CN113145956B - 一种立方氮化硼刀具的加工方法 - Google Patents

一种立方氮化硼刀具的加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种立方氮化硼刀具的加工方法，包括步骤：将刀具基体和聚晶立方氮化硼片材进行预处理，其中，所述聚晶立方氮化硼片材的直径为2‑8mm，所述刀具基体的材料为钴含量为6％‑8％的钨钢材料；采用竹片将银焊剂均匀涂在刀具基体的焊接面上，并将聚晶立方氮化硼片材放置于焊剂上；其中，所述焊剂的涂抹区域小于刀具基体的焊接面；按压聚晶立方氮化硼片材，并用竹片移动聚晶立方氮化硼片材，将聚晶立方氮化硼片材与刀具基体之间的同心度误差保持在0.02mm内，构成中间体，然后进行烘烤；将烘烤后的中间体放入真空焊接机进行焊接，形成立方氮化硼刀具。以此，可提高立方氮化硼刀具的精确度，且增加聚晶立方氮化硼片材与刀具基体的牢固性。

Description

一种立方氮化硼刀具的加工方法
【技术领域】
本发明涉及刀具加工方法，尤其是涉及一种立方氮化硼刀具的加工方法。
【背景技术】
立方氮化硼(CBN)是纯人工合成材料，利用高温超高压装置合成的另一种新型超硬材料，其硬度仅次于人造金刚石。其中，立方氮化硼刀具是由立方氮化硼微粉与少量结合剂烧结而成，其耐热性可达1400-1500℃，且具有较强的耐磨性、抗腐蚀性，适合加工各种黑色金属及其合金。使用立方氮化硼刀具，可大大减少刀具磨损和换刀次数，从而提高效率，降低成本。
目前，现有的立方氮化硼刀具一般由聚晶立方氮化硼片材(PCBN片材)通过焊剂焊接于刀具基体上构成，但现有的立方氮化硼刀具多采用高频焊接，先用超声波清洗机清洗基体，再用高频焊机在400℃高温下将片材焊接于基体上。也有采用真空焊接，把粘接好的刀具在放入真空焊机中焊接。由于高频焊接方式需要在高温中手动调整片材位置，由此容易造成焊料溢于基体上面，而难以保证一致性，且牢固性较差。而采用真空焊接，则面临片材在真空焊接机中移位和牢固性差的问题。
因此，现有技术有待改进和发展。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种立方氮化硼刀具的加工方法，用于解决现有立方氮化硼刀具采用高频焊接容易造成焊料溢于基体上面难以保证一致性且牢固性较差的问题以及采用真空焊接不易移位且牢固性差的问题。
本发明的技术方案如下：一种立方氮化硼刀具的加工方法，包括步骤：
A、将刀具基体和聚晶立方氮化硼片材进行预处理，其中，所述聚晶立方氮化硼片材的直径为2-8mm，所述刀具基体的材料为钴含量为6％-8％的钨钢材料；
B、采用竹片将银焊剂均匀涂在刀具基体的焊接面上，并将聚晶立方氮化硼片材放置于焊剂上；其中，所述焊剂的涂抹区域小于刀具基体的焊接面；
C、按压聚晶立方氮化硼片材，并用竹片移动聚晶立方氮化硼片材，将聚晶立方氮化硼片材与刀具基体之间的同心度误差保持在0.02mm内，构成中间体，然后进行烘烤；
D、将烘烤后的中间体放入真空焊接机进行焊接，形成立方氮化硼刀具。
进一步的，当聚晶立方氮化硼片材的直径大于4mm时，步骤D包括如下步骤：
D1a、当立方氮化硼刀具放入真空焊接机焊接后，真空焊接机进行500-600秒的抽真空；
D2a、再用110-130秒将温度升高至190℃-210℃，保温100-130秒；
D3a、用110-130秒继续将温度升高至390℃-410℃，保温170-190秒；
D4a、用110-130秒继续将温度升高至590℃-610℃，保温220-250秒；
