一种单晶金刚石刀具刃口钝化处理的设备以及方法与流程

本发明涉及单晶金刚石刀具加工技术领域，特别涉及到一种单晶金刚石刀具刃口钝化处理的设备以及方法。

背景技术：

由于单晶金刚石经过严格研磨后的刃口十分锋利，在精密或超精密切削加工中，采用常规切削参数特别是切削深度ap＝0.02～0.05mm，进给速度Vf＝400～1000mm/min情况下，切削抛光纯铝及其合金等有色金属时往往会产生明显刀痕，而形成这些刀痕的主要原因之一是刀刃留在工件表面上的缺陷。

根据微细切削分离技术的理论，锋利的刀刃在工件表面移动的阻力相对于圆弧刀刃要大得多，刀刃滑移形成的刀痕就会较深。此外，单晶金刚石刀具在切削过程中，由于刀刃与工件表面之间必定存在着肉眼觉察不到并且变化着的微量弹性变形和微量剪切滑移变形(可用高速摄像观察并记录)，从而形成微小弹性力和剪切滑移力合成的切削力，而这个切削力在不断微量的变化着，由于切削工艺系统绝非刚体，锋利刀刃的微小跳动比合理钝化后刀刃的微小跳动留在工件表面的刀痕会深得多。锋利的刀刃相对于经过钝化的刀刃，在特定的切深条件下，去除材料在切削层占有的比例较大，切削合力会相对较大，刀刃钝圆半径ρ对切削合力Fr的影响，参照图1和图2所示，p代表钝化半径，显然ach2<ach1,FN1>FN2，而Ff1＝Ff2,所以Fr1>Fr2，所以采用锋利的刀刃切削比采用钝化后的刀刃切削留在工件表面上的刀痕深，进而采用锋利的刀刃切削工件，严重的影响了工件的加工质量。

实践证明，刀刃与工件磨合一定时间后，锋利的刀刃钝化后切削抛光的效果会更好，刀具使用寿命也会更长。但是单晶金刚石刀刃硬度非常高，HV10000左右，需要磨合的时间会相当长，严重影响了刀具切削加工的生产效率。

然而针对现有技术的不足，研发者有必要研制一种设计合理、结构简单、能够有效的提高抛光效果、使用寿命长和能够有效的提高刀具切削加工的生产效率的单晶金刚石刀具刃口钝化处理的设备。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的问题，本发明目的提供了一种设计合理、结构简单、能够有效的提高抛光效果、使用寿命长和能够有效的提高刀具切削加工的生产效率的单晶金刚石刀具刃口钝化处理的设备。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案来实现的：

一种单晶金刚石刀具刃口钝化处理的设备，其特征在于，包括

一工作台，在所述工作台上设置有机身；

一用于盛放钝化液的贮液装置，所述贮液装置设置在机身上；

一设置在机身上的立柱，所述立柱的上端通过刀盘主轴横梁与刀盘主轴箱相连接，在所述刀盘主轴箱的下端设有刀盘主轴，在所述刀盘主轴的下端安装有刀盘，在所述刀盘上安装有至少一待钝化的单晶金刚石刀具；

一用于将所述贮液装置内部的钝化液抽出且喷射在待钝化的单晶金刚石刀具的刃口上喷液装置；

一用于控制喷液装置工作的电器控制装置，所述电器控制装置与喷液装置电连接。

在本发明的一个优选实施例中，该单晶金刚石刀具刃口钝化处理的设备还包括一能够带动刀盘主轴旋转的拨叉装置，所述拨叉装置与电器控制装置电连接。

在本发明的一个优选实施例中，所述拨叉装置包括拨叉电机、拨叉横梁、拨叉主轴箱、拨叉主轴、拨叉和齿轮，所述拨叉电机安装在立柱的上端，所述拨叉电机与电器控制装置电连接，所述立柱的上端通过拨叉横梁与拨叉主轴箱相连接，在所述拨叉电机的输出轴上安装有小径同步带轮，在所述拨叉主轴箱的上端安装有大径同步带轮，所述小径同步带轮通过同步带与大径同步带轮相连接，所述拨叉主轴设置在拨叉主轴箱的下端，所述拨叉安装在拨叉主轴的下端，所述齿轮设置在刀盘主轴上，在所述拨叉上设有至少一齿，所述拨叉与齿轮相啮合。

