CN103189160B - 切削刀具以及该切削刀具的制造方法和制造装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于制造切削刀具的技术，能提供具有表面均匀光滑的切割面、并且具有稳定性能的切削刀具。本发明提供了一种切削刀具制造方法，其中通过使用经合束两个线偏振激光束使得两个线偏振激光束的偏振方向彼此成直角所形成的激光束作为激光束，对切削刀具材料进行切割；一种切削刀具制造方法，其中使用圆偏振激光束作为激光束；一种切削刀具制造方法，其中使用随机偏振激光束作为激光束；一种由本制造方法制造的切削刀具；一种切削刀具制造装置，其包括用于产生由两个线偏振激光束所形成激光束合束的装置、以及将激光束合束引导至切削刀具材料的光学系统，两个线偏振激光束的偏振方向彼此成直角；一种切削刀具制造装置，其包括用于产生圆偏振激光束的装置；以及一种切削刀具制造装置，其包括用于产生随机偏振激光束的装置。

Description

切削刀具以及该切削刀具的制造方法和制造装置
技术领域
本发明涉及由切削刀具材料例如金刚石制成的切削刀具，以及，涉及该切削刀具的制造方法和制造装置。
背景技术
使用具有高硬度和良好耐磨性的切削刀具材料例如金刚石，制造进行精密切割的切削刀具。这种切削刀具具有刀具的侧面(flank face)、刀具的前倾面(rake face)、以及切削刃脊线，切削刃脊线是刀具的侧面与刀具的前倾面相交所沿的脊线。通过激光切割的方式切割切削刀具材料，制造这种切削刀具(例如，参见专利文献1至专利文献3)。
引文列表
专利文献
专利文献1：日本未经审查的专利申请公开No.2003-25118
专利文献2：日本未经审查的专利申请公开No.2004-344957
专利文献3：日本未经审查的专利申请公开No.2008-229810
发明内容
技术问题
然而，存在的问题在于，采用相关技术的制造方法所制造的切削刀具，其切割面表面的光滑度不够，并且其表面粗糙度不均匀，而且，作为一种切削刀具来说，该切削刀具的性能不稳定。
所以，需要一种制造切削刀具的技术，能提供这样的切削刀具，其具有表面均匀光滑的切割面，并且具有稳定的性能。
技术方案
本发明的发明人研究了相关技术切削刀具切割面表面光滑度不够以及表面粗糙度不均匀的原因。经研究发现，在相关技术采用激光切割的情况下，切割期间激光束的扫描方向与激光束的偏振方向之间的关系影响了切割面的表面粗糙度。
具体而言，在相关技术中，在硬质材料(诸如金刚石、立方晶氮化硼(cBN))或超硬材料上进行激光切割时，使用了输出为线偏振激光束的激光束。然而，由于没有在考虑激光束扫描方向与激光束偏振方向之间关系的情况下进行切割，激光束的扫描方向影响了切割面的表面粗糙度。
因此，本发明的发明人进行了进一步研究，结果发现，能提供一种切削刀具，其具有表面均匀光滑的切割面并具有稳定的性能，并且提出了本发明。
根据本发明，提供了一种切削刀具制造方法，用于通过使激光束扫描切削刀具材料，将切削刀具材料切割成预定形状来制造切削刀具，其中，作为前述激光束，使用通过合束两个线偏振激光束使得两个线偏振激光束的偏振方向彼此成直角所形成的激光束，对切削刀具材料进行切割。
在相关技术中，通过用激光束在和线偏振光偏振方向相同的方向扫描工件来加工工件的情况，以及，通过用激光束在和线偏振光偏振方向垂直的方向扫描工件来加工工件的情况，这两种情况之间存在加工精度方面的差异。然而，如上所述，通过将两个线偏振激光束合束使得两个线偏振激光束的偏振方向彼此成直角所形成的激光束照射到工件上时，在工件的扫描及加工过程中，就加工精度而言，偏振方向彼此成直角的偏振光激光束彼此互补。结果，能得到一定等级的加工精度，并且不需要考虑激光束关于工件的扫描方向。通过用激光束在360度范围的任何方向进行扫描，都能以一定等级的加工精度加工工件。