D5a、用200-260秒继续将温度升高至750℃-770℃，保温400-500秒；
D6a、自然降至室温，并保持室温100-150秒后解除真空状态，完成立方氮化硼刀具的焊接。
进一步的，当聚晶立方氮化硼片材的直径小于4mm时，步骤D包括如下步骤：
D1b、当立方氮化硼刀具放入真空焊接机焊接后，真空焊接机进行500-600秒的抽真空；
D2b、再用110-130秒将温度升高至190℃-210℃，保温80-100秒；
D3b、用110-130秒继续将温度升高至390℃-410℃，保温140-160秒；
D4b、用110-130秒继续将温度升高至590℃-610℃，保温170-190秒；
D5b、用150-200秒继续将温度升高至750℃-770℃，保温350-400秒；
D6b、自然降至室温，并保持室温100-150秒后解除真空状态，完成立方氮化硼刀具的焊接。
进一步的，步骤A包括步骤：
A1、将刀具基体的焊接面进行研磨；
A2、将聚晶立方氮化硼片材的焊接面进行研磨；
A3、将研磨后的刀具基体和聚晶立方氮化硼片材放入超声波清洗机清洗；
A4、将清洗后的刀具基体和聚晶立方氮化硼片材中的焊接面，采用丙酮擦洗。
进一步的，在步骤A1后，刀具基体的焊接面的光泽度为Ra0.1，垂直度为0.005mm。
进一步的，在步骤A2后，聚晶立方氮化硼片材的焊接面的光泽度为Ra0.1。
进一步的，在步骤C中，烘烤温度为200℃，烘烤时间为20-30min。
本发明的有益效果在于：相较于现有技术，本发明选用钴含量为6％-8％的钨钢材料的刀具基体，在后期高温焊接后的强度变化相对较小，使得制作的立方氮化硼刀具的精度更加精确。本发明采用竹片蘸取银焊剂，可防止与银焊剂反应，并且采用竹片可防止刀具基体的焊接面受到较大的剐蹭影响焊接面的光泽度，防止影响焊接。且焊剂的涂抹区域小于刀具基体的焊接面，可有效从根本上防止焊料溢于刀具基体上。另外，本发明通过先将中间体进行烘烤，可让银焊剂初步凝固，即预先加固聚晶立方氮化硼片材与刀具基体之间的连接，防止聚晶立方氮化硼片材在移至真空焊接机或在真空焊接机内部进行移动时出现移位或脱落的现象，提高立方氮化硼刀具的精确度，且增加聚晶立方氮化硼片材与刀具基体的牢固性。
【附图说明】
图1为本发明的流程图。
图2为本发明当聚晶立方氮化硼片材的直径大于4mm时，步骤D的流程图。
图3为本发明当聚晶立方氮化硼片材的直径小于4mm时，步骤D的流程图。
图4为本发明步骤A的流程图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
请参照附图1，本发明实施例中一种立方氮化硼刀具的加工方法。
该立方氮化硼刀具的加工方法，包括如下步骤：
A、将刀具基体和聚晶立方氮化硼片材进行预处理，其中，聚晶立方氮化硼片材的直径为2-8mm，刀具基体的材料为钴含量为6％-8％的钨钢材料。
B、采用竹片将银焊剂均匀涂在刀具基体的焊接面上，并将聚晶立方氮化硼片材放置于焊剂上；其中，焊剂的涂抹区域小于刀具基体的焊接面；
C、轻轻按压聚晶立方氮化硼片材，让聚晶立方氮化硼片材、焊剂、刀具基体充分接触。并竹片移动聚晶立方氮化硼片材，将聚晶立方氮化硼片材与刀具基体之间的同心度误差保持在0.02mm内，构成中间体，然后进行烘烤；
D、将烘烤后的中间体放入真空焊接机进行焊接，形成立方氮化硼刀具。
