CN113696349B - 一种pcd切削钻头及应用其的加工方法 - Google Patents

一种pcd切削钻头及应用其的加工方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113696349B
CN113696349B CN202110935031.6A CN202110935031A CN113696349B CN 113696349 B CN113696349 B CN 113696349B CN 202110935031 A CN202110935031 A CN 202110935031A CN 113696349 B CN113696349 B CN 113696349B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cutting
pcd
silicon carbide
bit
carbide substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110935031.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113696349A (zh
Inventor
李培帅
李克坤
刘士杰
朱星晓
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiaxing Woerde Diamond Tool Co ltd
Original Assignee
Jiaxing Woerde Diamond Tool Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiaxing Woerde Diamond Tool Co ltd filed Critical Jiaxing Woerde Diamond Tool Co ltd
Priority to CN202110935031.6A priority Critical patent/CN113696349B/zh
Publication of CN113696349A publication Critical patent/CN113696349A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113696349B publication Critical patent/CN113696349B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D1/00—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor
    • B28D1/14—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by boring or drilling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B1/00—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes
    • B24B1/04—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes subjecting the grinding or polishing tools, the abrading or polishing medium or work to vibration, e.g. grinding with ultrasonic frequency
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
    • B24B41/04—Headstocks; Working-spindles; Features relating thereto
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D1/00—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor
    • B28D1/14—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by boring or drilling
    • B28D1/146—Tools therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D1/00—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor
    • B28D1/32—Methods and apparatus specially adapted for working materials which can easily be split, e.g. mica, slate, schist
    • B28D1/325—Methods and apparatus specially adapted for working materials which can easily be split, e.g. mica, slate, schist for making holes in easily splittable working materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D7/00—Accessories specially adapted for use with machines or devices of the preceding groups

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
  • Drilling And Boring (AREA)
  • Drilling Tools (AREA)

Abstract

本申请涉及超硬切削刀具的领域，尤其是涉及一种PCD切削钻头及应用其的加工方法，PCD切削钻头包括与切削刀具的本体相连接的工作部，还包括设置于工作部远离本体一端的多个切削部，每个所述的切削部远离工作部的一端的端面上设置有多个切削齿。本申请的多个切削齿，可以增大PCD切削钻头与碳化硅基体毛坯之间的接触面积，切削齿可以在切削刀具高频振动旋转过程中对碳化硅基体毛坯的表面进行微量敲打、挤压和磨削，从而实现对碳化硅基体毛坯的微孔加工，减少了在加工过程中引发的碳化硅基体毛坯崩碎的可能性，实现了碳化硅基体毛坯的精密加工和精致加工，同时也极大的提高了加工效率。

