整体PCD多刃轮廓刀的加工方法与流程

本发明涉及精密加工工具技术领域，具体而言，涉及一种整体pcd多刃轮廓刀的加工方法。

背景技术

金刚石作为一种超硬刀具材料应用于切削加工已有数百年历史，但天然金刚石数量稀少、价格昂贵，难以满足大量应用的需要。

聚晶金刚石(polycrystallinediamond)是一种人造金刚石，用以替代天然金刚石(单晶)，突破了数量与价格的限制，使金刚石刀具的应用范围扩展到航空、航天、汽车、电子、石材等多个领域。

现有的聚晶金刚石刀具是将聚晶金刚石复合片刀尖焊接到硬质合金刀刃上。然而，现有的pcd轮廓刀容易因pcd复合片刀尖焊接强度与精度的不足，影响pcd轮廓刀的加工精度和使用寿命，进而影响pcd轮廓刀的加工的加工效率。同时，焊接结构需要特定的操作空间，难以适应高精度、长寿命的刀具发展趋势。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明提供了一种整体pcd多刃轮廓刀的加工方法，该整体pcd多刃轮廓刀的加工方法用于加工整体pcd多刃轮廓刀，整体pcd多刃轮廓刀的刀头为整体pcd刀头，整体pcd刀头上设置有环形分布的4～8个切削刃，并且切削刃及排屑槽的槽深均有相应的参数要求，使得该整体pcd多刃轮廓刀的加工精度和加工效果更佳，有更长的使用寿命，进而提高加工效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

整体pcd多刃轮廓刀的加工方法，包括：

将刀柄胚件加工为具有基轴制的基准刀柄，所述基准刀柄的精度与预设精度相符；

将整体pcd刀头胚件与所述基准刀柄定心对位装夹后真空焊接，焊接温度为600℃～700℃，焊接时间为2～3小时；

以所述基准刀柄为基准，将所述整体pcd刀头胚件的精度加工至预设精度；

在所述整体pcd刀头胚件远离所述基准刀柄的一端部采用电火花切割的方式，逐一成型成环形分布的4～8个切削刃及位于相邻的所述切削刃之间的排屑槽，从而得到整体pcd多刃轮廓刀；所述切削刃的刃宽为0.05～1mm，所述排屑槽的槽深为1～2.5mm。

作为上述整体pcd多刃轮廓刀的加工方法的进一步可选方案，所述整体pcd刀头胚件包括焊接基层及整体pcd层，

所述整体pcd层烧结成型于所述焊接基层的一端面，所述焊接基层的另一端面真空焊接于所述基准刀柄上；

所述切削刃一体成型于所述整体pcd层远离所述焊接基层的一端部。

作为上述整体pcd多刃轮廓刀的加工方法的进一步可选方案，所述刀柄胚件及整体pcd刀头胚件的焊接基层采用相同的材料制成。

作为上述整体pcd多刃轮廓刀的加工方法的进一步可选方案，所述刀柄胚件的加工方式为磨削，磨削方式为无心磨或外圆磨。

作为上述整体pcd多刃轮廓刀的加工方法的进一步可选方案，所述整体pcd刀头胚件的加工方式为磨削，磨削方式为外圆磨。

作为上述整体pcd多刃轮廓刀的加工方法的进一步可选方案，所述整体pcd刀头胚件与所述基准刀柄的焊接方式为真空钎焊，焊料为银钎焊料。

作为上述整体pcd多刃轮廓刀的加工方法的进一步可选方案，所述整体pcd多刃轮廓刀的切削刃的螺旋角的范围为14°～30°。

作为上述整体pcd多刃轮廓刀的加工方法的进一步可选方案，所述整体pcd多刃轮廓刀的切削刃的刃长的范围为3～7mm。

作为上述整体pcd多刃轮廓刀的加工方法的进一步可选方案，所述整体pcd多刃轮廓刀的切削刃的表面粗糙度的范围为0.1～0.4μm。

作为上述整体pcd多刃轮廓刀的加工方法的进一步可选方案，所述基准刀柄与所述整体pcd刀头胚件的同轴度为0.002～0.01mm。

下面对本发明的优点或原理进行说明：

整体pcd多刃轮廓刀的加工方法，以加工获得的具有基轴制预设精度的基准刀柄，将整体pcd刀头胚件与基准刀柄定心对位后真空焊接，并以基准刀柄为基准实现整体pcd刀头胚件的表面加工，最终在整体pcd刀头胚件远离基准刀柄的一端经电火花切割，成型成环形分布的4～8个切削刃及位于切削刃之间的排屑槽，从而得到具有整体pcd多刃轮廓刀，该整体pcd多刃轮廓刀的刀头为整体pcd刀头，整体pcd刀头上设置有环形分布的4～8个切削刃，并且切削刃及排屑槽的槽深均有相应的参数要求，使得该整体pcd多刃轮廓刀的加工精度和加工效果更佳，有更长的使用寿命，进而提高加工效率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例提供的整体pcd多刃轮廓刀的加工方法的流程示意图；