本发明选用钴含量为6％-8％的钨钢材料的刀具基体，使得刀具基体的硬度高、不易变形、刚性好、强度高，且在后期高温焊接后的强度变化相对较小，使得制作的立方氮化硼刀具的精度更加精确。本发明选用银焊剂作为焊剂，其流动性好、活性温度高、焊件不易氧化、不吸潮、无腐蚀，并用竹片蘸取，可防止与银焊剂反应，并且采用竹片可防止刀具基体的焊接面受到较大的剐蹭影响焊接面的光泽度，防止影响焊接。且焊剂的涂抹区域小于刀具基体的焊接面，可有效从根本上防止焊料溢于刀具基体上。另外，本发明通过先将中间体进行烘烤，可让银焊剂初步凝固，即预先加固聚晶立方氮化硼片材与刀具基体之间的连接，防止聚晶立方氮化硼片材在移至真空焊接机或在真空焊接机内部进行移动时出现移位或脱落的现象，提高立方氮化硼刀具的精确度，且增加聚晶立方氮化硼片材与刀具基体的牢固性，并可有效解决现有立方氮化硼刀具采用高频焊接容易造成焊料溢于基体上面难以保证一致性且牢固性较差的问题以及采用真空焊接不易移位且牢固性差的问题。
具体的，请参照附图2，在一实施例中，当聚晶立方氮化硼片材的直径大于4mm时，步骤D包括如下步骤：
D1a、当立方氮化硼刀具放入真空焊接机焊接后，真空焊接机进行500-600秒的抽真空；
D2a、再用110-130秒将温度升高至190℃-210℃，保温100-130秒。最优的，用120秒将温度升高至200℃，保温120秒。
D3a、用110-130秒继续将温度升高至390℃-410℃，保温170-190秒。最优的，用120秒将温度升高至400℃，保温150秒。
D4a、用110-130秒继续将温度升高至590℃-610℃，保温220-250秒；最优的，用120秒将温度升高至600℃，保温240秒。
D5a、用200-260秒继续将温度升高至750℃-770℃，保温400-500秒；最优的，用240秒将温度升高至760℃，保温450秒。
D6a、自然降至室温，并保持室温100-150秒后解除真空状态，完成立方氮化硼刀具的焊接。
请参照附图3，当聚晶立方氮化硼片材的直径小于4mm时，步骤D包括如下步骤：
D1b、当立方氮化硼刀具放入真空焊接机焊接后，真空焊接机进行500-600秒的抽真空；
D2b、再用110-130秒将温度升高至190℃-210℃，保温80-100秒；最优的，用120秒将温度升高至200℃，保温100秒。
D3b、用110-130秒继续将温度升高至390℃-410℃，保温140-160秒；最优的，用120秒将温度升高至400℃，保温150秒。
D4b、用110-130秒继续将温度升高至590℃-610℃，保温170-190秒；最优的，用120秒将温度升高至600℃，保温180秒。
D5b、用150-200秒继续将温度升高至750℃-770℃，保温350-400秒；最优的，用180秒将温度升高至760℃，保温180秒。
D6b、自然降至室温，并保持室温100-150秒后解除真空状态，完成立方氮化硼刀具的焊接。
本发明通过对真空焊接机的参数进行设置，在上升一定温度后就保温一定时间，采用分段式升温和保温的形式，可让聚晶立方氮化硼片材、银焊剂和刀具基体的由外至内的温度均保持一致，并且，让其适应由低到高的温度，可以进一步的保证真空焊剂机焊接的稳定性。
在上述实施例中，请参照附图4，步骤A包括如下步骤：
A1、将刀具基体的焊接面进行研磨。
A2、将聚晶立方氮化硼片材的焊接面进行研磨。
步骤A1、A2均是采用平面磨床进行研磨焊接面。其中，在步骤A1中，选用1000#精细砂轮，并将转速控制在3000r/min中进行研磨，至刀具基体的焊接面的光泽度为Ra0.1，垂直度为0.005mm，停止研磨。在步骤A2中，选用1000#精细砂轮，并将转速控制在1000r/min中进行研磨，至刀具基体的焊接面的光泽度为Ra0.1，停止研磨。