Description

一种PCD切削钻头及应用其的加工方法
技术领域
本申请涉及超硬切削刀具的领域，尤其是涉及一种PCD切削钻头及应用其的加工方法。
背景技术
21世纪，随着工业领域对产品性能的要求越来越高，人们对材料的使用也提出了更高程度的要求。具备高强度、高硬度、高耐磨性的材料被人们广泛应用于各种极端的服役环境中，但是这种类型的材料在进行精密加工时，会出现加工困难、加工脆性大、加工精度低等问题。
碳化硅作为一种无机非金属材料，一直以其高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、阻尼减震性好等特点而著称，目前已被人们广泛的应用于功能陶瓷、高级耐火材料、磨料及冶金原料四大领域。但是，应用碳化硅材料的前提是碳化硅材料的加工，由于碳化硅材料的硬度高，脆性大等特性，在使用相关技术中的钻头对其进行孔加工时，会对碳化硅材料产生较大的损伤，容易引发碳化硅材料的崩碎，造成碳化硅材料的损失和浪费。
发明内容
为了改善相关技术结构的钻头在对碳化硅材料进行孔加工时，会对碳化硅材料产生比较大的损伤，容易引发碳化硅材料的崩碎，造成碳化硅材料的损失和浪费，本申请提供一种PCD切削钻头及应用其的加工方法。
第一方面，本申请提供一种PCD切削钻头，采用如下的技术方案：
一种PCD切削钻头，其包括与切削刀具的本体相连接的工作部，所述的PCD切削钻头还包括设置于工作部远离本体一端的多个切削部，每个所述的切削部远离工作部的一端的端面上设置有多个切削齿。
通过采用上述技术方案，设置了多个切削齿，可以增大PCD切削钻头与碳化硅基体毛坯之间的接触面积，切削齿可以在切削刀具高频振动旋转过程中对碳化硅基体毛坯的表面进行微量敲打、挤压和磨削，从而实现对碳化硅基体毛坯的微孔加工，减少了在加工过程中引发的碳化硅基体毛坯崩碎的可能性，降低了碳化硅基体毛坯加工时所受到的损伤，实现了碳化硅基体毛坯的精密加工和精致加工，同时也极大的提高了加工效率。
可选的，每个所述的切削齿的形状为正四棱台。
可选的，相邻的两个所述的切削齿之间形成排屑槽，多个所述的排屑槽排列形成网格状。
通过采用上述技术方案，切削齿的形状为正四棱台，使相邻的两个切削齿之间形成排屑槽，不仅增加了切削部的散热面积，还减小了PCD切削钻头在切削过程中由于热软化所引起的物理磨损和石墨化化学磨损，也有效抑制了金刚石sp3-sp2杂化方式的转变过程，多个排屑槽排列形成网格状，可以均衡PCD切削钻头的强度，延长PCD切削钻头的使用寿命。
可选的，相邻的两个所述的切削部之间留有间距，所述的间距为容屑槽。
通过采用上述技术方案，PCD切削钻头对碳化硅基体毛坯进行加工时，产生的积屑可以进入容屑槽，并通过容屑槽排出，减少了积屑对加工过程的影响，从而提高了切削部对碳化硅基体毛坯的有效加工。
第二方面，本申请提供一种应用PCD切削钻头的加工方法，采用如下的技术方案：
一种应用PCD切削钻头的加工方法，其加工步骤为：
S100、对PCD切削钻头进行预处理；
S200、将本体和PCD切削钻头安装于超声振动辅助加工装置上；
S300、装夹碳化硅基体毛坯；
S400、使用PCD切削钻头对碳化硅基体毛坯进行微孔加工。
通过采用上述技术方案，使用PCD切削钻头结合超声振动辅助加工装置对碳化硅基体毛坯进行微孔加工，使加工出的微孔的尺寸控制在±0.005mm的公差范围内，有效提升了碳化硅基体的加工精度，也提高了碳化硅基体的表面光洁度，减少了加工过程中引发的碳化硅基体毛坯崩碎的可能性，满足了碳化硅基体毛坯微孔加工的需求。
可选的，步骤S200包括：
S210、将本体和PCD切削钻头安装于超声振动辅助加工装置的刀柄上；
S220、使用对刀仪检测PCD切削钻头的跳动情况，得到检测数据。
通过采用上述技术方案，使用对刀仪检测PCD切削钻头跳动情况，得到PCD切削钻头的跳动参数，可以提高微孔加工的尺寸精度，同时提高了碳化硅基体成品的合格率。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1、设置了多个切削齿，可以增大PCD切削钻头与碳化硅基体毛坯之间的接触面积，切削齿可以在切削刀具高频振动旋转过程中对碳化硅基体毛坯的表面进行微量敲打、挤压和磨削，从而实现对碳化硅基体毛坯的微孔加工，减少了在加工过程中引发的碳化硅基体毛坯崩碎的可能性，降低了碳化硅基体毛坯加工时所受到的损伤，实现了碳化硅基体毛坯的精密加工和精致加工，同时也极大的提高了加工效率；
2、切削齿的形状为正四棱台，使相邻的两个切削齿之间形成排屑槽，不仅增加了切削部的散热面积，还减小了PCD切削钻头在切削过程中由于热软化所引起的物理磨损和石墨化化学磨损，也有效抑制了金刚石sp3-sp2杂化方式的转变过程，多个排屑槽排列形成网格状，可以均衡PCD切削钻头的强度，延长PCD切削钻头的使用寿命；
3、使用PCD切削钻头结合超声振动辅助加工装置对碳化硅基体毛坯进行微孔加工，使加工出的微孔的尺寸控制在±0.005mm的公差范围内，有效提升了碳化硅基体的加工精度，也提高了碳化硅基体的表面光洁度，减少了加工过程中引发的碳化硅基体毛坯崩碎的可能性，满足了碳化硅基体毛坯微孔加工的需求。
附图说明
图1是本申请钻头和本体的结构示意图。
图2是本申请钻头的结构示意图。
图3是本申请的加工流程图。
附图标记说明：1、本体，2、工作部，21、工作排屑槽，31、切削部，32、切削齿，33、排屑槽，34、容屑槽。
具体实施方式
以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种PCD切削钻头及应用其的加工方法。