图2是应用本发明实施例提供的整体pcd多刃轮廓刀的加工方法所得到的整体pcd8刃轮廓刀的结构示意图；

图3是图2的局部放大图。

附图标记说明：

11-刀柄；12-整体pcd刀头；121-焊接基层；122-整体pcd层；123-切削刃；124-排屑槽；125-冷却槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或点连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的联通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。

如图1至图3所示，图1是本发明实施例提供的整体pcd多刃轮廓刀的加工方法的流程示意图，图2是应用本发明实施例提供的整体pcd多刃轮廓刀的加工方法所得到的整体pcd8刃轮廓刀的结构示意图，图3是图2的局部放大图。

本发明实施例的整体pcd多刃轮廓刀的加工方法，包括：

步骤s110，将刀柄胚件加工为具有基轴制的基准刀柄，所述基准刀柄的精度与预设精度相符。

作为一种可选的实施方式，刀柄胚件为具有基本尺寸的圆柱体胚件，经加工而获得所需的圆周精度。作为优选的，刀柄胚件可由圆柱棒料切断而成。

作为一种可选的实施方式，刀柄胚件的加工方式为磨削，经磨削加工后，获得基轴制的基准刀柄，基准刀柄的精度与预设精度相符。需要说明的是，基准刀柄为基准轴，其基本偏差为零。在后续的加工与使用中，基准刀柄均可作为基准而提供装夹或加工参考。

作为一种可选的实施方式，刀柄胚件的磨削方式可为无心磨或外圆磨。

无心磨是不需要采用刀柄胚件的轴心进行定位，一般包括导轮与磨削轮，由导轮带动刀柄胚件旋转，由磨削轮对刀柄胚件起磨削作用。作为优选的，无心磨可通过无心磨床实现。

外圆磨是将刀柄胚件于两端装夹后，使刀柄胚件低速旋转并与砂轮发生横向进给，从而实现磨削的加工方式。作为优选的，外圆磨可通过外圆磨床实现。

步骤s120，将整体pcd刀头胚件与所述基准刀柄定心对位装夹后真空焊接，焊接温度为600℃～700℃，焊接时间为2～3小时。

具体地，在腔室内将基准刀柄进行装夹，并以整体pcd刀头胚件与基准刀柄进行定位对位，使二者装夹定位至可供焊接的状态。随即于腔室内实现真空，并于真空环境下对基准刀柄与整体pcd刀头胚件进行焊接，使之形成一整体结构。其中，于600℃～700℃焊接温度下持续焊接2～3小时，可使基准刀柄与整体pcd刀头胚件充分焊接到位，具有较佳的连接结构与强度。

作为一种可选的实施方式，整体pcd刀头胚件为具有基本尺寸的圆柱体胚件。

作为一种可选的实施方式，整体pcd刀头胚件包括焊接基层121与整体pcd层122。

整体pcd层122烧结成型于焊接基层121的一端面，焊接基层121的另一端面真空焊接于基准刀柄上；

切削刃123一体成型于整体pcd层122远离焊接基层121的一端部。

整体pcd层122由天然或人造金刚石粉末与粘接剂于高温(1000℃～2000℃)、高压(5～10万个大气压)下以焊接基层121为基底烧结而成。

基于相同材料具有相同的材料特性，焊接基层121与基准刀柄对焊时形变量更为接近，焊接结构稳定性更为理想。

作为一种可选的实施方式，焊接基层121与基准刀柄均由碳化钨基硬质合金制成。

碳化钨基硬质合金是以碳化钨为硬质相和金属黏结相组成的烧结材料。进一步地，其中钴的质量百分比不超过12％。

整体pcd刀头12与基准刀柄之间的焊接方式众多，常见地，焊接包括熔焊、压焊、钎焊等类型。作为一种可选的实施方式，整体pcd刀头12与基准刀柄的焊接方式为真空钎焊，焊料为银钎焊料。

具体地，银钎焊料以银作为基体材料与其他合金结合而成。银钎焊料于焊接过程熔融而使整体pcd刀头12(例如其中的焊接基层)与基准刀柄实现连接，并于固化后形成银钎焊层而使后二者固定。其中，真空钎焊是在真空环境下进行的钎焊，钎焊则指低于焊件熔点的焊料和焊件同时加热到焊料熔化温度后，利用液态钎料填充固态工件的缝隙使金属连接的焊接方法。

