纳米金刚石涂层刀具及其在口腔修复陶瓷加工中的应用制造技术

本发明专利技术涉及一种纳米金刚石涂层刀具及其在口腔修复陶瓷加工中的应用，其特征在于：（1）所述的刀具为球头铣刀，刃部螺旋槽的螺旋角为30度，刃长2mm；（2）刀具刃部的顶部有一V型槽，V型槽与刀具中心垂直方向夹角α=1-5°，β=18-25°，V型槽深度随刀具直径变化而变化，V型槽深度S值是刀具直径Ф值的10-18%；（3）刀具的刃部为纳米金刚石涂层，纳米金刚石颗粒直径为20-50nm。头部直径为2-10mm。当头部直径≤4mm时，刀柄直径为≤4mm，柄部直径为4mm；当球头直径>4mm时，柄部直径与头部直径相同。提供的涂层刀具应用于口腔修复预烧结陶瓷加工时走刀量为1400mm/min，主轴速度为25000rpm。有效排出切削形成的粉末，减少断刀现象，寿命提高25-30%。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种纳米金刚石涂层刀具及其在口腔修复陶瓷加工中的应用，其特征在于：（1）所述的刀具为球头铣刀，刃部螺旋槽的螺旋角为30度，刃长2mm；（2）刀具刃部的顶部有一V型槽，V型槽与刀具中心垂直方向夹角α=1-5°，β=18-25°，V型槽深度随刀具直径变化而变化，V型槽深度S值是刀具直径Ф值的10-18%；（3）刀具的刃部为纳米金刚石涂层，纳米金刚石颗粒直径为20-50nm。头部直径为2-10mm。当头部直径≤4mm时，刀柄直径为≤4mm，柄部直径为4mm；当球头直径>4mm时，柄部直径与头部直径相同。提供的涂层刀具应用于口腔修复预烧结陶瓷加工时走刀量为1400mm/min，主轴速度为25000rpm。有效排出切削形成的粉末，减少断刀现象，寿命提高25-30%。【专利说明】纳米金刚石涂层刀具及其在口腔修复陶瓷加工中的应用
本专利技术涉及一种纳米金刚石涂层刀具及其应用，更确切地说所述的纳米金刚石涂层刀具，是一种用于预烧结陶瓷加工的刀具，属于机械加工制造
。
技术介绍
陶瓷材料因其独特的分子构成而具有许多优良的物理、化学、机械性能，如较高的硬度和强度，较强的耐腐蚀、耐磨损、耐高温能力等，在航空航天、石油化工、海洋开发、电器电子、汽车以及制造领域的应用日益广泛。然而陶瓷材料作为一种典型的脆性材料，其难加工性限制了它的进一步应用。近几年，陶瓷材料已成为一类备受关注并且具有广泛应用前景的口腔修复材料，是最逼真的牙体组织人工替代材料，具有良好的生物相容性、在口腔环境中的化学稳定性，以及与自然牙相似的热导率和自然牙釉相似的磨损率，应用最为广泛的就是氧化锆陶瓷。20世纪90年代初，氧化锆陶瓷用于口腔修复领域，经历了两个阶段:致密陶瓷切削阶段和预烧结多孔陶瓷切削阶段。前者是将烧结致密的氧化锆瓷块切削加工，由于氧化锆的强度非常高，切削困难，对刀具的要求高，磨耗大，加工时间长，使它的应用受到限制。90年代后期，相继出现了数个多孔陶瓷切削系统，采用的工艺大致相同。氧化锆通过压制成型并预烧结到一定温度，此时的瓷坯疏松多孔但又具备一定的强度，非常便于切削加工。通过计算机放大切削到所需形状，以补偿再次烧结过程中的体积收缩，最后将加工好修复体放入高温烧结炉中烧结到完全致密。在日常预烧结陶瓷时，陶瓷加工材料是以粉末的形式被磨除，陶瓷粉末容易对刀具产生研磨作用，使刀具钝化，从而影响刀具使用寿命，并且容易在加工过程中造成绷瓷现象。普通刀具在加工过程中由于排屑较慢，陶瓷粉末在刀具槽中堆积，对刀具形成挤压，也容易造成断刀现象；选择合适的刀具材料和刀具结构，能明显延长刀具的使用寿命，提高陶瓷的可加工性。遗憾的是，有关报道甚少。金刚石涂层刀具可明显提升刀具刃部的耐磨性，提高刀具加工寿命和加工精度。加工预烧结陶瓷时，由于陶瓷是典型的脆性材料，普通金刚石涂层刀具由于涂层颗粒较大，刀具刃部锋利度降低，容易造成加工陶瓷薄壁时陶瓷崩裂，并在陶瓷内部产生裂纹。而纳米金刚石涂层刀具由于涂层颗粒小，能够很好的保持刀具刃部锋利，解决加工陶瓷时的绷瓷和裂纹问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种纳米金刚石涂层刀具，在硬质合金基体上进行纳米金刚石涂层，纳米金刚石涂层与普通金刚石涂层相比，颗粒细微，不仅能够增加刀具的耐磨性，而且能够更好的保持刀具刃部的锋利，且本专利技术独特的结构设计，有利于加工过程中陶瓷粉末的排屑，提高刀具的使用寿命。