在本发明的一个优选实施例中，所述拨叉为单齿拨叉。

在本发明的一个优选实施例中，所述喷液装置包括液压泵、输液管、喷管和喷嘴，所述液压泵与电器控制装置电连接，所述输液管的进液口与贮液装置的出液口相连通，所述输液管的出液口与液压泵的进液口相连通，所述液压泵的出液口与喷管的进液口相连通，所述喷管的出液口与喷嘴的进液口相连通，所述喷嘴的出液口对准待钝化的单晶金刚石刀具的刃口。

在本发明的一个优选实施例中，在所述机身的内部开设有容纳腔，在所述机身上且位于容纳腔的一侧开设有与容纳腔连通的放入口，在所述机身上且位于放入口处铰接有机身侧门；所述贮液装置包括放置在容纳腔内部的贮液箱和安装在机身上的配液箱，所述配液箱的出液口与贮液箱的进液口相连通，在所述贮液箱与刀盘之间设有过滤装置，在所述机身上设有罩设在刀盘外侧的防护罩。

本发明还提供了一种单晶金刚石刀具刃口钝化处理的方法，其特征在于，包括以下操作步骤：

1)将钝化液按一定比例调配好，倒入配液箱内，钝化液通过配液箱的出液口与贮液箱的进液口流入到贮液箱内；

2)将待钝化的单晶金刚石刀具安装在刀盘上，刃口朝向喷嘴的出液口方向；

3)通过电器控制装置启动液压泵，将钝化液通过输液管从贮液箱中抽出，再通过喷管输送至喷嘴内，最后通过喷嘴将钝化液喷射在安装在刀盘上的待钝化的单晶金刚石刀具的刃口上；

4)启动液压泵的同时也启动拨叉电机，使拨叉电机带动小径同步带轮转动，小径同步带轮通过同步带带动大径同步带轮转动，而大径同步带轮带动拨叉主轴转动，最后拨叉主轴带动拨叉转动，由于拨叉是单齿，所以拨叉转动一圈，刀盘仅转过一齿，与拨叉啮合的齿轮固定在刀盘主轴上；

5)在隧道显微镜上检测首件刀刃钝圆半径p大小；

6)钝化液通过喷嘴钝化刃口后，在防护罩的锥面的引导下流入过滤装置，通过过滤装置后的钝化液再流入贮液箱内，可重复循环使用。

在本发明的一个优选实施例中，步骤4中齿轮的齿数为Z，刀盘的转速为：

N_刀盘＝N_拨叉电机·D₁/D₂·1/Z

式中：

N_刀盘—刀盘转速，r/min；

N_拨叉电机—拨叉电机转速，r/min；

D₁—小径同步带轮的直径，mm；

D₂—大径同步带轮的直径，mm；

Z—齿轮的齿数。

在本发明的一个优选实施例中，步骤5中刀刃钝圆半径p大小的能够根据设计要求调整，调整钝化液配方或喷嘴的压力和流量，直至合格。

与现有技术相比，本发明此种上述结构能够有效的提高抛光效果，使用寿命长和能够有效的提高刀具切削加工的生产效率；另一个，该单晶金刚石刀具刃口钝化处理的设备整体结构较为简单，给操作人员带来了较大的便利。

附图说明

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。

图1为采用锋利的刀刃进行切削的结构示意图。

图2为采用钝化的刀刃进行切削的结构示意图。

图3为本发明的结构示意图。

图4为图3的左视图。

具体实施方式

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。

参照图1-图4所示，图中给出的一种单晶金刚石刀具刃口钝化处理的设备，包括工作台100、贮液装置、立柱300、喷液装置、拨叉装置和电器控制装置800。

在工作台100上设置有机身200，在机身200的四个顶角处设有机身支脚230，机身支脚230的设置能够有效的提高机身200在工作台100上的稳定性能。

在机身200的内部开设有容纳腔210，在机身200上且位于容纳腔210的一侧开设有与容纳腔210连通的放入口，在机身200上且位于放入口处铰接有机身侧门220，在机身侧门220上设有方便将其打开或关闭的拉手221。

贮液装置用于盛放钝化液，贮液装置包括放置在容纳腔210内部的贮液箱710和安装在机身200上的配液箱720，配液箱720通过螺钉730安装在机身200上，在配液箱720的上部开设有用于倒入钝化液的进液口，配液箱720的出液口与贮液箱710的进液口相连通。

