[发明专利]一种超硬材料切削工具及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于超硬材料技术领域，特别涉及一种超硬材料切削工具，使用该工具清除地坪涂料的方法。

背景技术

随着材料技术和制造业技术的发展，各种高性能的新材料不断涌现，这要求切削刀具具有高硬度、热稳定性、化学惰性以及适当韧性，因此给传统的金刚石工具带来了巨大挑战。

200820123065.5公开了一种装夹式金刚石磨盘，此磨盘通过磨头的燕尾锲块镶嵌在磨盘基体上，磨头和磨盘基体随着磨盘的磨削旋转将自动锁紧，在磨头的磨削面有深沟梯形凹槽，便于排屑和冷却。该磨盘刀头采用粉末冶金工艺由金属粉末和金刚石颗粒混合均匀后经热压烧结成型，此种金刚石磨盘用于石材、陶瓷等多种硬脆性材料表面的磨抛加工。

在现有公开技术中还没有专门用来清除地坪涂料(如环氧地坪、聚氨酯地坪等)的切削工具及方法。地坪涂料和混凝土地面之间有很强的粘附力，厚涂层一般先剪切撕除表层，而混凝土直接粘附的涂料薄层，则使用粗粒度的金刚石磨轮打磨清除；在用金刚石磨轮打磨清除薄涂层时，由于摩擦受热等原因，有机涂料容易变软粘附在金刚石磨盘节块上，从而使清理工作难以进行。

为解决地坪涂料难以清除的问题，有必要开发一种具有高硬度，热稳定性及化学惰性等性能优越的新型切削工具，并要求切削加工时，不易产生刀瘤、摩擦系数小、抗粘结性好、切屑能很顺利排除，加工件表面无毛刺、无划痕无雾状和颤痕的能适应现代超硬材料加工的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超硬材料切削工具，解决了地坪涂料难以清除的问题，具有硬度高、热稳定性好、化学惰性以及适当韧性，切削时不产生积瘤，加工件表面无毛刺、无划痕无雾状和颤痕，能适应现代超硬材料加工的需要。

材料、结构和几何形状是决定刀具切削性能的三要素，其中刀具材料的性能起着关键性作用。本发明选用两种不同的刀具材料组合而成，从而使切削性能得以优化，这两种材料分别是聚晶金刚石复合片和金刚石刀头。聚晶金刚石复合片由PCD(PolyCrystalline Diamond)层和硬质合金基底组成。PCD层具有高硬度，高耐磨性、高弹性模量等显著优点，硬质合金基底则具有良好的韧性；金刚石刀头由金刚石和预合金粉末混合压制后烧结而成。

本发明的超硬材料切削工具包括钢基体、切削刀头，切削刀头由聚晶金刚石复合片，金刚石刀头两部分组成；在钢基体外圈表面的分布着1-12个斜圆柱槽用于焊接聚晶金刚石复合片，斜圆柱槽中心线与切削面有切削角，切削角为0～30°；金刚石刀头焊接在钢基体表面。

本发明所述的聚晶金刚石复合片由PCD和硬质合金基底组合而成，由金刚石与金属粉末混合压制后烧结而成，该复合片边缘区域为切削刃。其结构为梯形、方形或圆柱体等多种结构形式，金刚石刀头焊接在钢基体表面。

为保证焊接强度可在钢基体上开有与金刚石刀头形状一样的沉孔，将金刚石刀头焊接在钢基体沉孔上，以加强刀头焊接质量。

本发明所述超硬材料切削工具的制备方法为：

在生产工艺上聚晶金刚石复合片、金刚石刀头与磨块基体均采用高频感应钎焊(Hi-frequency Induction Brazing)技术焊接而成。高频感应钎焊就是利用电磁感应原理使电磁能在钎料和零件中转化成热能，将钎料加热到熔融状态，从而将零件焊接在一起的焊接方法。针对PCD复合片的特点，选用银基钎料，用以改善钎料对焊接金属的润湿能力，及一种含氯化钴的钎剂使银基钎料很好的润湿PCD复合片和硬质合金表面，从而提高焊接强度和焊接质量。

在焊接接头结构的设计上，聚晶金刚石复合片为圆柱体，钢基体上开有一斜圆柱槽用于焊接此聚晶金刚石复合片，圆柱槽中心线与切削面有一夹角，其值为(0-30)°，圆槽直径比PCD直径大(0-1)mm，焊接时由于焊件和焊料的热膨胀使得接点强度达到最大，此设计使PCD复合片焊接面积达到最大，减少掉刀头率；金刚石刀头可为多种形状，如圆柱体、长方体或梯形，金刚石刀头可直接焊接在磨块基体表面，也可在钢基体上挖有同形状的沉孔来保证焊接质量。斜圆柱槽焊接接头结构使PCD与切削面形成一个(0-30)°的切削角，磨块在工作过程中，PCD部分起切削作用，而金刚石刀头起研磨作用，从而保证了解决了难以加工的材料并且保证提高了切削速度及加工件表面质量。

有利效果