CN106392778B - 一种锂电分切陶瓷环刀的加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种锂电分切陶瓷环刀的加工工艺，包括以下步骤：1)将陶瓷材料磁共振模压成具有中孔的环形坯体；2)对坯体进行连续电热烧结，降温后得到陶瓷刀坯；3)第一将平磨A面，留余量0.5～0.6mm；4)粗磨、精磨陶瓷刀坯B面内孔，留余量0.1～0.2mm；5)精磨抛光中孔B面；6)第二次平磨A面；7)抛光A面；8)打磨陶瓷刀坯外圆；9)将陶瓷刀坯紧固于外磨工装上，采用金刚石成型砂轮由上往下给进，在陶瓷刀坯的单侧打磨刀刃，得到锂电分切陶瓷环刀。本发明通过直接压制成环形坯体后烧结成陶瓷刀坯，提高了环刀的加工效率；通过预留余量的粗磨再进行精确到位的精磨，提高了加工精度，确保了刀具刃口的锋利度。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷刀具加工领域技术，具体涉及一种锂电分切陶瓷环刀的加工工艺。
背景技术
目前，在锂电池行业连续自动分切机通用刀具以硬质合金刀具为主。硬质合金是碳化钨颗粒与金属钴在高温高压下烧结而成的，所以俗称钨钢，具有硬度高、高强度、韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，在如今的切削加工中得到广泛应用。在锂电池生产中，钨钢刀具在分切铜、铝箔的过程中，由于金属材料自身的特性，不可避免的产生摩擦静电效应，使得分切的铜、铝箔容易出现褶皱、毛边、毛刺等现象，一般情况下需要尽块更换新刀或通过钨钢刀具刃口表面修磨处理才能满足使用要求。由此造成了生产成本的增加，也降低了生产的连续性。陶瓷刀具由于其不具有金属的特性，以及陶瓷本身自有的自润性，在分切铜、铝箔的过程中不会产生静电，可以长时间保持铜、铝箔材料的分切质量，因此陶瓷刀具在锂电材料分切行业中应得到了广泛应用。然而，由于陶瓷材料本身硬度高、易碎等特性，在加工生产中容易出现破碎以及开刃不锋利的情况，造成生产成本的增加。
发明内容
本发明针对现有技术存在之缺失，提供一种锂电分切陶瓷环刀的加工工艺，其可提高陶瓷环刀的加工精度以及加工质量，避免陶瓷环刀在加工生产过程中出现破碎及开刃不锋利的情况，降低企业的生产成本。
为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：
一种锂电分切陶瓷环刀的加工工艺，包括以下步骤：
1)将陶瓷材料磁共振模压成具有中孔的环形坯体；
2)对坯体进行连续的电热烧结，降温后得到陶瓷刀坯；
3)第一次平磨A面：将陶瓷刀坯紧固于平磨工装的底平面上，平磨陶瓷刀坯两侧A面，留余量0.5～0.6mm；
4)粗磨中孔B面：将陶瓷刀坯装于磨中孔柔性工装上，找正陶瓷刀坯A面，当A面端面跳动不大于0.05mm时，粗磨陶瓷刀坯的中孔B面，留余量0.1～0.2mm；
5)精磨、抛光中孔B面：采用金刚石砂轮磨中孔B面，使中孔孔径达到规定尺寸，然后空刀往复进给5-10次，抛光中孔B面，使B面表面粗糙度小于0.4μm；
6)第二次平磨A面：将陶瓷刀坯紧固于平磨工装的底平面上，分别平磨陶瓷刀坯两侧A面，保证两侧A面的平行度不大于0.005mm；
