刃口的加工方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種具有切削功能的部位的加工方法，尤其涉及一種刃口的加工方 法，對具有切削功能的部位或物料（含有硬質(zhì)材料）進行加工以制作刃口的方法。
【背景技術】
[0002] 工業(yè)制造和加工領域，在制造產(chǎn)品的過程中，通常需要對原材料進行打磨、磨削或 切割的方式進行造型加工。當材質(zhì)具有較高的硬度時，普通的加工方法不僅難以實現(xiàn)，在工 時上也并不經(jīng)濟。
[0003] 在微觀尺寸上，由磨削或放電線切割等手段獲得的刃部，其呈現(xiàn)含寬度與深度在 3 μ m以上的鋸齒線狀。此一方面使得刃部容易在加工中出現(xiàn)崩落、碎裂并降低刀具壽命，另 一方面會在被加工工件表面留下微觀凹凸從而留下加工刀痕，影響加工效果。
[0004] 為了提高刃口質(zhì)量，一般會通過粒度較細的砂輪進行前后刀面的精磨或者以較低 效率加工參數(shù)進行放電線切割精加工，前者只能加工簡單形狀，后者將大大延長刀具的加 工時間。
[0005] 激光自上個世紀起就被廣泛應用于諸多領域，主要分為：切割、焊接、標記和熱處 理（激光與光電子學進展[J]，2002, 39 (1)，53-6)。激光切割是一種經(jīng)聚焦的最少直徑可小 于0.1 mm的高能量密度的光束，焦點處的功率密度大于107W/cm2~10sW/cm 2。當激光照射 在被切割材料表面，光能轉(zhuǎn)變成熱能，使得光斑區(qū)的溫度迅速升高到材料的熔點或沸點，而 被迅速融化或汽化。對激光的移動路徑進行設定，使得聚焦點與材料不斷地相互作用，進而 實現(xiàn)材料的切割。在此過程中，還以輔助氣體進行助切、吹去熔渣和冷卻。此外，激光功率、 激光束模式、偏振和切割速度決定了切割的質(zhì)量（激光與光電子學進展[J]，2002, 39(1)， 53-6)〇
[0006] 由于激光具有對材料進行無接觸切割加工的特點，其已被廣泛應用于物料的分割 加工領域（CN1386606A，CN1768998A和CN101804551A)，尤其是硬質(zhì)材料（超硬材料）加工 領域，如：用于加工具有硬質(zhì)材料（超硬材料）表面的刀具。
[0007] 為了提高刀具的耐磨性和耐腐蝕性，通常在刀頭表面通過燒結、焊接、貼片或鍍層 等方式施以硬質(zhì)（超硬）材料，如：金剛石、石英、單晶鉆石和二氧化鋯等（CN102581587A和 CN101380751A)。覆有硬質(zhì)（超硬）材料的刀頭仍需要進一步加工以產(chǎn)生適應于切削的刃 口，但是硬質(zhì)（超硬）材料的應用使得無法用常規(guī)打磨方法對刃口進行加工，使得此類刀頭 后期的刃口（如：前角或后角）加工的難度陡然增加。
[0008] 放電線切割方法被用以解決該技術問題。該方法首先在硬質(zhì)（超硬）材料的刀頭 上打一個通孔，然后在孔內(nèi)置入電導線，其兩端與外接電源接通后，通過化學電腐蝕的方式 制造刃口。該方法的缺陷在于，刃口邊緣的直線度較低，光潔度也較差，致使無法實現(xiàn)物件 精加工切削的需要。
[0009] 中國發(fā)明專利申請200810138477.0公開了一種金剛石復合刀具刃口的加工方 法，其步驟為：a)將刀具基體熱處理后磨削到所要求的形狀和尺寸；b)在金剛石刀片焊接 部位鏟磨與刀片相吻和的刀具基體后刀面，刀具基體應比金剛石刀片成型尺寸減0. 05~ 0. 2mm，以便在對刀具進行刃口加工時，不加工到刀具基體；c)準確地將金剛石刀片焊接在 刀具基體相應位置上；d)將金剛石刀片用激光切割成所需形狀，均勻留出0. 15mm的余量； e)將銅棒料按金剛石刀片刃口的尺寸和形狀精車成電極，安裝于數(shù)控電火花上；f)將刀具 定位在機床正確的位置上，保證能和電極正確的吻合；g)使電極旋轉(zhuǎn)接近刀具，直至形成 合適的放電間隙；h)根據(jù)刃口余量選擇好電火花粗加工的電流、脈沖寬度等電源參數(shù)，使 電極接近金剛石刀片時產(chǎn)生電蝕作用去除多余的金剛石材料；i)重新修整電極，選擇精加 工的電流、脈沖寬度等電源參數(shù)，使電極接近金剛石刀片產(chǎn)生電蝕起到精整作用，以獲得高 精度的尺寸、形狀和刃口。其使用激光將金剛石刀片切割成型，但仍以電蝕作用加工刃口， 并未使刃口的直線度和光潔度等方面得以顯著提高。