例如，通过使两个线偏振激光束之一通过λ/2波片，使线偏振激光束的偏振方向旋转90度，之后，使该线偏振激光束与另一线偏振激光束合束，能得到上述复合的激光束。
根据本发明，提供了一种切削刀具制造方法，用于通过使激光束扫描切削刀具材料，将切削刀具材料切割成预定形状来制造切削刀具，其中，使用圆偏振激光束作为激光束。
不同于线偏振激光束以及通过线偏振激光束合束所形成的激光束，圆偏振激光束不具有特定的偏振方向，因而能容易地调整激光束的扫描方向。另外，能制造一种切削刀具，其切割面具有适当均匀的光滑度。
例如，通过使合束激光束通过λ/4波片，能得到上述圆偏振激光束。
根据本发明，提供了一种切削刀具制造方法，用于通过使激光束扫描切削刀具材料，将切削刀具材料切割成预定形状来制造切削刀具，其中，使用随机偏振激光束作为激光束。
不同于线偏振激光束以及通过线偏振激光束合束所形成的激光束，随机偏振激光束不具有特定的偏振方向，因而能容易地调整激光束的扫描方向。另外，能制造一种切削刀具，其切割面具有适当均匀的光滑度。
例如，通过使激光束进入光纤(fiber)并通过该光纤，之后，使该激光束通过准直透镜输出，能得到上述随机偏振激光束。
在本发明中，优选地，该激光束具有的波长为532纳米或355纳米。
如果波长太长，会使切削刀具材料经加工面的热影响(石墨化)层的深度增大。另一方便，如果波长太短，表面吸收会增大，并且会降低加工速度。532纳米或355纳米的波长是适宜的，在这种情况下，不会出现这些问题。
虽然波长为这些值之一时将形成浅的热影响层，但借助于例如单独照射散焦激光束的方法，能容易地去除该热影响层。
具有532纳米波长的激光束的示例是绿色激光束，而具有355纳米波长的激光束的示例是紫外激光束。特别地，绿色激光束是优选的。
在本发明中，优选地，切削刀具材料中位于激光束进入侧的表面与切削刀具材料被该激光束加工的经加工面沿脊线相交，通过在该脊线上形成开槽面(horning surface)，以形成切削刃脊线。
已经发现，在切削刀具材料中位于激光束进入侧的表面与切削刀具材料被激光束加工的经加工面相交区域中，形成开槽面。所以，在切削刀具材料中位于激光束进入侧的表面与切削刀具材料被该激光束加工的经加工面相交所沿的脊线上，能有效地形成具有切削刃脊线的切削刃，该切削刃脊线具有适当的开槽面。
在本发明中，优选地，通过沿激光束的进入方向调整切削刀具材料相对于激光束焦点位置的相对位置，控制切削刃脊线的开槽面的曲率。
调整在激光束进入方向上切削刀具材料相对于激光束焦点位置的相对位置，能够控制切削刃脊线的经开槽加工表面(honed surface)(开槽面)的曲率，并且，通过简单操作就能获得具有期望曲率的开槽面。
在本发明中，优选地，通过使激光束沿彼此平行的多个扫描线进行扫描、并且通过调整相邻扫描线之间的横向进给量，控制切削刃脊线的开槽面的曲率。
由于激光束的强度分布是高斯分布，通过使激光束沿彼此平行的多个扫描线进行扫描，并且通过调整相邻扫描线之间的横向进给量(移置量)，控制切削刃脊线的开槽面的曲率，结果，能容易地获得具有期望曲率的开槽面。
在本发明中，优选地，通过调整激光束的光束直径或会聚透镜的焦距，控制切削刃脊线的开槽面曲率。
取代调整切削刀具材料相对于激光束焦点位置的相对位置、以及调整相邻扫描线之间的横向进给量，作为切削刃脊线的开槽面曲率的控制方法，还可以采用调整光束直径或会聚透镜焦距的方式。因此，可以控制的参数数量增加，并且自由度变大。
在本发明中，优选地，切削刀具材料中位于激光束离开侧的底面与切削刀具材料被激光束加工的经加工面沿脊线，该脊线是切削刃脊线。
由于开槽面不是形成在切削刀具材料中位于激光束离开侧与切削刀具材料被激光束加工的经加工面相交的区域中，切削刃脊线变得更锐利。所以，通过使用切削刀具材料中位于激光束离开侧的表面与切削刀具材料被激光束加工的经加工面相交所沿的脊线，作为切削刃脊线，能制造具有锐利切削刃脊线的切削刀具。
