CN109277770A - 金刚石涂层刀具表面处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种金刚石涂层刀具表面处理方法，具体步骤包括首先采用丙酮溶液清洗待处理的金刚石涂层刀具表面，得到洁净金刚石涂层刀具；然后以铁系材料为待切削工件，采用所述洁净金刚石涂层刀具对所述待切削工件进行旋转切削，得到金刚石涂层刀具半成品；其中，在旋转切削过程中，控制所述待切削工件的转速为400 r/min～800 r/min、所述洁净金刚石涂层刀具的进给量为0.1 mm/r～0.3 mm/r、所述洁净金刚石涂层刀具的切深为0.1 mm～2 mm、所述洁净金刚石涂层刀具的总加工距离为300 m～1500 m；最后再次采用丙酮溶液清洗所述金刚石涂层刀具半成品，得到金刚石涂层刀具成品。该处理方法操作简单，适用性强，便于批量化生产。

Description

金刚石涂层刀具表面处理方法

技术领域

本发明涉及刀具加工领域，具体的说，涉及了一种金刚石涂层刀具表面处理方法。

背景技术

目前，金刚石涂层刀具广泛应用于加工铝合金、陶瓷、碳纤维等复合材料，相比于未涂层的硬质合金刀具，金刚石涂层刀具具有硬度高、耐磨性强、使用寿命长等优势，然而金刚石涂层刀具应用在精加工领域时，采用气相沉积等方法制得的金刚石晶粒较粗，表面通常会存在较多的凸点碳原子，导致金刚石涂层表面粗糙，晶粒的尖点在工件表面划下与它高度相同的深度的划痕，其加工精度无法满足工件表面粗糙度要求。

现有技术中通常采用强流脉冲电子束对金刚石涂层刀具表面进行后处理，来提高涂层和硬质合金基体的结合状态，但此技术主要针对涂层组织的改善，对涂层刀具加工精度没有明显的改善效果。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种简单实用、显著改善涂层表面粗糙度的金刚石涂层刀具表面处理方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种金刚石涂层刀具表面处理方法，其包括以下步骤：

表面清洗：采用丙酮溶液清洗待处理的金刚石涂层刀具表面，得到洁净金刚石涂层刀具；

切削研磨：以铁系材料为待切削工件，采用所述洁净金刚石涂层刀具对所述待切削工件进行旋转切削，得到金刚石涂层刀具半成品；其中，在旋转切削过程中，控制所述待切削工件的转速为400 r/min～800 r/min、所述洁净金刚石涂层刀具的进给量为0.1 mm/r～0.3 mm/r、所述洁净金刚石涂层刀具的切深为0.1 mm～2 mm、所述洁净金刚石涂层刀具的总加工距离为300 m～1500 m；

后处理：再次采用丙酮溶液清洗所述金刚石涂层刀具半成品，得到金刚石涂层刀具成品。

基于上述，在所述切削研磨步骤中，控制所述待切削工件的转速为500 r/min、所述洁净金刚石涂层刀具的进给量为0.2 mm/r、所述洁净金刚石涂层刀具的切深为1 mm、所述洁净金刚石涂层刀具的总 加工距离为1500 m。

基于上述，所述铁系材料为304不锈钢、45号钢或铸铁。

基于上述，所述铁系材料为304不锈钢。

需要说明的是：现有技术中通常认为金刚石刀具或金刚石涂层刀具是不能够加工铁系材料的，因为一般铁系材料主要包括钢铁类，这类材料中均有碳元素存大，可以说铁系材料是亲碳系材料，金刚石的成分也是碳元素，若用金刚石刀具加工铁系材料，金刚石表面碳元素易与切屑、切割表面发生粘附，导致刀具不锋利，引起加工区域温度升高，温度一高，加之有空气中的氧存大，金刚石就容易发元素碳化，宏观表现为金刚石石墨化。

而本发明则是反其道而行之，采用洁净金刚石涂层刀具对铁系材料进行旋转切削，将位于该洁净金刚石涂层刀具表面的凸点碳原子首先与铁系材料相接触，并在旋转切削过程中利用凸点碳原子与铁系材料发生粘附、扩散磨损，并结合特定的加工参数来控制涂层表面磨损情况，来平衡涂层磨损与抛光，达到旋转切削抛光的目的，进而提高了金刚石涂层刀具的加工精度。

更重要的是，本发明采用一种完全按照该金刚石涂层刀具进行精加工时的工况进行表面处理，与现有的表面处理方法相比，更能够利用待切削工件完全包裹金刚石涂层刀具的刃口，实现对金刚石涂层刀具刃口的包裹磨削，增加了金刚石涂层刀具表面粗糙度的一致性，进而提高了金刚石涂层刀具的加工精度。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明采用金刚石涂层刀具旋转切削加工铁系材料，代替现有的复杂的后处理工艺，加速了金刚石涂层刀具表层凸出颗粒的磨损，并结合特定的加工参数来控制涂层表面磨损情况，提高刀具表面光洁度，进而达到提高涂层刀具加工精度的要求，该处理方法操作简单，适用性强，便于批量化生产。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供一种金刚石涂层刀具表面处理方法，它包括以下步骤：

