CN115723061B - 一种多角度的pcd磨具及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于磨具加工技术领域，具体而言，涉及一种多角度的PCD磨具及其制备方法，多角度PCD磨具的PCD片具有正前角刃口和负前角刃口；制备方法包括步骤1：将待加工PCD磨具安装在超短脉冲激光加工装置上；步骤2：加工端面负前角刃口前刀面和端面正前角刃口后刀面；步骤3：加工圆周负前角刃口前刀面和圆周正前角刃口后刀面；步骤4：加工端面负前角刃口后刀面和端面正前角刃口前刀面；步骤5：加工圆周负前角刃口后刀面和圆周正前角刃口前刀面；步骤6：依次重复步骤2至步骤5直至所有刃口加工完毕；通过本发明，实现端面磨削和圆周磨削时正负前角交替加工，改善加工中的磨削力、磨削热、待加工件表面质量和完整性。

Description

一种多角度的PCD磨具及其制备方法

技术领域

本发明属于磨具加工技术领域，具体而言，涉及一种多角度的PCD磨具及其制备方法。

背景技术

磨具是用以磨削、研磨和抛光的工具，大部分的磨具是用磨料加上结合剂制成的人造磨具，也有用天然矿岩直接加工成的天然磨具，磨具除在机械制造和其他金属加工工业中被广泛采用外，还用于粮食加工、造纸工业和陶瓷、玻璃、石材、塑料、橡胶、木材等非金属材料的加工。

现有的聚晶金刚石(简称PCD)磨具存在切削刃单一的问题，即单纯的正前角切削刃或者负前角切削刃。负前角磨削时，工件材料将受到很大的压应力作用，进而导致很大的法向力，且法向力在加工中对于裂纹的产生具有主导作用，会导致裂纹的生成和拓展，进而影响被磨削工件的表面和亚表面质量，但负前角磨削不易出现崩刃的现象；正前角切削加工时，能够有效减小磨削力、比磨削能，可有效降低加工后工件的微裂纹、残余应力、相变、位错、波纹等表面和亚表面损伤，大大提高材料表面完整性，但切削刃的强度降低，容易出现崩刃的情况。

发明内容

本发明针对现有技术缺陷，提出一种多角度的PCD磨具及其制备方法，利用超短脉冲激光在PCD片上交替加工出正负前角刃口，实现端面磨削和圆周磨削时正负前角交替加工，从而改善加工中的磨削力和磨削热、待加工表面质量与完整性、加工效率。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案提供了一种多角度的PCD磨具，所述多角度PCD磨具安装在PCD磨具超短脉冲激光加工装置上加工刀刃；

所述多角度PCD磨具包括PCD片；所述PCD片为环形结构，所述PCD片的端面和圆周外壁均具有多个正前角刃口和负前角刃口；所述正前角刃口和所述负前角刃口组成所述多角度PCD磨具的正负前角交替磨削面；所述正前角刃口和所述负前角刃口均包括前刀面和后刀面；

所述正前角刃口包括多个端面正前角刃口和多个圆周正前角刃口，所述负前角刃口包括多个端面负前角刃口和多个圆周负前角刃口；多个所述端面负前角刃口和多个所述端面正前角刃口分布于所述PCD片的端面，多个所述圆周负前角刃口和多个所述圆周正前角刃口分布于所述PCD片的圆周外壁；所述端面负前角刃口和所述端面正前角刃口为相邻刃口；所述圆周负前角刃口和所述圆周正前角刃口为相邻刃口；每个所述负前角刃口由所述端面负前角刃口延伸至圆周外壁的所述圆周负前角刃口组成；每个所述正前角刃口由所述端面正前角刃口延伸至圆周外壁的所述圆周正前角刃口组成；

所述端面负前角刃口包括端面负前角刃口前刀面和端面负前角刃口后刀面；所述端面正前角刃口包括端面正前角刃口前刀面和端面正前角刃口后刀面；所述圆周负前角刃口包括圆周负前角刃口前刀面和圆周负前角刃口后刀面；所述圆周正前角刃口包括圆周正前角刃口前刀面和圆周正前角刃口后刀面；所述端面负前角刃口前刀面、所述端面负前角刃口后刀面、所述端面正前角刃口前刀面、所述端面正前角刃口后刀面、所述圆周负前角刃口前刀面、所述圆周负前角刃口后刀面、所述圆周正前角刃口前刀面和所述圆周正前角刃口后刀面均具有磨削面；