7)抛光A面：将陶瓷刀坯紧固于平磨工装的底平面上，采用双面数控研磨机抛光A面，使A面粗糙度小于0.2μm，平行度与平面度不大于0.001mm；
8)磨外圆：将陶瓷刀坯紧固于外磨工装上，打磨陶瓷刀坯外圆，使陶瓷刀坯获得所需外径，外圆表面粗糙度小于0.8μm；所述外磨工装包括芯轴和锁紧螺母，所述芯轴具有一圆形底座和自底座中部一体延伸出的轴杆，所述底座的外径小于所述陶瓷刀坯的外径，所述轴杆上设有与锁紧螺母的内螺纹对应的外螺纹，工作时，陶瓷刀坯套于轴杆外侧，并由锁紧螺母锁紧于芯轴上；
9)开刃口：采用金刚石成型砂轮在陶瓷刀坯的单侧打磨刀刃，使刀刃表面粗糙度达到0.2μm，得到陶瓷环刀；所述刀刃包括刃口和与刃口连接的连接部，所述刃口与陶瓷环刀的一个侧面呈45°±0.1°相交，所述连接部与陶瓷环刀的另一个侧面呈150°±0.1°相交；为确保刃口位置的精确而达到刃口锋利无崩口，采用千分表读数辅助金刚石成型砂轮进给，从而确保刃口锋利度、无崩口，提高和确保分切质量；
其中，所述A面为陶瓷刀坯的两侧侧面，所述B面为陶瓷刀坯中孔的内壁面。
作为一种优选方案，平磨、抛光A面时，加热平磨工装，使陶瓷刀坯通过松香粘接在平磨工装的底平面上。
作为一种优选方案，在采用松香粘接陶瓷刀坯前，为防止松香杂质影响零件加工的平行度，采用无纺布过滤松香杂质。
作为一种优选方案，在第二次平磨A面时，为保证B面的光洁度，先采用胶带覆盖B面。
作为一种优选方案，在进行步骤8)前进行中孔倒角：将陶瓷刀坯装于磨中孔柔性工装上，在陶瓷刀坯中孔的边缘打磨45°倒角。
作为一种优选方案，所述外磨工装还包括用于与锁紧螺母配合锁紧陶瓷刀坯的垫圈，所述垫圈外径小于陶瓷刀坯的外径，工作时，陶瓷刀坯和垫圈均套于轴杆外侧，并且陶瓷刀坯夹于底座与垫圈之间，所述锁紧螺母的一端抵于垫圈上。
作为一种优选方案，步骤5)中，所述金刚石砂轮的目数为1200目。
作为一种优选方案，步骤9)中，所述金刚石成型砂轮的目数为300-1200目。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，1、通过采用陶瓷材料直接冲压成环形坯体后烧结成陶瓷刀坯，而不是烧成陶瓷后再打磨成环形，省去了大量的打磨工序，提高了环刀的加工效率，避免了由陶瓷加工成环状过程中造成陶瓷破碎的情况，降低了生产成本；2、先通过预留余量的粗磨再进行精确到位的细磨，提高了陶瓷环刀的加工精度，使陶瓷环刀的内外圆一致性更好，刀刃打磨得更加精确到位，提高了刃口的锋利度和完整性，从而提高了环刀的分切质量；3、通过采用简易的工装对陶瓷环刀进行打磨加工，降低了加工成本；4、通过采用陶瓷刀具代替传统的硬质合金刀具，杜绝了长时间分切铜、铝箔的过程中的静电效应，使得长时间不间断分切的铜、铝箔材料始终保持切口整齐光洁，无毛边毛刺，从而提高了分切质量。
为了更清楚地阐述本发明的结构特征、技术手段及其所达到的具体目的和功能，下面结合附图与具体实施例来对本发明作进一步详细说明：
附图说明
图1是本发明之实施例的平磨工装截面示意图；
图2是本发明之实施例的平磨工装使用状态图；
图3是本发明之实施例的磨中孔柔性工装结构图；
图4是本发明之实施例的磨中孔柔性工装截面示意图；
图5是本发明之实施例的外磨工装磨外圆时的组装结构示意图；
图6是本发明之实施例的外磨工装开刃口时的组装结构示意图；
图7是本发明之实施例的外磨工装打磨45°刃口时的示意图；
