[發明專利]用于聚晶類金剛石刀具的機械拋光方法

在審

• 申請號: 202310057561.4
• 申請日: 2023-01-13
• 公開（公告）號: CN116079360A
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 陳俊云;趙金鵬;靳田野
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B23P15/30
• 分類號: B23P15/30;B24B3/34;B24B29/02
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產權代理事務所(普通合伙) 11474
• 代理人: 劉翠芹

本發明提供一種用于聚晶類金剛石刀具的機械拋光方法，具體步驟為：利用圓弧刃拋光機對聚晶類金剛石刀具的后刀面進行拋光，得到后刀面表面粗糙度為1nm和刀具后角為10°的聚晶類金剛石刀具；根據聚晶類金剛石刀具中刃口半徑的預測公式，選取抗壓強度高的金屬保護層；利用真空焊接機在聚晶類金剛石刀具的后刀面燒結一層金屬保護層；利用平面拋光機對聚晶類金剛石刀具的前刀面進行機械拋光；根據聚晶類金剛石刀具的特性，利用化學溶解試劑對得到的聚晶類金剛石刀具后刀面上的金屬保護層進行溶解，直到金屬保護層從聚晶類金剛石刀具后刀面上完全脫落。本發明有效抑制刀具切削刃邊緣晶粒脫落引起的崩口，從而減小聚晶類金剛石刀具的切削鈍圓半徑。

技術領域

本發明涉及金剛石刀具制造領域，特別涉及一種用于聚晶類金剛石刀具的機械拋光方法。

背景技術

超精密車削是超精密加工技術中的一種，要使車削加工達到超精密級別，不僅要有先進的設備、先進的檢測系統，刀具也是十分關鍵的環節。

切削刃鋒利度是評價刀具質量以及其能否勝任超精密加工的重要標準，切削刃越鋒利，即切削刃鈍圓半徑越小，在超精密車削加工中可實現的最小切屑厚度越小，則加工精度越高。目前，機械拋光法是制備具有鋒利切削刃金剛石車刀的常用方法，其加工精度高、可靠性強、工業化程度好。

針對聚晶類金剛石材料，其顯微結構具有多界面耦合的特點，由于聚晶類金剛石材料界面的強度低于晶粒內部，且切削刃區域的晶粒外緣懸空，機械拋光時的沖擊載荷極易導致該區域的金剛石晶粒從連結界面大面積脫落，產生崩口，從而降低刀具的鋒利度。因此，受晶粒脫落的影響，機械拋光聚晶類金剛石刀具的切削刃鈍圓半徑值通常比較大。

在超精密加工領域中，刀具切削刃外緣的晶粒脫落已成為限制聚晶類金剛石刀具材料應用的瓶頸問題，相關科學問題的解決和工藝方法的提出正亟待開展。因此，針對聚晶類金剛石刀具的加工，需要一種有效抑制晶粒脫落的新工藝方法。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種用于聚晶類金剛石刀具的機械拋光方法，主要是利用真空焊接機在聚晶類金剛石刀具的后刀面燒結一層厚度為0.2mm-0.5mm的金屬保護層，并利用平面拋光機對聚晶類金剛石刀具的前刀面進行機械粗拋光和精拋光，從而抑制機械拋光時的沖擊載荷對刀具切削刃邊緣晶粒脫落引起的崩口，減小聚晶類金剛石材料刀具的切削刃鈍圓半徑，最終提高刀具的鋒利度。

本發明提供了一種用于聚晶類金剛石刀具的機械拋光方法，具體實施步驟如下：

S1、利用圓弧刃拋光機對聚晶類金剛石刀具的后刀面進行拋光，得到后刀面表面粗糙度Sa為1nm和刀具后角為10°的聚晶類金剛石刀具；

S2、根據聚晶類金剛石刀具中刃口半徑的預測公式，選取抗壓強度高的金屬保護層，所述聚晶類金剛石刀具刃口半徑的預測公式為：

式中，n為磨粒數量，m_g為單個磨粒質量，v_g為磨粒速度，b為金屬保護層表面的最大塑性溝壑深度，[σ_t]為金屬保護層材料的抗壓強度，θ為磨粒頂角，R為刀具圓弧半徑，γ為聚晶金剛石的斷裂表面能；

S3、利用真空焊接機在聚晶類金剛石刀具的后刀面燒結一層金屬保護層：

S31、在真空焊接機中按一定的燒結溫度將金屬保護層融化并完整覆蓋在聚晶類金剛石刀具的后刀面；

S32、在800℃的溫度下保持5-10min后并降溫，使金屬保護層由液態轉為固態凝結在聚晶類金剛石刀具的后刀面；

S4、利用平面拋光機對聚晶類金剛石刀具的前刀面進行機械拋光：

S41、調整平面拋光機的轉速和拋光壓力，利用直徑為5μm的磨粒對聚晶類金剛石刀具的前刀面進行粗拋光，在前刀面上拋光出完整的平面；