CN1103325A - 高尔夫球头制造方法 - Google Patents

Abstract

一种高尔夫球头的制造方法，取经锻造及辊轧而 成的钛合金块体或其他金属块体下料，另制得一中空 柱体与盖板，然后设计高尔夫球头的形状，并利用 CAD/CAM电脑模拟勾划出所欲制造的球头形 状，而计算出须铣制钛合金球头的外形，然后将此数 据程式输入至CNC加工机之电脑或依靠模铣制的 靠模加工机或放电加工机内，令加工机对经锻造及辊 轧而成的块体施以铣削加工，以铣制外形、斜面、内凹 槽，并可随时修整加工路径，后在球头上依需求冲压、 放电、电刻各种字体商标，打击面线沟，并经焊接制成 高尔夫球头。

Description

本发明涉及一种高尔夫球头的制造方法，特别是指一种钛合金及其他金属高尔夫球的空心大头、实心球头与推杆球头的制造方法，一种可提高球头的弹性系数;机械性能，提升球具品质及附加价值，进而增加打击功能，且可防腐蚀、抗氧化，增进外观美感的高尔夫球头制造方法。

目前市面一般常见的高尔夫球具主要是由球头与球杆两部分构成，两者间是藉AB胶胶合成一完整球具，而球头部分因为打击时的需求而有中空大杆头及实心的铁头或推杆球头的区分，并依杆头重量、杆柄长度及夹角、倾斜角度等不同而有四支大杆头，九支铁杆头及一支推杆，计共十四支为所谓全套球杆，以利打击者当时的风向、距离及环境，而能作一适当的选择及打击，以获得更佳的打击效果及成绩，而球头的材质也会因打击功能的需求，而有合金钢、铝合金、不锈钢、陶瓷面、钛合金……等球头，以符合打击时能发挥最大功能，所以寻求机械性能优异的材料做为高尔夫球具的原料，乃当前全球的高尔夫球具的制造业者无不费尽心思欲追寻的目标，而目前的材质又以钛合金为最佳，其特性恰合乎密度低，强度及弹性高的条件，且其比强度、机械性能及抗氧化腐蚀性最为优异。

而一般球头的制造方法乃采用精密铸造较多，即使是钛合金也不例外，然而于铸造过程中，尤其是钛合金采用Try    &    Error方式将熔融的钛合金熔液注入陶壳模内，令钛合金熔液均匀充满于陶壳模内，待其冷却后脱陶壳模，即得一高尔夫球头;虽目前所采用的钛合金可称为符合密度低，强度佳两条件的最佳原料，但该一精密铸造的技术却非常困难，且铸造品的品质及机械性能较差。

缘钛合金熔液的流动性不佳，故很难在短时间内充满于整个陶壳内壁，而时间一拖延则会使温度降低，钛合金熔液会因冷却而凝固，往往在熔液流动时，先前的熔液已先固化，亦属一种铸造缺失，于使用时常会因敲击高尔夫球的力量过大造成内部受力不均而自铸缺处崩裂，具危险性;另，钛合金熔液亦会于高尔夫球头的壳体内部生成气孔及浇不到等铸缺，明显者可于品检时挑出，不明显者则仍出厂成为具肉眼无法分辨的缺陷。

而上述因钛合金熔液流动性差材料本身的原因会造成铸缺外，制造环境的管制亦为重要因素之一，而钛合金球头于制造时须在一真空状态下做精密铸造，以保护钛合金熔液不致产生氧化、气孔等铸缺，而目前的钛合金精密铸造由于铸造环境的管制相当困难，故很难铸得较佳的成品。

再者，钛合金经过熔铸的钛合金铸料，其机械性能特性较经由锻造及辊轧而成的钛合金块体的性能为差，且其品质也较钛合金块体逊色。

或者在金属球头的打击面预设一嵌置部，后再将钛合金块嵌固于嵌置部，以增加球头的性能，但其两者终非一体，其间有预设一容差会形成一介于两者间的缝隙，此缝隙会将打击力量分散，降低打击效果，亦会产生松动脱离的状况。

发明人有鉴于此，乃累积多年从事高尔夫球具的制造经验，而开发出本发明，是在提供一种钛合金及其他金属高尔夫球的大杆头及实心球头与推杆球头的制造方法，先利用CAD/CAM电脑模拟设计高尔夫球头的外形，并计算所需铣制钛合金及其他金属块体的加工路径，并藉由CNC电脑程式所控制加工机来铣制其外形或利用靠模铣制加工机铣制其外形或放电加工机加工其外形，而得一实心球头或空心球头并令一盖板可盖合空心球头的开口或二个空心球头，并令一边空心球头可盖合另一空心球头的开口，并加以焊合而成中空状，且以上的球头皆不改变其锻造及辊轧的钛合金及其他金属块体的高机械性能特性，尽而制得高强度、高弹性及高品质钛合金高尔夫球头的成品。

