[发明专利]金刚石涂层刀具与制备方法及其在石墨高速加工中的应用

权利要求书

1.金刚石涂层刀具，包括切削刀尖，刃部及夹持刀柄，夹持刀柄为硬质合金基体，所述 的切削刀尖及刃部在基体材料上涂覆有金刚石涂层，其特征在于：刃部的底刃前角γo₁为2°～ 6°，底刃后角α₁为5°～13°，周刃前角γo₂为5°～15°，周刃后角α₂为10°～14°，螺旋 角β为15°～45°。

2.如权利要求1所述的金刚石涂层刀具，其特征在于：所述的切削刀尖及刃部的基体材 料为碳化钨硬质合金，其中钴的质量百分含量不超过6％；碳化钒或碳化钛或其它混合物比例 不高于1％。

3.如权利要求1或2所述的金刚石涂层刀具，其特征在于：所述的金刚石涂层的厚度为 7～20μm。

4.如权利要求1或2所述的金刚石涂层刀具，其特征在于：所述的切削刀尖顺着切削方 向上设置有若干粉尘排屑槽。

5.如权利要求1或2所述的金刚石涂层刀具，其特征在于：所述的刃部的底刃前角γo₁为4°，底刃后角α₁为9°，周刃前角γo₂为10°，周刃后角α₂为14°，螺旋角β为30°。

6.如权利要求1所述的金刚石涂层刀具，其特征在于：所述的刃部的粗糙度<0.8。

7.如权利要求1～6任一项所述的金刚石涂层刀具的制备方法，其特征在于，包括以下 步骤,

S1.选择合适石墨加工的硬质合金:选取碳化钨硬质合金,其中含钴量不超过6％，其中碳 化钒或碳化钛等混合物比例不高于1％，仅允许极其微量铁Fe、钒Va、镍Ni、铬Cr等添加 剂，材料的粒径为0.5～2μm之间，硬度HRA92～93；

S2.硬质合金棒料成型:将步骤S1选取的材料加入棒料成型机中挤压成型为筒体；

S3.筒体加工:使用五轴高精密数控磨削加工中心磨出刃部和切削刀尖，刃部的底刃前角 γo1为2°～6°，底刃后角α1为5°～13°，周刃前角γo2为5°～15°，周刃后角α2为10°～ 14°,螺旋角β为15°～45°；

S4.涂层预处理:使用酸溶液酸洗去除和钝化钴，再用碱水溶液在超声波中清洗，最后干 燥；

S5.热丝CVD成膜:在预抽真空的腔体中，碳氢化合物气体和氢气通过高温热丝裂解，在 步骤S4处理得到的刀具基体上沉积厚度为7～20μm的金刚石薄膜。

8.如权利要求7所述的金刚石涂层刀具的制备方法，其特征在于：步骤S5中热丝CVD 的温度1800℃～2000℃，硬质合金基体的温度控制在800℃～1000℃。

9.如权利要求1～6任一项所述的金刚石涂层刀具的应用，其特征在于：所述的金刚石 薄膜涂层刀具应用在石墨高速加工中。

10.如权利要求9所述的金刚石涂层刀具的应用，其特征在于：所述的石墨高速加工为 等静压制备的各向同性石墨电极、石墨热场加工，金刚石薄膜涂层刀具的走刀量为3000～ 3200mm/min、主轴转速为12000～17000rpm、径向切深R_d＝0.5mm、轴向切深A_d＝2mm、采用顺 铣、空气冷却方式加工。