一種pcd刀具刃口的加工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種PCD刀具刃口的加工方法，包括以下步驟:1)PCD復合片切割：利用線切割的方法將一整塊PCD復合片切割成若干塊PCD刀片；2)刀片焊接:將PCD刀片焊接在刀具基體上，得到PCD刀具；3)PCD刀具的刃口處理:按照刀具形狀的設計要求，利用激光切割裝置對PCD刀具進行激光切割處理，得到具有平整刃口的PCD刀具。本發(fā)明提高了PCD刀具材料的刃口加工速率，縮短刀具生產(chǎn)周期，降低PCD刀具的加工成本，并獲得良好的PCD刃口質(zhì)量,經(jīng)過激光切割刃口加工后的PCD刀具，刃口崩缺尺寸可控制在長2μm、寬2μm以內(nèi)，并且崩缺數(shù)量很少，10mm內(nèi)出現(xiàn)崩刃的數(shù)目≤5。
【專利說明】—種PCD刀具刃口的加工方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種P⑶刀具刃口的加工方法，屬于超硬材料加工領域。
【背景技術】
[0002]P⑶刀具是通過把P⑶復合片焊接到硬質(zhì)合金或者鋼的刀體上制成的刀具。由于PCD復合片將單晶金剛石的高硬度、耐磨性、低摩擦系數(shù)和強度與碳化鎢硬質(zhì)合金的高抗彎強度進行了結(jié)合，復合片的碳化鎢硬質(zhì)合金層為金剛石層提供了機械支持，增加了它的抗彎強度，同時硬質(zhì)合金層易于焊接，使制作成品刀具變得容易。
[0003]近年來隨著汽車制造業(yè)大量采用輕型材料，如鋁合金、復合材料等，金剛石刀具的應用也大量增加。采用PCD刀具加工鋁合金時，由于金剛石硬度高，表面與金屬親和力小，且刀具前刀面都拋光成鏡面，不易產(chǎn)生積屑瘤，加工尺寸穩(wěn)定性以及表面質(zhì)量都很好。采用P⑶刀具加工各種規(guī)格鋁合金零件，刀具壽命可達幾千到幾萬件，尤其適合汽車、摩托車零件的大規(guī)模生產(chǎn)。在中國汽車制造業(yè)中，應用P⑶刀具主要切削鋁合金發(fā)動機缸體、缸蓋、變速器的殼體、閥體、槽體、側(cè)蓋等零件。用PCD刀具加工汽車鋁合金件，能克服鋁合金中硬質(zhì)點對刀尖的破壞，并最大可能的消除積屑瘤，能獲得滿意加工效果，且精度穩(wěn)定。另夕卜，PCD刀具還廣泛用于其它有色金屬和非金屬材料的高速加工，被廣泛應用于汽車、航空航天、電子和木材加工等領域。
[0004]今后鋁、錳和其他輕合金以及鈦合金、燒結(jié)合金及其他高強度合金將越來越多地用作汽車動力系統(tǒng)零部件的材料，能夠加工這些材料的金剛石工具預期將有非常大的增長。另外，由于PCD刀具具有高硬度、高耐熱性、長壽命、切屑刃鋒利性和良好的熱傳導性等，可以滿足汽車零部件加工對高速、高效、高精度、新材料和新形狀的要求，所以PCD刀具必將得到越來越廣泛的使用。
[0005]P⑶刀具的制造工藝決定著其切削性能和使用壽命，是P⑶刀具發(fā)展應用的關鍵，P⑶刀片的加工，包括P⑶復合片的切割、刀片的焊接及刃磨等步驟。P⑶刀具刃口制造傳統(tǒng)的方法是采用砂輪磨削、電火花加工的方法。PCD刀具刃口制造中使用的刃磨砂輪都比較昂貴，并且PCD材質(zhì)硬度高，磨削困難，無疑給PCD刀具加工帶來高昂的成本；電火花加工出來的P⑶刀具刃口質(zhì)量較差，崩缺情況嚴重，即使嚴格控制加工工藝，崩缺尺寸> 10 μ m，并且電火花加工的復合片表層損傷較輕，表面比較平整，對內(nèi)部組織的影響很大，加工后刀具易出現(xiàn)各種使用缺陷。
[0006]因此，P⑶刀具刃口利用傳統(tǒng)工藝已經(jīng)不能達到使用要求，迫切需要一種新的加工技術來進行P⑶刃口的加工，降低加工后刃口的崩缺，減小刃口內(nèi)部加工造成的組織缺陷。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種P⑶刀具刃口的加工方法，提高了 PCD刀具材料的刃口加工速率，縮短刀具生產(chǎn)周期，降低PCD刀具的加工成本，并獲得良好的P⑶刃口質(zhì)量，經(jīng)過激光切割刃口加工后的P⑶刀具，刃口崩缺尺寸可控制在長2μπκ寬2μπι以內(nèi)，并且崩缺數(shù)量很少，1mm內(nèi)出現(xiàn)崩刃的數(shù)目彡5。同時，對鋁、錳和其他輕合金以及鈦合金、燒結(jié)合金及其他高強度合金加工后表面粗糙度Ra ^ 0.02 μ m。
