CN103659211B - 一种加工碳化硅刀片的方法 - Google Patents
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Abstract
一种加工碳化硅刀片的方法，采用超声发生系统与铣削相结合的方式，具体包括：①来料检验；②夹具的准备；③刀具准备；④铣削平面；⑤铣削外形；⑥清角；⑦铣削刀刃；⑧钻孔；⑨脱接。将复合组合体放置加热炉上，加热至60～80摄氏度，关闭加热炉，轻轻移动碳化硅，使碳化硅刀片与玻璃分离。本发明开发了碳化硅材料的另一种加工途径，使其加工效率明显提升，能向批量化方向发展。
Description
技术领域
本发明涉及碳化硅的加工方法，具体是一种利用超声波加工碳化硅刀片的方法。
背景技术
碳化硅（SiC）俗称金刚砂，为硅与碳相键结而成的陶瓷状化合物，碳化硅在大自然以莫桑石这种稀罕的矿物的形式存在。碳化硅化学性能稳定，导热系数高，热膨胀系数小，耐磨性能好，硬度很大,莫氏硬度为9.5级，仅次于世界上最硬的金刚石（10级），具有优良的导热性能，是一种半导体，高温时能抗氧化。
碳化硅硬度很高，不易于用CNC机床加工，目前，通常采用手工磨削的方法加工碳化硅。
最新一代ULTRASONICHSK超声发生系统通过HSKA63接口将先进材料（例如玻璃陶瓷薄壁轻质结构﹑脆性材料、硬质合金制成的雕印工具）的ULTRASONIC硬加工与传统的5轴铣削融合。
当超声波功能启用时，主轴头上的超声波发生器发出特有的频率，通过电磁感应线圈传输到超声波刀柄上，触发刀柄内的压电陶瓷，由此便可在刀具旋转的同时轴向叠加ULTRASONIC超声波振动，此功能可减少加工力来达到出色的表面光洁度Ra＜0.2μm，最小化材料微裂纹，延长刀具寿命；与传统铣磨相比，切削率高达数倍，通过金刚石颗粒的微碎片达到自锐效果；在加工区优化颗粒的冲洗。
目前ULTRASONICHSK超声发生系统的应用领域：
1.机械制造：可以加工各种金属材料和复杂工件结构，例如：GGG60材质的托盘托架、钢制刀塔。
2.光学行业：可以精密加工各种光学玻璃和硬脆材料，例如：K9玻璃、融石英玻璃、微晶玻璃。
3.模具制造：用工具钢制成的轮胎模具、用工具钢制成的发动机舱盖模具。
4.航空工业：氧化硅制成的航空监控摄像机壳体。
5.医疗行业：陶瓷假牙、钛合金膝关节。
6.电子通信：智能手机外壳。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种加工碳化硅刀片的方法，利用ULTRASONICHSK超声发生系统实现碳化硅的加工，具有能实现加工精度高（达到μ级的公差范围），相对于传统手磨方法，效率高效的特点。
本发明的技术解决方案如下：
一种加工碳化硅刀片的方法，其特点在于，采用超声发生系统与铣削相结合的方式。
所述的加工碳化硅刀片的方法，具体包括如下步骤：
①来料检验：测量待加工碳化硅刀片的长度、宽度和高度。
②夹具的准备：
选择比待加工碳化硅刀片的尺寸大50mm的铝块，该铝块的两端设有沉头孔；
选择比待加工碳化硅刀片的尺寸大5mm的K9玻璃。
③刀具准备：根据待加工碳化硅刀片的尺寸选择相应的金刚石磨头和金刚石钻头；
④铣削平面：
首先，将待加工碳化硅刀片的一面与铝块粘接形成组合体，铣削该待加工碳化硅刀片的另一面至加工要求的厚度；
接着，将组合体放置加热炉上，加热至60～80摄氏度，关闭加热炉，轻轻移动碳化硅，使碳化硅刀片与铝块分离；
然后，将待加工碳化硅刀片的已加工面与玻璃粘接后，再把玻璃与铝块粘接，形成复合组合体，铣削该待加工碳化硅刀片未加工面至要求的厚度；
⑤铣削外形；
⑥清角；
⑦铣削刀刃；
⑧钻孔；
⑨脱接：将复合组合体放置加热炉上，加热至60～80摄氏度，关闭加热炉，轻轻移动碳化硅，使碳化硅刀片与玻璃分离。
所述的步骤④中复合组合体的粘接具体步骤如下：
第一步.玻璃和碳化硅相粘接
因为玻璃不能直接放置在加热炉上加热，故将玻璃放置在铝块上，加热铝块，通过铝块的温度传导到玻璃上，待玻璃上的温度达到60摄氏度，关闭加热炉，在玻璃的上表面均匀涂抹黄蜡，把待加工碳化硅刀片放在涂抹有黄蜡的玻璃表面，来回推挤以排出气泡，使其达到最佳粘接效果，然后将玻璃和碳化硅放置阴凉处，以重物压之，直至冷却至常温。
第二步.玻璃和碳化硅的组合体与铝块相粘接
将铝块放置在加热炉上，加热铝块至70摄氏度，关闭加热炉，在铝块的表面均匀涂抹黄蜡，将玻璃和碳化硅的组合体以玻璃下表面与涂有黄蜡的铝块表面相粘接，来回推挤以排出气泡，使其达到最佳粘接效果，然后将其放置阴凉处，以重物压之，直至冷却至常温。
所述的步骤⑨中复合组合体的脱接具体步骤如下：
将复合组合体放置在加热炉上，加热至65～75摄氏度，使碳化硅刀片可移动时，关闭加热炉，移动复合组合体，使碳化硅刀片与玻璃分离，用酒精擦去残余黄蜡。
