本發(fā)明屬于滾花刀具技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超硬材料滾花刀的加工方法。

背景技術(shù)：

目前，通常使用滾花刀在工件表面滾壓花紋，常規(guī)的滾花刀材質(zhì)主要為高速鋼、粉末冶金、硬質(zhì)合金等，對于普通工件表面及硬度較高的難加工材料工件表面長時間使用后磨損嚴重，更換頻繁，影響工件表面加工精度，無形中增加了生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)成本；同時，常規(guī)的滾花刀無法在高腐蝕性的場合使用，影響其使用范圍。

公布號為CN104057094A的發(fā)明專利公開了一種多層梯度功能性金剛石復(fù)合燒結(jié)體，在最外層的金剛石燒結(jié)體與硬質(zhì)合金基體之間設(shè)置多個中間層的結(jié)構(gòu)中，中間層包括金剛石粒子、cBN粒子和金屬粘結(jié)劑，但其所屬金剛石鉆頭技術(shù)領(lǐng)域，所解決的技術(shù)問題是因原材料與硬質(zhì)合金基體附著性、刀片前端部分的韌性不足導(dǎo)致的PCD刀片破損等問題，與本發(fā)明的所要解決的技術(shù)問題不同。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種超硬材料滾花刀的加工方法，運用該方法制備的超硬材料滾花刀具有硬度高、耐磨性能好、熱導(dǎo)率高、摩擦系數(shù)小、線膨脹系數(shù)小、化學(xué)穩(wěn)定性高的性能特點，在高速、腐蝕性強的條件下也能高精度、長壽命地加工。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

一種超硬材料滾花刀的加工方法，超硬材料滾花刀包括超硬材料粉末與粘結(jié)劑粉末經(jīng)燒結(jié)形成的燒結(jié)層，所述燒結(jié)層沿中空硬質(zhì)合金圓柱形基體的徑向分為內(nèi)層和外層，所述內(nèi)層和外層的原料均為超硬材料粉末和粘結(jié)劑粉末的混合，內(nèi)層為連接過渡層，外層為刀齒應(yīng)用層，所述加工方法包括以下步驟：

a：原料準備，所述內(nèi)層的超硬材料粉末為金剛石粉末，所述內(nèi)層的粘結(jié)劑粉末為Co和/或Ni粉末，所述外層的超硬材料粉末為金剛石粉末與立方氮化硼粉末，所述外層的粘結(jié)劑粉末為Co和/或Al粉末與陶瓷TiC和/或Si₃N₄粉末；

b：模具組裝，所述中空硬質(zhì)合金圓柱形基體的中心孔為原料組裝的定位孔，以定位孔為基準，將中空硬質(zhì)合金圓柱形基體置于內(nèi)壁為圓柱面的模具中，在中空硬質(zhì)合金圓柱形基體的外側(cè)面與模具內(nèi)壁之間填充內(nèi)層的原料并壓實，得到組裝體A；從模具中取出組裝體A；然后以定位孔為基準，將組裝體A置于內(nèi)壁為滾花刀齒形的成型模具中，在所述組裝體A的外側(cè)面與成型模具內(nèi)壁之間填充外層的原料并壓實，得到組裝體B；再將組裝體B裝入石墨杯中，組裝體B與石墨杯內(nèi)側(cè)壁間墊有一圈鈮片，得到組裝體C；再將組裝體C的定位孔裝入硬質(zhì)合金圓柱體，得到組裝件D；將組裝件D放入石墨片、鋼圈、葉蠟石粉壓塊、和金屬片后得到組裝件E；

c：燒結(jié)，將步驟b中得到的組裝件E通過加熱和加壓燒結(jié)成型，先在1.3min內(nèi)由0Pa升壓到6GPa，后在1.2min內(nèi)升溫至1450～1550℃，在6GPa、1450～1550℃條件下保持6.5～8.5min，然后，經(jīng)0.5min降低溫度至1200～1300℃，在6GPa、1200～1300℃條件下保持3.5～4.5min，停止加熱，保持壓力6min，之后直接降溫去壓，燒結(jié)得到超硬材料滾花刀坯體；

d：成品加工，利用平面磨削加工步驟c得到的超硬材料滾花刀坯體的上下兩個端面，再研磨加工到厚度h為4～20mm的滾花刀，得到中間品A；利用電火花加工方法與內(nèi)孔研磨方法加工中間品A，得到具有沿軸向直徑d在4～8mm的連接孔的中間品B；利用電火花、激光、研磨的方法對中間品B進行刀齒加工，得到直徑D為8～25mm的超硬材料滾花刀。

進一步地，所述內(nèi)層組分重量百分比是：所述內(nèi)層組分按重量百分比計：金剛石粉末為80～90％，Co和/或Ni粉末為10～20％；所述外層組分按重量百分比計：金剛石粉末為48～58％，立方氮化硼粉末為30～40％，Co和/或Al粉末為4～8％，陶瓷TiC和/或Si₃N₄粉末為2～4％。

進一步地，所述超硬材料粉末粒度為5～20μm，粘結(jié)劑粉末粒度為1～15μm。

進一步地，所述步驟b中石墨杯為無頂面的杯狀，石墨杯的底面為平面，石墨杯的外側(cè)面為圓柱面，石墨杯的內(nèi)側(cè)面為圓柱面、圓臺面、球冠面、凹形雙曲面或凸形雙曲面，石墨杯的內(nèi)側(cè)面上的刀齒形狀與超硬材料滾花刀的刀齒形狀相對應(yīng)。

進一步地，所述步驟b中鈮片的齒形與組裝體B的外周齒形一致，鈮片的展開后側(cè)面為長方形。

進一步地，所述步驟b中硬質(zhì)合金圓柱體的高度與組裝體C的中心孔的高度相等，硬質(zhì)合金圓柱體與組裝體C的中心孔緊密結(jié)合。

進一步地，所述步驟d中超硬材料滾花刀的總厚度為1～5mm。

進一步地，所述內(nèi)層和外層在經(jīng)步驟c燒結(jié)后與中空硬質(zhì)合金圓柱形基體呈一個整體，內(nèi)層和外層在經(jīng)步驟c燒結(jié)后無明顯的界面。