在本发明中，优选地，激光束是脉冲宽度在10纳秒至80纳秒范围内的脉冲激光束。
如果激光束(脉冲激光束)的脉冲宽度太短，加工速度会降低。另一方面，如果脉冲宽度太长，热影响区会扩大。10纳秒至80纳秒范围内的脉冲宽度是适宜的，因为，在这种情况下，不易出现这些问题。
在本发明中，优选地，进行激光切割时使用辅助气体。
进行激光切割时使用辅助气体能便于激光切割，以及，能抑制因激光束照射而自切削刀具材料散落的物质附着至透镜等。因此，能以较高精度进行激光切割。通过例如喷嘴，将辅助气体喷射到用激光束照射的部分。
在本发明中，优选地，辅助气体是氮气或氩气。
由于惰性气体诸如氮气或氩气作为良好的保护气，其抑制自切削刀具材料蒸发的物质附着于物镜等，能以较高精度进行激光切割。
在本发明中，优选地，辅助气体是氧气或压缩空气。
由于激光束照射所产生的碳化物与氧反应，氧气或压缩空气能产生CO2，能抑制碳化物对切削刀具材料的附着。
在本发明中，优选地，由物镜使所述激光束会聚。
物镜具有的焦距短于通常的凸球镜，并且具有较高的光会聚能力，因此，会改进加工性能。另外，焦深能够较浅，因此，会改进表面粗糙度的精度。
在本发明中，优选地，使用通过光学元件而导致强度分布均匀的激光束。
切削刀具材料(工件)不仅能由激光束的侧面切割，而且也能使用光学元件(其使激光束强度分布均匀)将激光束竖直地照射至切削刀具材料进行切割。所以，增加了加工形状的自由度。
本发明提供了一种使用上述制造方法制造的切削刀具。
如上所述，能提供具有均匀光滑切割面的切削刀具。
优选地，本发明由主要由金刚石或cBN构成的烧结体形成。
通过主要由具有高硬度的金刚石或cBN构成的烧结体所形成的切削刀具，在作为切削刀具的功能方面以及在耐用性方面好很多，并且能显著地提供本发明的有益效果。
应当注意，术语“主要由...构成”指“含有大于50重量％的金刚石或cBN”。
根据本发明，提供一种切削刀具制造装置，用于通过使激光束扫描切削刀具材料，将该切削刀具材料切割成预定形状，以制造切削刀具，这种切削刀具制造装置包括用于产生激光束合束的装置、以及将激光束合束引导至切削刀具材料的光学系统，其中激光束合束由两个线偏振激光束形成，这两个线偏振激光束的偏振方向彼此成直角。
如上所述，通过合束两个线偏振激光束使得激光束的偏振方向彼此成直角，能使切割面的表面均匀光滑，以及，能容易地制造具有稳定性能的切削刀具。通过用多轴工作台保持切削刀具材料，能进一步有效地进行操作。
根据本发明，提供了一种切削刀具制造装置，用于通过使激光束扫描切削刀具材料，将切削刀具材料切割成预定形状，以制造切削刀具，该切削刀具制造装置包括用于产生圆偏振激光束的装置、以及将该圆偏振激光束引导至切削刀具材料的光学系统。
如上所述，使用圆偏振激光束，能容易地调整激光束的扫描方向，此外，能制造具有适当均匀光滑度的切割面的切削刀具。
根据本发明，提供了一种切削刀具制造装置，用于通过使激光束扫描切削刀具材料，将切削刀具材料切割成预定形状，以制造切削刀具，该切削刀具制造装置包括用于产生随机偏振激光束的装置、以及将随机偏振激光束引导至切削刀具材料的光学系统。
如上所述，使用随机偏振激光束，能容易地调整激光束的扫描方向，此外，能制造具有适当均匀光滑度的切割面的切削刀具。
发明的有益效果
根据本发明，能提供一种切削刀具以及该切削刀具的制造方法和制造装置，这种切削刀具具有均匀光滑的切割面，并且具有稳定的性能。此外，能提供一种容易地制造出具有良好开槽加工能力的切削刀具的方法。
附图说明
图1示意性示出根据本发明实施例的切削刀具制造装置。
图2示出根据本发明实施例的切削刀具制造方法中，切削刀具材料位于激光束进入侧以及位于激光束离开侧的状态。
图3示出根据本发明实施方式的切削刀具制造方法中激光束的扫描线以及激光束的偏振方向。
图4是剖视图，示意说明通过相对于切削刀具材料厚度方向调整激光束的焦点位置来控制开槽面曲率的方法。
