CN109692879A - 一种线切割加工人造金刚石拉丝模具的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种线切割加工人造金刚石拉丝模具的方法。本发明包括步骤：利用激光机在人造金刚石坯料上穿孔；利用涂抹有油调钻石微粉的细钢丝穿过所述激光孔，然后通过所述细钢丝打磨去除激光穿孔内侧碳化层；将所述人造金刚石坯料固定在线切割机工作台上，根据线切割机内设定的加工程序对所述激光孔内侧进行线切割并获得具有初步孔型结构的内孔；在超声波研磨机上利用研磨针分别对所述内孔两端进行研磨加工；在超声波研磨机上利用研磨针进行抛光处理获得具有目标孔型结构的拉丝孔。此方法加工的拉丝模具生产效率高、孔型结构一致、使用寿命长。

Description

一种线切割加工人造金刚石拉丝模具的方法

技术领域

本发明属于金刚石拉丝模具制造领域，具体是涉及一种线切割加工人造金刚石拉丝模具的方法。

背景技术

专利CN201711480149.4公开了一种高精度高光度扁形聚晶拉丝模具，该模具内聚晶模芯由人造金刚石构成。目前国内拉丝模具的模芯的内孔大部分仍然是圆弧形，拉丝产品质量波动性较大，尤其是在高端线材市场完全丧失了与国外模具竞争的能力。国内传统的模芯加工方法是激光穿孔，然后对激光孔进行手工整形粗加工获得相应的内孔。利用该方法加工一只模具手工磨针次数要达到20-30次，并且很难保证每次磨针的角度是一样的，最终导致模芯的内孔各区域高度、角度、形状波动性大，比如定径区位置不在同一水平线上。这些都是造成国内模具内孔的孔型偏差大，寿命低的主要原因。另外，加工效率低，平均加工一只模芯需要1-2天，费时费力。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种线切割加工人造金刚石拉丝模具的方法。

为了实现本发明的目的，本发明采用了以下技术方案：

一种线切割加工人造金刚石拉丝模具的方法，包括以下步骤：

步骤1，利用激光机在人造金刚石坯料上穿孔，获得的激光孔的直径比线切割所用线切割丝的直径大0.2-0.4mm；

步骤2，利用涂抹有油调钻石微粉的细钢丝穿过所述激光孔，然后通过所述细钢丝打磨所述激光孔使得所述激光孔内侧因激光穿孔而产生的碳化层去除；

步骤3，将所述人造金刚石坯料固定在线切割机工作台上，根据线切割机内设定的加工程序对所述激光孔内侧进行线切割并获得具有初步孔型结构的内孔，所述线切割过程中：水压1.0-1.5pa，电流8-17A，切割速度3-7m/min，所述线切割丝与所述激光孔之间的距离为0.003-0.03mm；所述内孔由入口向出口方向分为直径逐渐减小的压缩区、定径区以及直径逐渐增大的倒锥区；

步骤4，在超声波研磨机上利用研磨针分别对所述内孔两端进行研磨加工，使得所述内孔入口形成锥角比所述压缩区更大的入口区、所述内孔出口形成锥角比所述倒锥区更大的出口区；

步骤5，在超声波研磨机上利用研磨针对所述入口区、压缩区、定径区、倒锥区以及出口区进行抛光处理获得具有目标孔型结构的拉丝孔。

进一步的技术方案：所述抛光处理所用研磨针的锥角比所述入口区、压缩区、倒锥区以及出口区锥角大3-5度。

进一步的技术方案：所述内孔的直径比拉丝孔的直径小1％。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明在进行激光打孔处理时，由于高温条件，人造金刚石内少量的金属会蒸发并在所述激光孔内侧面形成碳化层，为了便于后续进行线切割处理，需要去除上述没有导电功能的碳化层。本发明最主要的创新之处在于：通过控制线切割过程中水压、电流、切割速度以及切割距离实现了对人造金刚石的线切割处理，本发明通过线切割处理保证了内孔的孔型结构。在进行线切割处理时，所以切割线的切割角度受到限制，因为如果利用线切割方式加工所述入口区和出口区可能会因为线切割角度太大而对已经加工好的压缩区、定径区、倒锥区造成影响，所以本发明在利用线切割方式将所述内孔加工成压缩区、定径区、倒锥区后，再通过超声波研磨的方式在所述内孔两端打磨形成入口区和出口区，最后抛光获得具有目标孔型结构的拉丝孔。