[0008]實現(xiàn)本發(fā)明的目的可以通過采取如下技術方案達到:
[0009]一種P⑶刀具刃口的加工方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0010]1)POT復合片切割:利用線切割的方法將一整塊P⑶復合片切割成若干塊P⑶刀片;
[0011]2)刀片焊接:利用高頻感應焊接機將PCD刀片焊接在刀具基體上，得到PCD刀具；
[0012]3) P⑶刀具的刃口處理:按照刀具形狀的設計要求，利用激光切割裝置對P⑶刀具進行激光切割處理，得到具有平整刃口的PCD刀具；其中，激光切割處理的加工參數(shù)為:激光功率40-80%，激光寬度0.100-0.400mm，激光錐度0-10°，線速度50-500mm/min，切割步距 0.01-0.5mm,切深 0.01-0.2mm。
[0013]作為優(yōu)選，在步驟2)中，在焊接前將rcD刀片放在真空干燥箱中450°C保溫處理I小時。
[0014]作為優(yōu)選，在步驟2)中，在焊接后將rcD刀具放在真空干燥箱中450°C保溫處理I小時。
[0015]作為優(yōu)選，在步驟3)中，激光切割處理的加工參數(shù)為以下參數(shù)組合中的任意一種:
[0016]參數(shù)組合1:激光功率40%，激光寬度0.1mm，激光錐度O °，線速度50mm/min，切割步距0.05mm,切深0.01mm ；
[0017]參數(shù)組合2:激光功率50%，激光寬度0.1mm，激光錐度O°，線速度100mm/min，切割步距0.05mm,切深0.01mm ；
[0018]參數(shù)組合3:激光功率60%，激光寬度0.2_，激光錐度O°，線速度100mm/min，切割步距0.05mm,切深0.05mm ；
[0019]參數(shù)組合4:激光功率70%，激光寬度0.25mm，激光錐度O°，線速度150mm/min，切割步距0.1mm,切深0.1mm ；
[0020]參數(shù)組合5:激光功率80%，激光寬度0.3mm，激光錐度O°，線速度150mm/min，切割步距0.1mm,切深0.1mm。
[0021]作為優(yōu)選，在步驟I)中，所述P⑶復合片中金剛石的粒徑為2 μ m，金剛石的體積含量為92%，P⑶復合片中P⑶厚度0.6mm，熱穩(wěn)定性表征溫度為750°C。P⑶復合片為細粒度聚晶復合片，是經(jīng)過超高壓高溫合成的。
[0022]作為優(yōu)選，在步驟2)中，刀具基體為WC/Co硬質(zhì)合金。
[0023]本發(fā)明的有益效果在于:
[0024]本發(fā)明使用激光切割加工處理P⑶刀具刃口，針對P⑶刀具的特性，優(yōu)選了激光切割處理的加工參數(shù)，提高了 PCD刀具材料的刃口加工速率，縮短刀具生產(chǎn)周期，降低PCD刀具的加工成本，并獲得良好的P⑶刃口質(zhì)量。經(jīng)過激光加工處理P⑶刀具刃口，刃口崩缺崩缺尺寸可控制在長2μπκ寬2μπι以內(nèi)，并且崩缺數(shù)量很少，1mm內(nèi)出現(xiàn)崩刃的數(shù)目(5。對鋁、錳和其他輕合金以及鈦合金、燒結(jié)合金及其他高強度合金加工后表面粗糙度Ra ^ 0.02 μ m?？梢詽M足現(xiàn)代工業(yè)對P⑶刀具更高性能的要求。激光加工可通過調(diào)整加工參數(shù)，提高加工速度，是整個加工周期縮短，降低生產(chǎn)成本來降低PCD刀具的加工成本，大幅提聞經(jīng)濟效益。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明的激光加工后P⑶刃口形貌的掃描電鏡圖片。
[0026]圖中，I為未發(fā)生崩缺的平整刃口，2為刃口崩缺處，實際測量尺寸為