本發(fā)明的有益效果是：

1.本發(fā)明內(nèi)層連接過渡層中加入Co、Ni金屬粘結(jié)劑，與金剛石粉末及硬質(zhì)合金在高溫高壓條件下燒結(jié)時均具有較好的浸潤性。另外，內(nèi)層中的Co、Ni與硬質(zhì)合金中的Co在高溫高壓條件下相互擴散，提高了內(nèi)層連接過渡層與中空硬質(zhì)合金圓柱形基體沿徑向外側(cè)面接觸界面的燒結(jié)結(jié)合強度；

2.本發(fā)明外層刀齒應(yīng)用層的燒結(jié)層顯微硬度為7300Hv、導(dǎo)熱系數(shù)為700W/mK、摩擦系數(shù)為0.3、熱膨脹系數(shù)僅為0.9×10^-6m/℃，具有耐磨性能好、化學(xué)穩(wěn)定性高的性能特點；

3.本發(fā)明內(nèi)層連接過渡層與外層刀齒應(yīng)用層之間的材料特性相近，在高溫高壓條件下金剛石粉末顆粒之間相互密堆積填充空隙，金屬粘結(jié)劑之間相互擴散，實現(xiàn)內(nèi)層與外層接觸界面的高強度燒結(jié)結(jié)合，起到將外層刀齒應(yīng)用層與中空硬質(zhì)合金圓柱形基體燒結(jié)為一體的連接過渡作用；

4.本發(fā)明中空硬質(zhì)合金圓柱形基體的中心緊密配合裝入的硬質(zhì)合金圓柱體保證了在高溫高壓條件下整體燒結(jié)壓力的均勻，同時，保護中空硬質(zhì)合金圓柱形基體不會在高溫高壓條件下被擠裂變形；

5.本發(fā)明加工的超硬材料滾花刀的切削速度是常規(guī)滾花刀的3～5倍，可以對高硬度的工件表面進行滾花加工，因其優(yōu)良的耐磨性和較小的摩擦系數(shù)，超硬材料滾花刀的使用壽命提高20～30倍；如表1所示為運用超硬材料滾花刀與常規(guī)滾花刀滾花加工對比結(jié)果；本發(fā)明制備的滾花刀具有高導(dǎo)熱性、較小的線膨脹系數(shù)，加工過程中產(chǎn)生的熱量能夠迅速地通過超硬材料滾花刀體散失且超硬材料滾花刀體變形小，提高了加工工件表面的加工精度；具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性，超硬材料滾花刀可以應(yīng)用于常規(guī)滾花刀無法使用的高腐蝕性的加工場合。

表1超硬材料滾花刀與常規(guī)滾花刀滾花加工對比

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種超硬材料滾花刀的加工方法步驟b中的組裝件D的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明一種超硬材料滾花刀的加工方法步驟b中的石墨杯俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明一種超硬材料滾花刀的加工方法步驟b中鈮片的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明一種超硬材料滾花刀的加工方法步驟b中的組裝件E的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明一種超硬材料滾花刀的加工方法加工的圓柱形超硬材料滾花刀的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明一種超硬材料滾花刀的加工方法加工的圓臺形超硬材料滾花刀的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本發(fā)明一種超硬材料滾花刀的加工方法加工的燈籠形超硬材料滾花刀的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為本發(fā)明一種超硬材料滾花刀的加工方法加工的凹形雙曲面形超硬材料滾花刀的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9為本發(fā)明一種超硬材料滾花刀的加工方法加工的凸形雙曲面形超硬材料滾花刀的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10為本發(fā)明一種超硬材料滾花刀的加工方法步驟d中中間品B的橫軸向方向與所用的加工刀的刀齒方向夾角β＝0°的示意圖。

圖11為本發(fā)明一種超硬材料滾花刀的加工方法步驟d中中間品B的橫軸向方向與所用的加工刀的刀齒方向夾角β＝90°的示意圖。

圖12為本發(fā)明一種超硬材料滾花刀的加工方法步驟d中中間品B的橫軸向方向與所用的加工刀的刀齒方向夾角β＝45°的示意圖。

圖13為本發(fā)明一種超硬材料滾花刀的加工方法步驟d中中間品B的橫軸向方向與所用的加工刀的刀齒方向夾角β＝135°的示意圖。

圖14為本發(fā)明一種超硬材料滾花刀的加工方法步驟d中中間品B的橫軸向方向與所用的加工刀的刀齒方向夾角β＝45°和135°的示意圖。

附圖中標記：1為外層，2為內(nèi)層，3為中空硬質(zhì)合金圓柱形基體，4為硬質(zhì)合金圓柱體，5為石墨杯，6為鈮片，7為石墨片，8為鋼圈，9為葉蠟石粉壓塊，10為金屬片，11為中間品B，12為組裝件D。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進一步詳細說明：

