CN106270504B - 一种微钻头的微挤压装置及微型钻头的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微钻头的微挤压装置，包括挤压筒、挤压筒盖、模具一、模具二、模具三、齿轮驱动装置，将粉体材料经初级压制成的块状原料填充到模具一的内腔中，然后利用真空泵对整体装置进行抽真空处理；通过在模具一和挤压筒的径向孔对被挤压材料实施高温集中加热，同时利用挤压杆在微挤压装置外侧施加挤压力推动被挤压材料进入到模具二和模具三内；在模具二中继续对粉体材料实施高温下的挤压，完成微钻头柄部的加工成形；被挤压材料从模具二挤压进入模具三内，利用齿轮驱动装置驱动模具三转动，完成最终微钻头的工作部分的成形加工。本发明采用烧结挤压一体成型的加工工艺，克服原有微成形加工过程的问题，同时还保证了精度。

Description

一种微钻头的微挤压装置及微型钻头的制造方法

技术领域

本发明涉及微成形领域特别涉及一种微钻头的微挤压装置及微型钻头的制造方法。

背景技术

随着科学技术的不断发展，电子消费品不断向多功能化、小型化、轻量化、高密度和高可靠性的方向发展，对生产高密度、高集成、封装化、微细化、多层化的印制电路板（PCB）的要求日益提高。因而印制板微型钻头的研发制造遇到了越来越大的挑战。

目前硬质合金PCB微钻头是由一种或多种难熔金属的碳化物（如碳化钨WC）作为硬质相，用金属粘结剂钴（Co）作为粘结相，经粉末冶金方法烧结，再经多重的磨削和研磨而制成。现有的微钻头制造流程复杂难以满足日益增长的低成本大规模的生产需求。因此简化微型钻头的制造工艺，克服复杂三维微钻头难以一次加工的难题，研发一种低成本，且批量化加工的方法是非常重要的。一次加工成型可以打破传统的加工壁垒，解决在高温、微尺度条件下试样定位放置操作困难，精度难以保证的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新型微挤压装置及挤压方法，克服了原有工艺中在高温、微尺度条件下试样经多个工序加工时难以定位和放置的问题，同时还保证了精度。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种微钻头的微挤压装置，包括挤压筒、挤压筒盖、模具一、模具二、模具三、齿轮驱动装置，挤压筒和挤压筒盖通过螺栓固定连接，挤压筒和挤压筒盖形成的空腔内设有模具一、模具二、模具三，模具一与模具二相互抵靠，模具二与与模具三通过凹凸台间隙套合，模具一内腔设有向模具二内腔收缩的收缩口，模具二的内腔尺寸与微钻头的柄部尺寸相匹配，模具三内腔设有与微钻头刃带和刃槽相匹配的凹槽和凸沿，在模具一的收缩口位置，挤压筒和模具一外壁圆周上设有与外界相通的径向孔，模具三外圆周的一端设有齿牙，模具三可由齿轮驱动装置驱动转动，所述齿轮驱动装置包括设置在挤压筒凹槽内并与模具三的外齿牙相啮合的齿轮及设置在挤压筒盖外侧的齿轮驱动电机。

所述的模具一上设有热电偶温度测量仪。

一种微钻头的微挤压装置制造微型钻头的方法，具体操作如下：

1）将模具一、模具二、模具三、挤压筒、挤压筒盖及齿轮驱动装置组装固定成微挤压装置；

2）将粉体材料经初级压制成的块状原料填充到模具一的内腔中，然后利用真空泵对整体装置进行抽真空处理，防止高温下原料晶粒氧化；

3）通过在模具一和挤压筒的径向孔对被挤压材料实施高温集中加热，同时利用挤压杆在微挤压装置外侧施加挤压力推动被挤压材料进入到模具二和模具三内；

4）在模具二中继续对粉体材料实施高温下的挤压，完成微钻头柄部的加工成形；

5）被挤压材料从模具二挤压进入模具三内，利用齿轮驱动装置驱动模具三转动，完成最终微钻头的工作部分的成形加工。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

1、由于该装置设计打破了传统理念，采用烧结挤压一体成型的加工工艺，克服原有微成形加工过程中高温、微尺度条件下试样难以定位、放置、精度低的问题，同时还保证了精度。能够大批量，低成本加工制造微钻头。

2、整体装置在真空下完成烧结和挤压成形过程，保证材料不被氧化，保证所制备的微钻头的强度等性能指标。

3、通过这种高温挤压加工的微钻头性能大幅度提高，能够符合当今市场对微钻头的严格的性能要求。

4、使这种新的微钻头加工工艺应用于微成形领域。

5、微挤压装置容易组装、拆卸和更换、装置结构紧凑，可以取消现有加工工序中的多重研磨等装置。

6、使通过一次成形方法加工复杂三维孔成为可能。

7、通过一次成形完成微钻头的成形加工，提高了微钻头的强度，简化了工序，缩短了生产周期，降低了生产成本。

8、一次成型加工工艺没有磨削损耗，降低了贵重金属的消耗，节约了稀有资源。

9、对该装置及其涉及的新工艺、新材料等一系列问题的研究和发现将增加中国在微成形制造领域的竞争力。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中：挤压筒1、模具一2、模具二3、模具三4、径向孔5、齿轮6、齿轮驱动电机7、挤压筒盖8、热电偶温度测量仪9。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进一步说明：