所述端面负前角刃口前刀面和所述端面正前角刃口前刀面组成所述多角度PCD磨具的端面的正负前角顺时针磨削刀面；所述圆周负前角刃口前刀面和所述圆周正前角刃口前刀面组成所述多角度PCD磨具的圆周面的正负前角顺时针磨削刀面；所述端面负前角刃口后刀面和所述端面正前角刃口后刀面组成所述多角度PCD磨具的端面的正负前角逆时针磨削刀面；所述圆周负前角刃口后刀面和所述圆周正前角刃口后刀面组成所述多角度PCD磨具的圆周面的正负前角逆时针磨削刀面。

进一步地，所述多角度PCD磨具还包括夹持结构和金属基体；

所述金属基体的底部采用钎焊的方式固定在所述夹持结构的顶部；

所述金属基体的顶部采用钎焊的方式固定在所述PCD片的底部；

所述夹持结构与所述PCD磨具超短脉冲激光加工装置固定连接。

一种如上述任意一项所述的多角度的PCD磨具的制备方法，所述多角度PCD磨具的制备方法包括：

步骤1：将待加工PCD磨具安装在PCD磨具超短脉冲激光加工装置上；

步骤2：根据所述PCD片的刃口设计间距，设置相匹配的数控插补路径和激光平均功率、重复频率等激光参数，加工相邻的所述端面负前角刃口前刀面和所述端面正前角刃口后刀面；

步骤3：在所述步骤2的基础上，将可旋转工作台绕X轴旋转至90°，在所述PCD片的圆周表面加工所述圆周负前角刃口前刀面和所述圆周正前角刃口后刀面；

步骤4：根据设计的所述PCD片的刀刃数n，将可旋转工作台绕Z轴旋转180°/n，根据激光束沿所述PCD片的端面的运动轨迹进行加工，分别加工出相邻的所述端面负前角刃口后刀面和所述端面正前角刃口前刀面；

步骤5：在所述步骤4的基础上，将可旋转工作台绕X轴旋转至90°，精密滑台回到所述步骤3设置的坐标原点，在所述PCD片的圆周外壁以坐标原点为起始点继续加工出相邻的所述圆周负前角刃口后刀面和所述圆周正前角刃口前刀面；

步骤6：将可旋转工作台绕X轴旋转至0°，依次重复所述步骤2至所述步骤5(n/2-1)次，直至所述PCD片上的的所有所述端面负前角刃口、所述端面正前角刃口、所述圆周负前角刃口和所述圆周正前角刃口加工完毕。

进一步地，所述步骤2中的加工相邻的所述端面负前角刃口前刀面和所述端面正前角刃口后刀面具体包括：

步骤2.1：根据旋光模组出射的激光束加工端面负前角刃口前刀面和端面正前角刃口后刀面；

步骤2.2：根据所述步骤2.1中所述PCD片的端面相邻的所述端面负前角刃口前刀面和所述端面正前角刃口后刀面加工完毕后，精密滑台回到所述步骤1设置的坐标原点。

进一步地，所述步骤3中的加工相邻的所述圆周负前角刃口前刀面和所述圆周正前角刃口后刀面具体包括：

步骤3.1：将可旋转工作台绕X轴旋转至90°，使所述PCD片的环形外壁位于旋光模组的下方，使聚焦系统垂直出射的光束位于坐标原点处，设置相匹配的数控插补路径和激光平均功率、重复频率等激光参数，选取相匹配的旋转速度、棱镜角度和平移反射镜位置等旋光模组参数开始加工；

步骤3.2：根据所述步骤3.1中所述PCD片的圆周外壁上相邻的所述圆周负前角刃口前刀面和所述圆周正前角刃口后刀面加工完毕，将可旋转工作台绕X轴旋转至0°，精密滑台回到所述步骤1设置的坐标原点。