實施例1

如圖1～如圖14所示，一種超硬材料滾花刀的加工方法，超硬材料滾花刀包括超硬材料粉末與粘結(jié)劑粉末經(jīng)燒結(jié)形成的燒結(jié)層，所述燒結(jié)層沿中空硬質(zhì)合金圓柱形基體3的徑向分為內(nèi)層2和外層1，所述內(nèi)層2和外層1的原料均為超硬材料粉末和粘結(jié)劑粉末的混合，所述超硬材料粉末粒度為5～20μm，粘結(jié)劑粉末的粒度1～15μm，內(nèi)層2為連接過渡層，外層1為刀齒應(yīng)用層，所述加工方法包括以下步驟：

a：原料準備，所述內(nèi)層2的超硬材料粉末為金剛石粉末，所述內(nèi)層2的粘結(jié)劑粉末為Co和/或Ni粉末，所述內(nèi)層2組分按重量百分比計：金剛石粉末為80～90％，Co和/或Ni粉末為10～20％；所述外層1的超硬材料粉末為金剛石粉末與立方氮化硼粉末，所述外層1的粘結(jié)劑粉末為Co和/或Al粉末與陶瓷TiC和/或Si₃N₄粉末，所述外層1組分按重量百分比計：金剛石粉末為48～58％，立方氮化硼粉末為30～40％，Co和/或Al粉末為4～8％，陶瓷TiC和/或Si₃N₄粉末為2～4％；

b：模具組裝，所述中空硬質(zhì)合金圓柱形基體3的中心孔為原料組裝的定位孔，以定位孔為基準，將中空硬質(zhì)合金圓柱形基體3置于內(nèi)壁為圓柱面的模具中，在中空硬質(zhì)合金圓柱形基體3的外側(cè)面與模具內(nèi)壁之間填充內(nèi)層2的原料并壓實，得到組裝體A；從模具中取出組裝體A；然后以定位孔為基準，將組裝體A置于內(nèi)壁為滾花刀齒形的成型模具中，在所述組裝體A的外側(cè)面與成型模具內(nèi)壁之間填充外層1的原料并壓實，得到組裝體B；再將組裝體B裝入石墨杯5中，如圖2所示，石墨杯5為無頂面的杯狀，石墨杯5的底面為平面，石墨杯5的外側(cè)面為圓柱面，石墨杯5的內(nèi)側(cè)面為圓柱面、圓臺面、球冠面、凹形雙曲面或凸形雙曲面，石墨杯5的內(nèi)側(cè)面上的刀齒形狀與超硬材料滾花刀的刀齒形狀相對應(yīng)，石墨杯5的內(nèi)側(cè)面上相鄰刀齒間的夾角為2～90°，組裝體B與石墨杯5內(nèi)側(cè)壁間墊有一圈鈮片6，如圖3所示，鈮片6的齒形與組裝體B的外周齒形一致，鈮片6的展開后側(cè)面為長方形，得到組裝體C；再在組裝體C的定位孔裝入硬質(zhì)合金圓柱體4，硬質(zhì)合金圓柱體4的高度與組裝體C的中心孔的高度相等，硬質(zhì)合金圓柱體4與組裝體C的中心孔緊密結(jié)合，得到組裝件D12，如圖1所示；將組裝件D12放入石墨片7、鋼圈8、葉蠟石粉壓塊9、和金屬片10后得到組裝件E，如圖4所示；

c：燒結(jié)，將步驟b中得到的組裝件E通過加熱和加壓燒結(jié)成型，先在1.3min內(nèi)由0Pa升壓到6GPa，后在1.2min內(nèi)升溫至1450～1550℃，在6GPa、1450～1550℃條件下保持6.5～8.5min，然后，經(jīng)0.5min降低溫度至1200～1300℃，在6GPa、1200～1300℃條件下保持3.5～4.5min，停止加熱，保持壓力6min，之后直接降溫去壓，燒結(jié)得到超硬材料滾花刀坯體；

d：成品加工，利用平面磨削加工步驟c得到的超硬材料滾花刀坯體的上下兩個端面，再研磨加工到厚度h為4～20mm的滾花刀，得到中間品A；利用電火花加工方法與內(nèi)孔研磨方法加工中間品A，得到具有沿軸向直徑d在4～8mm的連接孔的中間品B11；利用電火花、激光、研磨的方法對中間品B11進行刀齒加工，得到直徑D為8～25mm、總厚度為1～5mm的超硬材料滾花刀，如圖5～9所示，其形狀為圓柱形、圓臺形、燈籠形、凹形雙曲面形或凸形雙曲面形，所述燈籠形為兩頭窄、中間寬的橢圓形,其外層1沿徑向外周邊沿周長方向分布多個刀齒，相鄰刀齒間的夾角α為2～90°。如圖10～14所示，依據(jù)中間品B11的橫軸向方向與所用的加工刀的刀齒方向的夾角β不同，β為0～135°，該超硬材料滾花刀的刀面上具有橫直紋、縱直紋、左斜紋、右斜紋或網(wǎng)紋。

為了提高超硬材料滾花刀坯外周刀齒的可加工性，常常需要對原料進行均勻分布、表面活化處理。具體工藝為：

第一步，硬質(zhì)合金球與初始原料按重量比計：硬質(zhì)合金球:初始原料＝4：1，將硬質(zhì)合金球與初始原料裝入硬質(zhì)合金罐中，依照每15g的硬質(zhì)合金球與初始原料向硬質(zhì)合金罐中加入4ml的乙醇球磨介質(zhì)液組成混合料A，硬質(zhì)合金球與初始原料的總體積為罐體容積的30％～70％，硬質(zhì)合金罐體裝于臥式行星球磨機，設(shè)置30min正反交替運轉(zhuǎn)并間隔停機5min，以200～500r/min的轉(zhuǎn)速運行20h。運行結(jié)束后取出混合料A烘干，過200目篩網(wǎng)，混合料A密封保存待用。

第二步，將第一步處理后的混合料A置于500ml燒杯中，依照每15g的混合料向燒杯中加入10ml的乙醇組成混合料B，將裝有混合料B的燒杯放置于超聲波攪拌機工作臺，超聲波發(fā)生器探針沒入混合料液深度為混合料B總高度的五分之四，超聲波頻率設(shè)置為40KHz，攪拌運行總時間為2h，間隔停機三次，每次為15min。運行結(jié)束取出混合料B烘干，過200目篩網(wǎng)，混合料B密封保存待用。

第三步，將第二步處理后的混合料B置于坩堝中，裝入真空爐中，進行高溫真空處理，設(shè)置參數(shù)為：溫度為1000℃，真空度為10^-3MPa，以10℃/min的速率升溫并保溫處理1.5h，隨爐冷卻降溫至室溫時取出混合料，混合料密封保存待用。

