[发明专利]用于聚晶类金刚石刀具的机械抛光方法

说明书

本发明提供一种用于聚晶类金刚石刀具的机械抛光方法，具体步骤为：利用圆弧刃抛光机对聚晶类金刚石刀具的后刀面进行抛光，得到后刀面表面粗糙度为1nm和刀具后角为10°的聚晶类金刚石刀具；根据聚晶类金刚石刀具中刃口半径的预测公式，选取抗压强度高的金属保护层；利用真空焊接机在聚晶类金刚石刀具的后刀面烧结一层金属保护层；利用平面抛光机对聚晶类金刚石刀具的前刀面进行机械抛光；根据聚晶类金刚石刀具的特性，利用化学溶解试剂对得到的聚晶类金刚石刀具后刀面上的金属保护层进行溶解，直到金属保护层从聚晶类金刚石刀具后刀面上完全脱落。本发明有效抑制刀具切削刃边缘晶粒脱落引起的崩口，从而减小聚晶类金刚石刀具的切削钝圆半径。

技术领域

本发明涉及金刚石刀具制造领域，特别涉及一种用于聚晶类金刚石刀具的机械抛光方法。

背景技术

超精密车削是超精密加工技术中的一种，要使车削加工达到超精密级别，不仅要有先进的设备、先进的检测系统，刀具也是十分关键的环节。

切削刃锋利度是评价刀具质量以及其能否胜任超精密加工的重要标准，切削刃越锋利，即切削刃钝圆半径越小，在超精密车削加工中可实现的最小切屑厚度越小，则加工精度越高。目前，机械抛光法是制备具有锋利切削刃金刚石车刀的常用方法，其加工精度高、可靠性强、工业化程度好。

针对聚晶类金刚石材料，其显微结构具有多界面耦合的特点，由于聚晶类金刚石材料界面的强度低于晶粒内部，且切削刃区域的晶粒外缘悬空，机械抛光时的冲击载荷极易导致该区域的金刚石晶粒从连结界面大面积脱落，产生崩口，从而降低刀具的锋利度。因此，受晶粒脱落的影响，机械抛光聚晶类金刚石刀具的切削刃钝圆半径值通常比较大。

在超精密加工领域中，刀具切削刃外缘的晶粒脱落已成为限制聚晶类金刚石刀具材料应用的瓶颈问题，相关科学问题的解决和工艺方法的提出正亟待开展。因此，针对聚晶类金刚石刀具的加工，需要一种有效抑制晶粒脱落的新工艺方法。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种用于聚晶类金刚石刀具的机械抛光方法，主要是利用真空焊接机在聚晶类金刚石刀具的后刀面烧结一层厚度为0.2mm-0.5mm的金属保护层，并利用平面抛光机对聚晶类金刚石刀具的前刀面进行机械粗抛光和精抛光，从而抑制机械抛光时的冲击载荷对刀具切削刃边缘晶粒脱落引起的崩口，减小聚晶类金刚石材料刀具的切削刃钝圆半径，最终提高刀具的锋利度。

本发明提供了一种用于聚晶类金刚石刀具的机械抛光方法，具体实施步骤如下：

S1、利用圆弧刃抛光机对聚晶类金刚石刀具的后刀面进行抛光，得到后刀面表面粗糙度Sa为1nm和刀具后角为10°的聚晶类金刚石刀具；

S2、根据聚晶类金刚石刀具中刃口半径的预测公式，选取抗压强度高的金属保护层，所述聚晶类金刚石刀具刃口半径的预测公式为：

式中，n为磨粒数量，m_g为单个磨粒质量，v_g为磨粒速度，b为金属保护层表面的最大塑性沟壑深度，[σ_t]为金属保护层材料的抗压强度，θ为磨粒顶角，R为刀具圆弧半径，γ为聚晶金刚石的断裂表面能；

S3、利用真空焊接机在聚晶类金刚石刀具的后刀面烧结一层金属保护层：

S31、在真空焊接机中按一定的烧结温度将金属保护层融化并完整覆盖在聚晶类金刚石刀具的后刀面；

S32、在800℃的温度下保持5-10min后并降温，使金属保护层由液态转为固态凝结在聚晶类金刚石刀具的后刀面；

S4、利用平面抛光机对聚晶类金刚石刀具的前刀面进行机械抛光：

S41、调整平面抛光机的转速和抛光压力，利用直径为5μm的磨粒对聚晶类金刚石刀具的前刀面进行粗抛光，在前刀面上抛光出完整的平面；