进一步地，其特征在于，所述激光束具有负锥度激光束、零锥度激光束和正锥度激光束三种模式。

进一步地，所述步骤2中加工相邻的所述端面负前角刃口前刀面和所述端面正前角刃口后刀面时，初始激光束采用负锥度激光束，当负锥度激光束由坐标原点加工出所述端面正前角刃口后刀面后，负锥度激光束切换为零锥度激光束，零锥度激光束按照激光束沿所述PCD片的端面的运动轨迹运动至设定位置，切换为正锥度激光束进行所述端面负前角刃口前刀面的加工；

所述步骤3中加工相邻的所述圆周负前角刃口前刀面和所述圆周正前角刃口后刀面采用的激光束加工方式与所述步骤2相同；

所述步骤4中加工相邻的所述端面负前角刃口后刀面和所述端面正前角刃口前刀面时，初始激光束采用正锥度激光束，当正锥度激光束由坐标原点运动到两个刃口的设计间距中间后切换为负锥度激光束，直至按照激光束沿所述PCD片的端面的运动轨迹加工到位，分别加工出相邻的所述端面负前角刃口后刀面和所述端面正前角刃口前刀面；

所述步骤5中加工相邻的所述圆周负前角刃口后刀面和所述圆周正前角刃口前刀面采用的激光束加工方式与所述步骤4相同。

本发明的有益效果是：

第一、本发明采用的技术方案是通过PCD磨具超短脉冲激光加工装置在待加工PCD磨具的PCD片的端面和圆周外壁上加工出多个正前角刃口和负前角刃口，正前角刃口和负前角刃口组成多角度PCD磨具的正负前角交替磨削面，多角度PCD磨具旋转时，PCD片的端面的正负前角刃口和PCD片的圆周外壁的正负前角刃口能够交替切削和磨削，能够改善加工中的磨削力和磨削热，提高被磨削工件的表面质量、完整性和加工效率；

第二、本发明的正前角刃口包括多个端面正前角刃口和多个圆周正前角刃口，负前角刃口包括多个端面负前角刃口和多个圆周负前角刃口，端面正前角刃口、圆周正前角刃口、端面负前角刃口和圆周负前角刃口上均具有前刀面和后刀面，当多角度PCD磨具顺时针旋转时，端面正前角刃口、圆周正前角刃口、端面负前角刃口和圆周负前角刃口上的前刀面对被磨削工件进行正负前角交替切削和磨削，当多角度PCD磨具逆时针旋转时，端面正前角刃口、圆周正前角刃口、端面负前角刃口和圆周负前角刃口上的后刀面对被磨削工件进行正负前角交替切削和磨削，前刀面磨损严重时能够切换后刀面使用，该结构提高了多角度PCD磨具的使用寿命。

附图说明

图1是本发明实施例的PCD磨具超短脉冲激光加工装置的示意图；

图2是图1的PCD磨具超短脉冲激光加工装置的可旋转工作台旋转90°的示意图；

图3是本发明实施例的多角度PCD磨具的整体结构示意图；

图4是本发明实施例的三种模式激光束的示意图；

图5是本发明实施例的端面负前角刃口前刀面和端面正前角刃口后刀面的加工示意图一；

图6是本发明实施例的端面负前角刃口前刀面和端面正前角刃口后刀面的加工示意图二；

图7是本发明实施例的端面负前角刃口前刀面和端面正前角刃口后刀面的示意图；

图8是本发明实施例的圆周负前角刃口前刀面和圆周正前角刃口后刀面的示意图；

图9是本发明实施例的端面负前角刃口后刀面和端面正前角刃口前刀面的加工示意图一；

图10是本发明实施例的端面负前角刃口后刀面和端面正前角刃口前刀面的加工示意图二；

图11是本发明实施例的PCD片加工成型后的结构示意图。

其中，A1-超短脉冲激光光源；A2-CCD模组；A3-反射镜片；A4-旋光模组；A5-聚焦系统；A6-精密同轴吹气装置；A7-卡钳；A8-可旋转工作台；A9-转台体；A10-精密滑台；B-待加工PCD磨具；1-多角度PCD磨具；10-夹持结构；11-金属基体；12-PCD片；120-端面负前角刃口；1200-端面负前角刃口前刀面；1201-端面负前角刃口后刀面；121-端面正前角刃口；1210-端面正前角刃口前刀面；1211-端面正前角刃口后刀面；122-圆周负前角刃口；1220-圆周负前角刃口前刀面；1221-圆周负前角刃口后刀面；123-圆周正前角刃口；1230-圆周正前角刃口前刀面；1231-圆周正前角刃口后刀面。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明提供的一种多角度的PCD磨具及其制备方法，待加工的PCD磨具安装在PCD磨具超短脉冲激光加工装置上，PCD磨具超短脉冲激光加工装置用于对待加工PCD磨具进行刃口加工。

