刃口的加工方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种具有切削功能的部位的加工方法，尤其涉及一种刃口的加工方 法，对具有切削功能的部位或物料（含有硬质材料）进行加工以制作刃口的方法。
【背景技术】
[0002] 工业制造和加工领域，在制造产品的过程中，通常需要对原材料进行打磨、磨削或 切割的方式进行造型加工。当材质具有较高的硬度时，普通的加工方法不仅难以实现，在工 时上也并不经济。
[0003] 在微观尺寸上，由磨削或放电线切割等手段获得的刃部，其呈现含宽度与深度在 3 μ m以上的锯齿线状。此一方面使得刃部容易在加工中出现崩落、碎裂并降低刀具寿命，另 一方面会在被加工工件表面留下微观凹凸从而留下加工刀痕，影响加工效果。
[0004] 为了提高刃口质量，一般会通过粒度较细的砂轮进行前后刀面的精磨或者以较低 效率加工参数进行放电线切割精加工，前者只能加工简单形状，后者将大大延长刀具的加 工时间。
[0005] 激光自上个世纪起就被广泛应用于诸多领域，主要分为：切割、焊接、标记和热处 理（激光与光电子学进展[J]，2002, 39 (1)，53-6)。激光切割是一种经聚焦的最少直径可小 于0.1 mm的高能量密度的光束，焦点处的功率密度大于107W/cm2~10sW/cm 2。当激光照射 在被切割材料表面，光能转变成热能，使得光斑区的温度迅速升高到材料的熔点或沸点，而 被迅速融化或汽化。对激光的移动路径进行设定，使得聚焦点与材料不断地相互作用，进而 实现材料的切割。在此过程中，还以辅助气体进行助切、吹去熔渣和冷却。此外，激光功率、 激光束模式、偏振和切割速度决定了切割的质量（激光与光电子学进展[J]，2002, 39(1)， 53-6)〇
[0006] 由于激光具有对材料进行无接触切割加工的特点，其已被广泛应用于物料的分割 加工领域（CN1386606A，CN1768998A和CN101804551A)，尤其是硬质材料（超硬材料）加工 领域，如：用于加工具有硬质材料（超硬材料）表面的刀具。
[0007] 为了提高刀具的耐磨性和耐腐蚀性，通常在刀头表面通过烧结、焊接、贴片或镀层 等方式施以硬质（超硬）材料，如：金刚石、石英、单晶钻石和二氧化锆等（CN102581587A和 CN101380751A)。覆有硬质（超硬）材料的刀头仍需要进一步加工以产生适应于切削的刃 口，但是硬质（超硬）材料的应用使得无法用常规打磨方法对刃口进行加工，使得此类刀头 后期的刃口（如：前角或后角）加工的难度陡然增加。
[0008] 放电线切割方法被用以解决该技术问题。该方法首先在硬质（超硬）材料的刀头 上打一个通孔，然后在孔内置入电导线，其两端与外接电源接通后，通过化学电腐蚀的方式 制造刃口。该方法的缺陷在于，刃口边缘的直线度较低，光洁度也较差，致使无法实现物件 精加工切削的需要。
[0009] 中国发明专利申请200810138477.0公开了一种金刚石复合刀具刃口的加工方 法，其步骤为：a)将刀具基体热处理后磨削到所要求的形状和尺寸；b)在金刚石刀片焊接 部位铲磨与刀片相吻和的刀具基体后刀面，刀具基体应比金刚石刀片成型尺寸减0. 05~ 0. 2mm，以便在对刀具进行刃口加工时，不加工到刀具基体；c)准确地将金刚石刀片焊接在 刀具基体相应位置上；d)将金刚石刀片用激光切割成所需形状，均匀留出0. 15mm的余量； e)将铜棒料按金刚石刀片刃口的尺寸和形状精车成电极，安装于数控电火花上；f)将刀具 定位在机床正确的位置上，保证能和电极正确的吻合；g)使电极旋转接近刀具，直至形成 合适的放电间隙；h)根据刃口余量选择好电火花粗加工的电流、脉冲宽度等电源参数，使 电极接近金刚石刀片时产生电蚀作用去除多余的金刚石材料；i)重新修整电极，选择精加 工的电流、脉冲宽度等电源参数，使电极接近金刚石刀片产生电蚀起到精整作用，以获得高 精度的尺寸、形状和刃口。其使用激光将金刚石刀片切割成型，但仍以电蚀作用加工刃口， 并未使刃口的直线度和光洁度等方面得以显著提高。
