一種單晶金剛石刀具的刃口處理方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金剛石刀具處理領(lǐng)域，特別涉及一種單晶金剛石刀具的刃口處理方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]由于單晶金剛石是單一碳原子的結(jié)晶體，晶格結(jié)構(gòu)屬于等軸面心立方晶系(一種原子密度最高的晶系)，碳原子間的鏈接鍵為SP3雜化共價(jià)鍵，具有很強(qiáng)的結(jié)合力、穩(wěn)定性和方向性，是自然界中已知的最硬物質(zhì)，其顯微硬度可達(dá)10000HV。它所擁有的物理力學(xué)性能，不但切削時(shí)不易產(chǎn)生黏刀及積屑瘤，而且從理論上還可得到原子級(jí)的刀刃直線(xiàn)度和鋒利度，因此是超精密切削、微細(xì)和納米切削的理想材料。
[0003]另外因?yàn)榻饎偸w上的每個(gè)晶面上原子排列形式和原子密度的不同以及晶面之間的距離不同，造成天然金剛石晶體的各向異性。因此金剛石不僅各晶面表現(xiàn)的物理力學(xué)性能不同，其制造的難易程度和使用壽命也都不同，各晶面的微觀(guān)強(qiáng)度也有明顯的差別。實(shí)際生產(chǎn)中，單晶金剛石刀具刃磨時(shí)刃口非常容易產(chǎn)生爆口和鋸齒度。由此可見(jiàn)，單晶金剛石刀具的刃口處理方法是制造單晶金剛石刀具的核心技術(shù)之一。
[0004]傳統(tǒng)的單晶金剛石刀具的刃磨方法是先在FC-200D或瑞士 EWAG-RS15磨刀機(jī)上用W20的金剛石砂輪粗磨刃口，用W8的砂輪半精磨，然后用W4的砂輪精磨，最后在英國(guó)PG3B磨刀機(jī)或高磷鑄鐵研磨盤(pán)上精研刃口。但是這種刃磨方法存在以下缺點(diǎn):
[0005]1、刃口質(zhì)量不穩(wěn)定；
[0006]2、刃口在500倍顯微鏡下檢測(cè)很難保證沒(méi)有微細(xì)的鋸齒度缺陷；
[0007]3、刃口的鋒利度很難達(dá)到鈍圓半徑P ^ 0.1ym0

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題之一在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，提供一種單晶金剛石刀具的刃口處理方法，該方法刃磨出來(lái)的單晶金剛石刃口鋒利，后刀面表面粗糙度低，刀具使用壽命長(zhǎng)。
[0009]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題之二在于提供一種單晶金剛石刀具的刃口處理裝置。
[0010]本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題可以采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0011]一種單晶金剛石刀具的刃口處理方法，包括以下步驟:
[0012](I)加工鑄鐵圓棒步驟，將鑄鐵圓棒坯件進(jìn)行精密加工，形成一表面粗糙度Ra ^ 0.05 μ m、直線(xiàn)度和圓度均< 0.1 μ m的鑄鐵圓棒，將所述鑄鐵圓棒裝配在帶動(dòng)其高速轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)設(shè)備上，所述鑄鐵圓棒內(nèi)部設(shè)置有為其自身加熱的加熱裝置；
[0013](2)單晶金剛石刀具精磨步驟，將單晶金剛石刀具在磨刀機(jī)上精磨刃口 ；
[0014](3)處理刃口步驟，開(kāi)啟驅(qū)動(dòng)設(shè)備，使所述鑄鐵圓棒高速轉(zhuǎn)動(dòng)，且通過(guò)所述加熱裝置將所述鑄鐵圓棒加熱至300°C?500°C，將步驟(2)中精磨后的刃口沿軸向貼合在所述鑄鐵圓棒表面上，并且以適當(dāng)?shù)乃俣瓤v向進(jìn)給、橫向進(jìn)給或XY聯(lián)動(dòng)滑動(dòng)進(jìn)給，且切深< 0.0l μ m，刃磨時(shí)，所述刃口的高度高于所述鑄鐵圓棒的中心高度，且該步驟在一通有氫氣的相對(duì)密封罩內(nèi)進(jìn)行。
[0015]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述刃口的高度比所述鑄鐵圓棒的中心高度高h(yuǎn)=dsin α /2，其中a ^為單晶金剛石刀具的后角，d為所述鑄鐵圓棒的直徑。