如图1、图2所示，PCD磨具超短脉冲激光加工装置包括超短脉冲激光光源A1、CCD模组A2、反射镜片A3、旋光模组A4、聚焦系统A5、精密同轴吹气装置A6、卡钳A7、可旋转工作台A8、转台体A9和精密滑台A10。待加工PCD磨具B固定安装在PCD磨具超短脉冲激光加工装置上。

图1中的坐标表示PCD磨具超短脉冲激光加工装置的当前位置坐标。

转台体A9具有垂直于XOY平面和垂直于YOZ平面的旋转轴，垂直于XOY平面的旋转轴绕坐标Z轴转动，垂直于YOZ平面的旋转轴绕坐标X轴转动。

可旋转工作台A8设置在转台体A9的垂直于XOY平面的旋转轴上，待加工PCD磨具B通过卡钳A7固定在可旋转工作台A8上；通过转台体A9的垂直于XOY平面和YOZ平面的旋转轴转动，带动可旋转工作台A8上的待加工PCD磨具B分别绕Z轴和X轴转动。

旋光模组A4和聚焦系统A5固定在精密滑台A10上，精密滑台A10可沿Z轴方向上下移动，保证待加工零件表面位于激光焦平面处，同时精密滑台A10通过精密导轨沿X轴和Y轴方向移动。

精密滑台A10沿X轴、Y轴和Z轴的运动，以及可旋转工作台A8绕Z轴和X轴的转动均由PCD磨具超短脉冲激光加工装置的数控系统和伺服电机控制，可实现多轴联动，保证加工的高度自动化。

精密滑台A10的底部通过支架固定有水平安装的聚焦系统A5，精密同轴吹气装置A6位于聚焦系统A5的底部，待加工PCD磨具B的加工区域位于精密同轴吹气装置A6的下方，精密同轴吹气装置A6用于向待加工PCD磨具B的加工区域吹惰性气体，能够有效的隔绝氧气，避免材料表面高温变质，迅速去除气化和碎裂的材料，保证材料加工效率和加工质量。

精密滑台A10的上方设有旋光模组A4，超短脉冲激光光源A1发射脉冲激光，脉冲激光经过反射镜片A3反射进入旋光模组A4，CCD模组A2实时监测加工过程，从旋光模组A4出射的激光经聚焦系统A5聚焦，聚焦后的激光光斑在待加工PCD磨具B的加工面上高速圆周运动，形成旋切，高速旋转的激光能够保证整个辐射区域内能量分布均匀，减少光束偏振和光斑形状对加工区域造成的影响。

如图3、图11所示，本发明提供的一种多角度的PCD磨具及其制备方法，待加工PCD磨具B经过PCD磨具超短脉冲激光加工装置加工转变为多角度PCD磨具1。多角度PCD磨具1包括夹持结构10、金属基体11和PCD片12。

PCD磨具1为圆柱型结构，金属基体11的底部采用钎焊的方式固定在夹持结构10的顶部，PCD片12的底部采用钎焊的方式固定在金属基体11的顶部。

PCD片12上具有多个加工的多角度的刃口，用于端面磨削和圆周磨削时正负前角交替切削和磨削；PCD片12加工多角度的刃口时，通过夹持部分10固定在PCD磨具超短脉冲激光加工装置的卡钳A7中。

PCD片12为环形结构，PCD片12包括多个端面负前角刃口120、多个端面正前角刃口121、多个圆周负前角刃口122和多个圆周正前角刃口123；其中，端面负前角刃口120和端面正前角刃口121为相邻刃口，圆周负前角刃口122和圆周正前角刃口123为相邻刃口。

PCD片12上的每个刀刃之间的分布形态根据需求设定，多个端面负前角刃口120和多个端面正前角刃口121分布于PCD片12的端面，多个圆周负前角刃口122和多个圆周正前角刃口123分布于环形结构的圆周外壁。

