以提高刀具的使用壽命。

4、進(jìn)一步地，所述孔為腰形孔；其中：所述孔的長(zhǎng)度為l，所述孔的寬度為w，相鄰兩個(gè)所述孔之間的間距為d1。

5、進(jìn)一步地，兩個(gè)所述前刀面與a面共同組成所述第一側(cè)面，a面的截面形狀為三角形；所述刀具本體還具有第二側(cè)面，且所述第二側(cè)面位于所述第一側(cè)面的相對(duì)側(cè)，所述第二側(cè)面的兩側(cè)均設(shè)置有后刀面，所述后刀面呈傾斜狀態(tài)設(shè)置，兩個(gè)所述后刀面與b面共同組成所述第二側(cè)面，b面的截面形狀為三角形；其中：所述前刀面與所述后刀面相連接；所述后刀面的傾斜角度與所述前刀面的傾斜角度相等，所述前刀面的寬度為d2，所述后刀面的寬度為d3，d2＞d3。由此，由于前刀面與切割后的切屑相接觸、后刀面與切割后的工件相接觸，為此，通過(guò)d2＞d3的方式，前刀面便于材料的切割，后刀面以使得切割后的工件滿足所需的精度需求、表面光滑需求。

6、進(jìn)一步地，兩個(gè)所述前刀面、主前刀面以及a面共同組成所述第一側(cè)面，a面的截面形狀為梯形；兩個(gè)所述后刀面、主后刀面以及b面共同組成所述第二側(cè)面，b面的截面形狀為梯形。

7、進(jìn)一步地，多個(gè)所述孔的長(zhǎng)度l的表達(dá)式為：

8、l＝{ln、ln-1、…、l2、l1、l2、…、ln-1、ln}；

9、當(dāng)a面的截面形狀為三角形時(shí)，所述孔長(zhǎng)度l的計(jì)算公式為：

10、

11、其中：所述刀具本體的數(shù)量為2n－1，且n取整，三角形a面底邊為a、高為b，所述前刀面的傾斜角度為α。

12、進(jìn)一步地，當(dāng)a面的截面形狀為梯形時(shí)，所述孔長(zhǎng)度l的計(jì)算公式為：

13、

14、其中：梯形a面上底為a1、下底為a2，高為b。

15、進(jìn)一步地，所述支撐部包括：定位件、過(guò)渡件以及操作件，所述定位件、所述過(guò)渡件、所述操作件依次連接，所述定位件遠(yuǎn)離所述過(guò)渡件的一端與所述安裝部相連接，所述操作件遠(yuǎn)離所述過(guò)渡件的一端與所述刀具本體相連接；其中：所述定位件靠近所述安裝部一側(cè)的側(cè)面用于對(duì)所述刀具本體與變幅桿輸出端進(jìn)行定位，還用于傳輸超聲能量，所述操作件的截面形狀為正六邊形。

16、一種超聲切割刀具的加工方法，所述以下步驟：

17、s1、獲取超聲切割刀具的毛坯件；

18、s2、獲取步驟s1中的超聲切割刀具毛坯件，并將該超聲切割刀具毛坯件切割成超聲切割刀具工件；

19、s3、獲取步驟s2中的超聲切割刀具工件，并對(duì)該超聲切割刀具工件進(jìn)行切割，以切割形成具有安裝部的超聲切割刀具工件；

20、s4、獲取步驟s3中具有安裝部的超聲切割刀具工件，并對(duì)該具有所述安裝部的超聲切割刀具工件進(jìn)行切割，以切割形成具有所述安裝部和支撐部的超聲切割刀具工件；

21、s5、獲取步驟s4中具有所述安裝部和所述支撐部的超聲切割刀具工件，并對(duì)該具有所述安裝部和所述支撐部的超聲切割刀具工件進(jìn)行切割，以切割形成超聲切割刀具；

22、s6、獲取步驟s5中的超聲切割刀具，并對(duì)該超聲切割刀具的刀刃進(jìn)行精磨處理，以形成刀具產(chǎn)品。

23、進(jìn)一步地，所述步驟s4包括以下步驟：

24、s4－1、獲取步驟s3中具有所述安裝部的超聲切割刀具工件，并對(duì)該具有所述安裝部的超聲切割刀具工件進(jìn)行切割，以切割形成具有所述安裝部和定位件的超聲切割刀具工件；

25、s4－2、獲取步驟s4－1中具有所述安裝部和所述定位件的超聲切割刀具工件，并對(duì)該具有所述安裝部和所述定位件的超聲切割刀具工件進(jìn)行切割，以切割形成具有所述安裝部、所述定位件以及過(guò)渡件的超聲切割刀具工件；

26、s4－3、獲取步驟s4－2中具有所述安裝部、所述定位件以及所述過(guò)渡件的超聲切割刀具工件，并對(duì)該具有所述安裝部、所述定位件以及所述過(guò)渡件的超聲切割刀具工件進(jìn)行切割，以切割形成具有所述安裝部、所述定位件、所述過(guò)渡件以及操作件的超聲切割刀具工件。

27、進(jìn)一步地，所述步驟s5包括以下步驟：

28、s5－1、獲取步驟s4中具有所述安裝部和所述支撐部的超聲切割刀具工件，并對(duì)該具有所述安裝部和所述支撐部的超聲切割刀具工件進(jìn)行切割，以切割形成未開孔的超聲切割刀具；

29、s5－2、獲取步驟s5－1中未開孔的超聲切割刀具，并對(duì)該未開所述孔的超聲切割刀具進(jìn)行開孔處理，以得到開設(shè)有所述孔的超聲切割刀具；

30、s5－3、獲取步驟s5－2開設(shè)有所述孔的超聲切割刀具，并對(duì)該開設(shè)有所述孔的超聲切割刀具進(jìn)行淬火處理，以得到經(jīng)過(guò)淬火處理且開設(shè)有所述孔的超聲切割刀具。

31、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

32、通過(guò)在刀具本體上沿著縱向振動(dòng)方向開設(shè)有多個(gè)長(zhǎng)度依次變化的孔，相比于現(xiàn)有未開孔的方式，在刀具本體使用時(shí)，該方式通過(guò)開孔使得前刀面在孔的位置處發(fā)生塑性變形，通過(guò)塑性變形改變了該位置原有的應(yīng)力分布，如此，使得前刀面各個(gè)位置的應(yīng)力偏差范圍大幅度降低(受力時(shí)的應(yīng)力分布更加均勻)，避免刀具本體發(fā)生斷裂，以提高刀具的使用壽命；此外，由于孔的開設(shè)方向是沿著縱向振動(dòng)方向，如此，削弱了刀具本體的橫向振動(dòng)振幅，提高刀具縱向振動(dòng)振幅，避免刀具本體發(fā)生斷裂，以提高刀具的使用壽命。