在贮液箱710与刀盘440之间设有过滤装置1000，钝化液从喷嘴640喷出后，喷射在待钝化的单晶金刚石刀具1100的刃口上，然后从刀盘440上流下落入到过滤装置上，过滤装置1000能够将钝化液内的杂质过滤出，然后经过过滤装置1000过滤的钝化液回流至贮液箱710内，能够使钝化液得到有效的循环利用。

在机身200上设有罩设在刀盘440外侧的防护罩900，该防护罩900采用有机玻璃制成，防护罩900能够有效的防止钝化液飞溅到机身200的外侧，不但提高了操作环境的整洁度，还有效的避免了钝化液的浪费。

立柱300通过螺栓310固定安装在机身200上，立柱300的上端通过刀盘主轴横梁410与刀盘主轴箱420相连接，在刀盘主轴箱420的下端设有刀盘主轴430，在刀盘主轴430的下端安装有刀盘440，在刀盘440上安装有至少一待钝化的单晶金刚石刀具1100。

喷液装置用于将贮液箱710内部的钝化液抽出且喷射在待钝化的单晶金刚石刀具1100的刃口上，喷液装置包括液压泵610、输液管620、喷管630和喷嘴640，液压泵610与电器控制装置800电连接，电器控制装置800安装在机身200上，输液管620的进液口与贮液箱710的出液口相连通，输液管620的出液口与液压泵610的进液口相连通，液压泵610的出液口与喷管630的进液口相连通，喷管630的出液口与喷嘴640的进液口相连通，喷嘴640的出液口对准待钝化的单晶金刚石刀具1100的刃口。

拨叉装置能够带动刀盘主轴430旋转，拨叉装置包括拨叉电机510、拨叉横梁520、拨叉主轴箱530、拨叉主轴540、拨叉550和齿轮570，拨叉电机510安装在立柱300的上端，拨叉电机510与电器控制装置800电连接，立柱300的上端通过拨叉横梁520与拨叉主轴箱530相连接，在拨叉电机510的输出轴上安装有小径同步带轮511，在拨叉主轴箱530的上端安装有大径同步带轮531，小径同步带轮511通过同步带600与大径同步带轮531相连接，拨叉主轴540设置在拨叉主轴箱530的下端，拨叉550通过螺母560安装在拨叉主轴540的下端，齿轮570设置在刀盘主轴430上，在拨叉550上设有至少一齿，在本实施例中拨叉550为单齿拨叉，拨叉550与齿轮570相啮合。

本发明还提供了一种单晶金刚石刀具刃口钝化处理的方法，包括以下操作步骤：

1)将钝化液按一定比例调配好，倒入配液箱内，钝化液通过配液箱的出液口与贮液箱的进液口流入到贮液箱内；

2)将待钝化的单晶金刚石刀具安装在刀盘上，刃口朝向喷嘴的出液口方向；

3)通过电器控制装置启动液压泵，将钝化液通过输液管从贮液箱中抽出，再通过喷管输送至喷嘴内，最后通过喷嘴将钝化液喷射在安装在刀盘上的待钝化的单晶金刚石刀具的刃口上；

4)启动液压泵的同时也启动拨叉电机，使拨叉电机带动小径同步带轮转动，小径同步带轮通过同步带带动大径同步带轮转动，而大径同步带轮带动拨叉主轴转动，最后拨叉主轴带动拨叉转动，由于拨叉是单齿，所以拨叉转动一圈，刀盘仅转过一齿，与拨叉啮合的齿轮固定在刀盘主轴上，齿轮的齿数为Z，刀盘的转速为：

N_刀盘＝N_拨叉电机·D₁/D₂·1/Z

式中：

N_刀盘—刀盘转速，r/min；

N_拨叉电机—拨叉电机转速，r/min；

D₁—小径同步带轮的直径，mm；

D₂—大径同步带轮的直径，mm；

Z—齿轮的齿数；

5)在隧道显微镜上检测首件刀刃钝圆半径p大小，刀刃钝圆半径p大小的能够根据设计要求调整，调整钝化液配方或喷嘴的压力和流量，直至合格；

6)钝化液通过喷嘴钝化刃口后，在防护罩的锥面的引导下流入过滤装置，通过过滤装置后的钝化液再流入贮液箱内，可重复循环使用。

综上所述本发明此种上述结构能够有效的提高抛光效果，使用寿命长和能够有效的提高刀具切削加工的生产效率；另一个，该单晶金刚石刀具刃口钝化处理的设备整体结构较为简单，给操作人员带来了较大的便利。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。