PCD片12上的每个负前角切削刃由端面负前角刃口120延伸至环形结构外壁的圆周负前角刃口122，PCD片12上的每个正前角切削刃由端面正前角刃口121延伸至环形结构外壁的圆周正前角刃口123组成。

端面负前角刃口120包括端面负前角刃口前刀面1200和端面负前角刃口后刀面1201，端面正前角刃口121包括端面正前角刃口前刀面1210和端面正前角刃口后刀面1211，圆周负前角刃口122包括圆周负前角刃口前刀面1220和圆周负前角刃口后刀面1221，圆周正前角刃口123包括圆周正前角刃口前刀面1230和圆周正前角刃口后刀面1231。

端面负前角刃口前刀面1200、端面负前角刃口后刀面1201、端面正前角刃口前刀面1210、端面正前角刃口后刀面1211、圆周负前角刃口前刀面1220、圆周负前角刃口后刀面1221、圆周正前角刃口前刀面1230和圆周正前角刃口后刀面1231均具有磨削面。

当多角度PCD磨具1使用端面顺时针旋转时，端面负前角刃口前刀面1200和端面正前角刃口前刀面1210实现多角度PCD磨具1的正前角刀面和负前角刀面的交替磨削；当多角度PCD磨具1使用环形外壁顺时针旋转时，圆周负前角刃口前刀面1220和圆周正前角刃口前刀面1230实现多角度PCD磨具1的正前角刀面和负前角刀面的交替磨削。

当多角度PCD磨具1使用端面逆时针旋转时，端面负前角刃口后刀面1201和端面正前角刃口后刀面1211实现多角度PCD磨具1的正前角刀面和负前角刀面的交替磨削；当多角度PCD磨具1使用环形外壁逆时针旋转时，圆周负前角刃口后刀面1221和圆周正前角刃口后刀面1231实现多角度PCD磨具1的正前角刀面和负前角刀面的交替磨削。

正负前角交替磨削能够改善加工中的磨削力和磨削热、待加工表面质量与完整性、加工效率。

多角度PCD磨具1的端面和环形外壁上的刃口能够同时参与磨削。

本发明提供的一种多角度的PCD磨具及其制备方法，制备方法包括以下步骤：

步骤1：将待加工PCD磨具B安装在PCD磨具超短脉冲激光加工装置上。

将夹持部分10通过卡钳A7固定在可旋转工作台A8上，调节精密滑台A10的位置，使聚焦系统A5垂直出射的光束与PCD片12的环形外壁相切，并记录相切点为坐标原点。

步骤2：根据PCD片12的刃口设计间距，设置相匹配的数控插补路径和激光平均功率、重复频率等激光参数，加工相邻的端面负前角刃口前刀面1200和端面正前角刃口后刀面1211。

步骤2.1：根据旋光模组A4出射的激光束加工端面负前角刃口前刀面1200和端面正前角刃口后刀面1211。

如图4所示，旋光模组A4出射的激光束具有三种模式，选取相匹配的旋转速度、棱镜角度和平移反射镜位置等旋光模组参数，在PCD片12的端面加工出具有设定角度的刃口。

如图5所示，在本实施例中，旋光模组A4出射的激光束采用两种模式，初始激光束采用负锥度激光束，当负锥度激光束由坐标原点运动到两个刃口的设计间距中间后切换为正锥度激光束，直至按照激光束沿PCD片12的端面的运动轨迹加工到位，分别加工出相邻的端面负前角刃口前刀面1200和端面正前角刃口后刀面1211。

如图6所示，在另一种实施中，旋光模组A4出射的激光束采用三种模式，初始激光束采用负锥度激光束，当负锥度激光束由坐标原点加工出端面正前角刃口后刀面1211后，负锥度激光束切换为零锥度激光束，零锥度激光束按照激光束沿PCD片12的端面的运动轨迹运动至设定位置，切换为正锥度激光束进行端面负前角刃口前刀面1200的加工。

步骤2.2：根据步骤2.1中PCD片12的端面相邻的端面负前角刃口前刀面1200和端面正前角刃口后刀面1211加工完毕后，精密滑台A10回到步骤1设置的坐标原点。

