CN103341733A - 难加工材料上的凹陷特征及其加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种难加工材料上的凹陷特征及其加工方法，属于难加工材料的零件结构及其加工方法领域。其结构，包括待加工材料本体，所述待加工材料本体上具有加工出的初步凹陷结构，所述凹陷结构内镶嵌有与所述待加工材料本体不同的另一种加工材料，所述镶嵌的加工材料上加工有最终凹陷结构。加工方法，依次包括以下步骤：在待加工材料本体上加工初步凹陷结构，初步凹陷结构尺寸略大于需加工最终凹陷结构；在所述初步凹陷结构内镶嵌有与所述待加工材料本体不同的另一种易加工材料；在镶嵌的易加工材料上加工需加工的最终凹陷结构。本发明加工效率高，加工成本低。

Description

难加工材料上的凹陷特征及其加工方法
技术领域
本发明属于难加工材料的零件结构及其加工方法领域。
背景技术
不少零件或装置因为其特殊需要或为满足更高性能要求，往往使用硬度很高的难加工材料制作，导致该零件或装置加工效率低，加工成本高。如碳化硅铝复合材料具有高导热率、低密度、膨胀系数接近陶瓷等优点，被称为第三代电子封装材料，正逐渐取代铝合金成为电子装备中微波盒体类零件的主要加工材料。碳化硅铝以硬度高达HV2700的碳化硅颗粒作为增强相而使其硬度、强度和耐磨性都大幅度提高，需要使用价格很高的金刚石刀具（PCD刀具）进行切削，而且切削效率低，刀具寿命短。比如，微波盒体上特有的常见凹陷特征——绝缘子孔，需要用φ2mm以下的小刀加工而成。如果按照原有工艺方法加工，φ2mm以下的PCD刀具价格昂贵，而且易断刀。加工过程异常费时费刀，加工成本和加工效率难以满足经济生产的需要。
发明内容
本发明的目的在于：提出一种难加工材料上的凹陷特征及其加工方法，加工效率高，加工成本低。
本发明目的通过下述技术方案来实现：
一种难加工材料上的凹陷特征，包括待加工材料本体，所述待加工材料本体上具有加工出的初步凹陷结构，所述凹陷结构内镶嵌有与所述待加工材料本体不同的另一种加工材料，所述镶嵌的加工材料上加工有最终凹陷结构。
上述方案中，所述初步凹陷结构和最终凹陷结构之间，包括形状、尺寸等，没有必然关系，只需初步凹陷结构能满足容纳足够的镶嵌的加工材料，且镶嵌的加工材料满足最终凹陷结构加工需求即可。
作为优选方式，所述镶嵌的加工材料的硬度小于所述待加工材料本体的硬度。
作为上述优选的进一步优选方式，所述待加工材料本体的硬度大于HRC60或HV700。
作为优选方式，所述镶嵌的加工材料上的凹陷结构具有φ2mm以下的孔结构。
上述方案中，镶嵌的加工材料上的凹陷结构可以为各种形状、尺寸，但在其结构中具有φ2mm以下的孔结构，即仅为φ2mm以下的孔结构，或由φ2mm以下的孔结构和其他众多结构组合构成。该种凹陷结构的加工难度、成本较大，但依然能使用本专利方法有效解决。
作为优选方式，所述镶嵌的加工材料通过堆焊镶嵌于所述待加工材料本体上。
一种前述难加工材料上的凹陷特征的加工方法，依次包括以下步骤：
1、在待加工材料本体上加工初步凹陷结构，初步凹陷结构尺寸略大于需加工最终凹陷结构；
2、在所述初步凹陷结构内镶嵌有与所述待加工材料本体不同的另一种加工材料；
3、在镶嵌的加工材料上加工需加工的最终凹陷结构。
上述方案中，初步凹陷结构尺寸略大于需加工最终凹陷结构，由此初步凹陷结构能满足容纳足够的镶嵌的加工材料，且镶嵌的加工材料满足最终凹陷结构加工需求。通常情况下，初步凹陷结构宽度尺寸需大于需加工最终凹陷结构，而初步凹陷结构尺寸深度尺寸只需大于等于需加工最终凹陷结构即可。
作为优选方式，依次包括以下步骤：
1、铣：铣待加工材料本体外型，为数铣提供定位基准；
2、数铣：在所述待加工材料本体需加工最终凹陷结构的位置表面点中心孔；
3、钳：根据中心孔位置，用尺寸大于需加工最终凹陷结构最大尺寸的钻头钻孔，孔深大于等于需加工最终凹陷结构最大深度；
4、焊：在所述初步凹陷结构内堆焊与所述待加工材料本体不同的另一种加工材料；
5、数铣：在镶嵌的加工材料上加工需加工的最终凹陷结构。
作为优选方式，所述第5步数铣为用直径φ2mm或以下的硬质合金刀，加工镶嵌后的具有φ2mm以下的孔结构的凹陷特征，用PCD刀具铣加工其他腔体特征。
本发明的有益效果：加工效率高，加工成本低。以微波盒体上的绝缘子孔加工为例：
1、从刀具成本计算，按原有工艺方法，一把直径φ2mm的PCD刀具约1200元/支，平均每支只能加工约2个绝缘子孔，而按新工艺方法，一把φ2mm的普通硬质合金刀约120元/支，平均每支能加工100个绝缘子孔。刀具成本降低99.8％。