作为一种可选的实施方式，基准刀柄与整体pcd刀头胚件的同轴度为0.002～0.01mm。

同轴度，是指基准刀柄的轴线与整体pcd刀头胚件的轴线之间的位置偏差，通过控制同轴度，即可实现具有圆柱轮廓的基准刀柄与整体pcd刀头胚件之间的精确定位，保证二者定位对位精确，从而确保焊接质量。

步骤s130，以所述基准刀柄为基准，将所述整体pcd刀头胚件的精度加工至预设精度。

整体pcd刀头胚件的磨削方式众多，作为一种可选的实施方式，其磨削方式为外圆磨。外圆磨的介绍见于前述文字记载，在此不再赘述。

步骤s140，在所述整体pcd刀头胚件远离所述基准刀柄的一端部采用电火花切割的方式，逐一成型成环形分布的4～8个切削刃及位于相邻的所述切削刃之间的排屑槽，从而得到整体pcd多刃轮廓刀；所述切削刃123的刃宽为0.05～1mm，所述排屑槽的124槽深为1～2.5mm。

具体地，电火花切割是指高度集中的脉冲放电能量、强大的放电爆炸力使pcd材料中的金属融化，部分金刚石石墨化和氧化，部分金刚石脱落。可以理解的是，切削刃的基本形状与排屑槽均由电火花切割一次成型，具有理想的加工精度。

本发明实施例的整体pcd多刃轮廓刀的加工方法，以加工获得的具有基轴制预设精度的基准刀柄，将整体pcd刀头胚件与基准刀柄定心对位后真空焊接，并以基准刀柄为基准实现整体pcd刀头胚件的表面加工，最终在整体pcd刀头胚件远离基准刀柄的一端经电火花切割，成型成环形分布的4～8个切削刃123及位于切削刃之间的排屑槽124，从而得到具有整体pcd多刃轮廓刀，该整体pcd多刃轮廓刀的刀头为整体pcd刀头12，整体pcd刀头12上设置有环形分布的4～8个切削刃123，并且切削刃123及排屑槽124的槽深均有相应的参数要求，使得该整体pcd多刃轮廓刀的加工精度和加工效果更佳，有更长的使用寿命，进而提高加工效率。

如图2和图3所示，在本实施例中，经过上述步骤s1～s4加工得到的整体pcd8刃轮廓刀，包括刀柄11及整体pcd刀头12。

整体pcd刀头12焊接于刀柄11上。

整体pcd刀头12在远离刀柄11的一端部设置有环形分布的8个切削刃123，8个切削刃123一体成型地设置于整体pcd刀头12上。

每个切削刃123的刃宽为0.05～1mm，相邻的切削刃123之间设置有排屑槽124，排屑槽124的槽深为1～2.5mm。

其中，整体pcd8刃轮廓刀为成型铣刀。

具体地，整体pcd刀头12包括焊接基层121及整体pcd层122。

整体pcd层122焊接于焊接基层121的一端，焊接基层121的另一端焊接于刀柄11上。

8个切削刃123一体成型地设置于整体pcd层122上。

整体pcd刀头12在远离刀柄11的一端的中部设置有冷却槽125，冷却槽125位于环形分布的8个切削刃123的中部。

整体pcd刀头12的切削刃123的螺旋角的范围为14°～30°。

整体pcd刀头12的切削刃123的刃长的范围为3～7mm。

整体pcd刀头12的切削刃123的表面粗糙度的范围为0.1～0.4μm。

在本实施例中，经过上述步骤s1～s4加工得到的整体pcd8刃轮廓刀在上述相应的参数限定条件下，整体pcd8刃轮廓刀的参数及使用寿命与传统的硬质合金轮廓刀及现有的焊片式pcd轮廓刀的参数及使用寿命的对比如下表所示。

从上述的对比表可知，经过上述步骤s1～s4加工得到的整体pcd8刃轮廓刀在上述相应的参数限定条件下，整体pcd8刃轮廓刀的加工性能优越，加工精度和加工效果更佳，并且整体pcd8刃轮廓刀的使用寿命更长，远远超过了传统的硬质合金轮廓刀及现有的焊片式pcd轮廓刀，应用本发明实施例的整体pcd8刃轮廓刀能显著地提高加工效率。

在上述所有实施例中，“大”、“小”是相对而言的，“多”、“少”是相对而言的，“上”、“下”是相对而言的，对此类相对用语的表述方式，本发明实施例不再多加赘述。

应理解，说明书通篇中提到的“在本实施例中”、“本发明实施例中”或“作为一种可选的实施方式”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在本实施例中”、“本发明实施例中”或“作为一种可选的实施方式”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定特征、结构或特性可以以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

在本发明的各种实施例中，应理解，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的必然先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应与权利要求的保护范围为准。