實施例2

如圖1～如圖4所示，如圖5和圖10所示，一種超硬材料滾花刀的加工方法，超硬材料滾花刀包括超硬材料粉末與粘結(jié)劑粉末經(jīng)燒結(jié)形成的燒結(jié)層，所述燒結(jié)層沿中空硬質(zhì)合金圓柱形基體3的徑向分為內(nèi)層2和外層1，所述內(nèi)層2和外層1的原料均為超硬材料粉末和粘結(jié)劑粉末的混合內(nèi)層2為連接過渡層，外層1為刀齒應(yīng)用層，所述加工方法包括以下步驟：

a：原料準備，內(nèi)層2的超硬材料粉末為粒度為5μm的金剛石粉末，內(nèi)層2的粘結(jié)劑粉末為粒度為1μm的Co粉末，內(nèi)層2組分按重量百分比計：金剛石粉末為90％，Co粉末為10％；外層1的超硬材料粉末為粒度為15μm的金剛石粉末和粒度為10μm的立方氮化硼粉末，外層1的粘結(jié)劑粉末為粒度為2μm的Co粉末和粒度為4μm的陶瓷TiC粉末，外層1組分按重量百分比計：金剛石粉末為48％，立方氮化硼粉末為40％，Co粉末為8％，陶瓷TiC粉末為4％；

b：模具組裝，所述中空硬質(zhì)合金圓柱形基體3的中心孔為原料組裝的定位孔，以定位孔為基準，將中空硬質(zhì)合金圓柱形基體3置于內(nèi)壁為圓柱面的模具中，在中空硬質(zhì)合金圓柱形基體3的外側(cè)面與模具內(nèi)壁之間填充內(nèi)層2的原料并壓實，得到組裝體A；從模具中取出組裝體A；然后以定位孔為基準，將組裝體A置于內(nèi)壁為滾花刀齒形的成型模具中，在所述組裝體A的外側(cè)面與成型模具內(nèi)壁之間填充外層1的原料并壓實，得到組裝體B；再將組裝體B裝入石墨杯5中，如圖2所示，石墨杯5為無頂面的杯狀，石墨杯5的底面為平面，石墨杯5的外側(cè)面為圓柱面，石墨杯5的內(nèi)側(cè)面為圓柱面，石墨杯5的內(nèi)側(cè)面上的刀齒形狀與超硬材料滾花刀的刀齒形狀相對應(yīng)，組裝體B與石墨杯5內(nèi)側(cè)壁間墊有一圈鈮片6，如圖3所示，鈮片6的齒形與組裝體B的外周齒形一致，鈮片6的展開后側(cè)面為長方形，得到組裝體C；再在組裝體C的定位孔裝入硬質(zhì)合金圓柱體4，硬質(zhì)合金圓柱體4的高度與組裝體C的中心孔的高度相等，硬質(zhì)合金圓柱體4與組裝體C的中心孔緊密結(jié)合，得到組裝件D12，如圖1所示；將組裝件D12放入石墨片7、鋼圈8、葉蠟石粉壓塊9、和金屬片10后得到組裝件E，如圖4所示；

c：燒結(jié)，將步驟b中得到的組裝件E通過加熱和加壓燒結(jié)成型，先在1.3min內(nèi)由0Pa升壓到6GPa，后在1.2min內(nèi)升溫至1450℃，在6GPa、1450℃條件下保持6.5min，然后，經(jīng)0.5min降低溫度至1200℃，在6GPa、1200℃條件下保持3.5min，停止加熱，保持壓力6min，之后直接降溫去壓，燒結(jié)得到總厚度為3.5mm超硬材料滾花刀坯體，所述內(nèi)層和外層燒結(jié)后與中空硬質(zhì)合金圓柱形基體呈一個整體，內(nèi)層和外層在燒結(jié)后無明顯的界面；

d：成品加工，利用平面磨削加工步驟c得到的超硬材料滾花刀坯體的上下兩個端面，再研磨加工到要求的滾花刀的厚度h為4mm，得到中間品A；利用電火花加工方法與內(nèi)孔研磨方法加工中間品A，得到具有沿軸向直徑d為4mm的連接孔的中間品B11；利用電火花、激光、研磨的方法對中間品B11進行刀齒加工，得到直徑D為8mm、總厚度為1mm的圓柱形超硬材料滾花刀，如圖5所示，其外層1沿徑向外周邊沿周長方向分布多個刀齒，相鄰刀齒間的夾角α為2°。如圖10所示，當(dāng)中間品B11的橫軸向方向與所用的加工刀的刀齒方向的夾角β為0°時，該超硬材料滾花刀為圓柱形橫直紋超硬材料滾花刀。

實施例3

如圖1～如圖4所示，如圖6和圖11所示，一種超硬材料滾花刀的加工方法，超硬材料滾花刀包括超硬材料粉末與粘結(jié)劑粉末經(jīng)燒結(jié)形成的燒結(jié)層，所述燒結(jié)層沿中空硬質(zhì)合金圓柱形基體3的徑向分為內(nèi)層2和外層1，所述內(nèi)層2和外層1的原料均為超硬材料粉末和粘結(jié)劑粉末的混合內(nèi)層2為連接過渡層，外層1為刀齒應(yīng)用層，所述加工方法包括以下步驟：

a：原料準備，內(nèi)層2的超硬材料粉末為粒度為10μm的金剛石粉末，內(nèi)層2的粘結(jié)劑粉末為粒度為15μm的Ni粉末，內(nèi)層2組分按重量百分比計：金剛石粉末為90％，Ni粉末為10％；外層1的超硬材料粉末為粒度為18μm的金剛石粉末和粒度為5μm的立方氮化硼粉末，外層1的粘結(jié)劑粉末為粒度為1μm的Al粉末和粒度為2μm的陶瓷Si₃N₄粉末，外層1組分按重量百分比計：金剛石粉末為48％，立方氮化硼粉末為40％，Al粉末為8％，陶瓷Si₃N₄粉末為4％；