A3、将研磨后的刀具基体和聚晶立方氮化硼片材放入超声波清洗机清洗。具体的，清洗10min，将刀具基体和聚晶立方氮化硼片材表面的粉尘和其他异物清洗脱落。
A4、将清洗后的刀具基体和聚晶立方氮化硼片材中的焊接面，采用丙酮擦洗，确保焊接面干净无尘。
在步骤C中，采用恒温烤箱进行烘烤，其中，烘烤温度为200℃，烘烤时间为20-30min。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种立方氮化硼刀具的加工方法，其特征在于，包括步骤：
A、将刀具基体和聚晶立方氮化硼片材进行预处理，其中，所述聚晶立方氮化硼片材的直径为2-8mm，所述刀具基体的材料为钴含量为6％-8％的钨钢材料；
B、采用竹片将银焊剂均匀涂在刀具基体的焊接面上，并将聚晶立方氮化硼片材放置于焊剂上；其中，所述焊剂的涂抹区域小于刀具基体的焊接面；
C、按压聚晶立方氮化硼片材，并用竹片移动聚晶立方氮化硼片材，将聚晶立方氮化硼片材与刀具基体之间的同心度误差保持在0.02mm内，构成中间体，然后进行烘烤；
D、将烘烤后的中间体放入真空焊接机进行焊接，形成立方氮化硼刀具；
其中，当聚晶立方氮化硼片材的直径大于4mm时，步骤D包括如下步骤：
D1a、当立方氮化硼刀具放入真空焊接机焊接后，真空焊接机进行500-600秒的抽真空；
D2a、再用110-130秒将温度升高至190℃-210℃，保温100-130秒；
D3a、用110-130秒继续将温度升高至390℃-410℃，保温170-190秒；
D4a、用110-130秒继续将温度升高至590℃-610℃，保温220-250秒；
D5a、用200-260秒继续将温度升高至750℃-770℃，保温400-500秒；
D6a、自然降至室温，并保持室温100-150秒后解除真空状态，完成立方氮化硼刀具的焊接；
且当聚晶立方氮化硼片材的直径小于4mm时，步骤D包括如下步骤：
D1b、当立方氮化硼刀具放入真空焊接机焊接后，真空焊接机进行500-600秒的抽真空；
D2b、再用110-130秒将温度升高至190℃-210℃，保温80-100秒；
D3b、用110-130秒继续将温度升高至390℃-410℃，保温140-160秒；
D4b、用110-130秒继续将温度升高至590℃-610℃，保温170-190秒；
D5b、用150-200秒继续将温度升高至750℃-770℃，保温350-400秒；
D6b、自然降至室温，并保持室温100-150秒后解除真空状态，完成立方氮化硼刀具的焊接。
2.根据权利要求1所述的立方氮化硼刀具的加工方法，其特征在于，步骤A包括步骤：
A1、将刀具基体的焊接面进行研磨；
A2、将聚晶立方氮化硼片材的焊接面进行研磨；
A3、将研磨后的刀具基体和聚晶立方氮化硼片材放入超声波清洗机清洗；
A4、将清洗后的刀具基体和聚晶立方氮化硼片材中的焊接面，采用丙酮擦洗。
3.根据权利要求2所述的立方氮化硼刀具的加工方法，其特征在于，在步骤A1后，刀具基体的焊接面的光泽度为Ra0.1，垂直度为0.005mm。
4.根据权利要求3所述的立方氮化硼刀具的加工方法，其特征在于，在步骤A2后，聚晶立方氮化硼片材的焊接面的光泽度为Ra0.1。
5.根据权利要求4所述的立方氮化硼刀具的加工方法，其特征在于，在步骤C中，烘烤温度为190℃-210℃，烘烤时间为20-30min。
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