[发明专利]微纳织构超硬刀具刀头及其激光辅助磨削复合加工方法

说明书

本发明公开了一种微纳织构超硬刀具刀头及其激光辅助磨削复合加工方法，所述超硬刀具刀头包括前刀面、后刀面和刀尖，所述前刀面上设有微织构结构，所述微织构结构包括若干相互平行的第一微沟槽；所述第一微沟槽的深度H为50～800μm，相邻两个平行的所述第一微沟槽的距离D为50～800μm；所述复合加工方法包括：S1、利用激光器在待加工刀具刀头的前刀面上切割形成第一预制浅沟槽；S2、利用砂轮的尖端对所述第一预制浅沟槽进行磨削加工以快速形成第一微沟槽；S3、重复步骤S1和S2以在所述前刀面上形成多个相互平行的第一微沟槽。本发明能够保证微织构结构加工的形状尺寸精度、加工质量和效率，可以提高超硬刀具的切削性能和使用寿命。

技术领域

本发明涉及刀具加工技术领域，特别是涉及一种微纳织构超硬刀具刀头及其激光辅助磨削复合加工方法。

背景技术

单晶金刚石具有极高的硬度(8000HV)和良好的耐磨性，使用单晶金刚石制成的刀具，刀刃可加工得非常锋利，切削时不易粘刀和产生积屑瘤，且摩擦系数低，加工时变形小，刃口在800倍显微镜下观察无缺陷，加工有色金属时表面粗糙度可达Rz 0.1-0.05μm，被加工工件的形状精度控制50nm以下，非常适合用于进行超薄切割和超精密加工，被广泛的应用在光学、印刷、汽车、3C、国防/航空工业、珠宝首饰等行业中，具有广阔的应用前景。

摩擦学研究表明，在刀具的前刀面上加工出具有一定形状的表面微纳织构，可以起到减摩抗磨、增大散热面积的作用，对提高刀具切削性能有显著效果。由于单晶金刚石刀具常用于精密加工领域，其自身结构精度要求非常高，且其具有较高硬度，如何在单晶金刚石刀具表面加工出符合要求的微纳织构具有较大难度，这也是本领域技术人员目前迫切需要解决的问题。

发明内容

为了解决上述背景技术中的问题，本发明提供了一种微纳织构超硬刀具刀头及其激光辅助磨削复合加工方法，其能够保证微织构结构加工的形状尺寸精度、加工质量和效率，可以提高超硬刀具刀头的切削性能和使用寿命。

基于此，本发明的一个方面，提供了一种微纳织构超硬刀具刀头，其包括前刀面、后刀面和刀尖，所述前刀面上设有微织构结构，所述微织构结构包括若干相互平行的第一微沟槽；所述第一微沟槽的深度为50～800μm，相邻两个平行的所述第一微沟槽的距离为50～800μm。

作为优选方案，所述微织构结构还包括若干相互平行的第二微沟槽，所述第一微沟槽与所述第二微沟槽垂直设置。

作为优选方案，所述第二微沟槽的深度为50～800μm，相邻两个平行的所述第二微沟槽的距离为50～800μm。

作为优选方案，所述第一微沟槽的截面轮廓形状呈V形，所述第一微沟槽的顶角β为30°～120°。

作为优选方案，所述第二微沟槽的截面轮廓形状呈V形，所述第二微沟槽的顶角β为30°～120°。

本发明的另一个方面，提供一种微纳织构超硬刀具刀头的激光辅助磨削复合加工方法，包括如下步骤:

S1、利用激光器在待加工刀具刀头的前刀面上切割形成第一预制浅沟槽；

S2、利用砂轮的尖端对所述第一预制浅沟槽进行磨削加工以快速形成第一微沟槽；

S3、重复步骤S1和S2以在所述前刀面上形成多个相互平行的第一微沟槽。

作为优选方案，在所述步骤S3之后还包括以下步骤：

S4、利用激光器在待加工刀具刀头的前刀面上沿垂直于所述第一微沟槽的方向切割形成第二预制浅沟槽；

S5、利用砂轮的尖端对所述第二预制浅沟槽进行磨削加工以形成第二微沟槽；

S6、重复步骤S4和S5以在所述第一微沟槽的垂直方向上形成多个第二微沟槽。