图5是剖视图，说明通过调整横向进给量控制刀具侧面的曲率的方法。
图6示意性示出激光束的脉冲宽度与加工能力之间的关系。
具体实施方式
下面，基于本发明实施例对本发明进行描述。
1.切削刀具
本实施例的切削刀具是一种球头刀(圆头槽铣刀，ba11 end mill)，并且，适宜使用由金刚石和立方晶氮化硼(cBN)制成的切削刀具材料作为该球头刀切削刃的材料(切削刀具材料)。球头刀包括多个切削刃。切削刃钎焊至基部及刀柄。
单晶金刚石、聚晶金刚石、气相合成金刚石、无粘接剂烧结金刚石等用作前述金刚石。
2.切削刀具制造装置
(1)切削刀具制造装置的总体结构
图1是示意性示出根据本发明实施例的切削刀具制造装置的图。如图1中所示，切削刀具制造装置1包括：用于产生激光束合束的装置A，该激光束合束通过使偏振方向彼此不同的线偏振激光束合束而形成；用于产生圆偏振激光束的装置B；光学系统3，其将激光束合束L3引导至切削刀具材料W；多轴工作台4；以及控制装置(未示出)，用于使激光束合束L3中所包括的一个线偏振激光束L1(或线偏振激光束L2)的偏振方向与激光束的扫描方向相同。图2中的粗线箭头标明激光束经过的路径以及激光束的行进方向。
(2)用于产生激光束合束的装置
用于产生激光束合束的装置A包括两个激光振荡器2、2A以及λ/2波片5，该λ/2波片5使线偏振激光束L1的偏振方向改变90度。
从激光振荡器2、2A中对应的一个出射的各线偏振激光束L1是线偏振光，其电场的方向于竖直方向线性取向。由于在经过λ/2波片5时使线偏振激光束L2偏振方向旋转90度成于水平方向取向，结果，从激光振荡器2出射的线偏振激光束L1变成线偏振激光束L2。将这些线偏振激光束L1、L2合束，由光学系统3将激光束合束L3引导至切削刀具材料W，并且以预定扫描速度切割切削刀具材料W。
虽然在本实施例中使用波长为532纳米(nm)的绿色激光束作为线偏振激光束L1，但也能使用波长为355纳米的紫外激光束。激光振荡器2、2A中所产生的脉冲宽度调整至处于10至80内秒(ns)的范围内。
(3)用于产生圆偏振激光束的装置
用于产生圆偏振激光束的装置B包括λ/4波片6以及图中未示出的机械部分，机械部分定位λ/4波片6，使得λ/4波片6能移动进出激光束的光路。通过使λ/4波片6移入该光路，使激光束合束L3圆偏振。然后，由光学系统3将此圆偏振光激光束L4引导至切削刀具材料W，并对切削刀具材料w进行切割。
(4)光学系统
光学系统3包括反射镜3a和物镜3b。物镜3b会聚自反射镜3反射的脉冲激光束，并且将该脉冲激光束照射到由多轴工作台4保持的切削刀具材料W上。
(5)多轴工作台
多轴工作台4保持切削刀具材料W的基部W1的端部，并且允许激光束从任何方向照射到切削刀具材料W的任何点上，从而允许激光束的照射位置在激光束照射期间以扫描方式移动。
例如，在图1所示的具有五个轴的多轴工作台的情况下，可以在使切削刀具材料W平行于X轴、Y轴、以及Z轴方向移动以及绕两个转动轴转动的同时，进行激光切割。在激光束照射期间，可以通过于X轴和Y轴方向进行平行移动、转动、或者这些运动的组合，使激光束的照射位置以扫描方式移动。
通过平行于Z轴方向移动切削刀具材料W，能对激光束于切削刀具材料W厚度方向(图1中的竖直方向)的焦点位置与切削刀具材料3之间的相对位置关系进行调整。
(6)辅助气体供给装置
在切削刀具制造装置1中设置辅助气体供给装置(未示出)。具体而言，例如，设置喷嘴和辅助气体供给装置，喷嘴将辅助气体诸如惰性气体(如氮气、氩气等)、氧气、或者压缩空气喷射到待用激光束照射的切削刀具材料W的部分W2(末端部分)，辅助气体供给装置以预定压力和流速将辅助气体供至喷嘴。结果，能抑制经激光束照射从切削刀具材料散落的物质附着至透镜等，并且能以高精度进行激光切割。
3.激光切割方法
接着，描述使用切削刀具制造装置1的激光切割方法。
(1)切割
