[发明专利]一种无石墨化复杂轮廓PCD成型刀具刃口激光加工方法

说明书

本发明提供一种无石墨化复杂轮廓PCD成型刀具刃口激光加工方法，包括以下具体步骤：S1.根据加工面轮廓设计PCD刀片轮廓形状，预留加工余量；S2.用长脉冲激光激光将PCD复合片切割成所需PCD刀片；S3.将PCD刀片真空焊接到硬质合金基体上，得到所需PCD刀具；S4.焊接后的PCD刀具装夹在激光机床上；S5.采用集成光纤激光器中的短脉冲激光激光器对粗加工后的PCD刀具进行精加工，去除粗加工后的石墨层，进一步提高加工精度。本发明能够提高PCD成型刀具刃口的加工效率和加工精度，缩短加工周期，降低PCD刀具前刀面氧化效应，达到无石墨化现象。

技术领域

本发明属于PCD成型刀具加工技术领域，具体涉及无石墨化复杂轮廓PCD成型刀具刃口激光加工方法。

背景技术

聚晶金刚石（PCD）刀具是将PCD复合片焊接到硬质合金基体上的刀具，既具有金刚石的强度硬度高、耐磨性好、导热性好、摩擦系数小、化学性能稳定的性能，又具有硬质合金良好的抗弯强度等性能；适用于加工钛合金、铝合金、玻璃、碳纤维板及木材等有色金属及难加工非金属材料的高精高光高效加工，在机械加工领域尤其是超精密加工领域有重要的应用前景。

目前国内外常用的加工方法有磨削加工、电火花加工、超声加工和激光加工；磨削加工是目前加工PCD材料最常用的方法，操作方便、加工质量易控制，但加工效率低，灵活性不高，砂轮磨损量大，磨削产生的磨削热易造成表面灼伤；电火花加工可加工复杂形状的PCD刀具，但刃口质量差，易产生崩缺，PCD层表面存在明显石墨化现象，大多用于粗加工；超声加工也是一种新型的加工方法，宏观切削力小，切削热小，不会产生变形和烧蚀，但加工效率低；激光加工属于非接触式加工，速度快、效率高，加工过程无需润滑，加工变形及热变形小。针对不同加工材料和应用场合，PCD刀具的型号多种多样，复合片金刚石微粉粒度、刀具形状等都有所不同，再加上PCD强度硬度高，耐磨性好的性能，使加工变得更加困难。相比传统整体式刀具，PCD刀具是由刀片焊接在基体上而成，在一些特殊应用场合为了保证加工面的一次成型，可将PCD刀片直接切割成与加工面轮廓形状吻合的成型刀，PCD成型刀是根据加工面轮廓要求设计的，包括内凹形、尖锐角等形状，用传统磨削、电火花等加工方法很难同时保证刃口轮廓形状和加工精度，激光加工灵活快捷，可以很好的加工出这些复杂轮廓刀具。

由于长脉冲激光也属于热加工，加工表面依然存在微石墨化层，所以长脉冲激光加工后依然需要后处理，短脉冲激光是一种超快激光，每个脉冲持续的时间极短，具有非常高的瞬时功率，热效应小，加工精度高，属于“冷加工”，但短脉冲激光的能量不足以大量去除PCD材料。专利CN201510569099公开了一种复杂轮廓PCD刀具的超精密加工方法，利用线切割、电腐蚀和激光加工组合加工PCD刀具达到超精密刃口，但该方法需要对刀具实施三次装夹，且每次装夹都需要重新定位，效率和定位精度上都有所不足。专利CN201410648592.8公开了一种PCD刃口加工方法，使用线切割和激光组合加工PCD刀具，但是同样需要多次装夹重复定位，效率和定位精度有所不足。专利CN201610876970.7公开了一种复合长脉冲激光-皮秒-短脉冲激光激光技术的陶瓷钻孔方法，将复合激光加工用在陶瓷孔钻孔上，但陶瓷与PCD材料在性能方面差距很大，钻孔方式与直线切割使用的激光加工方式与路径也不一样。

因此，目前常用的几种加工方法都不足以满足复杂轮廓的PCD成型刀具加工高效率及精度要求，因此迫切需要一种新的复合激光加工方法来进行高精高效的复杂轮廓PCD成型刀具加工。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高精高效的复合长脉冲-短脉冲激光无石墨化加工复杂轮廓PCD成型刀具刃口的加工方法，本发明能够提高复杂轮廓PCD成型刀具刃口的加工效率和加工精度，缩短加工周期，降低PCD刀具前刀面氧化效应，达到无石墨化现象。

本发明的技术方案为：一种无石墨化复杂轮廓PCD成型刀具刃口激光加工方法，包括以下具体步骤：