图8是本发明之实施例的外磨工装打磨30°刃口连接部时的示意图；
图9是本发明之实施例的陶瓷环刀的截面示意图；
图10是图7中A处的放大示意图。
具体实施方式
一种锂电分切陶瓷环刀的加工工艺，包括以下步骤：
1)将陶瓷材料磁共振模压成具有中孔的环形坯体；
2)对坯体进行连续的电热烧结，降温后得到陶瓷刀坯；所述连续电热烧结过程包括第一阶段的升温预烧结、第二阶段的高温烧结和第三阶段的降温烧结，所述升温预烧结升温速率控制在0.3～0.5℃/Min，当温度提高到900～980℃时，保温1.8～2.4小时；所述高温烧结在升温预烧结的前提下进行，升温速率控制在1.5～2.5℃/Min，当温度提高到1570～1650℃时，保温3.8～5.6小时；所述降温烧结在高温烧结前提下进行，降温速率控制在1.5～2.5℃/Min，当温度降到860～940℃时，保温1～2小时。
3)第一次平磨A面：将陶瓷刀坯紧固于平磨工装的底平面上，平磨陶瓷刀坯两侧A面，留余量0.5～0.6mm；
4)粗磨中孔B面：将陶瓷刀坯装于磨中孔柔性工装上，找正陶瓷刀坯A面，当A面端面跳动不大于0.05mm时，粗磨陶瓷刀坯的中孔B面，留余量0.1～0.2mm；
5)精磨、抛光中孔B面：采用目数为1200目的金刚石砂轮磨中孔B面，使中孔孔径达到规定尺寸，然后空刀往复进给5-10次，抛光中孔B面，使B面表面粗糙度小于0.4μm；
6)第二次平磨A面：将陶瓷刀坯紧固于平磨工装的底平面上，分别平磨陶瓷刀坯两侧A面，保证两侧A面的平行度不大于0.005mm；为保证B面的光洁度，先采用胶带覆盖B面。
7)抛光A面：将陶瓷刀坯紧固于平磨工装的底平面上，采用双面数控研磨机抛光A面，使A面粗糙度小于0.2μm，平行度与平面度不大于0.001mm。
8)磨外圆：将陶瓷刀坯紧固于外磨工装上，打磨陶瓷刀坯外圆，使陶瓷刀坯获得所需外径，外圆表面粗糙度小于0.8μm；所述外磨工装包括芯轴和锁紧螺母，所述芯轴具有一圆形底座和自底座中部一体延伸出的轴杆，所述底座的外径小于所述陶瓷刀坯的外径，所述轴杆上设有与锁紧螺母的内螺纹对应的外螺纹，工作时，陶瓷刀坯套于轴杆外侧，并由锁紧螺母锁紧于芯轴上；
9)开刃口：采用金刚石成型砂轮在陶瓷刀坯的单侧打磨刀刃，使刀刃表面粗糙度达到0.2μm，得到陶瓷环刀。开刃口时，先采用300目的金刚石成型砂轮粗磨，然后采用1200目的金刚石砂轮精磨，以保证刃口的表面粗糙度达到0.2μm。所述刀刃包括刃口和与刃口连接的连接部，所述刃口与陶瓷环刀的一个侧面呈45°±0.1°相交，所述连接部与陶瓷环刀的另一个侧面呈150°±0.1°相交；为确保刃口位置的精确而达到刃口锋利无崩口，采用千分表读数辅助金刚石成型砂轮进给，从而确保刃口锋利度、无崩口，提高和确保分切质量；
其中，所述A面为陶瓷刀坯的两侧侧面，所述B面为陶瓷刀坯中孔的内壁面。
在步骤3)至9)中，为确保加工过程不因摩擦而使温度升高，确保得到锂电分切陶瓷环刀无崩刃、缺口，在加工过程中使用瞬间冷却液进行润滑冷却。
作为一种优选方案，平磨、抛光A面时，加热平磨工装，使陶瓷刀坯通过松香粘接在平磨工装的底平面上。为防止松香杂质影响零件加工的平行度，采用无纺布过滤松香杂质。
作为一种优选方案，在进行步骤8)前进行中孔倒角：将陶瓷刀坯装于磨中孔柔性工装上，在陶瓷刀坯中孔的边缘打磨45°倒角。