图2图示，在根据本发明实施方式的切削刀具制造方法中，激光束的扫描线以及激光束的偏振方向。如图2中所示，当通过激光切割制造方形的切削刃时，通过将激光束照射到切削刀具材料的表面上、同时重复地往复移动激光束，对切削刀具材料进行切割。激光束沿方形的轮廓扫描。优选地，扫描速度在0.001至50毫米/秒范围内。
在这种情况下，控制激光束合束L3的扫描方向(也就是切削刀具材料W的切割方向)、与激光束合束L3中所包括的一个线偏振激光束L1(或线偏振激光束L2)的偏振方向，以使它们彼此相同。因此，可沿方形的整个轮廓平顺地进行切割，并且能制造具有良好性能的切削刀具。图2中的箭头表示线偏振激光束的偏振方向(振荡方向)，其与切削刀具材料W的切割方向相同。
(2)通过开槽控制开槽面曲率
图3图示，在根据本发明实施例的切削刀具制造方法中，切削刀具材料的激光束进入侧以及激光束离开侧的状态。图3中的向下箭头表示激光束的进入方向。如图3中所示，通过将激光束照射到切削刀具材料W上，在激光束进入侧形成开槽面21。另一方面，在激光束离开侧没有形成开槽面，因此，脊线变得锐利。
如上所述在激光束进入侧上形成开槽面21，作为对该开槽面21的曲率进行控制的方法，采用了调整散焦量Z的方法或调整横向进给量(移置量)的方法。
(a)调整散焦量Z的方法
这种方法是相对于切削刀具材料厚度方向调整激光束焦点位置的方法。图4是剖视图，示意性示出通过调整散焦量Z控制开槽面21曲率的方法。
如图4中所示，通过调整切削刀具材料相对于激光束焦点位置的相对位置，能控制切削刃脊线的开槽面21的曲率。当焦点位置较浅(例如，Z＝+9.5微米)时，与Z＝0(焦点位置)时相比，曲率半径减小，以及，当焦点位置较深(例如，Z＝-10.5微米)时，与Z＝0时相比，曲率半径增大。
(b)调整横向进给量的方法
调整横向进给量的方法是这样一种方法：通过调整多个彼此平行激光束扫描线的相邻扫描线之间的横向进给量(CF量)，控制切削刃脊线的开槽面的曲率。图5是示出CF量与倒圆开槽部的深度(加工深度)及倒圆开槽部的宽度(加工宽度)之间关系的图。在图5中，当CF量为15微米时，加工深度和加工宽度分别是21微米和1微米。当CF量是30微米时，加工深度和加工宽度分别是122微米和55微米。这示出CF量明显反映在加工深度和加工宽度中。
(3)切削刃脊线的选择
如上所述，由于在激光束进入侧上形成开槽面，当形成倒圆切削刃脊线时，使用激光束进入侧作为切削刃脊线。在激光束离开侧没有形成开槽面，而且，表面的脊线以及切削刀具的切割面变得锐利，因此，当形成锐利的切削刃脊线时，激光束进入侧是切削刃脊线。
实施例
(实施例与比较例)
1.切削刀具制造装置
在本发明的实施例以及比较例中，使用图1中所示的切削刀具制造装置1。作为激光束发生装置，使用两个Q开关脉冲YVO4激光器，其波长为532纳米、14W、以及脉冲宽度为23纳秒。作为物镜(会聚透镜)，使用5X物镜(由Mitutoyo公司制造的焦距40毫米的M Plan Apo Nir5X)。使用氮气作为辅助气体。
2.切削刀具材料(切削刀具材料)
使用厚度为0.7毫米的单晶金刚石作为切削刀具材料。
3.激光切割
(1)本实施例是使用圆偏振激光束在单晶金刚石所形成切削刀具材料上按矩形形状进行激光切割的实施例。
(2)比较例是使用一个线偏振激光束在单晶金刚石所形成切削刀具材料上按矩形形状进行激光切割的示例。在比较例中，通过使激光束扫描方向与激光束偏振方向相垂直的方向，对具有矩形形状的切削刀具材料的一侧进行切割，并且通过使激光束扫描方向与该激光束偏振方向彼此垂直，对与该一侧相邻的其他侧进行切割。
4.表面粗糙度的测量
(1)测量方法
使用激光显微镜测量本实施例样品以及比较例样品的表面粗糙度Rz(十点中等高度：微米)。
(2)测量结果
测量结果示于表I中。应当注意到，在表I中，平行于激光束偏振方向的方向是X轴，而垂直于X轴的方向是Y轴。
[表I]