步骤3：在步骤2的基础上，将可旋转工作台A8绕X轴旋转至90°，在PCD片12的圆周表面加工相邻的圆周负前角刃口前刀面1220和圆周正前角刃口后刀面1231。

步骤3.1：将可旋转工作台A8绕X轴旋转至90°，使PCD片12的环形外壁位于旋光模组A4的下方，使聚焦系统A5垂直出射的光束位于坐标原点处，设置相匹配的数控插补路径和激光平均功率、重复频率等激光参数，选取相匹配的旋转速度、棱镜角度和平移反射镜位置等旋光模组参数。

如图7所示，在PCD片12的环形外壁以坐标原点为起始点，通过旋光模组A4出射的激光束继续加工出圆周负前角刃口前刀面1220和圆周正前角刃口后刀面1231。圆周负前角刃口前刀面1220由端面负前角刃口前刀面1200的边沿延伸至环形结构外壁，圆周正前角刃口后刀面1231由端面正前角刃口后刀面1211的边沿延伸至环形结构外壁。

步骤3中加工相邻的圆周负前角刃口前刀面1220和圆周正前角刃口后刀面1231采用的激光束加工方式与步骤2相同。

步骤3.2：根据步骤3.1中PCD片12的环形外壁上相邻的圆周负前角刃口前刀面1220和圆周正前角刃口后刀面1231加工完毕，将可旋转工作台A8绕X轴旋转至0°，精密滑台A10回到步骤1设置的坐标原点。

步骤4：根据设计的PCD片12的刀刃数n，将可旋转工作台A8绕Z轴旋转180°/n，根据激光束沿PCD片12的端面的运动轨迹进行加工，分别加工出相邻的端面负前角刃口后刀面1201和端面正前角刃口前刀面1210。

PCD片12的端面相邻的端面负前角刃口后刀面1201和端面正前角刃口前刀面1210加工完毕后，精密滑台A10回到步骤1设置的坐标原点。

需要说明的是，步骤4与步骤2的操作方法相同，与步骤2的区别点在于初始激光束的模式和结束时激光束的模式不同。

如图7所示，在本实施例中，旋光模组A4出射的激光束采用两种模式，初始激光束采用正锥度激光束，当正锥度激光束由坐标原点运动到两个刃口的设计间距中间后切换为负锥度激光束，直至按照激光束沿PCD片12的端面的运动轨迹加工到位，分别加工出相邻的端面负前角刃口后刀面1201和端面正前角刃口前刀面1210。

如图8所示，在另一种实施中，旋光模组A4出射的激光束采用三种模式，初始激光束采用正锥度激光束，当正锥度激光束由坐标原点加工出端面负前角刃口后刀面1201后，正锥度激光束切换为零锥度激光束，零锥度激光束按照激光束沿PCD片12的端面的运动轨迹运动至设定位置，切换为负锥度激光束进行端面正前角刃口前刀面1210的加工。

步骤5：在步骤4的基础上，将可旋转工作台A8绕X轴旋转至90°，精密滑台A10回到步骤3设置的坐标原点。在PCD片12的环形外壁以坐标原点为起始点继续加工出相邻的圆周负前角刃口后刀面1221和圆周正前角刃口前刀面1230。

PCD片12的环形外壁的圆周负前角刃口后刀面1221和圆周正前角刃口前刀面1230加工完毕后，精密滑台A10回到步骤1设置的坐标原点。

步骤6：将可旋转工作台A8绕X轴旋转至0°，依次重复步骤2至步骤5(n/2-1)次，直至PCD片12上的的所有端面负前角刃口120、端面正前角刃口121、圆周负前角刃口122和圆周正前角刃口123加工完毕。

如图9所示，加工后的正前角刃口和负前角刃口分布在PCD片12的端面和环形外壁。

在本发明中，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

附图中的各个部件的形状均是示意性的，不排除与其真实形状存在一定差异，附图仅用于对本发明的原理进行说明，并非意在对本发明进行限制。

尽管参考附图详地公开了本发明，但应理解的是，这些描述仅仅是示例性的，并非用来限制本发明的应用。本发明的保护范围由附加权利要求限定，并可包括在不脱离本发明保护范围和精神的情况下针对发明所作的各种变型、改型及等效方案。

Claims (7)

