CN111761300A - 一种多晶金刚石球形挤压头的制造方法及用途 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多晶金刚石球形挤压头的制造方法，所述球形挤压头包括基体和挤压头，所述基体包括一体成型的夹持段、锥形连接段以及对接段，所述锥形连接段位于夹持段与对接段之间，所述对接段上焊接有挤压头，所述球形挤压头的制造方法包括：S1：选择基体材料和挤压头材料；S2：加工基体；S3：在基体的对接段上焊接挤压头；S4：将挤压头磨成球形。采用该挤压头配以超高速微量滚压的方法提高模具表面粗糙度，最终使淬火钢模具的表面达到镜面，有效的提高了高硬度工件的表面粗糙度，改变了以往的打磨方式，具备较好的表面抛光效果。

Description

一种多晶金刚石球形挤压头的制造方法及用途

技术领域

本发明属于加工抛光技术领域，尤其涉及一种多晶金刚石球形挤压头的制造方法及用途。

背景技术

零部件在进行生产加工时，需要使用到各种各样的磨头，以此对零部件的表面进行打磨，从而达到较好的表面打磨效果。一般在机械加工领域提高工件表面粗糙度的方法通常是磨削，选用不同粒度、不同结合剂的砂轮决定不同材质工件的表面粗糙度，该工艺仅仅适合于平面及规则曲面的抛光，对于凹凸起伏的曲面则无法实现镜面加工。随着数控机床的发展，采用高速挤压替代磨削从而实现镜面抛光成为可能，本专利介绍了一种多晶金刚石球形挤压头的设计及其制造方法，用此工具可实现模具钢的接近镜面粗糙度的加工效果，为制造业开创了一种新的途径。

发明内容

本发明提供一种多晶金刚石球形挤压头的制造方法，旨在解决上述存在的问题。

本发明是这样实现的，一种多晶金刚石球形挤压头的制造方法，所述球形挤压头包括基体和挤压头，所述基体包括一体成型的夹持段、锥形连接段以及对接段，所述锥形连接段位于夹持段与对接段之间，所述对接段上焊接有挤压头，所述球形挤压头的制造方法包括以下步骤：

S1：选择基体材料和挤压头材料；

S2：加工基体；

S3：在基体的对接段上焊接挤压头；

S4：将挤压头磨成球形。

进一步的，在步骤S1中，所述基体材料采用硬质合金或淬火钢，所述挤压头材料采用多晶金刚石(简称PCD)、单晶金刚石(简称MCD)、纳米多晶金刚石(简称NPD)、微米多晶金刚石(简称MPD)、多晶立方氮化硼(简称PCBN)中任意一种。

进一步的，在步骤S2中，利用断差磨床将基体的对接段磨至略小于挤压头直径尺寸。

进一步的，在步骤S3中，利用真空焊或保护气氛焊将挤压头焊接在基体的对接段。

进一步的，所述焊接温度为600℃-900℃。

进一步的，在步骤S4中，利用磨床磨削挤压头头部球形。

进一步的，在步骤S4中，所述挤压头结构为球形，球半径为SR＝0.1mm-10mm±0.003mm，球的轮廓精度为±0.003mm，球形挤压头的表面粗糙度Ra≤0.025μm。

本发明还提供上述球形挤压头在淬火钢模具接近镜面粗糙度的表面加工的用途。

本发明还提供一种上述球形挤压头在淬火钢模具接近镜面粗糙度的表面加工工艺，包括以下步骤：

A、粗挤压，转速为10000-30000r/min，挤压深度为0.02-0.1mm；

B、半精挤压，转速为30000-50000r/min，挤压深度为0.005-0.02mm；

C、精挤压，转速为40000-60000r/min，挤压深度为0.001-0.005mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过整体设计，与现有技术相比，基体整体采用硬质合金或淬火钢制作而成，另外挤压头采用多晶金刚石或立方氮化硼制作而成，挤压头的球头直径可根据被加工对象设计成不同的尺寸，球头部分采用整体PCD或多晶立方氮化硼(PCBN)，在对挤压头加工出来之后，需要分别对其进行表面粗糙度以及球头检测，符合标准后投入生产使用，采用该挤压头配以超高速微量滚压的方法提高模具表面粗糙度，最终使淬火钢模具的表面接近镜面，有效的提高了高硬度工件的表面粗糙度，改变了以往的打磨方式，具备较好的表面抛光效果。

附图说明

图1为本发明中球形挤压头结构示意图；

图中：1-挤压头、2-基体。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：

一种多晶金刚石球形挤压头的制造方法，所述球形挤压头包括基体2和挤压头1，所述基体包括一体成型的夹持段、锥形连接段以及对接段，所述锥形连接段位于夹持段与对接段之间，所述对接段上焊接有挤压头1，所述球形挤压头的制造方法包括以下步骤：

S1：选择基体2材料和挤压头1材料；

S2：加工基体；

S3：在基体2的对接段上焊接挤压头1；

S4：将挤压头磨成球形。

在步骤S1中，所述基体2材料采用硬质合金或淬火钢，所述挤压头1材料采用多晶金刚石或立方氮化硼。挤压头2选用多晶金刚石或立方氮化硼，其具有高硬度，高韧性，高导热性和低摩擦系数；基体1选用硬质合金或淬火钢，其具有较高韧性和强度。