表I示出，在实施例中，X轴方向加工的表面以及Y轴方向加工的表面，二者都具有足够小的表面粗糙度Rz。认为在实施例和比较例二者中，Y轴方向的表面粗糙度Rz都好于X轴方向的表面粗糙度Rz，原因是在竖直方向(电场振荡面)的加工速度快于在激光束偏振方向(磁场振荡面)的加工速度。
5.激光束的脉冲宽度与加工能力之间的关系
接着，通过将脉冲宽度改变至不同值，检验激光束的脉冲宽度与切割面光滑度之间的关系。检验的结果发现，当脉冲宽度在10纳秒至80纳秒的范围时，不产生热影响层，并且能形成窄而深的加工宽度，以及，能形成具有良好光滑度的切割面。
图6示出一些测量结果。如图6(a)所示，在激光束具有12瓦输出功率、532纳米波长、10千赫频率、以及20纳秒脉冲宽度的情况下，形成窄而深的加工宽度，并且能形成具有良好光滑度的切割面。另一方面，如图6(b)所示，在激光束具有5.6瓦功率、532纳米波长、6千赫频率、以及90纳秒脉冲宽度的情况下，形成浅而宽的加工宽度，因此，不能形成具有良好光滑度的切割面。
6.横向进给量与开槽加工能力之间的关系
接着，通过将横向进给量改变至不同值，检验激光束扫描线的相邻扫描线之间的横向进给量与倒圆开槽部曲率(脊线曲率)(计算值)之间的关系。检验的结果，如表II所示，发现随着横向进给量减小，脊线曲率增大。所以发现，通过调整横向进给量，能调整切削刀具的脊线曲率。
[表II]
横向进给量(微米) 15 20 25 30
脊线曲率(微米) 21.6 10.6 5.2 2.5
7.散焦量与开槽加工能力之间的关系
接着，通过将散焦量改变至不同值，检验激光束扫描线的散焦量与倒圆开槽部曲率(脊线曲率)(测量值)之间的关系。检验的结果，如表III所示，发现随着散焦量增大，脊线曲率增大。所以发现，通过调整散焦量能调整切削刀具的脊线曲率。
[表III]
散焦量(微米) 100 200
脊线曲率(微米) 5.6 9.3
8.激光束的光束直径以及透镜焦距与开槽加工能力之间的关系
接着，通过将透镜焦距以及激光束的光束直径改变至不同值，检验激光束的光束直径和透镜焦距与倒圆开槽部曲率(脊线曲率)(计算值)之间的关系。检验的结果，如表IV中所示，发现随着激光束的光束直径减小，所加工脊线曲率增大，以及，随着透镜焦距减小，所加工脊线曲率减小。因此发现，通过调整激光束的光束直径和透镜焦距，能调整切削刀具的脊线曲率。
[表IV]
激光束的光束直径(毫米) 3 2.4 1.8 3
透镜焦距(毫米) 40 40 40 20
脊线曲率(微米) 21.6 27.1 36.1 10.8
虽然以上基于本发明的实施方式对本发明进行了描述，但本发明并不局限于上述实施方式。在本发明的范围及其等效置换范围内可以对上述实施方式做出多种改变。
附图标记列表
1           切削刀具制造装置
2、2A       激光束发生装置
3           光学系统
3a          反射镜
3b          物镜
4           多轴工作台
5           1/2λ波片
6           1/4λ波片
21          开槽面
A           用于产生激光束合束的装置
B           用于产生圆偏振激光束的装置
L1、L2      线偏振激光束
L3          激光束合束
L4          圆偏振激光束
W           切削刀具材料
W1          切削刀具材料的基部
W2          切削刀具材料被激光束照射的部分

Claims (43)

1.一种切削刀具制造方法，通过使激光束扫描切削刀具材料，将所述切削刀具材料切割成预定形状以制造切削刀具，
其中，所述切削刀具材料位于所述激光束进入侧的表面与所述切削刀具材料被所述激光束加工的经加工面沿脊线相交，在该脊线上形成开槽面，以形成切削刃脊线。
2.根据权利要求1所述的切削刀具制造方法，
