金刚石涂层刀具及其在纤维复合材料加工中的应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(10)申请公布号CN102211218A
(43)申请公布日2011.10.12

(21)申请号CN201110082831.4

(22)申请日2011.04.01

(71)申请人上海祥仁新材料有限公司

地址201204上海市张衡路180号1号楼1楼B座

(72)发明人严国祥沈风雷

(74)专利代理机构上海智信专利代理有限公司

代理人潘振甦

(51)Int.CI
B23B51/08
B23C5/10
C23C16/26
C23C16/44

权利要求说明书说明书幅图

(54)发明名称
金刚石涂层刀具及其在纤维复合材
料加工中的应用

(57)摘要
本发明涉及一种金刚石涂层刀具，
包括钻尖、刃部和柄部，其特征在于：①

基体材料为Co的质量百分含量为低于6％
的硬质合金；②刀具的钻尖和刃部为金刚
石涂层涂覆；③刀具的头部为钻铣一体结
构，钻尖顶角为135°和90°双顶角或顶角
为5-10°盘角。涂覆的金刚石涂层厚度为

10-30μm。涂层刀具的制作步骤包括(1)选
择合适的硬质合金基体材料；(2)进行刀具
的成型加工；(3)刀具涂层的预处理；(4)利

用热丝CVD在刀具钻尖和刃部表面制备金
刚石涂层。本发明提供的涂层刀具加工纤
维复合材料没有毛刺现象，也无明显的表
层起皮现象。

法律状态

法律状态公告日法律状态信息法律状态

未缴年费专利权终止IPC(主分
类):B23B51/08专利

2023-03-17号:ZL2011100828314申请专利权的终止
日:20110401授权公告

日:20130424

权利要求说明书

1.一种金刚石涂层刀具，包括钻尖、刃部和柄部，其特征在于：

①基体材料为Co的质量百分含量为低于6％的硬质合金；

②刀具的钻尖和刃部为金刚石涂层涂覆；

③刀具的头部为钻铣一体结构，钻尖顶角为135°和90°双顶角或顶角为5-10°盘角。

2.按权利要求1所述的涂层刀具，其特征在于涂覆的金刚石涂层厚度为10-30μm。

3.按权利要求1所述的涂层刀具，其特征在于与钻尖相连的刃部的切削刃由左右旋
对称交错的螺旋槽构成切削单元，左右槽数相等。

4.按权利要求3所述的涂层刀具，其特征在于所述的螺旋槽的槽数根据刀具刃径不
同而变化，直径越大、刃数越多。

5.按权利要求1所述的涂层刀具，其特征在于所述钻铣一体结构的中间是钻头的刃
型，周围是铣刀的刃型。

6.制作如权利要求1-5中任一项所述的涂层刀具的方法，其特征在于制作步骤包括：

(1)选择合适的硬质合金基体材料；

(2)进行刀具的成型加工；

(3)刀具涂层的预处理；

(4)利用热丝CVD在刀具钻尖和刃部表面制备金刚石涂层。

7.按权利要求6所述的制作方法，其特征在于：

(1)步骤1中所述的硬质合金基体材料选用Co的质量百分含量控制在6％以内，粒
径尺寸为1-3μm之间；

(2)步骤2中成型加工时前刀面角度10-12°，开槽直接形成，后刀面角度18-25°，
后角刃面开槽直接磨出；

(3)步骤3涂层预处理是指使用双氧水进行腐蚀，在硬质合金基体材料表面形成微
孔，再用乙醇溶液在超声波中清洗、晾干；

(4)步骤4热丝CVD的温度1800-2000℃，硬质合金基体的温度控制在800-1000℃
涂层的涂覆是在甲烷和氢气的混合气体中进行的。

8.按权利要求7所述的制作方法，其特征在于步骤4的

CH₄/H₂的体积比为0.2-0.3，反应压力为0.16-10kPa。

9.按权利要求1-5中任一项所述的涂层刀具的应用，其特征在于用于碳纤维或玻璃
纤维复合材料板材的镂空、铣边或钻孔。

10.按权利要求9所述的应用，其特征在于钻尖顶角为135°和90°双顶角结构适用
于较厚板材的加工；顶角为5°-10°盘角适用于较薄板材的加工。

说明书

技术领域

本发明涉及一种金刚石涂层刀具及其应用，更确切地说本发明提供一种用于碳纤维
或玻璃纤维等复合材料加工的刀具，属于机械加工制造技术领域。

背景技术

复合材料是近年材料科学高速发展的产物，有很大的应用空间，且可以根据使用条
件的要求进行设计和制造，以满足各种特殊用途，从而极大的提高了工程结构的效
能，已成为一种当代新型的工程材料。现代工程结构所用的复合材料，按照基体材
料的类型可分为树脂基、金属基和陶瓷基这三大类。碳纤维复合材料是比较典型的
一种树脂基复合材料，其含碳量一般都在90％以上，比强度高、比模量高，可用
于生产质轻而强度高、层薄而刚度大的构件，且抗疲劳性能好，热膨胀系数小，尺
寸稳定性好，