CN103194735B - 用于汽车刹车片铆钉孔加工的阶梯钻制作工艺 - Google Patents
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Abstract
用于汽车刹车片铆钉孔加工的阶梯钻制作工艺，包括以下步骤：（1）将工具钢的刀杆和YG6硬质合金的刀头通过钎焊连接为一体的刀具；（2）把刀具放到盐酸与硝酸的混合溶液中进行超声清洗方式的预处理；（3）将预处理过的刀具放到反应室的工作台上，刀杆竖直刀头朝上放置，在刀头两侧各布置两根碳化处理过的钽丝；（4）在反应室内对刀头表面进行形核、生长处理，最后刀具的刀头表面沉积一层金刚石薄膜。本发明涂层采用阶梯平行布置钽丝的方法，可以保证硬质合金阶梯钻不同切削刃部分都涂上金刚石薄膜，使得阶梯钻刀具寿命极大提高，可以广泛应用于汽车刹车片铆钉阶梯孔的高效精密批量加工，极大的降低加工成本，加工效率极高。
Description
技术领域
本发明涉及一种机加工刀具的制造工艺，尤其涉及一种用于汽车刹车片铆钉孔加工的阶梯钻制作工艺。
背景技术
汽车刹车片是指固定在与车轮旋转的制动鼓或制动盘上的摩擦材料，其中的摩擦衬片及摩擦衬块承受外来压力，产生摩擦作用从而达到车辆减速的目的。汽车刹车片通过铆钉铆接在制动鼓，其铆钉孔为带沉头的阶梯孔。在实际加工汽车刹车片上的阶梯孔，往往通过硬质合金钻头直接钻削而成，而且由于刹车片的材料较硬，因此加工阶梯孔时所采用的刀具很容易磨损，生产效率较低，不能实现批量生产。另一方面，在钻孔过程中，由于刀具磨损，会使得孔的表面质量有所降低，造成加工误差。由于频繁的更换刀具，会大大增加生产加工成本，对企业的生产效益和加工效率都有很大的影响，因此亟需一种能多次连续加工这种刹车片的一种新型钻孔刀具。
近年来，利用钽丝CVD金刚石技术可以使得刀具表面镀上一层金刚石薄膜，这层薄膜具有高弹性模量，高硬度，高热导率及良好的稳定性，但是现有的金刚石涂层技术，一般只适用于比较简单的刀具形状，对于阶梯孔刀具还没有可行的方法。国内外常用的金刚石涂层刀具有麻花钻，但是此类刀具加工阶梯孔效率低下，并且其涂层工艺也不适合复合阶梯孔刀具。
经过对现有技术文献的检索，中国专利申请号200310108306.0记载了一种“整体式硬质合金旋转刀具金刚石涂层制备装置”，该文献公开了一种装夹上刀具后利用涂层回转工作台回转的方法来对刀具进行涂层；另外，中国专利申请号201110028846.2记载了一种“复杂形状金刚石涂层刀具钽丝化学气相沉积批量制备方法”，该文献公开了一种能旋转90度工作台的金刚石涂层装置，其涂层的刀具是麻花钻和铣刀。以上两种涂层方法都是采用工作台回转的方法，经过钽丝加热来对刀具进行涂层，但是上述方法钽丝极易变形，不易控制，且由于阶梯孔直径不一样，这样通过回转的方法进行金刚石涂层，就会造成阶梯复合钻刀具部分切削刃不能涂上金刚石薄膜或者由于温度不能有效控制造成碳化的现象，因此上述方法都不适用于阶梯孔钻头工具的金刚石涂层。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种采用钽丝阶梯布置的方法在阶梯钻的钻头上沉积金刚石涂层、以提高刀具寿命及加工效率的用于汽车刹车片铆钉孔加工的阶梯钻制作工艺。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：用于汽车刹车片铆钉孔加工的阶梯钻制作工艺，包括以下步骤：
（1）、将工具钢的刀杆和YG6硬质合金的刀头通过钎焊连接为一体的刀具，刀头采用扁钻形式，刀头为阶梯结构，刀头上设有刀尖和刀肩；
（2）、把刀具放到盐酸与硝酸的混合溶液中进行超声清洗方式的预处理；
（3）、将预处理过的刀具放到反应室的工作台上，刀杆竖直刀头朝上放置，在刀头两侧各布置两根碳化处理过的钽丝，四根钽丝两两平行，每侧的两根钽丝分别上下布置，其中上层的两根钽丝高于刀尖5～8mm，间距为35mm；下层的两根钽丝高出刀肩5～8mm，间距为38mm，每根钽丝距离刀具切削刃距离均相同；
（4）、在反应室内对刀头表面进行形核、生长处理，其中形核时压力为－99.6Kpa，电压为18V，偏压电流为0.3A，总功率维持在900～1100W，温度维持在220～250℃，保持30分钟；生长时压力为－98Kpa，电压为22V，保持钽丝功率维持在1700～1900W，温度维持在300～330℃，保持五个小时；最后刀具的刀头表面沉积一层金刚石薄膜。