其中，采用激光束对所述切削刀具材料进行切割，所采用的激光束是通过使两个线偏振激光束合束从而该两个线偏振激光束的偏振方向彼此成直角而形成。
3.根据权利要求1所述的切削刀具制造方法，
其中，所述激光束采用圆偏振激光束。
4.根据权利要求1所述的切削刀具制造方法，
其中，所述激光束采用随机偏振激光束。
5.根据权利要求1所述的切削刀具制造方法，其中，所述激光束具有波长为532纳米或355纳米。
6.根据权利要求2所述的切削刀具制造方法，其中，所述激光束具有波长为532纳米或355纳米。
7.根据权利要求3所述的切削刀具制造方法，其中，所述激光束具有波长为532纳米或355纳米。
8.根据权利要求4所述的切削刀具制造方法，其中，所述激光束具有波长为532纳米或355纳米。
9.根据权利要求1所述的切削刀具制造方法，其中，沿所述激光束的进入方向，调整所述切削刀具材料相对于所述激光束焦点位置的相对位置，控制所述切削刃脊线的所述开槽面的曲率。
10.根据权利要求2所述的切削刀具制造方法，其中，沿所述激光束的进入方向，调整所述切削刀具材料相对于所述激光束焦点位置的相对位置，控制所述切削刃脊线的所述开槽面的曲率。
11.根据权利要求3所述的切削刀具制造方法，其中，沿所述激光束的进入方向，调整所述切削刀具材料相对于所述激光束焦点位置的相对位置，控制所述切削刃脊线的所述开槽面的曲率。
12.根据权利要求4所述的切削刀具制造方法，其中，沿所述激光束的进入方向，调整所述切削刀具材料相对于所述激光束焦点位置的相对位置，控制所述切削刃脊线的所述开槽面的曲率。
13.根据权利要求5所述的切削刀具制造方法，其中，沿所述激光束的进入方向，调整所述切削刀具材料相对于所述激光束焦点位置的相对位置，控制所述切削刃脊线的所述开槽面的曲率。
14.根据权利要求6所述的切削刀具制造方法，其中，沿所述激光束的进入方向，调整所述切削刀具材料相对于所述激光束焦点位置的相对位置，控制所述切削刃脊线的所述开槽面的曲率。
15.根据权利要求7所述的切削刀具制造方法，其中，沿所述激光束的进入方向，调整所述切削刀具材料相对于所述激光束焦点位置的相对位置，控制所述切削刃脊线的所述开槽面的曲率。
16.根据权利要求8所述的切削刀具制造方法，其中，沿所述 激光束的进入方向，调整所述切削刀具材料相对于所述激光束焦点位置的相对位置，控制所述切削刃脊线的所述开槽面的曲率。
17.根据权利要求1所述的切削刀具制造方法，其中，通过使所述激光束沿彼此平行的多个扫描线进行扫描，以及，通过调整相邻扫描线之间的横向进给量，控制所述切削刃脊线的所述开槽面的曲率。
18.根据权利要求2所述的切削刀具制造方法，其中，通过使所述激光束沿彼此平行的多个扫描线进行扫描，以及，通过调整相邻扫描线之间的横向进给量，控制所述切削刃脊线的所述开槽面的曲率。
19.根据权利要求3所述的切削刀具制造方法，其中，通过使所述激光束沿彼此平行的多个扫描线进行扫描，以及，通过调整相邻扫描线之间的横向进给量，控制所述切削刃脊线的所述开槽面的曲率。
20.根据权利要求4所述的切削刀具制造方法，其中，通过使所述激光束沿彼此平行的多个扫描线进行扫描，以及，通过调整相邻扫描线之间的横向进给量，控制所述切削刃脊线的所述开槽面的曲率。
21.根据权利要求5所述的切削刀具制造方法，其中，通过使所述激光束沿彼此平行的多个扫描线进行扫描，以及，通过调整相邻扫描线之间的横向进给量，控制所述切削刃脊线的所述开槽面的曲率。
22.根据权利要求6所述的切削刀具制造方法，其中，通过使所述激光束沿彼此平行的多个扫描线进行扫描，以及，通过调整相邻 扫描线之间的横向进给量，控制所述切削刃脊线的所述开槽面的曲率。
23.根据权利要求7所述的切削刀具制造方法，其中，通过使所述激光束沿彼此平行的多个扫描线进行扫描，以及，通过调整相邻扫描线之间的横向进给量，控制所述切削刃脊线的所述开槽面的曲率。