[0016]一種單晶金剛石刀具的刃口處理裝置，包括:
[0017]一機(jī)床；
[0018]設(shè)置在所述機(jī)床上進(jìn)給工作臺(tái)上的數(shù)控刀架，待加工的單晶金剛石刀具固定在所述數(shù)控刀架上；
[0019]一軸設(shè)在所述數(shù)控刀架一側(cè)的鑄鐵圓棒，所述鑄鐵圓棒由所述機(jī)床的主軸箱驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述鑄鐵圓棒內(nèi)設(shè)置有加熱裝置；
[0020]一密封罩，所述密封罩將所述進(jìn)給工作臺(tái)和所述鑄鐵圓棒容納在一密封環(huán)境下，且在所述密封罩內(nèi)充有氫氣；
[0021]工作時(shí)，所述進(jìn)給工作臺(tái)上的數(shù)控刀架以適當(dāng)?shù)乃俣瓤v向進(jìn)給、橫向進(jìn)給或XY聯(lián)動(dòng)滑動(dòng)進(jìn)給，使固定在所述數(shù)控刀架上的待加工的單晶金剛石刀具的刃口與由所述主軸箱驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的且通過(guò)所述加熱裝置加熱至300°C?500°C的鑄鐵圓棒在充有氫氣的密封罩內(nèi)接觸并相對(duì)滑動(dòng)以研磨加工。
[0022]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述密封罩為有機(jī)玻璃罩。
[0023]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述鑄鐵圓棒為聞憐鑄鐵圓棒或聞碳鑄鐵圓棒。
[0024]利用本發(fā)明方法或裝置研磨單晶金剛石的刃口，每秒可磨去40?200個(gè)原子層，能得到極好的效果，金剛石刃口后刀面的表面粗糙度Ra彡5nm，刀刃非常鋒利，鈍圓半徑P彡0.1 μ m，金剛石的變質(zhì)層較淺，一般不大于10nm，刀具使用壽命較長(zhǎng)。
【附圖說(shuō)明】
[0025]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1是本發(fā)明一種單晶金剛石刀具的刃口處理裝置一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖2是本發(fā)明一種實(shí)施例的刃口與鑄鐵圓棒的配合工作時(shí)的狀態(tài)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0029]參見(jiàn)圖1所示的一種單晶金剛石刀具的刃口處理裝置，包括機(jī)床100，在機(jī)床100頂部的進(jìn)給工作臺(tái)120上安裝有數(shù)控刀架140，進(jìn)給工作臺(tái)120上設(shè)置有橫向進(jìn)給導(dǎo)軌122和縱向進(jìn)給導(dǎo)軌121，數(shù)控刀架140通過(guò)一拖板123滑動(dòng)安裝在橫向進(jìn)給導(dǎo)軌122和縱向進(jìn)給導(dǎo)軌121上，數(shù)控刀架140可在橫向進(jìn)給導(dǎo)軌122和縱向進(jìn)給導(dǎo)軌121上進(jìn)行縱向進(jìn)給、橫向進(jìn)給或XY聯(lián)動(dòng)滑動(dòng)進(jìn)給，橫向進(jìn)給導(dǎo)軌122和縱向進(jìn)給導(dǎo)軌121均采用高精度的直線(xiàn)導(dǎo)軌，其直線(xiàn)度和平行度都不大于0.5 μ m。加工時(shí)，將已經(jīng)在磨刀機(jī)上精磨刃口的待加工的單晶金剛石刀具300通過(guò)壓緊螺釘141固定在數(shù)控刀架140上。
[0030]進(jìn)給工作臺(tái)120的兩端分別設(shè)置有主軸箱130和尾架160，將表面粗糙度Ra ^0.05 μ m、直線(xiàn)度和圓度均彡0.1 μ m的鑄鐵圓棒200安裝在進(jìn)給工作臺(tái)120上位于數(shù)控刀架140 —側(cè)。鑄鐵圓棒200為高磷鑄鐵圓棒或高碳鑄鐵圓棒，鑄鐵圓棒200的一端與主軸箱130的HSK接口 131連接，主軸箱130驅(qū)動(dòng)鑄鐵圓棒200高速轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸箱130的主軸是用靜壓