所述刀杆的直径为10mm，刀具整体长度为80mm。
所述步骤（2）中盐酸和硝酸的体积比为1:1，超声清洗时间为15min。
所述形核时的总功率为1000W，温度为235℃；生长时钽丝的功率为1800W，温度为315℃。
所述步骤（4）中在反应室进行形核前先将反应室内部压力调到－95.6Kpa，同时将钽丝电压升至5V、8V、10V、12V、14V,以上升压过程各保持10分钟，然后升至16V，保持5分钟。
采用上述技术方案，本发明针对现有刀具在加工汽车刹车片阶梯孔存在耐磨度和耐用度的不足，研发了一种金刚石涂层阶梯孔复合刀具。即在现有扁钻的基础上，刀头材料采用YG6硬质合金，刀杆材料采用工具钢，钻头刀头和刀杆采用钎焊连接。刀头进行金刚石涂层时，采用钽丝阶梯布置的方法，通过控制沉积温度及功率，在刀具的刀头上涂上一层金刚石薄膜，以此来强化刀具的切削加工性，满足汽车刹车片阶梯孔批量加工时对刀具高质高效的要求。
本发明的整体式阶梯金刚石复合钻头，其刀具的刀头（切削部分）采用阶梯式整体结构，不开螺旋槽，提高了刀具的刚性，采用阶梯形式可以一次钻削，完成刹车片阶梯孔的加工。刀头外表面沉积金刚石涂层，提高了刀具的寿命及孔加工质量，采用阶梯平行布置钽丝的方法，可以保证硬质合金阶梯钻不同切削刃部分都涂上金刚石薄膜，并能在涂层过程中有效控制沉积温度。
本发明的刀头采用不开螺旋槽的阶梯钻形式，用于提高刀具的刚性，涂层时，采用阶梯平行布置钽丝的方法，可以保证硬质合金阶梯钻不同切削刃部分都涂上金刚石薄膜。本发明所涉及的金刚石涂层复合阶梯钻，通过一次钻削就可以完成汽车刹车片铆钉阶梯孔的加工，通过在阶梯钻切削刃涂上金刚石薄膜后，使得阶梯钻刀具寿命极大提高，可以广泛应用于汽车刹车片铆钉阶梯孔的高效精密批量加工，极大的降低加工成本，加工效率极高。
附图说明
图1是本发明在进行沉积金刚石涂层所采用设备的结构示意图；
图2是图1反应室中钽丝在刀具周围的布置示意图。
具体实施方式
本发明的用于汽车刹车片铆钉孔加工的阶梯钻制作工艺，如图1和如图2所示，包括以下步骤：
（1）、将工具钢的刀杆27和YG6硬质合金的刀头30通过钎焊连接为一体的刀具，刀头30采用扁钻形式，刀头30为阶梯结构，刀头30上设有刀尖26和刀肩29；
（2）、把刀具放到盐酸与硝酸的混合溶液中进行超声清洗方式的预处理；
（3）、将预处理过的刀具放到反应室19中工作台的支座31上，刀杆27竖直刀头30朝上放置，在刀头30两侧各布置两根碳化处理过的钽丝25，四根钽丝25两两平行，每侧的两根钽丝25分别上下布置，其中上层的两根钽丝25高于刀尖26上端面5～8mm，间距为35mm；下层的两根钽丝25高出刀肩29上表面5～8mm，间距为38mm，每根钽丝25距离刀具切削刃距离均相同。
（4）、在反应室19内对刀头30表面进行形核、生长处理，其中形核时压力为－99.6Kpa，电压为18V，偏压电流为0.3A，总功率维持在900～1100W，温度维持在220～250℃，保持30分钟；生长时压力为－98Kpa，电压为22V，保持钽丝25功率维持在1700～1900W，温度维持在300～330℃，保持五个小时；最后刀具的刀头30表面沉积一层金刚石薄膜。
所述刀杆27的直径为10mm，刀具整体长度为80mm。
所述步骤（2）中盐酸和硝酸的体积比为1:1，超声清洗时间为15min。
所述形核时的总功率为1000W，温度为235℃；生长时钽丝25的功率为1800W，温度为315℃。
所述步骤（4）中在反应室19进行形核前先将反应室19内部压力调到－95.6Kpa，同时将钽丝25电压升至5V、8V、10V、12V、14V,以上升压过程各保持10分钟，然后升至16V，保持5分钟。
针对本发明的一种具体实施方式详细介绍如下：
如图1和图2所示，本发明所用到的一系列仪表及器物有氩气瓶1、氢气瓶2、氩气流量计3、氢气流量计4、氩气针型阀5、氢气针型阀6、碳氢流量计7、碳氢针型阀8、充氢阀9、真空阀10、粗调调压阀11、微调调压阀12、热丝电压13、放气瓶14、压力表15、热偶真空计16、热电偶计17、偏压表18、反应室19、丙酮瓶20、防倒流瓶21、隔离阀22、防倒阀23和加压阀24。上述这一套装置为现有成熟技术。
