一种单晶金刚石刀具的刃口处理方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金刚石刀具处理领域，特别涉及一种单晶金刚石刀具的刃口处理方法及装置。
【背景技术】
[0002]由于单晶金刚石是单一碳原子的结晶体，晶格结构属于等轴面心立方晶系(一种原子密度最高的晶系)，碳原子间的链接键为SP3杂化共价键，具有很强的结合力、稳定性和方向性，是自然界中已知的最硬物质，其显微硬度可达10000HV。它所拥有的物理力学性能，不但切削时不易产生黏刀及积屑瘤，而且从理论上还可得到原子级的刀刃直线度和锋利度，因此是超精密切削、微细和纳米切削的理想材料。
[0003]另外因为金刚石晶体上的每个晶面上原子排列形式和原子密度的不同以及晶面之间的距离不同，造成天然金刚石晶体的各向异性。因此金刚石不仅各晶面表现的物理力学性能不同，其制造的难易程度和使用寿命也都不同，各晶面的微观强度也有明显的差别。实际生产中，单晶金刚石刀具刃磨时刃口非常容易产生爆口和锯齿度。由此可见，单晶金刚石刀具的刃口处理方法是制造单晶金刚石刀具的核心技术之一。
[0004]传统的单晶金刚石刀具的刃磨方法是先在FC-200D或瑞士 EWAG-RS15磨刀机上用W20的金刚石砂轮粗磨刃口，用W8的砂轮半精磨，然后用W4的砂轮精磨，最后在英国PG3B磨刀机或高磷铸铁研磨盘上精研刃口。但是这种刃磨方法存在以下缺点:
[0005]1、刃口质量不稳定；
[0006]2、刃口在500倍显微镜下检测很难保证没有微细的锯齿度缺陷；
[0007]3、刃口的锋利度很难达到钝圆半径P ^ 0.1ym0
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的技术问题之一在于针对现有技术的不足和缺陷，提供一种单晶金刚石刀具的刃口处理方法，该方法刃磨出来的单晶金刚石刃口锋利，后刀面表面粗糙度低，刀具使用寿命长。
[0009]本发明所要解决的技术问题之二在于提供一种单晶金刚石刀具的刃口处理装置。
[0010]本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现:
[0011]一种单晶金刚石刀具的刃口处理方法，包括以下步骤:
[0012](I)加工铸铁圆棒步骤，将铸铁圆棒坯件进行精密加工，形成一表面粗糙度Ra ^ 0.05 μ m、直线度和圆度均< 0.1 μ m的铸铁圆棒，将所述铸铁圆棒装配在带动其高速转动的驱动设备上，所述铸铁圆棒内部设置有为其自身加热的加热装置；
[0013](2)单晶金刚石刀具精磨步骤，将单晶金刚石刀具在磨刀机上精磨刃口 ；
[0014](3)处理刃口步骤，开启驱动设备，使所述铸铁圆棒高速转动，且通过所述加热装置将所述铸铁圆棒加热至300°C?500°C，将步骤(2)中精磨后的刃口沿轴向贴合在所述铸铁圆棒表面上，并且以适当的速度纵向进给、横向进给或XY联动滑动进给，且切深< 0.0l μ m，刃磨时，所述刃口的高度高于所述铸铁圆棒的中心高度，且该步骤在一通有氢气的相对密封罩内进行。
[0015]在本发明的一个优选实施例中，所述刃口的高度比所述铸铁圆棒的中心高度高h=dsin α /2，其中a ^为单晶金刚石刀具的后角，d为所述铸铁圆棒的直径。
[0016]一种单晶金刚石刀具的刃口处理装置，包括:
[0017]一机床；
[0018]设置在所述机床上进给工作台上的数控刀架，待加工的单晶金刚石刀具固定在所述数控刀架上；
[0019]一轴设在所述数控刀架一侧的铸铁圆棒，所述铸铁圆棒由所述机床的主轴箱驱动转动，所述铸铁圆棒内设置有加热装置；
[0020]一密封罩，所述密封罩将所述进给工作台和所述铸铁圆棒容纳在一密封环境下，且在所述密封罩内充有氢气；
[0021]工作时，所述进给工作台上的数控刀架以适当的速度纵向进给、横向进给或XY联动滑动进给，使固定在所述数控刀架上的待加工的单晶金刚石刀具的刃口与由所述主轴箱驱动转动的且通过所述加热装置加热至300°C?500°C的铸铁圆棒在充有氢气的密封罩内接触并相对滑动以研磨加工。
[0022]在本发明的一个优选实施例中，所述密封罩为有机玻璃罩。
[0023]在本发明的一个优选实施例中，所述铸铁圆棒为闻憐铸铁圆棒或闻碳铸铁圆棒。
[0024]利用本发明方法或装置研磨单晶金刚石的刃口，每秒可磨去40?200个原子层，能得到极好的效果，金刚石刃口后刀面的表面粗糙度Ra彡5nm，刀刃非常锋利，钝圆半径P彡0.1 μ m，金刚石的变质层较浅，一般不大于10nm，刀具使用寿命较长。
【附图说明】
[0025]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
[0026]图1是本发明一种单晶金刚石刀具的刃口处理装置一种实施例的结构示意图。
[0027]图2是本发明一种实施例的刃口与铸铁圆棒的配合工作时的状态示意图。
【具体实施方式】
[0028]为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
[0029]参见图1所示的一种单晶金刚石刀具的刃口处理装置，包括机床100，在机床100顶部的进给工作台120上安装有数控刀架140，进给工作台120上设置有横向进给导轨122和纵向进给导轨121，数控刀架140通过一拖板123滑动安装在横向进给导轨122和纵向进给导轨121上，数控刀架140可在横向进给导轨122和纵向进给导轨121上进行纵向进给、横向进给或XY联动滑动进给，横向进给导轨122和纵向进给导轨121均采用高精度的直线导轨，其直线度和平行度都不大于0.5 μ m。加工时，将已经在磨刀机上精磨刃口的待加工的单晶金刚石刀具300通过压紧螺钉141固定在数控刀架140上。
[0030]进给工作台120的两端分别设置有主轴箱130和尾架160，将表面粗糙度Ra ^0.05 μ m、直线度和圆度均彡0.1 μ m的铸铁圆棒200安装在进给工作台120上位于数控刀架140 —侧。铸铁圆棒200为高磷铸铁圆棒或高碳铸铁圆棒，铸铁圆棒200的一端与主轴箱130的HSK接口 131连接，主轴箱130驱动铸铁圆棒200高速转动，主轴箱130的主轴是用静压