一种微结构超硬刀具及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种微结构超硬刀具及其制造方法，该微结构超硬刀具包括刀本体和连接于刀本体的刀头，刀头包括前刀面、后刀面和刀尖，前刀面上设有向下凹陷的微织构结构，所述微织构结构远离所述刀尖的一侧设有用于切断积屑的断屑结构。微结构超硬刀具的制造方法包括步骤：S1、调整激光器与待加工刀具的相对位置；S2、打开激光器，使激光照射待加工刀具的前刀面；S3、控制激光器沿预定路径移动。本发明专利技术能在硬度较高的刀具上加工出精度较高的微织构结构，适用于批量生产，而且具有微织构结构的刀具能够增强刀具在切削过程中的散热面积，减少切削热，延长刀具的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种微结构超硬刀具及其制造方法
本专利技术涉及超硬刀具加工
，特别是涉及一种微结构超硬刀具及其制造方法。
技术介绍
刀具磨损是机械制造加工过程中的关键问题，刀具与工件相互摩擦不可避免地会造成刀具磨损，影响刀具的加工效率和使用寿命，增加加工成本。摩擦学和仿生学研究表明，刀具表面不是越光滑越耐磨，在刀具表面上制造出一定的微凹坑结构，能够起到减振耐磨的作用，可以改善润滑效果，使其具有更好的摩擦性能。PCD超硬刀具被广泛应用于加工硬度较高的材料，PCD刀具自身具有硬度高、抗压强度高、导热性及耐磨性好等特性，其表面的微织构结构如果结构设置不合理，并且出现排屑能力不佳的话，很难达到较好的散热、减小切削热的目的，一旦积屑堆积很容易损坏加工件的表面，对刀具使用寿命不利，难以有效提高PCD刀具性能。
技术实现思路
为了解决上述
技术介绍
中的问题，本专利技术提供了一种微结构超硬刀具，其能够增强降磨和润滑效果，增大刀具在切削过程中的散热面积，减少切削热，延长刀具的使用寿命。基于此，本专利技术的一个方面，提供了一种微结构超硬刀具，其包括刀本体和连接于所述刀本体的刀头，所述刀头包括前刀面、后刀面和刀尖，所述前刀面上设有向下凹陷的微织构结构，所述微织构结构远离所述刀尖的一侧设有用于切断积屑的断屑结构。本专利技术在PCD超硬刀具的前刀面上利用激光加工技术加工出微结构，有效的增加了刀具在切削过程中的散热面积，且该微结构中心的微尖端可以切断积屑，防止刀具在切削过程中产生的积屑堆积损坏被加工件的表面，减少切削热。作为优选方案，所述微织构结构为相对于所述前刀面凹陷的凹槽，所述断屑结构的表面与所述前刀面平齐。作为优选方案，所述断屑结构包括导向部和连接于所述导向部的尖端部，所述导向部设于所述微织构结构远离所述刀尖的一侧，所述尖端部设于所述导向部和所述微织构结构之间。作为优选方案，所述尖端部的延长线与所述刀尖相交。作为优选方案，所述导向部的表面与所述尖端部的表面平齐。作为优选方案，所述导向部的外轮廓为向所述刀尖的方向凸起的半圆形，所述尖端部连接于所述导向部的顶部。作为优选方案，所述微织构结构的外轮廓呈V字形，所述断屑结构设于所述V字形的微织构结构的开口处。作为优选方案，所述断屑结构和所述微织构结构整体构成外轮廓为三角形的结构。作为优选方案，所述微织构结构相对于所述前刀面的凹陷深度为50～100μm。作为优选方案，所述尖端部的长度为20～200μm。作为优选方案，所述刀具的材质为聚晶金刚石、单晶金刚石、化学气相沉积金刚石、聚晶立方氮化硼中的任一种。本专利技术的另一方面，还提供一种如上述微结构超硬刀具的制造方法，包括步骤：S1、调整激光器与待加工刀具的相对位置；S2、打开激光器，使激光照射待加工刀具的前刀面；S3、控制激光器沿预定路径移动。作为优选方案，在所述步骤S3之后还包括以下步骤：S4、采集待加工刀具的前刀面上的微织构结构的三维图像；S5、采集激光器当前的功率参数和移动速度；S6、根据待加工刀具的前刀面的微织构结构的三维图像信息、激光器当前的功率参数和移动速度信息，调节激光功率参数以及激光器的移动速度。作为优选方案，所述步骤S3包括：S31、控制激光器沿微织构结构与断屑结构的外边缘移动；S32、控制激光器朝待加工刀具的前刀面的中间位置移动预定的偏移距离；S33、控制激光器沿微织构结构与断屑结构的外边缘形状移动；S34、重复步骤S32、S33，直至完成微织构结构和断屑结构的加工。相较于现有技术，本专利技术的有益效果在于：本专利技术的微结构超硬刀具，在其前刀面上设有向下凹陷的微织构结构，并且在微织构结构远离刀尖的一侧设有断屑结构，断屑结构能用于切断积屑，凹陷的微织构结构可以有效的增加刀具在切削过程中的散热面积，以更好的散热，从而减少切削热，微织构结构可以降低前刀面的光滑度，能够起到减振耐磨和较好的润滑的效果，同时，断屑结构在切削加工过程中更利于切断积屑，防止刀具在切削过程中产生的积屑堆积损坏加工件的表面，以实现断屑排热的功能，利于延长刀具的使用寿命。本专利技术的微结构超硬刀具的制造方法，采用激光加工，激光束能量密度高，热影响区小，不易导致工件热变形，加工速度快，且无“刀具”磨损，无“切削力”作用于工件，是一种高效环保的加工方法，同时，激光加工微结构的精度较高，且灵活性和工作效率高，加工出来的刀具质量可靠，适用于大批量生产。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种微结构超硬刀具的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种微结构超硬刀具的加工设备的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的采用激光加工微结构超硬刀具的示意图；图4是本专利技术实施例提供的控制器的结构示意图；图5是本专利技术实施例提供的微结构超硬刀具的制造方法示意图；图6是图5中的步骤S3的流程图。其中，10、刀头；11、前刀面；12、后刀面；13、刀尖；14、微织构结构；15、断屑结构；151、导向部；152、尖端部；20、工作台；30、多轴联动加工机构；31、移动台；32、Y轴组件；40、激光器；50、控制器；51、图形采集与处理单元；52、数据采集单元；53、数据处理单元；54、控制单元；541、激光控制单元；542、运动控制单元；55、人机交互系统。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。参见附图1所示，示意性地示出了本专利技术的微结构超硬刀具，所述微结构超硬刀具包括刀本体(图中未示出)和连接于所述刀本体的刀头10，所述刀头10包括前刀面11、后刀面12和刀尖13，所述前刀面11上设有向下凹陷的微织构结构14，所述微织构结构14可以通过激光器发出的激光束在前刀面11上加工形成，当然也可以采用例如电火花、磨削等方式进行加工，在其前刀面11上设有向下凹陷的微织构结构14，有效的增加了刀具在切削过程中的散热面积，减少切削热，能够起到减振耐磨的效果；而且在所述微织构结构14远离所述刀尖13的一侧设有断屑结构15，断屑结构15用于切断切削过程中形成的连接在加工件上的积屑，防止刀具在切削过程中产生的积屑堆积损坏加工件的表面，减少切削热，从而实现断屑排热的功能，利于延长刀具的使用寿命。示例性地，如附图1所示，所述微织构结构14为相对于所述前刀面11凹陷的凹槽，所述断屑结构15的表面与所述前刀面平齐，这样在所述前刀面11上加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微结构超硬刀具，其特征在于，所述刀具包括刀本体和连接于所述刀本体的刀头，所述刀头包括前刀面、后刀面和刀尖，所述前刀面上设有向下凹陷的微织构结构，所述微织构结构远离所述刀尖的一侧设有用于切断积屑的断屑结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种微结构超硬刀具，其特征在于，所述刀具包括刀本体和连接于所述刀本体的刀头，所述刀头包括前刀面、后刀面和刀尖，所述前刀面上设有向下凹陷的微织构结构，所述微织构结构远离所述刀尖的一侧设有用于切断积屑的断屑结构。