本发明的目的是提供一种钛合金高尔夫球头的制造方法，利用CAD/CAM电脑模拟设计球头的外形，并藉由CNC铣制加工机或靠模铣制加工机或放电加工机可制得高机械性能及高品质的钛合金及其他金属高尔夫球头。

本发明的次要目的在于提供一种改进钛合金及其他金属在铸造球头时所生的铸缺及较差的机械性能，使其球头保有其锻造及辊轧而成高性能及高品质的钛合金及其他金属块体特性。

本发明的次一目的在于提供一种可制得一打击面无缝隙的一体成形球头，且具高价值感及美感的钛合金球头，并可提高球头的打击面强度，使其弹性系数接近于弹性碰撞而发挥其打击能量。

本发明的再一目的是将钛合金球头与中空柱体及盖板，置于真空罩内以钛合金焊料将二者焊接为一体，并进行固溶及时效处理后，再打磨及抛光处理以去除焊疤，即成一似一体成型的完整钛合金高尔夫球头。

本发明的次要目的是提供一种可降低生产成本，提高产量及品质的钛合金高尔夫球头制造方法。

而本发明的特征在于改变高尔夫球的现用铸造方法，并避免发生现用技术的缺点，且同时保有高机械性能的特色，主要是以经锻造及辊轧的钛合金块体（如Ti-6Al-4V等）为材料取代现用钛合金铸料，因钛合金块体（Ti-6Al-4V）是由锻造及辊轧而成，故具有较佳的机械性能，请参阅表1、表2，是钛合金块体与铸造材料的特性比较表及成分表，然后利用CAD/CAM电脑模拟高尔夫球大杆头、实心铁头球头及推杆球头的外形，并计算出须铣制钛合金及其他金属球头的形状及大杆头须掏空的空心体积，并将此数据输入CNC加工机，或利用靠模铣制加工机或放电加工机，令加工机对钛合金及其他金属块体施以铣削加工，先铣外形，再铣斜面，铣内槽，铣空心体，后再于球头上冲压字体，或放电刻字……等，以取得打击面线沟及标志等，后视需要将球头与中空柱体及盖板置于真空罩内依各球头的打击面及杆柄角度与大杆头的开口盖合盖片而加以焊接，使之成为一完整的高尔夫球头，然后再将球头与球杆组合成一球具。

根据本发明提供的高尔夫球头的制造方法，其特征在于：

取经锻造及辊轧而成的钛合金块体或其他金属块体下料，另制得一中空柱体与盖板，然后设计高尔夫球头的形状，并利用CAD/CAM电脑模拟勾划出所欲制造的球头形状，而计算出须铣制钛合金球头的外形，然后将此数据程式输入至CNC加工机的电脑或依靠模铣制的靠模加工机或放电加工机内，令加工机对经锻造及辊轧而成的块体施以铣削加工，以铣制外形、斜面、内凹槽……等，并可随时修整加工路径，后在球头上依需求冲压、放电、电刻各种字体商标，打击面线沟……等，后再视需求将球头与中空柱体及盖板置于真空罩内依各球头的打击面及杆柄角度使用焊料加以焊接，使之成为一高尔夫球头并做焊接后的固溶及时效处理，再做打磨及抛光将焊接部分的焊疤除去，后再进行表面处理，即成一似一体成型的高尔夫球头，后再取球头与球杆加以组合而成一完整高尔夫球具。

关于本发明的详细流程及制造方法则于下文做一详尽说明，并以图式辅之，首先为图式及图号部分：

图1为本发明的制造流程图。

图2A、图2B、图2C和图2D是本发明的球头外观分解示意图。

图3是真空氩焊基本设备示意图。

图4是本发明的真空罩焊接设备图。

图5A和图5B是Ti-6Al-4V钛合金材料特性表1和表2。

图6是真空罩焊接钛合金高尔夫球具的金相组织。

图7A、7B、图7C和图7D是CAD/CAM模拟球头设计图。

图号：

1        球头        3        焊接处        4        中空柱体

2        球杆        11        盖板        12        空心体

5        真空罩体        51        操作手套

6        焊接设备        7        氩气

8        钨电极        9        焊条(料)

