[发明专利]硬质材料的加工方法

说明书

一种硬质材料的加工方法，先对硬质材料进行加工(如：线切割、磨削和电磨削等)获得初刃，再施以非扫描激光至少1次，制成刀刃。本发明提供的硬质材料的加工方法，以不同的频次对硬质材料施以两种激光模式，使以硬质材料(如：CVD金刚石)为刀头的刀刃光洁度得到显著提高，并能满足物件精加工切削的需要，尤其适用于不适合或不能用线切割进行刀具加工的硬质材料。

技术领域

本发明涉及一种加工物料的方法，尤其涉及一种加工硬质材料的方法，该种硬质材料由多种(至少两种)硬度的物质组成，如：粘合、烧结、贴片或镀层等。

背景技术

工业制造和加工领域，在制造产品的过程中，通常需要对原材料进行打磨、磨削或切割的方式进行造型加工。当材质具有较高的硬度时，普通的加工方法不仅难以实现，在工时上也并不经济。

激光自上个世纪起就被广泛应用于诸多领域，主要分为：切割、焊接、标记和热处理(激光与光电子学进展[J]，2002，39(1)，53-6)。激光切割是一种经聚焦的最少直径可小于0.1mm的高能量密度的光束，焦点处的功率密度大于10⁷W/cm²～10⁸W/cm²。当激光照射在被切割材料表面，光能转变成热能，使得光斑区的温度迅速升高到材料的熔点或沸点，而被迅速融化或汽化。对激光的移动路径进行设定，使得聚焦点与材料不断地相互作用，进而实现材料的切割。在此过程中，还以辅助气体进行助切、吹去熔渣和冷却。此外，激光功率、激光束模式、偏振和切割速度决定了切割的质量(激光与光电子学进展[J]，2002，39(1)，53-6)。

由于激光具有对材料进行无接触切割加工的特点，其已被广泛应用于物料的分割加工领域(CN1386606A，CN1768998A和CN101804551A)，尤其是硬质材料(超硬材料)加工领域，如：用于加工具有硬质材料(超硬材料)表面的刀具。

为了提高刀具的耐磨性和耐腐蚀性，通常在刀头表面通过烧结、焊接、贴片或镀层等方式施以硬质(超硬)材料，如：金刚石、石英、单晶钻石和二氧化锆等(CN102581587A和CN101380751A)。覆有硬质(超硬)材料的刀头仍需要进一步加工以产生适应于切削的刃口，但是硬质(超硬)材料的应用使得无法用常规打磨方法对刃口进行加工，使得此类刀头后期的刃口(如：前角或后角)加工的难度陡然增加。

线切割方法被用以解决该技术问题。该方法首先在硬质(超硬)材料的刀头上打一个通孔，然后在孔内置入电导线，其两端与外接电源接通后，通过化学电腐蚀的方式制造刃口。该方法的缺陷在于，刃口边缘的直线度较低，光洁度也较差，致使无法实现物件精加工切削的需要，同时该方法仅能用于含有金属成分的PCD，对CVD和单晶金刚石无法加工。

中国发明专利申请200810138477.0公开了一种金刚石复合刀具刃口的加工方法，其步骤为：a)将刀具基体热处理后磨削到所要求的形状和尺寸；b)在金刚石刀片焊接部位铲磨与刀片相吻和的刀具基体后刀面，刀具基体应比金刚石刀片成型尺寸减0.05～0.2mm，以便在对刀具进行刃口加工时，不加工到刀具基体；c)准确地将金刚石刀片焊接在刀具基体相应位置上；d)将金刚石刀片用激光切割成所需形状，均匀留出0.15mm的余量；e)将铜棒料按金刚石刀片刃口的尺寸和形状精车成电极，安装于数控电火花上；f)将刀具定位在机床正确的位置上，保证能和电极正确的吻合；g)使电极旋转接近刀具，直至形成合适的放电间隙；h)根据刃口余量选择好电火花粗加工的电流、脉冲宽度等电源参数，使电极接近金刚石刀片时产生电蚀作用去除多余的金刚石材料；i)重新修整电极，选择精加工的电流、脉冲宽度等电源参数，使电极接近金刚石刀片产生电蚀起到精整作用，以获得高精度的尺寸、形状和刃口。其使用激光将金刚石刀片切割成型，但仍以电蚀作用加工刃口，并未使刃口的直线度和光洁度等方面得以显著提高。