24.根据权利要求8所述的切削刀具制造方法，其中，通过使所述激光束沿彼此平行的多个扫描线进行扫描，以及，通过调整相邻扫描线之间的横向进给量，控制所述切削刃脊线的所述开槽面的曲率。
25.根据权利要求1所述的切削刀具制造方法，其中，通过调整所述激光束的光束直径或会聚透镜的焦距，控制所述切削刃脊线的所述开槽面的曲率。
26.根据权利要求2所述的切削刀具制造方法，其中，通过调整所述激光束的光束直径或会聚透镜的焦距，控制所述切削刃脊线的所述开槽面的曲率。
27.根据权利要求3所述的切削刀具制造方法，其中，通过调整所述激光束的光束直径或会聚透镜的焦距，控制所述切削刃脊线的所述开槽面的曲率。
28.根据权利要求4所述的切削刀具制造方法，其中，通过调整所述激光束的光束直径或会聚透镜的焦距，控制所述切削刃脊线的所述开槽面的曲率。
29.根据权利要求5所述的切削刀具制造方法，其中，通过调整所述激光束的光束直径或会聚透镜的焦距，控制所述切削刃脊线的 所述开槽面的曲率。
30.根据权利要求6所述的切削刀具制造方法，其中，通过调整所述激光束的光束直径或会聚透镜的焦距，控制所述切削刃脊线的所述开槽面的曲率。
31.根据权利要求7所述的切削刀具制造方法，其中，通过调整所述激光束的光束直径或会聚透镜的焦距，控制所述切削刃脊线的所述开槽面的曲率。
32.根据权利要求8所述的切削刀具制造方法，其中，通过调整所述激光束的光束直径或会聚透镜的焦距，控制所述切削刃脊线的所述开槽面的曲率。
33.一种切削刀具制造方法，通过使激光束扫描切削刀具材料，将所述切削刀具材料切割成预定形状以制造切削刀具，
其中，所述切削刀具材料中位于激光束离开侧的底面与所述切削刀具材料被所述激光束加工的经加工面沿脊线相交，该脊线形成为切削刃脊线。
34.根据权利要求1至权利要求33中任一项权利要求所述的切削刀具制造方法，其中，所述激光束是脉冲宽度在10纳秒至80纳秒范围内的脉冲激光束。
35.根据权利要求1至权利要求33中任一项权利要求所述的切削刀具制造方法，其中，进行所述激光切割时使用辅助气体。
36.根据权利要求34所述的切削刀具制造方法，其中，进行所述激光切割时使用辅助气体。
37.根据权利要求1至权利要求33中任一项权利要求所述的切削刀具制造方法，其中，使用这样一种激光束，经由采用光学元件致使该激光束强度分布均匀。
38.根据权利要求34所述的切削刀具制造方法，其中，使用这样一种激光束，经由采用光学元件致使该激光束强度分布均匀。
39.根据权利要求35所述的切削刀具制造方法，其中，使用这样一种激光束，经由采用光学元件致使该激光束强度分布均匀。
40.根据权利要求36所述的切削刀具制造方法，其中，使用这样一种激光束，经由采用光学元件致使该激光束强度分布均匀。
41.一种使用根据权利要求1至权利要求40中任一项权利要求所述的制造方法制造的切削刀具，
其中，所述切削刀具由主要由金刚石或立方晶氮化硼构成的烧结体形成。
42.一种切削刀具制造装置，通过使激光束扫描切削刀具材料，将所述切削刀具材料切割成预定形状，以制造切削刀具，所述切削刀具制造装置包括：
产生激光束的装置；以及
光学系统，其将所述激光束引导至所述切削刀具材料，
其中，所述切削刀具材料位于所述激光束进入侧的表面与所述切削刀具材料被所述激光束加工的经加工面沿脊线相交，在该脊线上形成开槽面，以形成切削刃脊线。
43.一种切削刀具制造装置，通过使激光束扫描切削刀具材料，将所述切削刀具材料切割成预定形状，以制造切削刀具，所述切削刀具制造装置包括：
产生激光束的装置；以及
光学系统，其将所述激光束引导至所述切削刀具材料，
其中，所述切削刀具材料中位于激光束离开侧的底面与所述切削刀具材料被所述激光束加工的经加工面沿脊线相交，该脊线形成为切削刃脊线。
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