如图1及图2表示，本发明另一种钛合金及其他金属高尔夫球头1的制造方法，首先先下料将经锻造及辊轧的钛合金及其他金属块体制得一大杆头、铁头与推杆头的毛胚及一中空柱体4及大杆头的盖板11然后设计高尔夫球头1的形状，并利用CAD/CAM电脑模拟勾划出所欲制造的球头形状，并计算出须铣制钛合金及其他金属球头1的外形，然后将此数据程式输入至CNC加工机内的电脑或藉由一样品利用靠模加工技术，使用靠模加工机，或放电加工机，令加工机对钛合金及其他金属块体施以铣削加工，先铣制外形，再铣制斜面，内凹面，（以上为高尔夫球头的制程容后说明），并可随时修整加工路径，后再以球头上依需求冲压或电刻各种字体商标打击面线沟等，如图3、图4所示，后再视需要将球头1与一中空柱体4置于真空罩5内，使用操作手套51操作焊接设备6依各铁头、推杆头的打击面及杆柄角度使用钛合金焊料9或适合焊料加以焊接，也可将大杆头球头1的空心体12开口盖合盖片11加以焊接如图2C所示，或将两个铣空之空心球头1的开口加以对齐焊接，如图2D所示，再与中空柱体4焊接，使之成为一完整钛合金及其他金属高尔夫球头1，并作焊接后的固溶及时效处理，即可成一完工件钛合金及其他金属高尔夫球头1;钛合金及其他金属高尔夫球杆2是以挤压成形方法制得适长的钛合金及其他金属高尔夫球杆2半成品，再取半成品做表面处理，即完成钛合金及其他金属高尔夫球杆2;再将两者组合成钛合金及其他金属高尔夫球具。

而于真空罩5内做焊接时，需将罩内空气抽出，惟实际上并不可能达百分之百真空状态，故为避免焊接时与罩内残留空气起作用，故于真空罩5内需充入钝气Ar，乃为防止使用氩气7于钨电极8以焊条9加以焊接时产生氧化作用及避免杂质融于其中，故采真空罩5焊接后所得的成品金组织如图6所示，接合面熔合成一体，而图6中的线则是未焊接部分的接缝线。

关于本发明的高尔夫球头的加工制程及靠模加工、放电加工、真空罩焊接及固溶、时效处理的说明如下：

1.高尔夫球头的制程（图7A-图7D所示）

（1）建立模型：利用粘土建立球头的外形。

（2）建立数据：以三次元量测机量测出模型的外部轮廓，经电脑运算转换为三次元的座标ASCII档。

（3）建立曲面：将座标的ASCII档，以PC电脑经网路传输至3PCAD/CAM工作站中，加档头尾的识别码后建立点群（CURVE    POINT），经修整后进而建立为3D的线架构（3D    CURVE），再进而建立3D的曲面（3D    SURFACE）。

（4）经锻造及辊轧的钛合金及其他金属块体铣制加工，以3D曲面建立加工路径（TOOL    PATH），经由过切的检查（COLLISIONCHECK）实况模拟（TOOL    EDITOR）后转换成NC程式再传输至CNC加工机上iA以经锻造及辊轧的钛合金及其他金属块体做铣制。

（5）精修模型：检验制件，如有不合要求处，再进一步修整3DFACE并重新建立加工路径，至合乎要求。

2.靠模加工：是先制得一标准的样品或形状，藉由此外形样品，放于靠模加工机上而复制生产。

3.放电加工：是先将加工件置于加工槽内，然后将加工数据输入CNC放电加工机，藉由放电极头对加工件施以放电加工。

4.真空罩焊接条件：真空罩内氩气的露点在-50℃以下。

5.固溶时效处理的条件：

（1）应力消除温度为48℃～815℃。

（2）固溶温度为790℃～970℃。

（3）时效处理温度为480℃～600℃。

（4）真空度为10    Torr以下。

综上所述，本发明是一种高尔夫球头的制造方法，以经锻造及辊轧的钛合金及其他金属板块，经加工制程，应用于高尔夫球具上具有以下功能：

（1）无现用高尔夫球铸造时所生的铸缺，使球头保有其锻造及辊轧而成的高机械性能特性，令球头的打击面有较佳的弹力及强度，使弹性系数更接近弹性碰撞，而能发挥打击功能。

（2）增加高尔夫球头的高价值感及美感，并提供一种打击面无缝隙的一体成型的高尔夫球头。

（3）可降低高尔夫球头的生产成本，提高产量及品质，而无现用铸造的繁杂制作过程。

故知悉本发明乃具有以上所述的优良特性，且引用的技术层面，诚已符合专利申请要件，恳请授予专利。

Claims (1)

1. 一种高尔夫球头的制造方法，其特征在于：

   取经锻造及辊轧而成的钛合金块体或其他金属块体下料，另制得一中空柱体与盖板，然后设计高尔夫球头的形状，并利用CAD/CAM电脑模拟勾划出所欲制造的球头形状，而计算出须铣制钛合金球头的外形，然后将此数据程式输入至CNC加工机的电脑或依靠模铣制的靠模加工机或放电加工机内，令加工机对经锻造及辊轧而成的块体施以铣削加工，以铣制外形、斜面、内凹槽……等，并可随时修整加工路径，后在球头上依需求冲压、放电、电刻各种字体商标，打击面线沟……等，后再视需求将球头与中空柱体及盖板置于真空罩内依各球头的打击面及杆柄角度使用焊料加以焊接，使之成为一高尔夫球头并做焊接后的固溶及时效处理，再做打磨及抛光将焊接部分的焊疤除去，后再进行表面处理，即成一似一体成型的高尔夫球头，后再取球头与球杆加以组合而成一完整高尔夫球具。

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