1.一种多角度的PCD磨具，其特征在于，所述多角度PCD磨具(1)安装在PCD磨具超短脉冲激光加工装置上加工刀刃；

所述多角度PCD磨具(1)包括PCD片(12)；所述PCD片(12)为环形结构，所述PCD片(12)的端面和圆周外壁均具有多个正前角刃口和负前角刃口；所述正前角刃口和所述负前角刃口组成所述多角度PCD磨具(1)的正负前角交替磨削面；所述正前角刃口和所述负前角刃口均包括前刀面和后刀面；

所述正前角刃口包括多个端面正前角刃口(121)和多个圆周正前角刃口(123)，所述负前角刃口包括多个端面负前角刃口(120)和多个圆周负前角刃口(122)；多个所述端面负前角刃口(120)和多个所述端面正前角刃口(121)分布于所述PCD片(12)的端面，多个所述圆周负前角刃口(122)和多个所述圆周正前角刃口(123)分布于所述PCD片(12)的圆周外壁；所述端面负前角刃口(120)和所述端面正前角刃口(121)为相邻刃口；所述圆周负前角刃口(122)和所述圆周正前角刃口(123)为相邻刃口；每个所述负前角刃口由所述端面负前角刃口(120)延伸至圆周外壁的所述圆周负前角刃口(122)组成；每个所述正前角刃口由所述端面正前角刃口(121)延伸至圆周外壁的所述圆周正前角刃口(123)组成；

所述端面负前角刃口(120)包括端面负前角刃口前刀面(1200)和端面负前角刃口后刀面(1201)；所述端面正前角刃口(121)包括端面正前角刃口前刀面(1210)和端面正前角刃口后刀面(1211)；所述圆周负前角刃口(122)包括圆周负前角刃口前刀面(1220)和圆周负前角刃口后刀面(1221)；所述圆周正前角刃口(123)包括圆周正前角刃口前刀面(1230)和圆周正前角刃口后刀面(1231)；所述端面负前角刃口前刀面(1200)、所述端面负前角刃口后刀面(1201)、所述端面正前角刃口前刀面(1210)、所述端面正前角刃口后刀面(1211)、所述圆周负前角刃口前刀面(1220)、所述圆周负前角刃口后刀面(1221)、所述圆周正前角刃口前刀面(1230)和所述圆周正前角刃口后刀面(1231)均具有磨削面；

所述端面负前角刃口前刀面(1200)和所述端面正前角刃口前刀面(1210)组成所述多角度PCD磨具(1)的端面的正负前角顺时针磨削刀面；所述圆周负前角刃口前刀面(1220)和所述圆周正前角刃口前刀面(1230)组成所述多角度PCD磨具(1)的圆周面的正负前角顺时针磨削刀面；所述端面负前角刃口后刀面(1201)和所述端面正前角刃口后刀面(1211)组成所述多角度PCD磨具(1)的端面的正负前角逆时针磨削刀面；所述圆周负前角刃口后刀面(1221)和所述圆周正前角刃口后刀面(1231)组成所述多角度PCD磨具(1)的圆周面的正负前角逆时针磨削刀面。

2.根据权利要求1所述的多角度的PCD磨具，其特征在于，所述多角度PCD磨具(1)还包括夹持结构(10)和金属基体(11)；

所述金属基体(11)的底部采用钎焊的方式固定在所述夹持结构(10)的顶部；

所述金属基体(11)的顶部采用钎焊的方式固定在所述PCD片(12)的底部；

所述夹持结构与所述PCD磨具超短脉冲激光加工装置固定连接。

3.一种如权利要求1-2任意一项所述的多角度的PCD磨具的制备方法，其特征在于，所述多角度PCD磨具(1)的制备方法包括：

步骤1：将待加工PCD磨具安装在PCD磨具超短脉冲激光加工装置上；

步骤2：根据所述PCD片(12)的刃口设计间距，设置相匹配的数控插补路径和激光平均功率、重复频率等激光参数，加工相邻的所述端面负前角刃口前刀面(1200)和所述端面正前角刃口后刀面(1211)；

步骤3：在所述步骤2的基础上，将可旋转工作台绕X轴旋转至90°，在所述PCD片(12)的圆周表面加工所述圆周负前角刃口前刀面(1220)和所述圆周正前角刃口后刀面(1231)；

