[发明专利]一种单晶金刚石刀具加工方法以及单晶金刚石刀具

说明书

本发明公开了一种单晶金刚石刀具加工方法以及单晶金刚石刀具。本发明包括以下步骤：1)、准备单晶金刚石材料，2)、加工硬质合金基体端部，便于单晶金刚石材料的定位和焊接，3)、将单晶金刚石材料焊接在硬质合金基体端部形成单晶金刚石刀具，4)、根据刀具外观轮廓设计要求采用激光切削法加工单晶金刚石刀具，5)、采用热化学抛光法研磨单晶金刚石刀具的刀具刃口。本发明采用激光加工单晶金刚石刀具，避免了机械加工方法造成的表面冲击沟痕；用热化学抛光法研磨单晶金刚石刀具的刀具刃口，易于研磨出高质量的刀具刀刃；激光加工时，单晶金刚石刀具表面涂覆涂层，有效防止激光的透射和反射，提高刀具加工的效率和质量。

技术领域

本发明属于超硬材料加工领域，尤其涉及一种单晶金刚石刀具加工方法以及单晶金刚石刀具。

背景技术

金刚石是单一碳原子的结晶体，其晶体结构原子密度最高的等轴面心立方晶系。金刚石晶体中碳原子间的连接键为SP3杂化共价键，具有极强的结合力、稳定性和方向性。金刚石独特的晶体结构使其具有自然界最高的硬度、刚性、折射率和导热系数，以及极高的抗磨损性及化学稳定性。

单晶金刚石的优良特性可以满足精密及超精密切削对刀具材料的大多数要求，是理想的精密切削刀具材料。金刚石无内部晶界的均匀晶体结构使刀具刃口在理论上可以达到原子级的平直度和锋利度，切削时切薄能力强、精度高、切削力小；其高硬度及良好的抗磨损性、抗腐蚀性和化学稳定性可以保证刀具具有超长寿命，从而能进行长时间的持续切削，并可减小因刀具磨损对零件精度的影响，其高导热系数可降低切削温度和零件的热变形。单晶金刚石压缩性和热膨胀性小，能使刀具保持良好的尺寸稳定性，因此能达到很高的加工精度和光洁度。单晶金刚石刀具在机械加工领域具有重要的地位。

采用传统的机械研磨方法制造金刚石刀具时，因研磨线速度高，局部压力大，对刀具表面及刃口冲击剧烈，不可避免地会导致刀具表面产生微小沟纹和较厚的加工变质层，且刀刃锯齿较大，从而限制了刀具质量的进一步提高，随着超精密加工技术的不断发展以及加工精度的不断提高，对金刚石刀具的精度及质量要求也更加苛刻，并且刀具表面变质层的厚度将直接影响刀具的寿命与零件的加工质量，因此，开发新型的金刚石刀具加工方法无疑是突破机械研磨方法对刀具质量限制的最佳途径。

此外，由于金刚石成型刀具具有相当高的尺寸与精度要求，采用传统的机械研磨方法不仅加工成本非常高，而且加工精度低经常不符合要求，因此也迫切需要研发新型的金刚石工具加工方法。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种单晶金刚石刀具加工方法，其加工精度高，质量好。

本发明的目的之二在于提供采用所述单晶金刚石刀具加工方法加工而成的单晶金刚石刀具。

本发明的目的之一采用以下技术方案实现：

一种单晶金刚石刀具加工方法，包括以下步骤：

1)准备单晶金刚石材料；

2)加工硬质合金基体端部，便于单晶金刚石材料的定位和焊接；

3)将单晶金刚石材料焊接在硬质合金基体端部形成单晶金刚石刀具，使得单晶金刚石刀具的轴向角和径向角均为正，轴向角的范围为3～7°，径向角的范围为0～2°；

4)根据刀具外观轮廓设计要求采用激光切削法加工单晶金刚石刀具，使之具备第一后刀面、第二后刀面和刀具刃口，第一后角的范围为3～5°，第二后角的范围为20～25°；

5)激光切削加工完成后，采用热化学抛光法研磨单晶金刚石刀具的刀具刃口。