一種單晶金剛石刀具的刃口處理方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及金剛石刀具處理領域，特別涉及一種單晶金剛石刀具的刃口處理方法及裝置。
【背景技術】
[0002]由于單晶金剛石是單一碳原子的結晶體，晶格結構屬于等軸面心立方晶系(一種原子密度最高的晶系)，碳原子間的鏈接鍵為SP3雜化共價鍵，具有很強的結合力、穩定性和方向性，是自然界中已知的最硬物質，其顯微硬度可達10000HV。它所擁有的物理力學性能，不但切削時不易產生黏刀及積屑瘤，而且從理論上還可得到原子級的刀刃直線度和鋒利度，因此是超精密切削、微細和納米切削的理想材料。
[0003]另外因為金剛石晶體上的每個晶面上原子排列形式和原子密度的不同以及晶面之間的距離不同，造成天然金剛石晶體的各向異性。因此金剛石不僅各晶面表現的物理力學性能不同，其制造的難易程度和使用壽命也都不同，各晶面的微觀強度也有明顯的差別。實際生產中，單晶金剛石刀具刃磨時刃口非常容易產生爆口和鋸齒度。由此可見，單晶金剛石刀具的刃口處理方法是制造單晶金剛石刀具的核心技術之一。
[0004]傳統的單晶金剛石刀具的刃磨方法是先在FC-200D或瑞士 EWAG-RS15磨刀機上用W20的金剛石砂輪粗磨刃口，用W8的砂輪半精磨，然后用W4的砂輪精磨，最后在英國PG3B磨刀機或高磷鑄鐵研磨盤上精研刃口。但是這種刃磨方法存在以下缺點:
[0005]1、刃口質量不穩定；
[0006]2、刃口在500倍顯微鏡下檢測很難保證沒有微細的鋸齒度缺陷；
[0007]3、刃口的鋒利度很難達到鈍圓半徑P ^ 0.1ym0
【發明內容】
[0008]本發明所要解決的技術問題之一在于針對現有技術的不足和缺陷，提供一種單晶金剛石刀具的刃口處理方法，該方法刃磨出來的單晶金剛石刃口鋒利，后刀面表面粗糙度低，刀具使用壽命長。
[0009]本發明所要解決的技術問題之二在于提供一種單晶金剛石刀具的刃口處理裝置。
[0010]本發明所解決的技術問題可以采用以下技術方案來實現:
[0011]一種單晶金剛石刀具的刃口處理方法，包括以下步驟:
[0012](I)加工鑄鐵圓棒步驟，將鑄鐵圓棒坯件進行精密加工，形成一表面粗糙度Ra ^ 0.05 μ m、直線度和圓度均< 0.1 μ m的鑄鐵圓棒，將所述鑄鐵圓棒裝配在帶動其高速轉動的驅動設備上，所述鑄鐵圓棒內部設置有為其自身加熱的加熱裝置；
[0013](2)單晶金剛石刀具精磨步驟，將單晶金剛石刀具在磨刀機上精磨刃口 ；
[0014](3)處理刃口步驟，開啟驅動設備，使所述鑄鐵圓棒高速轉動，且通過所述加熱裝置將所述鑄鐵圓棒加熱至300°C?500°C，將步驟(2)中精磨后的刃口沿軸向貼合在所述鑄鐵圓棒表面上，并且以適當的速度縱向進給、橫向進給或XY聯動滑動進給，且切深< 0.0l μ m，刃磨時，所述刃口的高度高于所述鑄鐵圓棒的中心高度，且該步驟在一通有氫氣的相對密封罩內進行。
[0015]在本發明的一個優選實施例中，所述刃口的高度比所述鑄鐵圓棒的中心高度高h=dsin α /2，其中a ^為單晶金剛石刀具的后角，d為所述鑄鐵圓棒的直徑。
[0016]一種單晶金剛石刀具的刃口處理裝置，包括:
[0017]一機床；
[0018]設置在所述機床上進給工作臺上的數控刀架，待加工的單晶金剛石刀具固定在所述數控刀架上；
[0019]一軸設在所述數控刀架一側的鑄鐵圓棒，所述鑄鐵圓棒由所述機床的主軸箱驅動轉動，所述鑄鐵圓棒內設置有加熱裝置；
[0020]一密封罩，所述密封罩將所述進給工作臺和所述鑄鐵圓棒容納在一密封環境下，且在所述密封罩內充有氫氣；
[0021]工作時，所述進給工作臺上的數控刀架以適當的速度縱向進給、橫向進給或XY聯動滑動進給，使固定在所述數控刀架上的待加工的單晶金剛石刀具的刃口與由所述主軸箱驅動轉動的且通過所述加熱裝置加熱至300°C?500°C的鑄鐵圓棒在充有氫氣的密封罩內接觸并相對滑動以研磨加工。
[0022]在本發明的一個優選實施例中，所述密封罩為有機玻璃罩。
[0023]在本發明的一個優選實施例中，所述鑄鐵圓棒為聞憐鑄鐵圓棒或聞碳鑄鐵圓棒。
[0024]利用本發明方法或裝置研磨單晶金剛石的刃口，每秒可磨去40?200個原子層，能得到極好的效果，金剛石刃口后刀面的表面粗糙度Ra彡5nm，刀刃非常鋒利，鈍圓半徑P彡0.1 μ m，金剛石的變質層較淺，一般不大于10nm，刀具使用壽命較長。
【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1是本發明一種單晶金剛石刀具的刃口處理裝置一種實施例的結構示意圖。
[0027]圖2是本發明一種實施例的刃口與鑄鐵圓棒的配合工作時的狀態示意圖。
【具體實施方式】
[0028]為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發明。
[0029]參見圖1所示的一種單晶金剛石刀具的刃口處理裝置，包括機床100，在機床100頂部的進給工作臺120上安裝有數控刀架140，進給工作臺120上設置有橫向進給導軌122和縱向進給導軌121，數控刀架140通過一拖板123滑動安裝在橫向進給導軌122和縱向進給導軌121上，數控刀架140可在橫向進給導軌122和縱向進給導軌121上進行縱向進給、橫向進給或XY聯動滑動進給，橫向進給導軌122和縱向進給導軌121均采用高精度的直線導軌，其直線度和平行度都不大于0.5 μ m。加工時，將已經在磨刀機上精磨刃口的待加工的單晶金剛石刀具300通過壓緊螺釘141固定在數控刀架140上。
[0030]進給工作臺120的兩端分別設置有主軸箱130和尾架160，將表面粗糙度Ra ^0.05 μ m、直線度和圓度均彡0.1 μ m的鑄鐵圓棒200安裝在進給工作臺120上位于數控刀架140 —側。鑄鐵圓棒200為高磷鑄鐵圓棒或高碳鑄鐵圓棒，鑄鐵圓棒200的一端與主軸箱130的HSK接口 131連接，主軸箱130驅動鑄鐵圓棒200高速轉動，主軸箱130的主軸是用靜壓