与现有技术相比，本发明有益效果是开发了碳化硅材料的另一种加工途径，使其加工效率有明显提升，故使碳化硅的加工能向批量化方向发展。摆脱手磨方式，加工效率低，只能单一化生产的弊端。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做详细的说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
步骤一、来料检验：测量待加工碳化硅刀片的长度、宽度和高度，本实施例中检测结果为长度70mm，宽度40mm，高度0.6mm
步骤二、夹具的准备：
选择比待加工碳化硅刀片的尺寸大50mm的铝块，该铝块的两端设有沉头孔；
选择比待加工碳化硅刀片的尺寸大5mm的K9玻璃。
步骤三、刀具准备：刀具大小的选择依据待加工零件的尺寸而定，每把超声波刀具的频率也随刀具尺寸的大小而不同。
本实施例中选择如下刀具：
直径80mm金刚石磨头D91,D35各一把（D91,D35表示其金刚石颗粒粗糙度的大小不同）
直径3mm金刚石磨头一把
直径5mm金刚石磨头一把
直径2.5mm金刚石钻头一把
每把刀具需要调节合适的超声波频率，以达到最佳磨削效果。
粘接和脱接
粘接方法一；
碳化硅和铝块直接相粘：铝块放置加热炉上，加热至60摄氏度时，停止加热，均匀涂抹黄蜡至铝块上，把碳化硅放上，来回推挤以排出气泡，然后放置阴凉处，以重物压之，直至冷却至常温。
粘接方法二；
碳化硅和玻璃相粘，再把玻璃粘至铝块上：将玻璃放在铝块上，加热铝块至60摄氏度时，停止加热，均匀涂抹黄蜡至玻璃上，把碳化硅放上，来回推挤以排出气泡，再加热铝块至70摄氏度，均匀涂抹黄蜡至铝块上，将玻璃和碳化硅一起粘上，然后放置阴凉处，以重物压之，直至冷却至常温。
脱接；
将整个物件放置加热炉上，加热至70摄氏度左右，可移动碳化硅时，关闭加热炉，轻轻移动碳化硅，使其与玻璃或铝块分离，用酒精擦去残余黄蜡。
步骤四、机床加工
1.铣平面
首先，用粘接方法一，铣削待加工碳化硅的一面至厚度为0.52mm。使用直径80mm金刚石刀具D91
| 转速S（rpm） | 进速F(mm/min) | 步距ΔZ(mm) |
| 4000 | 400 | 0.008 |
最后两刀，使用直径80mm金刚石刀具D35
| 转速S（rpm） | 进速F(mm/min) | 步距ΔZ(mm) |
| 4500 | 200 | 0.005 |
接着，脱接；
然后，用粘接方法二，把已加工面与玻璃相粘，铣削另一面至厚度为0.48mm
使用直径80mm金刚石刀具D91
| 转速S（rpm） | 进速F(mm/min) | 步距ΔZ(mm) |
| 4000 | 400 | 0.008 |
最后两刀，使用直径80mm金刚石刀具D35
| 转速S（rpm） | 进速F(mm/min) | 步距ΔZ(mm) |
| 4500 | 200 | 0.005 |
2.铣削外形
使用直径5mm金刚石刀具
| 转速S（rpm） | 进速F(mm/min) | 步距ΔZ(mm) |
| 7000 | 300 | 0.01 |
3.清角
使用直径3mm金刚石刀具
| 转速S（rpm） | 进速F(mm/min) | 步距ΔZ(mm) |
| 7500 | 300 | 0.02 |
4.铣削刀刃45度角
机床架翻转45度角
用直径80mm金刚石刀具D91进行铣削
| 转速S（rpm） | 进速F(mm/min) | 步距ΔZ(mm) |
| 4000 | 200 | 0.008 |
铣削到与图纸要求的刀刃口宽度相差0.1mm时：
用直径80mm金刚石刀具D35进行铣削
| 转速S（rpm） | 进速F(mm/min) | 步距ΔZ(mm) |
| 4500 | 100 | 0.005 |
铣削到离图纸要求的刀刃口宽度相差0.02mm时：
用直径80mm金刚石刀具D35进行铣削
| 转速S（rpm） | 进速F(mm/min) | 步距ΔZ(mm) |
| 4500 | 80 | 0.003 |
5.钻孔
用直径2.5mm金刚石钻孔刀，开内部冷却液
| 转速S（rpm） | 进速F(mm/min) | 步距ΔZ(mm) |
| 8000 | 5 | 0.02 |
钻削总深度为0.5mm，当钻到深度为0.47mm时，关掉内冷，以防止钻通时，内冷水压把碳化硅冲走。
至此，加工完成，脱接，检验所加工的碳化硅刀片是否符合要求，如符合则加工完成，如不符合则返回步骤四继续加工。
Claims (3)
1.一种加工碳化硅刀片的方法，采用超声发生系统与铣削相结合的方式，其特征在于，该方法具体包括如下步骤：
①来料检验：测量待加工碳化硅刀片的长度、宽度和高度；
②夹具的准备：