在步骤S2中，利用断差磨床将基体2的对接段磨至略小于挤压头1直径尺寸，并将头部端面磨平。

在步骤S3中，利用真空焊或保护气氛焊将挤压头1焊接在基体2的对接段，焊接温度为600℃-900℃。

在步骤S4中，利用磨床磨削挤压头1头部球形，具体为采用单晶金刚石磨床将头部多晶金刚石磨成所需的球头半径，SR＝0.1mm-10mm±0.003mm，表面粗糙度达到接近镜面。

在步骤S4中，挤压头2结构为球形，球半径为SR＝0.1mm-10mm±0.003mm，球的轮廓精度为±0.003mm，球表面粗糙度Ra≤0.025μm，磨耗比≥20万。多晶金刚石结构为球头，在高速旋转下，球头以很小的吃刀量挤压工件，使工件产生微量的塑性变形，从而达到接近镜面的粗糙度。

采用数控金刚石磨床将头部多晶金刚石磨成所需的球头半径SR＝0.1mm-10mm±0.003mm，磨时需分粗磨，半精磨，精磨，先用较粗砂轮将球形轮廓磨出，再用细砂轮精磨，最后用超细砂轮精研轮廓，使球头精度达到SR±0.003mm，球表面粗糙度Ra≤0.025μm。

本发明中，基体2的夹持段、锥形连接段以及对接段一体成型，其中基体2整体采用硬质合金或淬火钢制作而成，另外挤压头1采用多晶金刚石或立方氮化硼制作而成，挤压头1的球头直径可根据被加工对象设计成不同的尺寸，球头部分采用整体PCD，在对挤压头1加工出来之后，需要分别对其进行粗糙度检测以及球头检测。

其中的粗糙度检测：在测量系统上初步检测球面有无缺陷，用粗糙度检测仪上检测并判断球面粗糙度Ra≤0.025μm；

另外球头检测：在ZOLLER设备上检测挤压头的球径，表面轮廓度和跳动，符合标准后投入生产使用；

采用该挤压头1配以超高速微量滚压的方法提高模具表面粗糙度，最终使淬火钢模具的表面接近镜面，有效的提高了高硬度工件的表面粗糙度，改变了以往的打磨方式，具备较好的表面抛光效果，该实施方式具体解决了现有技术中存在的一般在机械加工领域提高工件表面粗糙度的方法通常是磨削，选用不同粒度、不同结合剂的砂轮决定不同材质工件的表面粗糙度的问题。

本发明还提供上述球形挤压头在淬火钢模具接近镜面粗糙度的表面加工的用途。

本发明还提供一种上述球形挤压头在淬火钢模具接近镜面粗糙度的表面加工工艺，包括以下步骤：

A、粗挤压，转速为10000-30000r/min，挤压深度为0.02-0.1mm；

B、半精挤压，转速为30000-50000r/min，挤压深度为0.005-0.02mm；

C、精挤压，转速为40000-60000r/min，挤压深度为0.001-0.005mm。

试验例

SR1.0*φ4*50

本次以SR1.0mm为例，加工基体头部，基体采用φ4*50mm的硬质合金精磨棒，头部直径磨至φ1.8mm，长度4mm。

采用真空焊焊接多晶金刚石，多晶金刚石与合金对焊，多晶金刚石为φ2.4*1.6mm的圆柱体。

采用单晶金刚石磨床磨球头SR1.0mm，磨时分粗磨，半精磨，精磨，先用较粗砂轮W40将球形轮廓磨出，再用细砂轮W10半精磨球形，最后用W5砂轮精研轮廓，使球头精度达到SR1.0±0.003mm，球表面粗糙度Ra≤0.025μm。

本挤压头SR1.0用于淬火钢模具的接近镜面粗糙度的表面加工。具体加工工艺分为粗挤压(N＝20000r/min，ap＝0.05mm)，半精挤压(N＝40000r/min，ap＝0.02mm),精挤压(N＝40000r/min，ap＝0.005mm)。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多晶金刚石球形挤压头的制造方法，其特征在于：所述球形挤压头包括基体和挤压头，所述基体包括一体成型的夹持段、锥形连接段以及对接段，所述锥形连接段位于夹持段与对接段之间，所述对接段上焊接有挤压头，所述球形挤压头的制造方法包括以下步骤：

S1：选择基体材料和挤压头材料；

S2：加工基体；

S3：在基体的对接段上焊接挤压头；

S4：将挤压头磨成球形。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：在步骤S1中，所述基体材料采用硬质合金或淬火钢，所述挤压头材料采用多晶金刚石、单晶金刚石、纳米多晶金刚石、微米多晶金刚石、多晶立方氮化硼中任意一种。

3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：在步骤S2中，利用断差磨床将基体的对接段磨至略小于挤压头直径尺寸。

4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：在步骤S3中，利用真空焊或保护气氛焊将挤压头焊接在基体的对接段。

5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于：所述焊接温度为600℃-900℃。

6.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：在步骤S4中，利用磨床磨削挤压头头部球形。

7.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：在步骤S4中，球半径为SR＝0.1mm-10mm±0.003mm，球的轮廓精度为±0.003mm，球的表面粗糙度Ra≤0.025μm。

8.一种基于权利要求1-7任一所述的球形挤压头在淬火钢模具接近镜面粗糙度的表面加工的用途。

9.一种基于权利要求1-7任一所述的球形挤压头在淬火钢模具接近镜面粗糙度的表面加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：

A、粗挤压，转速为10000-30000r/min，挤压深度为0.02-0.1mm；

B、半精挤压，转速为30000-50000r/min，挤压深度为0.005-0.02mm；

C、精挤压，转速为40000-60000r/min，挤压深度为0.001-0.005mm。

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