如图1，一种微钻头的微挤压装置，包括挤压筒1、挤压筒盖8、模具一2、模具二3、模具三4、齿轮驱动装置，挤压筒1和挤压筒盖8通过螺栓固定连接，挤压筒1和挤压筒盖8形成的空腔内设有模具一2、模具二3、模具三4，模具一2与模具二3相互抵靠，模具二3与模具三4通过凹凸台间隙套合，模具一2内腔设有向模具二3内腔收缩的收缩口，模具二3的内腔尺寸与微钻头的柄部尺寸相匹配，模具三4内腔设有与微钻头刃带和刃槽相匹配的凹槽和凸沿，在模具一2的收缩口位置，挤压筒和模具一外壁圆周上设有与外界相通的径向孔5，模具三4外圆周的一端设有齿牙，模具三4可由齿轮驱动装置驱动转动，齿轮驱动装置包括设置在挤压筒1的凹槽内并与模具三4的外齿牙相啮合的齿轮6及设置在挤压筒盖8外侧的齿轮驱动电机7，模具一2上设有热电偶温度测量仪9。

一种微钻头的微挤压装置制造微型钻头的方法，具体操作如下：

1）将模具一、模具二、模具三、挤压筒、挤压筒盖及齿轮驱动装置组装固定成微挤压装置；

2）将粉体材料经初级压制成的块状原材料填充到模具一的内腔中，然后利用真空泵对整体装置进行抽真空处理，防止高温下原料晶粒氧化；

3）通过在模具一和挤压筒的径向孔，用激光器对装置中的粉末块状原材料进行集中快速加热，同时利用挤压杆在微挤压装置外侧施加挤压力推动被挤压材料进入到模具二和模具三内，加热速度与挤压速度相配合，保证被挤压材料在凝固过程中温度分布均匀，通过安装在模具一上的热电偶温度测量仪观察加热温度，并通过调节激光束的频率来控制被加热原材料的温度，使加热的温度低于粉体材料颗粒的熔点；

4）控制挤压杆施加均衡的压力，使经高温高压下烧结后的材料被挤压进入模具二，在模具二中继续对粉体材料实施高温下的挤压，完成微钻头柄部的加工成形；

5）挤压杆前进一定距离后，经烧结的原料开始进入模具三，利用齿轮驱动装置驱动模具三转动，调整挤压速度和模具三的旋转速度，使挤压长度为一个螺距时，模具三正好旋转一周，控制微钻头的工作部分成形，直到最后微钻头的钻头部分和柄部完全成形。

上面所述仅是本发明的基本原理，并非对本发明作任何限制，凡是依据本发明对其进行等同变化和修饰，均在本专利技术保护方案的范畴之内。

Claims (1)

1.微钻头的微挤压装置制造微型钻头的方法，其特征在于，所述微钻头的微挤压装置，包括挤压筒、挤压筒盖、模具一、模具二、模具三、齿轮驱动装置，挤压筒和挤压筒盖通过螺栓固定连接，挤压筒和挤压筒盖形成的空腔内设有模具一、模具二、模具三，模具一与模具二相互抵靠，模具二与与模具三通过凹凸台间隙套合，模具一内腔设有向模具二内腔收缩的收缩口，模具二的内腔尺寸与微钻头的柄部尺寸相匹配，模具三内腔设有与微钻头刃带和刃槽相匹配的凹槽和凸沿，在模具一的收缩口位置，挤压筒和模具一外壁圆周上设有与外界相通的径向孔，模具三外圆周的一端设有齿牙，模具三可由齿轮驱动装置驱动转动，所述齿轮驱动装置包括设置在挤压筒凹槽内并与模具三的外齿牙相啮合的齿轮及设置在挤压筒盖外侧的齿轮驱动电机，模具一上设有热电偶温度测量仪；制造微型钻头具体操作如下：

1）将模具一、模具二、模具三、挤压筒、挤压筒盖及齿轮驱动装置组装固定成微挤压装置；

2）将粉体材料经初级压制成的块状原料填充到模具一的内腔中，然后利用真空泵对整体装置进行抽真空处理，防止高温下原料晶粒氧化；

3）通过在模具一和挤压筒的径向孔对被挤压材料实施高温集中加热，同时利用挤压杆在微挤压装置外侧施加挤压力推动被挤压材料进入到模具二和模具三内；

4）在模具二中继续对粉体材料实施高温下的挤压，完成微钻头柄部的加工成形；

5）被挤压材料从模具二挤压进入模具三内，利用齿轮驱动装置驱动模具三转动，完成最终微钻头的工作部分的成形加工。