b：模具組裝，所述中空硬質(zhì)合金圓柱形基體3的中心孔為原料組裝的定位孔，以定位孔為基準，將中空硬質(zhì)合金圓柱形基體3置于內(nèi)壁為圓柱面的模具中，在中空硬質(zhì)合金圓柱形基體3的外側(cè)面與模具內(nèi)壁之間填充內(nèi)層2的原料并壓實，得到組裝體A；從模具中取出組裝體A；然后以定位孔為基準，將組裝體A置于內(nèi)壁為滾花刀齒形的成型模具中，在所述組裝體A的外側(cè)面與成型模具內(nèi)壁之間填充外層1的原料并壓實，得到組裝體B；再將組裝體B裝入石墨杯5中，如圖2所示，石墨杯5為無頂面的杯狀，石墨杯5的底面為平面，石墨杯5的外側(cè)面為圓柱面，石墨杯5的內(nèi)側(cè)面為圓臺面，石墨杯5的內(nèi)側(cè)面上的刀齒形狀與超硬材料滾花刀的刀齒形狀相對應(yīng)，組裝體B與石墨杯5內(nèi)側(cè)壁間墊有一圈鈮片6，如圖3所示，鈮片6的齒形與組裝體B的外周齒形一致，鈮片6的展開后側(cè)面為長方形，得到組裝體C；再在組裝體C的定位孔裝入硬質(zhì)合金圓柱體4，硬質(zhì)合金圓柱體4的高度與組裝體C的中心孔的高度相等，硬質(zhì)合金圓柱體4與組裝體C的中心孔緊密結(jié)合，得到組裝件D12，如圖1所示；將組裝件D12放入石墨片7、鋼圈8、葉蠟石粉壓塊9、和金屬片10后得到組裝件E，如圖4所示；

c：燒結(jié)，將步驟b中得到的組裝件E通過加熱和加壓燒結(jié)成型，先在1.3min內(nèi)由0Pa升壓到6GPa，后在1.2min內(nèi)升溫至1450℃，在6GPa、1450℃條件下保持6.5min，然后，經(jīng)0.5min降低溫度至1200℃，在6GPa、1200℃條件下保持3.5min，停止加熱，保持壓力6min，之后直接降溫去壓，燒結(jié)得到總厚度為2.5mm的超硬材料滾花刀坯體，所述內(nèi)層和外層燒結(jié)后與中空硬質(zhì)合金圓柱形基體呈一個整體，內(nèi)層和外層在燒結(jié)后無明顯的界面；

d：成品加工，利用平面磨削加工步驟c得到的超硬材料滾花刀坯體的上下兩個端面，再研磨加工到要求的滾花刀的厚度h為20mm，得到中間品A；利用電火花加工方法與內(nèi)孔研磨方法加工中間品A，得到具有沿軸向直徑d為8mm的連接孔的中間品B11；利用電火花、激光、研磨的方法對中間品B11進行刀齒加工，得到直徑D為25mm、總厚度為5mm的圓臺形超硬材料滾花刀，如圖6所示，其外層1沿徑向外周邊沿周長方向分布多個刀齒，相鄰刀齒間的夾角α為90°。如圖11所示，當(dāng)中間品B11的橫軸向方向與所用的加工刀的刀齒方向的夾角β為90°時，該超硬材料滾花刀為圓臺形縱直紋超硬材料滾花刀。

實施例4

如圖1～如圖4所示，如圖7和圖12所示，一種超硬材料滾花刀的加工方法，超硬材料滾花刀包括超硬材料粉末與粘結(jié)劑粉末經(jīng)燒結(jié)形成的燒結(jié)層，所述燒結(jié)層沿中空硬質(zhì)合金圓柱形基體3的徑向分為內(nèi)層2和外層1，所述內(nèi)層2和外層1的原料均為超硬材料粉末和粘結(jié)劑粉末的混合內(nèi)層2為連接過渡層，外層1為刀齒應(yīng)用層，所述加工方法包括以下步驟：

a：原料準備，內(nèi)層2的超硬材料粉末為粒度為20μm的金剛石粉末，內(nèi)層2的粘結(jié)劑粉末為粒度為5μm的Co粉末和粒度為3μm的Ni粉末，內(nèi)層2組分按重量百分比計：金剛石粉末為80％，Co粉末為12％，Ni粉末為8％；外層1的超硬材料粉末為粒度為20μm的金剛石粉末和粒度為10μm的立方氮化硼粉末，外層1的粘結(jié)劑粉末為Co和Al粉末和陶瓷TiC和Si₃N₄粉末，Co粉末粒度為5μm，Al粉末粒度為2μm，陶瓷TiC粉末粒度為3μm，Si₃N₄粉末粒度為2μm，外層1組分按重量百分比計：金剛石粉末為58％，立方氮化硼粉末為30％，Co粉末為4％，Al粉末為4％，陶瓷TiC粉末為2％，陶瓷Si₃N₄粉末為2％；