表面清洗 采用丙酮溶液清洗待处理的金刚石涂层刀具表面30min，得到洁净金刚石涂层刀具；

切削研磨 以304不锈钢为待切削工件将其夹持在车床夹具上，采用所述洁净金刚石涂层刀具对所述304不锈钢进行旋转切削，得到金刚石涂层刀具半成品；其中，在旋转切削过程中，控制所述304不锈钢的转速为500 r/min、所述洁净金刚石涂层刀具的进给量为0.2mm/r、所述洁净金刚石涂层刀具的切深为1 mm、所述洁净金刚石涂层刀具的总加工距离为1500 m；

后处理 再次采用丙酮溶液清洗所述金刚石涂层刀具半成品50min，得到金刚石涂层刀具成品。

实施例2

本实施例提供一种金刚石涂层刀具表面处理方法，它包括以下步骤：

表面清洗 采用丙酮溶液清洗待处理的金刚石涂层刀具表面50 min，得到洁净金刚石涂层刀具；

切削研磨 以铸铁为待切削工件将其夹持在车床夹具上，采用所述洁净金刚石涂层刀具对所述铸铁进行旋转切削，得到金刚石涂层刀具半成品；其中，在旋转切削过程中，控制铸铁的转速为400 r/min、所述洁净金刚石涂层刀具的进给量为0.1 mm/r、所述洁净金刚石涂层刀具的切深为0.8 mm、所述洁净金刚石涂层刀具的总加工距离为1000 m；

后处理 再次采用丙酮溶液清洗所述金刚石涂层刀具半成品60 min，得到金刚石涂层刀具成品。

实施例3

本实施例提供一种金刚石涂层刀具表面处理方法，它包括以下步骤：

表面清洗 采用丙酮溶液清洗待处理的金刚石涂层刀具表面30min，得到洁净金刚石涂层刀具；

切削研磨 以45号钢为待切削工件将其夹持在车床夹具上，采用所述洁净金刚石涂层刀具对所述45号钢进行旋转切削，得到金刚石涂层刀具半成品；其中，在旋转切削过程中，控制45号钢的转速为550 r/min、所述洁净金刚石涂层刀具的进给量为0.15 mm/r、所述洁净金刚石涂层刀具的切深为1 mm、所述洁净金刚石涂层刀具的总加工距离为1300 m；

后处理 再次采用丙酮溶液清洗所述金刚石涂层刀具半成品40 min，得到金刚石涂层刀具成品。

对比试验1

为了验证由本发明提供的金刚石涂层刀具表面处理方法会显著改善金刚石涂层刀具表面的粗糙度和提高加工工件的精度，分别选用实施例1、实施例2和实施例3制得的三种金刚石涂层刀具成品与未经过表面抛光处理的金刚石涂层刀具进行加工含硅量为30%的高硅铝合金进行对比切削试验，试验过程中，四种金刚石涂层刀具的切削参数均为线速250 m/min 、切深0.1 mm、进给量0.05 mm，具体试验结果如表1所示。由表1可以看出，由本发明提供的金刚石涂层刀具表面处理方法能提高刀具表面光洁度，进而达到提高涂层刀具加工精度的要求。

表1、四种金刚石涂层刀具表面粗糙度和加工工件精度

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (4)

1.一种金刚石涂层刀具表面处理方法，其包括以下步骤：

表面清洗 采用丙酮溶液清洗待处理的金刚石涂层刀具表面，得到洁净金刚石涂层刀具；

切削研磨 以铁系材料为待切削工件，采用所述洁净金刚石涂层刀具对所述待切削工件进行旋转切削，得到金刚石涂层刀具半成品；其中，在旋转切削过程中，控制所述待切削工件的转速为400 r/min～800 r/min、所述洁净金刚石涂层刀具的进给量为0.1 mm/r～0.3 mm/r、所述洁净金刚石涂层刀具的切深为0.1 mm～2 mm、所述洁净金刚石涂层刀具的总加工距离为300 m～1500 m；

后处理 再次采用丙酮溶液清洗所述金刚石涂层刀具半成品，得到金刚石涂层刀具成品。

2.根据权利要求1所述的金刚石涂层刀具表面处理方法，其特征在于，在所述切削研磨步骤中，控制所述待切削工件的转速为500 r/min、所述洁净金刚石涂层刀具的进给量为0.2 mm/r、所述洁净金刚石涂层刀具的切深为1 mm、所述洁净金刚石涂层刀具的总加工距离为1500 m。

3.根据权利要求1或2所述的金刚石涂层刀具表面处理方法，其特征在于，所述铁系材料为304不锈钢、45号钢或铸铁。

4.根据权利要求3所述的金刚石涂层刀具表面处理方法，其特征在于，所述铁系材料为304不锈钢。