本发明采用全新工艺生产获得直线性拉丝模具，此方法加工的拉丝模具生产效率高、孔型结构一致、使用寿命长。本发明将拉丝模具的单只加工时间由1-2天降低至2-3小时。

(2)本发明所述内孔的直径比拉丝孔的直径小1％，同时所述抛光处理所用研磨针的锥角比所述入口区、压缩区、倒锥区以及出口区锥角大3-5度，其目的是为了在进行抛光处理后可以获得目标尺寸，另外在保证拉丝孔孔型、尺寸的同时可以提高加工效率。

附图说明

图1为本发明加工过程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明技术方案做出更为具体的说明：

实施例1

步骤1，利用激光机在人造金刚石坯料上穿孔，获得的激光孔的直径比线切割所用线切割丝的直径大0.2mm；

步骤2，利用涂抹有油调钻石微粉的细钢丝穿过所述激光孔，然后通过所述细钢丝打磨所述激光孔使得所述激光孔内侧因激光穿孔而产生的碳化层去除。打磨即所述细钢丝与所述激光孔进行相对运动，打磨时间约2min即可。所述油调钻石微粉是用低粘度变压器油调和5#钻石微粉，通过搅拌形成稳定的混合物。

步骤3，将所述人造金刚石坯料固定在线切割机工作台上，根据线切割机内设定的加工程序对所述激光孔内侧进行线切割并获得具有初步孔型结构的内孔。

在进行且线切割处理时，所述线切割丝穿过所述激光孔，所述线切割丝靠近激光孔内侧面并与激光孔轴线相交形成线切割夹角。

所述内孔的直径比下述拉丝孔的直径小1％，所述内孔由入口向出口方向分为直径逐渐减小的压缩区、定径区以及直径逐渐增大的倒锥区。所述压缩区、倒锥区的锥角小于30度。

所述线切割过程中：水压1.0pa，电流8A，切割速度3m/min，所述线切割丝与所述激光孔之间的距离为0.003mm。

步骤4，在超声波研磨机上利用研磨针分别对所述内孔两端进行研磨加工，使得所述内孔入口形成锥角比所述压缩区更大的入口区、所述内孔出口形成锥角比所述倒锥区更大的出口区。所述入口区锥角为60-80度，所述出口区锥角为40-60度。

在对所述内孔两端进行研磨加工时，选择研磨针加上5#钻石微粉，所用研磨针锥角为比所述入口区和出口区锥角大3度，所述5#钻石微粉是金刚石微粉颗粒直径为5μm的专用研磨粉末。研磨加工结束后所述入口区、压缩区、定径区、倒锥区以及出口区的表面粗糙度Ra达到0.2。

由于人造金刚石硬度很大，直接用超声波研磨加工很难成规则平整的孔型，而且研磨时间和材料消耗量巨大，成本非常昂贵。所以本发明利用线切割机先加工压缩区、定径区、倒锥区预成型，再利用超声波加工出口区和入口区就能形成规则平整的孔型，满足线材拉丝的要求，节约了大量成本。

步骤5，在超声波研磨机上利用研磨针对所述入口区、压缩区、定径区、倒锥区以及出口区进行抛光处理获得具有目标孔型结构的拉丝孔。

所述抛光处理时选择研磨针加上0.5#钻石微粉，所用研磨针锥角为比所述入口区、压缩区、倒锥区以及出口区锥角大3度，所述0.5#钻石微粉是金刚石微粉颗粒直径为5μm的专用研磨粉末。加工结束后所述拉丝孔表面粗糙度Ra≤0.05。

实施例2

步骤1，利用激光机在人造金刚石坯料上穿孔，获得的激光孔的直径比线切割所用线切割丝的直径大0.3mm；

步骤2，利用涂抹有油调钻石微粉的细钢丝穿过所述激光孔，然后通过所述细钢丝打磨所述激光孔使得所述激光孔内侧因激光穿孔而产生的碳化层去除。打磨即所述细钢丝与所述激光孔进行相对运动，打磨时间约3min即可。

步骤3，将所述人造金刚石坯料固定在线切割机工作台上，根据线切割机内设定的加工程序对所述激光孔内侧进行线切割并获得具有初步孔型结构的内孔。

在进行且线切割处理时，所述线切割丝穿过所述激光孔，所述线切割丝靠近激光孔内侧面并与激光孔轴线相交形成线切割夹角。

所述内孔的直径比下述拉丝孔的直径小1％，所述内孔由入口向出口方向分为直径逐渐减小的压缩区、定径区以及直径逐渐增大的倒锥区。所述压缩区、倒锥区的锥角小于30度。

所述线切割过程中：水压1.2pa，电流12A，切割速度5m/min，所述线切割丝与所述激光孔之间的距离为0.01mm。

步骤4，在超声波研磨机上利用研磨针分别对所述内孔两端进行研磨加工，使得所述内孔入口形成锥角比所述压缩区更大的入口区、所述内孔出口形成锥角比所述倒锥区更大的出口区。所述入口区锥角为60-80度，所述出口区锥角为40-60度。

