[发明专利]整体PCBN圆形杆状切削刀具及其制备方法

说明书

本发明提供了一种整体PCBN圆形杆状切削刀具，它包括硬质合金刀柄和整体PCBN圆形杆状刀头；所述整体PCBN圆形杆状刀头包括硬质合金衬底层和设置在所述硬质合金衬底层一侧的聚晶立方氮化硼层，所述整体PCBN圆形杆状刀头上开设有排屑槽，所述排屑槽自所述聚晶立方氮化硼层延伸至所述硬质合金衬底层的中部。本发明还提供一种制备所述整体PCBN圆形杆状切削刀具的方法，包括制备PCBN复合圆棒胚料、制备整体PCBN圆形杆状刀头和焊接成型步骤。该方法能制备出结构复杂的整体PCBN圆形杆状切削刀具，扩展了PCBN刀具的应用范围、延长了刀具的使用寿命。

技术领域

本发明属于机械加工工具，具体涉及一种整体PCBN圆形杆状切削刀具及其制备方法。

背景技术

黑色金属是目前工业用量最大的金属材料，其切削加工一直是人们关注的重点，特别是以不锈钢材料为代表的钢制品对刀具材料的要求非常高。需要兼具硬度、韧性、导热、低摩擦等多方面因素。

目前刀具材料常用的有PCBN复合片、陶瓷、硬质合金、合金钢等，其中PCBN复合片是黑色金属加工最有效的刀具，具体包括聚晶立方氮化硼层和硬质合金衬底层，但在圆形杆状刀具（如钻头、丝锥、立铣刀等）领域，PCBN刀具一直未能大规模使用，原因是此类刀具结构复杂，这类刀具材料通常选择容易加工的合金钢和硬质合金材料，因此该类刀具的使用寿命普遍偏低，在高速加工过程中需要频繁换刀或者增加刀盘装载量，严重制约了加工效率，同时提高了设备的成本，而采用现有的硬质合金刀具钎焊PCBN工艺同样无法切割出三维或形状较为复杂的PCBN钎焊片。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种易于加工且寿命长的整体PCBN圆形杆状切削刀具及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种整体PCBN圆形杆状切削刀具，它包括硬质合金刀柄和焊接在所述硬质合金刀柄上的整体PCBN圆形杆状刀头；

所述整体PCBN圆形杆状刀头包括硬质合金衬底层和设置在所述硬质合金衬底层一侧的聚晶立方氮化硼层，所述硬质合金衬底层的另一侧与所述硬质合金刀柄相焊接；

所述整体PCBN圆形杆状刀头上开设有排屑槽，所述排屑槽自所述聚晶立方氮化硼层延伸至所述硬质合金衬底层的中部，位于所述聚晶立方氮化硼层上的排屑槽边沿形成刀刃。

基于上述，所述排屑槽为螺旋形排屑槽。

基于上述，所述整体PCBN圆形杆状刀头为圆形杆状钻头。

基于上述，所述整体PCBN圆形杆状刀头为圆形杆状立铣刀。

基于上述，所述聚晶立方氮化硼层外周面还设置有切削锥和校准螺纹，形成整体PCBN圆形杆状丝锥。

本发明还提供一种制备上述整体PCBN圆形杆状切削刀具的方法，具体包括以下步骤：

制备PCBN复合圆棒胚料：采用金刚石微粉溶液对PCBN复合片进行表面研磨1 h～15 h；然后采用电火花切割设备对研磨后的所述PCBN复合片进行切割，得到PCBN复合圆棒胚料；

制备整体PCBN圆形杆状刀头：采用激光加工设备在所述PCBN复合圆棒胚料上加工所述排屑槽；然后采用陶瓷结合剂金刚石砂轮以450 m/s～550 m/s的线速度对位于所述聚晶立方氮化硼层上的排屑槽边沿进行磨削加工，形成刀刃，制得整体PCBN圆形杆状刀头；

焊接成型：在真空度为10^-6～10^-1Pa、焊接温度为500℃～900℃的条件下，将所述整体PCBN圆形杆状刀头焊接在硬质合金刀柄上，制得整体PCBN圆形杆状切削刀具。