[0010] 中国发明专利申请200810201484. 0公开了一种金刚石复合聚晶可锁四面刀及制 造方法，用高温高压将金刚石微粉与硬质合金烧结结合在一起制成金刚石复合聚晶后，用 放电线切割或激光将金刚石复合聚晶切割成四面体，再进行精磨而成。但该技术不仅未记 载激光切割的具体方法，其激光切割的技术手段也并非用于加工刃口。
[0011] 中国实用新型专利ZL20092021791. 6公开了一种激光双面同步加工系统，包括激 光器、中间位移台和被加工工件。被加工工件两侧为两束激光，分别作用于被加工工件的 两个侧面。被加工工件两侧的激光束在同一直线上或相交在工件内部。通过激光双面同步 加工，其一次能够加工的厚度比单面加工的厚度能够增加1倍以上，实现了对各种超硬材 料如：roc、PCBN及其复合片、陶瓷等的双面同步切割。该技术并不能完好地适用于刀具刃 口的加工。
[0012] 中国发明专利申请20118005259. 7公开了一种切削刀具以及该切削刀具的制造 方法和制造装置，通过使激光束扫描切削刀具材料，将所述切削刀具材料切割成预定形状 以制造切削刀具，通过使两个线偏振激光束合束从而该两个线偏振激光束的偏振方向彼此 成直角而形成的激光束对切削刀具材料进行切割。该切削刀具的制造装置，包括用于产生 由两个线偏振激光束所形成激光束合束的装置，以及将激光束合束引导至切削刀具材料的 光学系统，两个线偏振激光束的偏振方向彼此成直角。
[0013] 已有相关技术先将持续激光作用于硬质材料，在硬质材料的主要部分上形成一个 刃口切割面，然后使用扫描激光作用于一个与刃口切割面相交的硬质材料表面，制成刃口。 为了获得适合于精加工的完美刃口，该技术通常还需要将持续激光多次作用于硬质材料 后，再以扫描激光制成刃口，单件产品的工时耗费巨大，产量较低。
【发明内容】
[0014] 本发明的一个目的在于提供一种刃口的加工方法，对具有切削功能的部位进行加 工以制作的刃口的方法，以提高切削刀具的刃口锋利性与连续性，以降低被切削表面的加 工刀痕与粗糙度。
[0015] 本发明的另一个目的在于提供一种加工含有硬质材料的刃口的方法，实现以硬质 材料为刃口的快速加工，加快刀具制作的速度，提高产量。
[0016] 本发明的再一个目的在于提供一种以多种硬度的材料复合而成的硬质材料制作 的刃口进行快速加工的方法，以显著缩短切削刀具，尤其是PCD和含有金刚石等超硬切削 刀具的加工时间。
[0017] 本发明涉及的各种硬质材料，如：但不仅限于硬质合金、金刚石、石英、立方晶氮化 硼、钻石、单晶钻石、二氧化锆和各种宝石，以及这些材料通过烧结、贴片和焊接等方式相复 合得到的复合物体。刀具行业常见的用于刀头的硬质材料是一种由多种单一材料形成的复 合材料，P⑶是其代表之一，类似的如：CVD和CBN。其以硬质合金作为固定层，用于刀头与 刀体的连接与固定，优先选择模式硬度大于7的材料（如：立方晶氮化硼，以及PCD、CVD和 单晶等种类的金刚石）覆于硬质合金表面作为切削层，以提高刀具的耐磨性和耐腐蚀性。
[0018] 对于切削刀具，其通常以刃部进行切削。就本领技术人员的理解，刃部包括由刀具 前刀面和后刀面相交而成的接线，即刃口。而刃口的质量直接影响到刀具的加工效果与使 用寿命。切削刀具的前刀面和后刀面则主要由磨削加工或放电线切割加工等手段获得，刃 口由其交线自然形成。本发明涉及的切削部应当理解为起到切削功能的部分，尤其是刃部。
[0019] 本发明提供的各种刃口的加工方法，应对切削部施以激光至少1次。
[0020] 本发明提供的各种刃口的加工方法，还适合于对类似PCD结构的硬质材料为刀头 的切削部进行加工以产生刃口，通常需要对硬质材料施以激光至少1次。这些硬质材料，通 常以硬质合金作为固定层，其作为基座用于刀头与刀体的连接与固定，同时便于切削层的 附着。
[0021] 多种激光器，如：但不仅限于CO2气体激光器、光纤、皮秒、YAG激光器、YLC激光器、 YLP-HP激光器、和YVO4固体激光器