本专利技术提供的纳米金刚石涂层刀具如图1所示，包括刃部和柄部，其特征在于:(I)本专利技术刀具为球头铣刀，如图1所示，刃部螺旋槽的螺旋角为30度，刃长2mm，有效长度18mm,总长50mm。(2)本专利技术刀具刃部的顶部有一 V型槽，如图2所示，V型槽与刀具中心垂直方向夹角a =1-5°，(6=18-25°，V型槽深度随刀具直径变化而变化，V型槽深度S值是刀具直径①值的10-18%。与普通球头铣刀相比，本专利技术所述的陶瓷加工用刀具顶部设计有V型槽。这是因为与普通金属加工不同，陶瓷加工是以粉末磨削的方式完成，加工过程中，细小的陶瓷粉末容易堵塞在螺旋槽中，堆积的陶瓷粉末对刀具形成挤压，容易造成断刀而影响加工进程，同时堆积的陶瓷粉末若不及时排除，也会与加工刀具形成对磨，加速刀具刃部的钝化，影响刀具的使用寿命。V型槽可使加工磨除的陶瓷粉末迅速排出，有效避免陶瓷粉末的堆积，延长刀具使用寿命，提高预烧结陶瓷的可加工性。(3)本专利技术刀具刃部为纳米金刚石涂层，纳米涂层微观颗粒粒径为20-50nm。普通金刚石涂层微观颗粒粒径为10-12 Pm。纳米金刚石涂层与普通金刚石涂层特性一样，高硬度、高强度、耐化学腐蚀，高热导系数，低摩擦系数，这些特性都有助于提高刀具的加工特性，延长刀具使用寿命。纳米金刚石涂层与普通金刚石涂层相比，如图3所示，纳米金刚石颗粒更小，由于金刚石涂层是在基体表面无定向生长的，普通金刚石涂层如图3(b)所示，颗粒大，涂层表面由于金刚石颗粒的无序排列造成涂层表面粗糙度较高，在加工预烧结陶瓷时，磨除的陶瓷粉状颗粒堆积在金刚石颗粒中，对刀具形成挤压，小刃径刀具容易断刀。纳米金刚石涂层，如图3(a)所示，颗粒较小，涂层的表面光洁度高，刀具刃部纳米颗粒的附着力比普通金刚石涂层颗粒的附着力高，且由于金刚石涂层颗粒的无定向生长，普通金刚石涂层的大颗粒容易降低刀具刃部的锋利度，而纳米金刚石涂层由于颗粒小，能最大限度保持刀具刃部的锋利度，提高刀具的加工性能。陶瓷材料脆性大，在加工陶瓷义齿时，刀具刃部锋利度在加工过程中下降，容易造成陶瓷薄壁部分绷瓷，而纳米金刚石涂层刀具锋利度较高，且由于金刚石涂层刀具比普通刀具耐磨，能明显提高刀具的使用寿命，减少换刀时间，提高加工效率。(4)纳米涂层刀具光洁度较高，在提高刀具有效寿命的同时，还能够在切削陶瓷薄壁材料时候保持锋利度，极大的降低了陶瓷材料被切割后内裂纹的可能性。而普通涂层刀具表面较为粗糙，刀具刃部锋利度降低，容易在加工陶瓷材料时，在薄壁处出现绷瓷，并在陶瓷材料内部出现裂纹。(5)在口腔修复预烧结陶瓷加工时的切削参数为:走刀量1400mm/min，主轴转速25000rpmo将纳米金刚石涂层刀具与普通涂层刀具在相同加工条件下进行对比，普通金刚石涂层刀具使用寿命为400颗氧化锆陶瓷义齿，而纳米金刚石涂层刀具使用寿命提高25-30%，通常为500颗以上氧化锆陶瓷义齿。经验证，本专利技术与普通金刚石涂层刀具相比，使用寿命更长，且能明显减少加工过程由于薄壁处绷瓷和陶瓷裂纹而导致的残次品现象。总之，目前纳米金刚石涂层刀具应用于陶瓷加工领域鲜有报道，在口腔修复陶瓷加工领域，目前广泛使用的是普通刀具，并没有针对陶瓷加工特性而设计的专用刀具，而陶瓷是比较难加工的材料，若使用普通刀具，加工寿命短，需要经常换刀，影响加工效率，本专利技术不仅能够明显提高加工效率，还能提升陶瓷的加工质量，因此本专利技术有着广泛的实际需求。经验证，本专利技术与普`通刃形刀具相比，在加工预烧结陶瓷时，能有效排出切削形成的陶瓷粉末，减少断刀现象，明显减少换刀时间，提高了加工效率。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术提供的纳米金刚石涂层刀具的结构示意图。图2是图1所述刀具的刃部结构示意图。图3(a)是图1所述刀具的纳米金刚石涂层电子显微镜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：严国祥，
申请(专利权)人：上海弗洛勒斯新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：