[0010] 中國發(fā)明專利申請200810201484. 0公開了一種金剛石復合聚晶可鎖四面刀及制 造方法，用高溫高壓將金剛石微粉與硬質(zhì)合金燒結結合在一起制成金剛石復合聚晶后，用 放電線切割或激光將金剛石復合聚晶切割成四面體，再進行精磨而成。但該技術不僅未記 載激光切割的具體方法，其激光切割的技術手段也并非用于加工刃口。
[0011] 中國實用新型專利ZL20092021791. 6公開了一種激光雙面同步加工系統(tǒng)，包括激 光器、中間位移臺和被加工工件。被加工工件兩側(cè)為兩束激光，分別作用于被加工工件的 兩個側(cè)面。被加工工件兩側(cè)的激光束在同一直線上或相交在工件內(nèi)部。通過激光雙面同步 加工，其一次能夠加工的厚度比單面加工的厚度能夠增加1倍以上，實現(xiàn)了對各種超硬材 料如：roc、PCBN及其復合片、陶瓷等的雙面同步切割。該技術并不能完好地適用于刀具刃 口的加工。
[0012] 中國發(fā)明專利申請20118005259. 7公開了一種切削刀具以及該切削刀具的制造 方法和制造裝置，通過使激光束掃描切削刀具材料，將所述切削刀具材料切割成預定形狀 以制造切削刀具，通過使兩個線偏振激光束合束從而該兩個線偏振激光束的偏振方向彼此 成直角而形成的激光束對切削刀具材料進行切割。該切削刀具的制造裝置，包括用于產(chǎn)生 由兩個線偏振激光束所形成激光束合束的裝置，以及將激光束合束引導至切削刀具材料的 光學系統(tǒng)，兩個線偏振激光束的偏振方向彼此成直角。
[0013] 已有相關技術先將持續(xù)激光作用于硬質(zhì)材料，在硬質(zhì)材料的主要部分上形成一個 刃口切割面，然后使用掃描激光作用于一個與刃口切割面相交的硬質(zhì)材料表面，制成刃口。 為了獲得適合于精加工的完美刃口，該技術通常還需要將持續(xù)激光多次作用于硬質(zhì)材料 后，再以掃描激光制成刃口，單件產(chǎn)品的工時耗費巨大，產(chǎn)量較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明的一個目的在于提供一種刃口的加工方法，對具有切削功能的部位進行加 工以制作的刃口的方法，以提高切削刀具的刃口鋒利性與連續(xù)性，以降低被切削表面的加 工刀痕與粗糙度。
[0015] 本發(fā)明的另一個目的在于提供一種加工含有硬質(zhì)材料的刃口的方法，實現(xiàn)以硬質(zhì) 材料為刃口的快速加工，加快刀具制作的速度，提高產(chǎn)量。
[0016] 本發(fā)明的再一個目的在于提供一種以多種硬度的材料復合而成的硬質(zhì)材料制作 的刃口進行快速加工的方法，以顯著縮短切削刀具，尤其是PCD和含有金剛石等超硬切削 刀具的加工時間。
[0017] 本發(fā)明涉及的各種硬質(zhì)材料，如：但不僅限于硬質(zhì)合金、金剛石、石英、立方晶氮化 硼、鉆石、單晶鉆石、二氧化鋯和各種寶石，以及這些材料通過燒結、貼片和焊接等方式相復 合得到的復合物體。刀具行業(yè)常見的用于刀頭的硬質(zhì)材料是一種由多種單一材料形成的復 合材料，P⑶是其代表之一，類似的如：CVD和CBN。其以硬質(zhì)合金作為固定層，用于刀頭與 刀體的連接與固定，優(yōu)先選擇模式硬度大于7的材料（如：立方晶氮化硼，以及PCD、CVD和 單晶等種類的金剛石）覆于硬質(zhì)合金表面作為切削層，以提高刀具的耐磨性和耐腐蝕性。
[0018] 對于切削刀具，其通常以刃部進行切削。就本領技術人員的理解，刃部包括由刀具 前刀面和后刀面相交而成的接線，即刃口。而刃口的質(zhì)量直接影響到刀具的加工效果與使 用壽命。切削刀具的前刀面和后刀面則主要由磨削加工或放電線切割加工等手段獲得，刃 口由其交線自然形成。本發(fā)明涉及的切削部應當理解為起到切削功能的部分，尤其是刃部。
[0019] 本發(fā)明提供的各種刃口的加工方法，應對切削部施以激光至少1次。
[0020] 本發(fā)明提供的各種刃口的加工方法，還適合于對類似PCD結構的硬質(zhì)材料為刀頭 的切削部進行加工以產(chǎn)生刃口，通常需要對硬質(zhì)材料施以激光至少1次。這些硬質(zhì)材料，通 常以硬質(zhì)合金作為固定層，其作為基座用于刀頭與刀體的連接與固定，同時便于切削層的 附著。
[0021] 多種激光器，如：但不僅限于CO2氣體激光器、光纖、皮秒、YAG激光器、YLC激光器、 YLP-HP激光器、和YVO4固體激光器