选择比待加工碳化硅刀片的尺寸大50mm的铝块，该铝块的两端设有沉头孔；
选择比待加工碳化硅刀片的尺寸大5mm的K9玻璃；
③刀具准备：根据待加工碳化硅刀片的尺寸选择相应的金刚石磨头和金刚石钻头；
④铣削平面：
首先，将待加工碳化硅刀片的一面与铝块粘接形成组合体，铣削该待加工碳化硅刀片的另一面至加工要求的厚度；
接着，将组合体放置加热炉上，加热至60～80摄氏度，关闭加热炉，轻轻移动碳化硅刀片，使碳化硅刀片与铝块分离；
然后，将待加工碳化硅刀片的已加工面与K9玻璃粘接后，再把K9玻璃与铝块粘接，形成复合组合体，铣削该待加工碳化硅刀片未加工面至要求的厚度；
⑤铣削外形；
⑥清角；
⑦铣削刀刃；
⑧钻孔；
⑨脱接：将复合组合体放置加热炉上，加热至60～80摄氏度，关闭加热炉，轻轻移动碳化硅刀片，使碳化硅刀片与K9玻璃分离。
2.根据权利要求1所述的加工碳化硅刀片的方法，其特征在于，所述的步骤④中复合组合体的粘接具体步骤如下：
第一步.K9玻璃和碳化硅刀片相粘接
将K9玻璃放置在铝块上，加热铝块，通过铝块的温度传导到K9玻璃上，待K9玻璃上的温度达到60摄氏度，关闭加热炉，在K9玻璃的上表面均匀涂抹黄蜡，把待加工碳化硅刀片放在涂抹有黄蜡的K9玻璃表面，来回推挤以排出气泡，使其达到最佳粘接效果，然后将K9玻璃和碳化硅刀片放置阴凉处，以重物压之，直至冷却至常温；
第二步.K9玻璃和碳化硅刀片的组合体与铝块相粘接
将铝块放置在加热炉上，加热铝块至70摄氏度，关闭加热炉，在铝块的表面均匀涂抹黄蜡，将K9玻璃和碳化硅刀片的组合体以K9玻璃下表面与涂有黄蜡的铝块表面相粘接，来回推挤以排出气泡，使其达到最佳粘接效果，然后将其放置阴凉处，以重物压之，直至冷却至常温。
3.根据权利要求1所述的加工碳化硅刀片的方法，其特征在于，所述的步骤⑨中复合组合体的脱接具体步骤如下：
将复合组合体放置在加热炉上，加热至65～75摄氏度，使碳化硅刀片可移动时，关闭加热炉，移动复合组合体，使碳化硅刀片与K9玻璃分离，用酒精擦去残余黄蜡。
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|---|---|---|---|---|
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| CN105269283B (zh) * | 2015-09-09 | 2018-01-19 | 国宏工具系统（无锡）股份有限公司 | 一种高寿命pcd刀具的制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02192483A (ja) * | 1988-12-06 | 1990-07-30 | Showa Denko Kk | ダイヤモンド炭化硅素複合体 |
| US5123982A (en) * | 1990-06-29 | 1992-06-23 | The United States Of American As Represented By The United States Department Of Energy | Process of making cryogenically cooled high thermal performance crystal optics |
| CN202088310U (zh) * | 2011-04-15 | 2011-12-28 | 青岛理工大学 | 超声波辅助微铣削设备 |
| CN102922014A (zh) * | 2012-10-25 | 2013-02-13 | 沈阳航空航天大学 | 一种结合拉伸装夹的超声扭振侧铣方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02192483A (ja) * | 1988-12-06 | 1990-07-30 | Showa Denko Kk | ダイヤモンド炭化硅素複合体 |
| US5123982A (en) * | 1990-06-29 | 1992-06-23 | The United States Of American As Represented By The United States Department Of Energy | Process of making cryogenically cooled high thermal performance crystal optics |
| CN202088310U (zh) * | 2011-04-15 | 2011-12-28 | 青岛理工大学 | 超声波辅助微铣削设备 |
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