作为一种优选方案，所述外磨工装还包括用于与锁紧螺母配合锁紧陶瓷刀坯的垫圈，所述垫圈外径小于陶瓷刀坯的外径，工作时，陶瓷刀坯和垫圈均套于轴杆外侧，并且陶瓷刀坯夹于底座与垫圈之间，所述锁紧螺母的一端抵于垫圈上。
如图1和图2所示，所述平磨工装包括一底板10，所述底板10具有一底平面11，所述底平面11的中心设有与陶瓷刀坯的中孔适配的凸台12，所述凸台12的高度小于陶瓷刀坯的厚度，工作时，所述陶瓷刀坯20的一侧侧面通过松香粘贴紧固于底平面11，凸台12卡于陶瓷刀坯20的中孔中。
如图3和图4所示，所述磨中孔柔性工装30上设有与陶瓷刀坯20的外径相适配的夹槽31，工作时，所述陶瓷刀坯20夹紧固定于夹槽31内。
如图5所示，所述外磨工装包括芯轴40、垫圈44和锁紧螺母43，所述芯轴40具有一圆形底座41和自底座41中部一体延伸出的轴杆42，所述底座41的外径小于所述陶瓷刀坯20的外径，所述轴杆42上设有与锁紧螺母43的内螺纹对应的轴杆45，打磨陶瓷刀坯的外圆时，陶瓷刀坯20套于轴杆42外侧，并由锁紧螺母43锁紧于垫圈44与底座41之间。为保证同时加工的环刀外圆的同心度，可以多个陶瓷刀坯20同时套装于外磨工装上，同时对多个陶瓷刀坯20的外圆进行打磨。
如图6-8所示，开刃口时，陶瓷刀坯20和垫圈44均套于轴杆42外侧，并且陶瓷刀坯20夹于底座41与垫圈44之间，所述锁紧螺母43的一端抵于垫圈44上，所述垫圈44为一长垫圈，所述长垫圈的外径小于陶瓷刀坯20的外径，由此使得陶瓷刀坯20的外圆边缘的一侧可以露出，方便在陶瓷刀坯20的外圆边缘处打磨出刀刃。开刃口时，先采用具有45°斜面的金刚石成型砂轮60在陶瓷刀坯20面向垫圈44的一侧边缘打磨出刃口，并使该刃口与陶瓷刀坯的另一侧呈45°±0.1°相交，然后采用具有30°斜面的金刚石成型砂轮70在陶瓷刀坯20面向垫圈44的一侧打磨出与刃口相交的刀刃连接部，并使该刀刃连接部的延伸线与陶瓷刀坯的另一侧呈30°±0.1°相交。
如图9和图10所示，由以上加工工艺得到的陶瓷环刀包括切刀主体50，所述切刀主体50的中心通孔13的边缘处设有45°倒角，所述切刀主体50的厚度为0.8～3.2mm。所述切刀主体50的外圆边缘设有刀片刃口52和与刀片刃口52连接的刀刃连接部51；所述刀片刃口52为单侧刃口，所述刀片刃口52与切刀主体50的一个侧面相交，形成一个锐角，所述锐角的角度为45°±0.1°；所述刀刃连接部51与切刀主体50的另一个侧面相交，形成一个钝角，所述钝角的角度为为150°±0.1°。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，故凡是依据本发明的技术实际对以上实施例所作的任何修改、等同替换、改进等，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种锂电分切陶瓷环刀的加工工艺，其特征在于：包括以下步骤：
1)将陶瓷材料磁共振模压成具有中孔的环形坯体；
2)对坯体进行连续的电热烧结，降温后得到陶瓷刀坯；
3)第一次平磨A面：将陶瓷刀坯紧固于平磨工装的底平面上，平磨陶瓷刀坯两侧A面，留余量0.5～0.6mm；
4)粗磨中孔B面：将陶瓷刀坯装于磨中孔柔性工装上，找正陶瓷刀坯A面，当A面端面跳动不大于0.05mm时，粗磨陶瓷刀坯的中孔B面，留余量0.1～0.2mm；
