CN107378904A - 一种确定金刚石刀具刃口特定切削区域的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种确定金刚石刀具刃口特定切削区域的方法，所述方法包括步骤：（1）将金刚石刀具安装在机床的刀架上；（2）在工件待切削表面涂一粘性薄膜层；（3）控制进给刀具的进给量足够小，逐渐进给，直到机床的切削运动可以使刀具切上粘性薄膜层；（4）停止机床的切削运动，取下刀具；（5）将刀具放置在刻蚀设备上，找到沾有粘性膜层物质的刃口区域，在该区域边上作刻蚀标记。本发明通过金刚石刀具试切粘性膜层和聚焦离子束刻蚀技术，能够准确的标记出金刚石刀具刃口上参与切削的特定刃口区域，并避免该区域在工件的切削加工中被切屑抹去，可实现对刀具尤其是大刀尖圆弧刀具刃口参与切削区域的定点观测。

Description

一种确定金刚石刀具刃口特定切削区域的方法
技术领域
本发明属于超精密机械加工技术领域，涉及一种确定金刚石刀具刃口特定切削区域的方法。
背景技术
超精密金刚石切削技术，随着产品对高尺寸精度高表面质量的需求，自上世纪50年代由美国发起，由于其独特的技术优势（镜面级光滑表面、超高精度、低表面损伤等）在军工和民用的许多应用领域都是极为重要的加工技术手段。该技术中金刚石刀具技术对最终实现工件材料的切削去除极为关键。
切削加工中刀具刃口与工件材料之间的相互作用一直都是切削加工关注的问题。超精密切削加工中金刚石刀具刃口与工件接触区域非常小。这就导致实际应用中难以在显微镜等观测仪器中确定需要被观测的刀具刃口上特定的参与切削的区域，存在着观测区域非刀具刃口与工件实际接触区域的问题。这就为我们进一步认识超精密切削加工刀具与工件之间的相互作用（尤其是研究刀具寿命、切削性能等）带来困难，阻碍了相关工艺技术的进步，也使得金刚石刀具寿命管理难以实现。因而迫切需要找到一种方法以便于在金刚石刀具刃口观测中确定被观测的刃口切削区域或其他特定的区域。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种确定金刚石刀具刃口特定切削区域的方法。
本发明的确定金刚石刀具刃口特定切削区域的方法，包括如下步骤：
（1）将金刚石刀具安装在机床的刀架上；
（2）在工件待切削表面涂一粘性薄膜层；
（3）控制进给刀具的进给量足够小，逐渐进给，直到机床的切削运动可以使刀具切上粘性薄膜层；
（4）停止机床的切削运动，取下刀具；
（5）将刀具放置在刻蚀设备上，找到沾有粘性膜层物质的刃口区域，在该区域边上作刻蚀标记。
步骤2中的粘性薄膜层采用记号笔以涂画的方式形成。
步骤3中的刀具的进给量控制在微米量级。
步骤5中的刻蚀设备为聚焦离子束刻蚀设备。
所述的聚焦离子束刻蚀设备应具备场发射电子显微镜系统，能够满足直接对金刚石表面的观测。
所述的聚焦离子束刻蚀设备的电子显微镜系统不具有场发射功能，则需要对待观测的金刚石表面做喷金处理。
上述方法中，步骤2中在工件切削表面涂一层粘性薄膜层，该膜层应满足不损伤工件表面、厚度应足够小，可以粘附在金刚石表面，易干等特点，可以采用记号笔涂画的方式形成该膜层。
步骤3中进给量在微米量级，进给可以通过机床的直线轴运动实现亦可通过进给调节装置实现，膜层应在没有变干仍然具有粘性之前被刀具切上。
本发明通过金刚石刀具试切粘性膜层和聚焦离子束刻蚀技术，能够准确的标记出金刚石刀具刃口上参与切削的特定刃口区域，并避免该区域在工件的切削加工中被切屑抹去，可实现对刀具尤其是大刀尖圆弧刀具刃口参与切削区域的定点观测。
附图说明
图1为采用本发明的方法使用的切削刀具刃口结构示意图；
图2为图1中的刀具刃口的局部放大图；
图中，1.金刚石刀具结构示意图 2.刀具刃口结构示意图 3.金刚石刀具刃口 4.聚焦离子束刻蚀的方形标记 5.刀具切削粘性薄膜后粘在刃口上的薄膜物质（高放大倍数）。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
实施例1
本实施例中采用的金刚石刀具（图1为刀具示意图）由Contour Fine Toolong公司生产，刀具圆弧半径5mm，前角45°。该刀具安装在一台自研的超精密机床上，工件为一铝棒（已经普通车床过预加工）。金刚石刀具安装完毕后，车削工件端面（注：只需切出一个窄的环形带即可），然后退刀（此处可控制退刀的距离使得该距离小于后续所涂粘性膜层的厚度，提前完成后续刀具进给所要达成的目的），主轴停转（不锁死）。接着用记号笔在工件待切削加工表面画标记点，即利用记号笔中的油墨在工件表面涂上一层粘性薄膜层。启动安装刀具的直线轴逐渐进给刀具，并转动主轴，直到刀刃切上粘性膜层。膜层粘附在刀具切削刃口，如图2所示。最后将粘有记号笔油墨的刀具放在聚焦离子束（FIB）设备上，借助FIB配备的场发射扫描电子显微镜，在金刚石刀具刃口油墨笔迹的边上刻蚀一方形小凹坑，如图2所示。

Claims (6)

1.一种确定金刚石刀具刃口特定切削区域的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
（1）将金刚石刀具安装在机床的刀架上；
（2）在工件待切削表面涂一粘性薄膜层；
（3）控制进给刀具的进给量足够小，逐渐进给，直到机床的切削运动可以使刀具切上粘性薄膜层；
（4）停止机床的切削运动，取下刀具；
（5）将刀具放置在刻蚀设备上，找到沾有粘性膜层物质的刃口区域，在该区域边上作刻蚀标记。
2.根据权利要求1所述的确定金刚石刀具刃口特定切削区域的方法，其特征在于：步骤2中的粘性薄膜层采用记号笔以涂画的方式形成。
3.根据权利要求1所述的确定金刚石刀具刃口特定切削区域的方法，其特征在于：步骤3中的刀具进给量控制在微米量级。
4.根据权利要求1所述的确定金刚石刀具刃口特定切削区域的方法，其特征在于：步骤5中的刻蚀设备为聚焦离子束刻蚀设备。
5.根据权利要求4所述的确定金刚石刀具刃口特定切削区域的方法，其特征在于：所述的聚焦离子束刻蚀设备应具备场发射电子显微镜系统，能够满足直接对非导体金刚石的表面观测。
6.根据权利要求4所述的确定金刚石刀具刃口特定切削区域的方法，其特征在于：所述的聚焦离子束刻蚀设备的电子显微镜系统不具有场发射功能，则需要对待观测的金刚石表面做镀膜处理。
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