b：模具組裝，所述中空硬質(zhì)合金圓柱形基體3的中心孔為原料組裝的定位孔，以定位孔為基準，將中空硬質(zhì)合金圓柱形基體3置于內(nèi)壁為圓柱面的模具中，在中空硬質(zhì)合金圓柱形基體3的外側(cè)面與模具內(nèi)壁之間填充內(nèi)層2的原料并壓實，得到組裝體A；從模具中取出組裝體A；然后以定位孔為基準，將組裝體A置于內(nèi)壁為滾花刀齒形的成型模具中，在所述組裝體A的外側(cè)面與成型模具內(nèi)壁之間填充外層1的原料并壓實，得到組裝體B；再將組裝體B裝入石墨杯5中，如圖2所示，石墨杯5為無頂面的杯狀，石墨杯5的底面為平面，石墨杯5的外側(cè)面為圓柱面，石墨杯5的內(nèi)側(cè)面為球冠面，石墨杯5的內(nèi)側(cè)面上的刀齒形狀與超硬材料滾花刀的刀齒形狀相對應(yīng)，組裝體B與石墨杯5內(nèi)側(cè)壁間墊有一圈鈮片6，如圖3所示，鈮片6的齒形與組裝體B的外周齒形一致，鈮片6的展開后側(cè)面為長方形，得到組裝體C；再在組裝體C的定位孔裝入硬質(zhì)合金圓柱體4，硬質(zhì)合金圓柱體4的高度與組裝體C的中心孔的高度相等，硬質(zhì)合金圓柱體4與組裝體C的中心孔緊密結(jié)合，得到組裝件D12，如圖1所示；將組裝件D12放入石墨片7、鋼圈8、葉蠟石粉壓塊9、和金屬片10后得到組裝件E，如圖4所示；

c：燒結(jié)，將步驟b中得到的組裝件E通過加熱和加壓燒結(jié)成型，先在1.3min內(nèi)由0Pa升壓到6GPa，后在1.5min內(nèi)升溫至1550℃，在6GPa、1550℃條件下保持8.5min，然后，經(jīng)0.5min降低溫度至1300℃，在6GPa、1300℃條件下保持4.5min，停止加熱，保持壓力6min，之后直接降溫去壓，燒結(jié)得到總厚度為4.5mm的超硬材料滾花刀坯體，所述內(nèi)層和外層燒結(jié)后與中空硬質(zhì)合金圓柱形基體呈一個整體，內(nèi)層和外層在燒結(jié)后無明顯的界面；

d：成品加工，利用平面磨削加工步驟c得到的超硬材料滾花刀坯體的上下兩個端面，再研磨加工到要求的滾花刀的厚度h為12mm，得到中間品A；利用電火花加工方法與內(nèi)孔研磨方法加工中間品A，得到具有沿軸向直徑d為4mm的連接孔的中間品B11；利用電火花、激光、研磨的方法對中間品B11進行刀齒加工，得到直徑D為12mm、總厚度為2mm的燈籠形超硬材料滾花刀，如圖7所示，其外層1沿徑向外周邊沿周長方向分布多個刀齒，相鄰刀齒間的夾角α為45°。如圖12所示，當(dāng)中間品B11的橫軸向方向與所用的加工刀的刀齒方向的夾角β為45°時，該超硬材料滾花刀為燈籠形左斜紋超硬材料滾花刀。

實施例5

如圖1～如圖4所示，如圖8和圖13所示，一種超硬材料滾花刀的加工方法，超硬材料滾花刀包括超硬材料粉末與粘結(jié)劑粉末經(jīng)燒結(jié)形成的燒結(jié)層，所述燒結(jié)層沿中空硬質(zhì)合金圓柱形基體3的徑向分為內(nèi)層2和外層1，所述內(nèi)層2和外層1的原料均為超硬材料粉末和粘結(jié)劑粉末的混合內(nèi)層2為連接過渡層，外層1為刀齒應(yīng)用層，所述加工方法包括以下步驟：

a：原料準備，內(nèi)層2的超硬材料粉末為粒度為15μm的金剛石粉末，內(nèi)層2的粘結(jié)劑粉末為粒度為10μm的Co粉末和粒度為5μm的Ni粉末，內(nèi)層2組分按重量百分比計：金剛石粉末為80％，Co粉末為8％，Ni粉末為12％；外層1的超硬材料粉末為粒度為5μm的金剛石粉末和粒度為20μm的立方氮化硼粉末，外層1的粘結(jié)劑粉末為Co和Al粉末和陶瓷TiC和Si₃N₄粉末，Co粉末粒度為8μm，Al粉末粒度為3μm，陶瓷TiC粉末粒度為5μm，Si₃N₄粉末粒度為10μm，外層1組分按重量百分比計：金剛石粉末為50％，立方氮化硼粉末為35％，Co粉末為5％，Al粉末為4％，陶瓷TiC粉末為4％，陶瓷Si₃N₄粉末為2％；

b：模具組裝，所述中空硬質(zhì)合金圓柱形基體3的中心孔為原料組裝的定位孔，以定位孔為基準，將中空硬質(zhì)合金圓柱形基體3置于內(nèi)壁為圓柱面的模具中，在中空硬質(zhì)合金圓柱形基體3的外側(cè)面與模具內(nèi)壁之間填充內(nèi)層2的原料并壓實，得到組裝體A；從模具中取出組裝體A；然后以定位孔為基準，將組裝體A置于內(nèi)壁為滾花刀齒形的成型模具中，在所述組裝體A的外側(cè)面與成型模具內(nèi)壁之間填充外層1的原料并壓實，得到組裝體B；再將組裝體B裝入石墨杯5中，如圖2所示，石墨杯5為無頂面的杯狀，石墨杯5的底面為平面，石墨杯5的外側(cè)面為圓柱面，石墨杯5的內(nèi)側(cè)面為凹形雙曲面，石墨杯5的內(nèi)側(cè)面上的刀齒形狀與超硬材料滾花刀的刀齒形狀相對應(yīng)，組裝體B與石墨杯5內(nèi)側(cè)壁間墊有一圈鈮片6，如圖3所示，鈮片6的齒形與組裝體B的外周齒形一致，鈮片6的展開后側(cè)面為長方形，得到組裝體C；再在組裝體C的定位孔裝入硬質(zhì)合金圓柱體4，硬質(zhì)合金圓柱體4的高度與組裝體C的中心孔的高度相等，硬質(zhì)合金圓柱體4與組裝體C的中心孔緊密結(jié)合，得到組裝件D12，如圖1所示；將組裝件D12放入石墨片7、鋼圈8、葉蠟石粉壓塊9、和金屬片10后得到組裝件E，如圖4所示；