在对所述内孔两端进行研磨加工时，选择研磨针加上5#钻石微粉，所用研磨针锥角为比所述入口区及出口区锥角大4度。加工结束后所述入口区、压缩区、定径区、倒锥区以及出口区的表面粗糙度Ra达到0.2。

步骤5，在超声波研磨机上利用研磨针对所述入口区、压缩区、定径区、倒锥区以及出口区进行抛光处理获得具有目标孔型结构的拉丝孔。

所述抛光处理时选择研磨针加上0.5#钻石微粉，所用研磨针锥角为比所述入口区、压缩区、倒锥区以及出口区锥角大4度。加工结束后所述拉丝孔表面粗糙度Ra≤0.05。

实施例3

步骤1，利用激光机在人造金刚石坯料上穿孔，获得的激光孔的直径比线切割所用线切割丝的直径大0.4mm；

步骤2，利用涂抹有油调钻石微粉的细钢丝穿过所述激光孔，然后通过所述细钢丝打磨所述激光孔使得所述激光孔内侧因激光穿孔而产生的碳化层去除。打磨即所述细钢丝与所述激光孔进行相对运动，打磨时间约3min即可。

步骤3，将所述人造金刚石坯料固定在线切割机工作台上，根据线切割机内设定的加工程序对所述激光孔内侧进行线切割并获得具有初步孔型结构的内孔。

在进行且线切割处理时，所述线切割丝穿过所述激光孔，所述线切割丝靠近激光孔内侧面并与激光孔轴线相交形成线切割夹角。

所述内孔的直径比下述拉丝孔的直径小1％，所述内孔由入口向出口方向分为直径逐渐减小的压缩区、定径区以及直径逐渐增大的倒锥区。所述压缩区、倒锥区的锥角小于30度。

所述线切割过程中：水压1.5pa，电流17A，切割速度7m/min，所述线切割丝与所述激光孔之间的距离为0.03mm。

步骤4，在超声波研磨机上利用研磨针分别对所述内孔两端进行研磨加工，使得所述内孔入口形成锥角比所述压缩区更大的入口区、所述内孔出口形成锥角比所述倒锥区更大的出口区。所述入口区锥角为60-80度，所述出口区锥角为40-60度。

在对所述内孔两端进行研磨加工时，选择研磨针加上5#钻石微粉，所用研磨针锥角为比所述入口区及出口区锥角大4度。加工结束后所述入口区、压缩区、定径区、倒锥区以及出口区的表面粗糙度Ra达到0.2。

步骤5，在超声波研磨机上利用研磨针对所述入口区、压缩区、定径区、倒锥区以及出口区进行抛光处理获得具有目标孔型结构的拉丝孔。

所述抛光处理时选择研磨针加上0.5#钻石微粉，所用研磨针锥角为比所述入口区、压缩区、倒锥区以及出口区锥角大5度。加工结束后所述拉丝孔表面粗糙度Ra≤0.05。

Claims (3)

1.一种线切割加工人造金刚石拉丝模具的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，利用激光机在人造金刚石坯料上穿孔，获得的激光孔的直径比线切割所用线切割丝的直径大0.2-0.4mm；

步骤2，利用涂抹有油调钻石微粉的细钢丝穿过所述激光孔，然后通过所述细钢丝打磨所述激光孔使得所述激光孔内侧因激光穿孔而产生的碳化层去除；

步骤3，将所述人造金刚石坯料固定在线切割机工作台上，根据线切割机内设定的加工程序对所述激光孔内侧进行线切割并获得具有初步孔型结构的内孔，所述线切割过程中：水压1.0-1.5pa，电流8-17A，切割速度3-7m/min，所述线切割丝与所述激光孔之间的距离为0.003-0.03mm；所述内孔由入口向出口方向分为直径逐渐减小的压缩区、定径区以及直径逐渐增大的倒锥区；

步骤4，在超声波研磨机上利用研磨针分别对所述内孔两端进行研磨加工，使得所述内孔入口形成锥角比所述压缩区更大的入口区、所述内孔出口形成锥角比所述倒锥区更大的出口区；

步骤5，在超声波研磨机上利用研磨针对所述入口区、压缩区、定径区、倒锥区以及出口区进行抛光处理获得具有目标孔型结构的拉丝孔。

2.如权利要求1所述的线切割加工人造金刚石拉丝模具的方法，其特征在于：所述抛光处理所用研磨针的锥角比所述入口区、压缩区、倒锥区以及出口区锥角大3-5度。

3.如权利要求1所述的线切割加工人造金刚石拉丝模具的方法，其特征在于：所述内孔的直径比拉丝孔的直径小1％。