步骤4：在所述步骤3的基础上，将可旋转工作台绕X轴旋转至0°，根据设计的所述PCD片(12)的刀刃数n，将可旋转工作台绕Z轴旋转180°/n，根据激光束沿所述PCD片(12)的端面的运动轨迹进行加工，分别加工出相邻的所述端面负前角刃口后刀面(1201)和所述端面正前角刃口前刀面(1210)；

步骤5：在所述步骤4的基础上，将可旋转工作台绕X轴旋转至90°，精密滑台回到所述步骤3设置的坐标原点，在所述PCD片(12)的圆周外壁以坐标原点为起始点继续加工出相邻的所述圆周负前角刃口后刀面(1221)和所述圆周正前角刃口前刀面(1230)；

步骤6：将可旋转工作台绕X轴旋转至0°，依次重复所述步骤2至所述步骤5(n/2-1)次，直至所述PCD片(12)上的的所有所述端面负前角刃口(120)、所述端面正前角刃口(121)、所述圆周负前角刃口(122)和所述圆周正前角刃口(123)加工完毕。

4.根据权利要求3所述的多角度的PCD磨具的制备方法，其特征在于，所述步骤2中的加工相邻的所述端面负前角刃口前刀面(1200)和所述端面正前角刃口后刀面(1211)具体包括：

步骤2.1：根据旋光模组出射的激光束加工端面负前角刃口前刀面(1200)和端面正前角刃口后刀面(1211)；

步骤2.2：根据所述步骤2.1中所述PCD片(12)的端面相邻的所述端面负前角刃口前刀面(1200)和所述端面正前角刃口后刀面(1211)加工完毕后，精密滑台回到所述步骤1设置的坐标原点。

5.根据权利要求3所述的多角度的PCD磨具的制备方法，其特征在于，所述步骤3中的加工相邻的所述圆周负前角刃口前刀面(1220)和所述圆周正前角刃口后刀面(1231)具体包括：

步骤3.1：将可旋转工作台绕X轴旋转至90°，使所述PCD片(12)的环形外壁位于旋光模组的下方，使聚焦系统垂直出射的光束位于坐标原点处，设置相匹配的数控插补路径和激光平均功率、重复频率等激光参数，选取相匹配的旋转速度、棱镜角度和平移反射镜位置等旋光模组参数开始加工；

步骤3.2：根据所述步骤3.1中所述PCD片(12)的圆周外壁上相邻的所述圆周负前角刃口前刀面(1220)和所述圆周正前角刃口后刀面(1231)加工完毕，将可旋转工作台绕X轴旋转至0°，精密滑台回到所述步骤1设置的坐标原点。

6.根据权利要求3至5任意一项所述的多角度的PCD磨具的制备方法，其特征在于，所述激光束具有负锥度激光束、零锥度激光束和正锥度激光束三种模式。

7.根据权利要求6所述的多角度的PCD磨具的制备方法，其特征在于，所述步骤2中加工相邻的所述端面负前角刃口前刀面(1200)和所述端面正前角刃口后刀面(1211)时，初始激光束采用负锥度激光束，当负锥度激光束由坐标原点加工出所述端面正前角刃口后刀面(1211)后，负锥度激光束切换为零锥度激光束，零锥度激光束按照激光束沿所述PCD片(12)的端面的运动轨迹运动至设定位置，切换为正锥度激光束进行所述端面负前角刃口前刀面(1200)的加工；

所述步骤3中加工相邻的所述圆周负前角刃口前刀面(1220)和所述圆周正前角刃口后刀面(1231)采用的激光束加工方式与所述步骤2相同；

所述步骤4中加工相邻的所述端面负前角刃口后刀面(1201)和所述端面正前角刃口前刀面(1210)时，初始激光束采用正锥度激光束，当正锥度激光束由坐标原点运动到两个刃口的设计间距中间后切换为负锥度激光束，直至按照激光束沿所述PCD片(12)的端面的运动轨迹加工到位，分别加工出相邻的所述端面负前角刃口后刀面(1201)和所述端面正前角刃口前刀面(1210)；

所述步骤5中加工相邻的所述圆周负前角刃口后刀面(1221)和所述圆周正前角刃口前刀面(1230)采用的激光束加工方式与所述步骤4相同。