[发明专利]超硬材料射流抛光方法

说明书

技术领域

本发明属于超硬材料加工的技术领域，特别涉及硬质材料和超硬材料制品的异型表面、棱角的精细抛光技术。

背景技术

超硬材料以其优异的性能得到越来越广泛的应用，超硬材料制品的精密加工技术是精密制造业的难点，特别是异形面、凹曲面、棱角的精细抛光的加工难度更大。众所周知，高速流动的磨料水射流对物体表面有抛光刻蚀作用，在非超硬材料加工领域，在加工一些异形面、细长件、微小区域、镜面级球面以及非球面光学器件过程中，磨料水射流抛光技术已经得到了一定程度的应用。比如申请号为CN201010598893.6的发明，公开一种水射流抛光工艺，先用白刚玉研磨液A(粒度为1000#)、后用白刚玉研磨液B(4000#～10000#)通过水喷砂工艺同时对多个精冲进行喷砂抛光，喷射压力为0.3～0.8Mpa。以上工艺，磨料水压力较小、磨料硬度低，适合常规材料的抛光，但无法实现对超硬材料有效去除，抛光效果不明显。

发明内容

为了克服背景技术中现有工艺的不足，本发明提出一种超硬磨料水射流抛光技术，针对硬质材料或超硬材料制品的异形表面、棱角的抛光而建立的超硬材料射流抛光工艺，主要用于硬质材料或超硬材料零部件的曲面抛光和超硬刀具刃口强化。

一种超硬材料水射流抛光方法，在磨料水射流抛光平台上利用高压柱塞泵将混有金刚石粉的磨料水加压0.5MPa～50MPa，高压下的磨料水经喷嘴射出形成磨料水射流，对超硬材料进行抛光，喷嘴内直径为0.5mm～1mm，所述的金刚石粉是指粒度为5nm～5μm的金刚石微粉或纳米粉，磨料水的质量浓度为0.5％～5％，水射流与待抛光的工件表面的夹角为10°～75°，喷嘴与待抛光工件的距离为1cm～10cm，单次喷射时间为2～30分钟。

磨料水射流的速度最好为10m/s～200m/s。优选的磨料水压力10MPa～20Mpa。

本发明的超硬材料水射流抛光方法，是基于磨料水射流抛光平台实现的，抛光起初首先要确定喷嘴的口型与直径，以及磨料粒度。本发明采用喷嘴口的形状可以为圆形口，也可以矩形口。本发明采用金刚石微粉和纳米粉为磨料，并与水混合，在高压作用下产生磨料水射流，并从喷嘴射出，通过调整磨料水喷射压力、磨料水浓度、磨料粒度、喷射距离、喷射夹角等实现超硬材料工件表面、棱角的抛光。

超硬材料水射流抛光过程中，喷射压力、喷嘴直径、喷射距离等工艺参数对其抛光质量有较大影响。其中，喷射压力、磨料粒度、磨料水浓度、喷射距离、喷射时间与去除能力有关，这些工艺参数越大，去除能力越强，但是抛光材料表面也越粗糙，反之零件表面越光滑。在同样的喷射压力下，喷嘴越细，磨料粒子动能越大，去除能力越强，但是抛光材料表面也越粗糙，反之零件表面越光滑。喷射角度也是影响抛光质量的一个重要参数，不同喷射角度对超硬材料去除面形会产生影响，存在一个合理的角度区间，去除效果最好，而且抛光效果最好。基于此，本发明合理控制喷嘴直径、磨料粒度、喷射压力、磨料水浓度、喷射距离、喷射时间、以及喷射角度，以保证超硬材料的加工效果。

有益效果：

1、本发明兼具磨料水射流技术安全可靠、应用过程不发热、无粉尘、被切材料磨损小等特点。

2、本发明以超硬金刚石微粉、纳米粉进行超硬材料抛光，其工艺机动灵活、效率高，能实现超硬材料表面去除并达到纳米级抛光，有效提高超硬材料工件耐磨性，延长超硬材料零件使用寿命。

3、本发明采用高压力的纳米金刚石为磨料进行超硬材料抛光，可以达到超硬材料工件表面3nm的光洁度，大大提高了超硬材料的性能。

4、本发明针对硬质材料或超硬材料制品的异形表面、棱角的抛光，主要用于硬质材料或超硬材料零部件的曲面抛光和超硬刀具刃口的强化，这将促使超硬材料制品在整个刀具市场的比重大幅提升，而且将更多的应用于汽车、航空等领域。

附图说明

图1是实施例1所用的磨料水射流抛光平台结构示意图。

图2是本发明所使用的磨料水射流抛光平台的喷嘴结构图。

图3是实施例2的PCD刀具刃口抛光前和抛光后显微镜下对比图。

图4是实施例3的PCD刀具前刀面抛光前和抛光后显微镜下对比图。

图5是实施例4的PCD刀具前刀面抛光前和抛光后显微镜下对比图。

图6是实施例5的PCD刀具前刀面抛光前和抛光后显微镜下对比图。

图7是实施例6的PCD刀具前刀面抛光前和抛光后显微镜下对比图。

图8是实施例7的PCD刀具前刀面抛光前和抛光后显微镜下对比图。