1.72*1.39 μ m。
【具體實施方式】
[0027]本發(fā)明采用激光切割加工處理P⑶刀具刃口的方法，根據(jù)P⑶材料的特殊性能，激光切割裝置選用美國Spectra-physics公司的激光器,美國Aerotech運動控制系統(tǒng)。本發(fā)明使用的P⑶刀具為四刃銑刀，P⑶復合片的型號Element Six CBT 002，刀具基體為WC/Co硬質(zhì)合金。本發(fā)明使用的PCD復合片為細粒度聚晶復合片，PCD中金剛石的粒徑為2 μ m,是經(jīng)過超高壓高溫合成的，金剛石體積含量92%，P⑶復合片中P⑶厚度0.6_，熱穩(wěn)定性表征溫度為750°C。
[0028]本發(fā)明還提供了一種P⑶刀具刃口的加工方法，包括如下步驟:將一種高精密的HSK刀柄，安裝在機床的旋轉(zhuǎn)軸上。將焊接好的PCD銑刀夾緊在HSK刀柄上。設置激光探頭測試程序參數(shù)，然后利用探頭探測PCD刀片位置、前角和軸向角，系統(tǒng)自動讀取探頭探測參數(shù)。并自動把參數(shù)導入加工設置系統(tǒng)中；設置激光功率40-80%，激光寬度0.100-0.400mm,激光錐度0-10° ;刀具加工形狀設計，利用Auto CAD軟件進行繪圖，以DXF格式保存，系統(tǒng)能自動識別DXF文件并導入加工設置系統(tǒng)中；設置刀具加工參數(shù)，后角0-30°，切割方向從左到右，線速度50-500mm/min，切割步距0.01-0.5mm,切深0.01-0.2mm ;程序參數(shù)設置完成后，開啟激光系統(tǒng)，開始按照程序進行加工PCD刃口 ；加工完成后，取下刀具即可。
[0029]下面，結(jié)合【具體實施方式】，對本發(fā)明做進一步描述:
[0030]實施例1:
[0031]一種P⑶刀具刃口的加工方法，包括以下步驟:
[0032]I)將一整塊直徑為76.0Omm的P⑶復合片，利用線切割慢走絲的方法進行切割，按照要求切成3.5*12mm若干塊P⑶刀片。
[0033]2)刀片焊接:將P⑶刀片放在真空干燥箱中450°C保溫處理I小時，然后取出P⑶刀片，利用高頻感應焊接機將PCD刀片焊接在WC/Co硬質(zhì)合金上，再將焊接后的刀具緩慢冷卻至室溫，得到rcD刀具。
[0034]3) P⑶刀具的刃口處理:按照刀具形狀的設計要求，利用激光切割裝置對P⑶刀具進行激光切割處理，得到具有平整刃口的PCD刀具。其中，激光切割處理的加工參數(shù)為:激光功率40%，激光寬度0.1mm，激光錐度0°，線速度50mm/min，切割步距0.05mm，切深0.0lmm0
[0035]參照圖1，刃口崩缺處，實際測量尺寸為1.72*1.39μπι。本實施例加工出來的P⑶刀具的刃口崩缺尺寸可控制在2*2μπι以內(nèi)，并且崩缺數(shù)量很少，1mm內(nèi)出現(xiàn)崩刃的數(shù)目(5。對鋁、錳和其他輕合金以及鈦合金、燒結(jié)合金及其他高強度合金加工后表面粗糙度Ra ^ 0.02 μ m。
[0036]實施例2:
[0037]本實施例的特點是:激光切割處理的加工參數(shù)為:激光功率50%，激光寬度0.1mm,激光錐度0° ,線速度100mm/min,切割步距0.05mm,切深0.01mm。其它與實施例1相同。
[0038]實施例3:
[0039]本實施例的特點是:激光切割處理的加工參數(shù)為:激光功率60%，激光寬度0.2mm，激光錐度0°，線速度100mm/min，切割步距0.05mm，切深0.05mm。其它與實施例1相同。
[0040]實施例4:
[0041]本實施例的特點是:激光切割處理的加工參數(shù)為:激光功率70%，激光寬度0.25臟，激光錐度O。，線速度150mm/min，切割步距0.1mm，切深0.1mm。其它與實施例1相同。
[0042]實施例5:
[0043]本實施例的特點是:激光切割處理的加工參數(shù)為:激光功率80%，激光寬度
0.3mm,激光錐度O。，線速度150mm/min,切割步距0.1mm,切深0.1mm。其它與實施例1相同。
[0044]對比試驗:
[0045]將電火花加工的P⑶刀具與實施例1-5中任意一種所述的經(jīng)過激光切割的P⑶刀具進行銑削高硅鋁板表面光潔度作對比實驗，每種刀具各取5支，電火花加工的PCD刀具切削高鋁硅表面粗糙度分別是:Ra0.23 μ m經(jīng)過激光切割的刀具切削高鋁硅表面粗糙度分別是:Ra0.08ym。(硅鋁材料型號，A16061。加工參數(shù)設置，主軸轉(zhuǎn)速8000RPM，進給速度1600MM/M,加工余量:0.03-0.05MM，加工后工件表面粗糙度:RA0.08 μ m)。
[0046]對于本領域的技術人員來說，可根據(jù)以上描述的技術方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應的改變以及變形，而所有的這些改變以及變形都應該屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種P⑶刀具刃口的加工方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)PCD復合片切割:利用線切割的方法將一整塊PCD復合片切割成若干塊PCD刀片； 2)刀片焊接:將PCD刀片焊接在刀具基體上，得到PCD刀具； 3)PCD刀具的刃口處理:按照刀具形狀的設計要求，利用激光切割裝置對PCD刀具進行激光切割處理，得到具有平整刃口的PCD刀具；其中，激光切割處理的加工參數(shù)為:激光功率40-80%，激光寬度0.100-0.400mm，激光錐度0-10°，線速度50-500mm/min，切割步距0.01-0.5mm,切深 0.01-0.2mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PCD刀具刃口的加工方法，其特征在于:在步驟2)中，在焊接前將P⑶刀片放在真空干燥箱中450°C保溫處理I小時。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PCD刀具刃口的加工方法，其特征在于:在步驟2)中，在焊接后將P⑶刀具放在真空干燥箱中450°C保溫處理I小時。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PCD刀具刃口的加工方法，其特征在于:在步驟3)中，激光切割處理的加工參數(shù)為以下參數(shù)組合中的任意一種: 參數(shù)組合1:激光功率40%，激光寬度0.1mm，激光錐度O°，線速度50mm/min，切割步距 0.05mm,切深 0.0lmm ; 參數(shù)組合2:激光功率50%，激光寬度0.1mm，激光錐度O°，線速度100mm/min，切割步距 0.05mm,切深 0.0lmm ; 參數(shù)組合3:激光功率60 %，激光寬度0.2mm,激光錐度0°，線速度100mm/min，切割步距 0.05mm,切深 0.05mm ； 參數(shù)組合4:激光功率70%，激光寬度0.25mm，激光錐度0°，線速度150mm/min，切割步距0.1臟，切深0.1臟； 參數(shù)組合5:激光功率80%，激光寬度0.3mm，激光錐度O°，線速度150mm/min，切割步距0.1臟，切深0.1臟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PCD刀具刃口的加工方法，其特征在于:在步驟I)中，所述P⑶復合片中金剛石的粒徑為2 μ m,金剛石的體積含量為92%，P⑶復合片中P⑶厚度0.6mm，熱穩(wěn)定性表征溫度為750°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PCD刀具刃口的加工方法，其特征在于:在步驟2)中，所述刀具基體為WC/Co硬質(zhì)合金。
【文檔編號】B23P15/28GK104440004SQ201410648592
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】吳建軍, 張明菊, 林世民, 鄭劍 申請人:深圳市邁高機械工具有限公司