2.根据权利要求1所述的微结构超硬刀具，其特征在于，所述微织构结构为相对于所述前刀面凹陷的凹槽，所述断屑结构的表面与所述前刀面平齐。


3.根据权利要求1所述的微结构超硬刀具，其特征在于，所述断屑结构包括导向部和连接于所述导向部的尖端部，所述导向部设于所述微织构结构远离所述刀尖的一侧，所述尖端部设于所述导向部和所述微织构结构之间。


4.根据权利要求3所述的微结构超硬刀具，其特征在于，所述尖端部的延长线与所述刀尖相交。


5.根据权利要求3所述的微结构超硬刀具，其特征在于，所述导向部的表面与所述尖端部的表面平齐。


6.根据权利要求3所述的微结构超硬刀具，其特征在于，所述导向部的外轮廓为向所述刀尖的方向凸起的半圆形，所述尖端部连接于所述导向部的顶部。


7.根据权利要求1至6任一项所述的微结构超硬刀具，其特征在于，所述微织构结构的外轮廓呈V字形，所述断屑结构设于所述V字形的微织构结构的开口处。


8.根据权利要求7所述的微结构超硬刀具，其特征在于，所述断屑结构和所述微织构结构整体构成外轮廓为三角形的结构。


9.根据权利要求1至6任一项所述的微结构超硬刀具，其特征在于，所述微...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁艳军，罗旺，伍晓宇，周超兰，李伟秋，颜炳姜，
申请(专利权)人：深圳大学，汇专科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44