c：燒結(jié)，將步驟b中得到的組裝件E通過加熱和加壓燒結(jié)成型，先在1.3min內(nèi)由0Pa升壓到6GPa，后在1.5min內(nèi)升溫至1550℃，在6GPa、1550℃條件下保持8.5min，然后，經(jīng)0.5min降低溫度至1300℃，在6GPa、1300℃條件下保持4.5min，停止加熱，保持壓力6min，之后直接降溫去壓，燒結(jié)得到總厚度為4.5mm的超硬材料滾花刀坯體，所述內(nèi)層和外層燒結(jié)后與中空硬質(zhì)合金圓柱形基體呈一個整體，內(nèi)層和外層在燒結(jié)后無明顯的界面；

d：成品加工，利用平面磨削加工步驟c得到的超硬材料滾花刀坯體的上下兩個端面，再研磨加工到要求的滾花刀的厚度h為20mm，得到中間品A；利用電火花加工方法與內(nèi)孔研磨方法加工中間品A，得到具有沿軸向直徑d為8mm的連接孔的中間品B11；利用電火花、激光、研磨的方法對中間品B11進行刀齒加工，得到直徑D為25mm、總厚度為5mm的凹形雙曲面形超硬材料滾花刀，如圖8所示，其外層1沿徑向外周邊沿周長方向分布多個刀齒，相鄰刀齒間的夾角α為60°。如圖13所示，當(dāng)中間品B11的橫軸向方向與所用的加工刀的刀齒方向的夾角β為135°時，該超硬材料滾花刀為凹形雙曲面形的右斜紋超硬材料滾花刀。

實施例6

如圖1～如圖4所示，如圖9和圖14所示，一種超硬材料滾花刀的加工方法，超硬材料滾花刀包括超硬材料粉末與粘結(jié)劑粉末經(jīng)燒結(jié)形成的燒結(jié)層，所述燒結(jié)層沿中空硬質(zhì)合金圓柱形基體3的徑向分為內(nèi)層2和外層1，所述內(nèi)層2和外層1的原料均為超硬材料粉末和粘結(jié)劑粉末的混合內(nèi)層2為連接過渡層，外層1為刀齒應(yīng)用層，所述加工方法包括以下步驟：

a：原料準備，內(nèi)層2的超硬材料粉末為粒度為20μm的金剛石粉末，內(nèi)層2的粘結(jié)劑粉末為粒度為6μm的Co粉末和粒度為12μm的Ni粉末，內(nèi)層2組分按重量百分比計：金剛石粉末為80％，Co粉末為10％，Ni粉末為10％；外層1的超硬材料粉末為粒度為12μm的金剛石粉末和粒度為15μm的立方氮化硼粉末，外層1的粘結(jié)劑粉末為Co和Al粉末和陶瓷TiC和Si₃N₄粉末，Co粉末粒度為4μm，Al粉末粒度為7μm，陶瓷TiC粉末粒度為6μm，Si₃N₄粉末粒度為12μm，外層1組分按重量百分比計：金剛石粉末為48％，立方氮化硼粉末為30％，Co粉末為8％，Al粉末為6％，陶瓷TiC粉末為4％，陶瓷Si₃N₄粉末為4％；

b：模具組裝，所述中空硬質(zhì)合金圓柱形基體3的中心孔為原料組裝的定位孔，以定位孔為基準，將中空硬質(zhì)合金圓柱形基體3置于內(nèi)壁為圓柱面的模具中，在中空硬質(zhì)合金圓柱形基體3的外側(cè)面與模具內(nèi)壁之間填充內(nèi)層2的原料并壓實，得到組裝體A；從模具中取出組裝體A；然后以定位孔為基準，將組裝體A置于內(nèi)壁為滾花刀齒形的成型模具中，在所述組裝體A的外側(cè)面與成型模具內(nèi)壁之間填充外層1的原料并壓實，得到組裝體B；再將組裝體B裝入石墨杯5中，如圖2所示，石墨杯5為無頂面的杯狀，石墨杯5的底面為平面，石墨杯5的外側(cè)面為圓柱面，石墨杯5的內(nèi)側(cè)面為凸形雙曲面，石墨杯5的內(nèi)側(cè)面上的刀齒形狀與超硬材料滾花刀的刀齒形狀相對應(yīng)，組裝體B與石墨杯5內(nèi)側(cè)壁間墊有一圈鈮片6，如圖3所示，鈮片6的齒形與組裝體B的外周齒形一致，鈮片6的展開后側(cè)面為長方形，得到組裝體C；再在組裝體C的定位孔裝入硬質(zhì)合金圓柱體4，硬質(zhì)合金圓柱體4的高度與組裝體C的中心孔的高度相等，硬質(zhì)合金圓柱體4與組裝體C的中心孔緊密結(jié)合，得到組裝件D12，如圖1所示；將組裝件D12放入石墨片7、鋼圈8、葉蠟石粉壓塊9、和金屬片10后得到組裝件E，如圖4所示；

c：燒結(jié)，將步驟b中得到的組裝件E通過加熱和加壓燒結(jié)成型，先在1.3min內(nèi)由0Pa升壓到6GPa，后在1.5min內(nèi)升溫至1550℃，在6GPa、1550℃條件下保持8.5min，然后，經(jīng)0.5min降低溫度至1300℃，在6GPa、1300℃條件下保持4.5min，停止加熱，保持壓力6min，之后直接降溫去壓，燒結(jié)得到總厚度為4.5mm的超硬材料滾花刀坯體，所述內(nèi)層和外層燒結(jié)后與中空硬質(zhì)合金圓柱形基體呈一個整體，內(nèi)層和外層在燒結(jié)后無明顯的界面；

d：成品加工，利用平面磨削加工步驟c得到的超硬材料滾花刀坯體的上下兩個端面，再研磨加工到要求的滾花刀的厚度h為8mm，得到中間品A；利用電火花加工方法與內(nèi)孔研磨方法加工中間品A，得到具有沿軸向直徑d為6mm的連接孔的中間品B11；利用電火花、激光、研磨的方法對中間品B11進行刀齒加工，得到直徑D為20mm、總厚度為3mm的凸形雙曲面形超硬材料滾花刀，如圖9所示，其外層1沿徑向外周邊沿周長方向分布多個刀齒，相鄰刀齒間的夾角α為80°。如圖14所示，當(dāng)中間品B11的橫軸向方向與所用的加工刀的刀齒方向的夾角β為135°和45°時，該超硬材料滾花刀為凸形雙曲面形的網(wǎng)紋形式超硬材料滾花刀。