首先进行刀具的预处理，将刀具放到装有盐酸与硝酸的溶液中进行超声清洗（盐酸和硝酸体积比为1：1）15min。
截取4根相同长度的钽丝25安装到固定架上，分别安装在固定架上，安装好钽丝25后，用蘸有丙酮的卫生纸擦拭密封接合面，降下反应室的钟罩，密封好反应室19。将内部压力调到－95.6Kpa时，同时将两相热丝电压升至5V,8V,10V,12V,14V,各保持10分钟，然后升至16V，保持5分钟。
钽丝25在反应室19中经过碳化处理后，将刀具放入支座31的孔中，并把刀具及支座31放入反应室19的工作台上，开真空泵10,压力抽至压力稳定为止，打开充氢阀9，约5～10秒后，压力表15稳定后，打开热偶真空计16，约15分钟后，压力表抽至5Pa，打开氢气针型阀6，抽氢气管道中的电压为5Pa后，打开氢气瓶2，调节管道压力至0.06～0.08MPa。
接着依次打开隔离阀22、碳氢针型阀8，使碳氢针型阀8中的浮标至顶并保持，抽至热偶真空计16示数不再变化后，关上碳氢针型阀8。关上热偶真空计16，开冷却水开关，开加压阀24，开碳氢针型阀8使浮标至60，开氢气针型阀6使浮标指向至200，关防倒阀23，开两相稳定电压，关粗调调压阀11，调节微调调压阀13，使其压力达到－99.6MPa，缓慢加电压至18V，等到温度稳定后，开偏压，缓慢加电流至3A,保持30分钟。
然后，调整碳氢针型阀8，使浮标达到50；调节微调调压阀13使压力表15达到－98MPa，加电压至22V，记下热丝电源的电流，保持功率在1800W，维持功率不变，五个小时后生长完成即可。
通过上述工艺过程，刀具的刀头被沉积上金刚石涂层，提高了刀具的寿命及孔加工质量，采用阶梯平行布置热丝的方法，可以保证硬质合金阶梯钻不同切削刃部分都涂上金刚石薄膜，并能在涂层过程中有效控制沉积温度。
本实施例所请求保护的技术方案并非是对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明做了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，若对本发明的技术方案进行局部修改或者同等替换，这同样在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.用于汽车刹车片铆钉孔加工的阶梯钻制作工艺，其特征在于：包括以下步骤：
（1）、将工具钢的刀杆和YG6硬质合金的刀头通过钎焊连接为一体的刀具，刀头采用扁钻形式，刀头为阶梯结构，刀头上设有刀尖和刀肩；
（2）、把刀具放到盐酸与硝酸的混合溶液中进行超声清洗方式的预处理；
（3）、将预处理过的刀具放到反应室的工作台上，刀杆竖直刀头朝上放置，在刀头两侧各布置两根碳化处理过的钽丝，四根钽丝两两平行，每侧的两根钽丝分别上下布置，其中上层的两根钽丝高于刀尖5～8mm，间距为35mm；下层的两根钽丝高出刀肩5～8mm，间距为38mm，每根钽丝距离刀具切削刃距离均相同；
（4）、在反应室内对刀头表面进行形核、生长处理，其中形核时压力为－99.6Kpa，电压为18V，偏压电流为0.3A，总功率维持在900～1100W，温度维持在220～250℃，保持30分钟；生长时压力为－98Kpa，电压为22V，保持钽丝功率维持在1700～1900W，温度维持在300～330℃，保持五个小时；最后刀具的刀头表面沉积一层金刚石薄膜。
2.根据权利要求1所述的用于汽车刹车片铆钉孔加工的阶梯钻制作工艺，其特征在于：所述刀杆的直径为10mm，刀具整体长度为80mm。
3.根据权利要求1或2所述的用于汽车刹车片铆钉孔加工的阶梯钻制作工艺，其特征在于：所述步骤（2）中盐酸和硝酸的体积比为1:1，超声清洗时间为15min。
4.根据权利要求3所述的用于汽车刹车片铆钉孔加工的阶梯钻制作工艺，其特征在于：所述形核时的总功率为1000W，温度为235℃；生长时钽丝的功率为1800W，温度为315℃。
5.根据权利要求1或2所述的用于汽车刹车片铆钉孔加工的阶梯钻制作工艺，其特征在于：所述步骤（4）中在反应室进行形核前先将反应室内部压力调到－95.6Kpa，同时将钽丝电压升至5V、8V、10V、12V、14V,以上升压过程各保持10分钟，然后升至16V，保持5分钟。
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