2、从加工效率计算，按原有工艺方法，一把直径φ2mm的PCD刀具加工一个绝缘子孔需要约30分钟，按新工艺方法，加工一个绝缘子孔约30秒，即使算上前期钻孔、堆焊的时间，一个绝缘子孔的平均加工时间为2分钟，加工效率提高15倍。
附图说明
图1是现有技术绝缘子孔的结构示意图。
具体实施方式
下列非限制性实施例用于说明本发明。
电子装备中微波盒体类零件上常见的绝缘子孔如图1所示，而在难加工材料上加工出凹陷结构，也以绝缘子孔为例：
一种难加工材料上的凹陷特征，包括待加工材料本体，待加工材料本体上具有加工出的初步凹陷结构，初步凹陷结构可以是直接钻出的圆孔，凹陷结构内镶嵌有与待加工材料本体不同的另一种加工材料，镶嵌的加工材料上加工有最终凹陷结构。作为优选，如本实施例所示，待加工材料本体为碳化硅铝复合材料，待加工材料本体的硬度大于HRC60或HV700，镶嵌的加工材料为铝合金，镶嵌的加工材料的硬度远小于待加工材料本体的硬度，镶嵌的加工材料通过堆焊镶嵌于待加工材料本体上，镶嵌的加工材料上的凹陷结构具有φ2mm以下的孔结构，如图1所示的例子，电子装备中微波盒体类零件上常见的绝缘子孔,由多个圆孔结构组成，越深处的孔的孔径越小。
前述难加工材料上的凹陷特征的加工方法，依次包括以下步骤：
1、在待加工材料本体上加工初步凹陷结构，初步凹陷结构尺寸略大于需加工最终凹陷结构；
2、在初步凹陷结构内镶嵌有与待加工材料本体不同的另一种加工材料；
3、在镶嵌的加工材料（碳化硅铝复合材料）上加工需加工的最终凹陷结构。
以电子装备中微波盒体类零件上常见的绝缘子孔的加工为例，依次包括以下步骤：
1、铣：铣待加工材料本体外型（如六方尺寸），为数铣提供定位基准；
2、数铣：在待加工材料本体需加工最终凹陷结构的位置表面点中心孔；
3、钳：根据中心孔位置，用尺寸大于需加工最终凹陷结构最大尺寸的钻头钻孔（对于如图1的结构，可采用φ6钻头钻孔），孔深大于等于需加工最终凹陷结构最大深度；
4、焊：在初步凹陷结构内堆焊与待加工材料本体不同的另一种加工材料（铝合金焊丝）；堆焊高度高于初步凹陷结构（绝缘子孔）上表面。
5、数铣：在镶嵌的加工材料上加工需加工的最终凹陷结构。对于绝缘子孔的加工，优选，用PCD刀具铣加工最终凹陷结构的腔体特征，用硬质合金刀加工绝缘子孔。即，用直径φ2mm或以下的硬质合金刀，加工镶嵌后的具有φ2mm以下的孔结构的凹陷特征，用PCD刀具铣加工其他腔体特征。
6、钳：去毛刺，检查绝缘子孔毛刺及焊接缺陷情况。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种难加工材料上的凹陷特征，包括待加工材料本体，其特征在于：所述待加工材料本体上具有加工出的初步凹陷结构，所述凹陷结构内镶嵌有与所述待加工材料本体不同的另一种加工材料，所述镶嵌的加工材料上加工有最终凹陷结构。
2.如权利要求1所述的难加工材料上的凹陷特征，其特征在于：所述镶嵌的加工材料的硬度小于所述待加工材料本体的硬度。
3.如权利要求2所述的难加工材料上的凹陷特征，其特征在于：所述待加工材料本体的硬度大于HRC60或HV700。
4.如权利要求1所述的难加工材料上的凹陷特征，其特征在于：所述镶嵌的加工材料上的凹陷结构具有φ2mm以下的孔结构。
5.如权利要求1所述的难加工材料上的凹陷特征，其特征在于：所述镶嵌的加工材料通过堆焊镶嵌于所述待加工材料本体上。
6. 一种权利要求1至5中任一权利要求所述的难加工材料上的凹陷特征的加工方法，其特征在于依次包括以下步骤：
1）在待加工材料本体上加工初步凹陷结构，初步凹陷结构尺寸略大于需加工最终凹陷结构；
2）在所述初步凹陷结构内镶嵌有与所述待加工材料本体不同的另一种加工材料；
3）在镶嵌的加工材料上加工需加工的最终凹陷结构。
7. 如权利要求6所述的难加工材料上的凹陷特征的加工方法，其特征在于依次包括以下步骤：
1）铣：铣待加工材料本体外型，为数铣提供定位基准；
2）数铣：在所述待加工材料本体需加工最终凹陷结构的位置表面点中心孔；
3）钳：根据中心孔位置，用尺寸大于需加工最终凹陷结构最大尺寸的钻头钻孔，孔深大于等于需加工最终凹陷结构最大深度；
4）焊：在所述初步凹陷结构内堆焊与所述待加工材料本体不同的另一种加工材料；
5）数铣：在镶嵌的加工材料上加工需加工的最终凹陷结构。
8. 如权利要求7所述的难加工材料上的凹陷特征的加工方法，其特征在于：用直径φ2mm或以下的硬质合金刀，加工镶嵌后的具有φ2mm以下的孔结构的凹陷特征，用PCD刀具铣加工其他腔体特征。
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