實施例7

如圖1～如圖4所示，如圖5和圖10所示，一種超硬材料滾花刀的加工方法，超硬材料滾花刀包括超硬材料粉末與粘結(jié)劑粉末經(jīng)燒結(jié)形成的燒結(jié)層，所述燒結(jié)層沿中空硬質(zhì)合金圓柱形基體3的徑向分為內(nèi)層2和外層1，所述內(nèi)層2和外層1的原料均為超硬材料粉末和粘結(jié)劑粉末的混合內(nèi)層2為連接過渡層，外層1為刀齒應(yīng)用層，所述加工方法包括以下步驟：

a：原料準備，內(nèi)層2的超硬材料粉末為粒度為20μm的金剛石粉末，內(nèi)層2的粘結(jié)劑粉末為粒度為6μm的Co粉末和粒度為12μm的Ni粉末，內(nèi)層2組分按重量百分比計：金剛石粉末為80％，Co粉末為5％，Ni粉末為15％；外層1的超硬材料粉末為粒度為12μm的金剛石粉末和粒度為15μm的立方氮化硼粉末，外層1的粘結(jié)劑粉末為Co和Al粉末和陶瓷TiC和Si₃N₄粉末，Co粉末粒度為4μm，Al粉末粒度為7μm，陶瓷TiC粉末粒度為6μm，Si₃N₄粉末粒度為12μm，外層1組分按重量百分比計：金剛石粉末為55％，立方氮化硼粉末為30％，Co粉末為4％，Al粉末為5％，陶瓷TiC粉末為2％，陶瓷Si₃N₄粉末為4％；

b：模具組裝，所述中空硬質(zhì)合金圓柱形基體3的中心孔為原料組裝的定位孔，以定位孔為基準，將中空硬質(zhì)合金圓柱形基體3置于內(nèi)壁為圓柱面的模具中，在中空硬質(zhì)合金圓柱形基體3的外側(cè)面與模具內(nèi)壁之間填充內(nèi)層2的原料并壓實，得到組裝體A；從模具中取出組裝體A；然后以定位孔為基準，將組裝體A置于內(nèi)壁為滾花刀齒形的成型模具中，在所述組裝體A的外側(cè)面與成型模具內(nèi)壁之間填充外層1的原料并壓實，得到組裝體B；再將組裝體B裝入石墨杯5中，如圖2所示，石墨杯5為無頂面的杯狀，石墨杯5的底面為平面，石墨杯5的外側(cè)面為圓柱面，石墨杯5的內(nèi)側(cè)面為圓柱面，石墨杯5的內(nèi)側(cè)面上的刀齒形狀與超硬材料滾花刀的刀齒形狀相對應(yīng)，組裝體B與石墨杯5內(nèi)側(cè)壁間墊有一圈鈮片6，如圖3所示，鈮片6的齒形與組裝體B的外周齒形一致，鈮片6的展開后側(cè)面為長方形，得到組裝體C；再在組裝體C的定位孔裝入硬質(zhì)合金圓柱體4，硬質(zhì)合金圓柱體4的高度與組裝體C的中心孔的高度相等，硬質(zhì)合金圓柱體4與組裝體C的中心孔緊密結(jié)合，得到組裝件D12，如圖1所示；將組裝件D12放入石墨片7、鋼圈8、葉蠟石粉壓塊9、和金屬片10后得到組裝件E，如圖4所示；

c：燒結(jié)，將步驟b中得到的組裝件E通過加熱和加壓燒結(jié)成型，先在1.3min內(nèi)由0Pa升壓到6GPa，后在1.5min內(nèi)升溫至1550℃，在6GPa、1550℃條件下保持8.5min，然后，經(jīng)0.5min降低溫度至1300℃，在6GPa、1300℃條件下保持4.5min，停止加熱，保持壓力6min，之后直接降溫去壓，燒結(jié)得到總厚度為4.5mm的超硬材料滾花刀坯體，所述內(nèi)層和外層燒結(jié)后與中空硬質(zhì)合金圓柱形基體呈一個整體，內(nèi)層和外層在燒結(jié)后無明顯的界面；

d：成品加工，利用平面磨削加工步驟c得到的超硬材料滾花刀坯體的上下兩個端面，再研磨加工到要求的滾花刀的厚度h為15mm，得到中間品A；利用電火花加工方法與內(nèi)孔研磨方法加工中間品A，得到具有沿軸向直徑d為6mm的連接孔的中間品B11；利用電火花、激光、研磨的方法對中間品B11進行刀齒加工，得到直徑D為15mm、總厚度為3mm的圓柱形超硬材料滾花刀，如圖5所示，其外層1沿徑向外周邊沿周長方向分布多個刀齒，相鄰刀齒間的夾角α為2°。如圖10所示，當(dāng)中間品B11的橫軸向方向與所用的加工刀的刀齒方向的夾角β為0°時，該超硬材料滾花刀為圓柱形橫直紋超硬材料滾花刀。

以上所述之實施例，只是本發(fā)明的較佳實施例而已，僅僅用以解釋本發(fā)明，并非限制本發(fā)明實施范圍，故凡在本發(fā)明的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化和改進等，均應(yīng)包括于本發(fā)明申請專利范圍內(nèi)。