5)精磨、抛光中孔B面：采用金刚石砂轮磨中孔B面，使中孔孔径达到规定尺寸，然后空刀往复进给5-10次，抛光中孔B面，使B面表面粗糙度小于0.4μm；
6)第二次平磨A面：将陶瓷刀坯紧固于平磨工装的底平面上，分别平磨陶瓷刀坯两侧A面，保证两侧A面的平行度不大于0.005mm；
7)抛光A面：将陶瓷刀坯紧固于平磨工装的底平面上，采用双面数控研磨机抛光A面，使A面粗糙度小于0.2μm，平行度与平面度不大于0.001mm；
8)磨外圆：将陶瓷刀坯紧固于外磨工装上，打磨陶瓷刀坯外圆，使陶瓷刀坯获得所需外径，外圆表面粗糙度小于0.8μm；所述外磨工装包括芯轴和锁紧螺母，所述芯轴具有一圆形底座和自底座中部一体延伸出的轴杆，所述底座的外径小于所述陶瓷刀坯的外径，所述轴杆上设有与锁紧螺母的内螺纹对应的外螺纹，工作时，陶瓷刀坯套于轴杆外侧，并由锁紧螺母锁紧于芯轴上；
9)开刃口：采用金刚石成型砂轮在陶瓷刀坯的单侧打磨刀刃，使刀刃表面粗糙度达到0.2μm，得到陶瓷环刀；所述刀刃包括刃口和与刃口连接的连接部，所述刃口与陶瓷环刀的一个侧面呈45°±0.1°相交，所述连接部与陶瓷环刀的另一个侧面呈150°±0.1°相交；
其中，所述A面为陶瓷刀坯的两侧侧面，所述B面为陶瓷刀坯中孔的内壁面。
2.根据权利要求1所述的一种锂电分切陶瓷环刀的加工工艺，其特征在于：平磨、抛光A面时，加热平磨工装，使陶瓷刀坯通过松香粘接在平磨工装的底平面上。
3.根据权利要求2所述的一种锂电分切陶瓷环刀的加工工艺，其特征在于：在采用松香粘接陶瓷刀坯前，采用无纺布过滤松香杂质。
4.根据权利要求1所述的一种锂电分切陶瓷环刀的加工工艺，其特征在于：在第二次平磨A面时，先采用胶带覆盖B面。
5.根据权利要求1所述的一种锂电分切陶瓷环刀的加工工艺，其特征在于：在进行步骤8)前，进行中孔倒角：将陶瓷刀坯装于磨中孔柔性工装上，在陶瓷刀坯中孔的边缘打磨45°倒角。
6.根据权利要求1所述的一种锂电分切陶瓷环刀的加工工艺，其特征在于：所述外磨工装还包括用于与锁紧螺母配合锁紧陶瓷刀坯的垫圈，所述垫圈外径小于陶瓷刀坯的外径，工作时，陶瓷刀坯和垫圈均套于轴杆外侧，并且陶瓷刀坯夹于底座与垫圈之间，所述锁紧螺母的一端抵于垫圈上。
7.根据权利要求1所述的一种锂电分切陶瓷环刀的加工工艺，其特征在于：步骤5)中，所述金刚石砂轮的目数为1200目。
8.根据权利要求1所述的一种锂电分切陶瓷环刀的加工工艺，其特征在于：步骤9)中，所述金刚石成型砂轮的目数为300-1200目。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Processing technology of lithium battery ceramic ring cutter Effective date of registration: 20200828 Granted publication date: 20180928 Pledgee: China Co. truction Bank Corp Dongguan branch Pledgor: GUANGDONG HONBRO SCIENCE & TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2020980005529 |