参照图1和图2，一种PCD切削钻头，其固定连接在切削刀具的本体1的一端，PCD切削钻头包括工作部2，工作部2的一端与本体1固定连接，其另一端的端面上设置有五个切削部31，五个切削部31、工作部2与本体1通过高频焊焊接固定。
切削部31的制作材料为聚晶金刚石，本体1的制作材料为硬质合金。
在工作部2的外侧壁上开设有四个工作排屑槽21，四个工作排屑槽21倾斜设置。
一个切削部31位于工作部2的一端端面的中心位置，其余四个切削部31位于此切削部31的外侧并围绕此切削部31均布，位于外侧的四个切削部31都与中心位置的切削部31固定连接，位于中心位置的切削部31的横截面为方形，其余四个切削部31的横截面为扇形，位于外侧的切削部31远离位于中心位置的切削部31的圆弧面与工作部2的外侧壁处于同一水平面上。
相邻的两个切削部31之间形成间距，此间距为容屑槽34，容屑槽34为U形，由于四个切削部31围绕位于中心位置的切削部31均布，因此，四个容屑槽34呈规则分布，容屑槽34与工作排屑槽21对应设置并相互连通。
容屑槽34的长度为0.49mm，宽度为0.2mm，容屑槽34的形状也可以为梯形或者方形，根据排屑量的需求，可以调整容屑槽34的形状。
五个切削部31也可以由一个整体的切削部切削而成，此整体的切削部的直径与工作部2的直径相同，在此整体的切削部上切削形成四个容屑槽34，未被切削的部分形成五个切削部31。根据不等分齿设计，可以将四个容屑槽34设计为不等分结构，此时由于四个容屑槽34为不等分结构，围绕中心位置的切削部31设置的四个切削部31的分布也属于不均匀分布，这样可以减少加工过程中PCD切削钻头的振动。
每个切削部31远离工作部2的一端的端面上切削形成多个切削齿32，多个切削齿32是由五轴激光设备（EWAG）皮秒冷加工工艺在每个切削部31上加工而成，每个切削齿32的形状为正四棱台。每个切削齿32的上底面边长为0.008mm。相邻的两个切削齿32之间形成排屑槽33，多个排屑槽33排列的形状为网格状。
切削齿32的形状也可以为三棱台或者五棱台。
参照图3，一种应用PCD切削钻头的加工方法，其加工步骤为：
S100、对PCD切削钻头进行预处理：
S110、将PCD切削钻头置于丙酮和无水乙醇体积比为3:2的混合液中进行超声波清洗，随后再使用酒精对其进行清洗，并使用吹风机将其吹干；
S120、检查本体是否有油污，若有，则用无尘布将本体擦拭干净；
S130，检查超声振动辅助加工装置中需要安装本体和PCD切削钻头的位置是否有油污，若有，则用无尘布将其擦拭干净，并将超声振动辅助加工装置安装于数控机床上。
S200、将本体和PCD切削钻头安装于超声振动辅助加工装置上：
S210、将本体和清洗并吹干的PCD切削钻头安装于超声振动辅助加工装置的刀柄上，并检查装夹是否固定；
S220、使用对刀仪检测PCD切削钻头的跳动情况，得到检测数据，PCD切削钻头跳动越小，就越能提高微孔的加工精度，测量切削刀具的刀长，将切削刀具的刀长输入至数控机床的操控系统内，便于后续的加工。
S300、装夹碳化硅基体毛坯：
S310、检查数控机床的工作台面是否有油污，若有，则用无尘布将其擦拭干净；
S320、将碳化硅基体毛坯固定于超声振动辅助加工装置上，并检查装夹是否牢固。
S400、使用PCD切削钻头对碳化硅基体毛坯进行加工：
S410、加工开始前，热机，启动数控机床主轴，使其高速旋转5-10 min、启动超声振动辅助加工装置的超声波发生器电源，使超声振动辅助加工装置运行5-10 min，增加机床和超声振动辅助加工装置的稳定性；
S420、校准数控机床的X、Y、Z轴加工零点坐标，并使用数控机床的探针探测碳化硅基体毛坯的表面位置；
S430、启动数控机床的加工程序，开始对碳化硅基体毛坯进行加工；
S440、多个切削齿对碳化硅基体毛坯进行微量的敲打、挤压和磨削，切削后的积屑通过排屑槽、容屑槽和工作排屑槽排出，完成微孔加工的工序后，取下碳化硅基体，对微孔进行测量，若微孔符合要求，则碳化硅基体成品合格，若微孔不符合要求，则对碳化硅基体进行返工或返修。
PCD切削钻头在加工过程中，通过机床进行高速旋转和高频振动，多个切削齿实现对碳化硅基体毛坯的微孔加工，加工出的微孔尺寸可控制在±0.005mm的公差范围内。
丙酮：C3H6O，800ml；无水乙醇：CH3CH2OH，1200ml。
本申请不仅适用于碳化硅材料，还适用于与碳化硅材料相近似的其他材料。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种PCD切削钻头，其包括与切削刀具的本体（1）相连接的工作部（2），其特征在于：所述的PCD切削钻头还包括设置于工作部（2）远离本体（1）一端的五个切削部（31），一个切削部（31）位于工作部（2）的一端端面的中心位置，其余四个切削部（31）位于此切削部（31）的外侧并围绕此切削部（31）均布，位于外侧的四个切削部（31）都与中心位置的切削部（31）固定连接，位于中心位置的切削部（31）的横截面为方形，其余四个切削部（31）的横截面为扇形，每个所述的切削部（31）远离工作部（2）的一端的端面上设置有多个切削齿（32）；
每个所述的切削齿（32）的形状为正四棱台；
相邻的两个所述的切削齿（32）之间形成排屑槽（33），多个所述的排屑槽（33）排列形成网格状。
2.根据权利要求1所述的一种PCD切削钻头，其特征在于：相邻的两个所述的切削部（31）之间留有间距，所述的间距为容屑槽（34）。
3.一种应用权利要求1-2中任一项所述的PCD切削钻头的加工方法，其加工步骤为：
S100、对PCD切削钻头进行预处理；
S200、将本体和PCD切削钻头安装于超声振动辅助加工装置上；
S300、装夹碳化硅基体毛坯；
S400、使用PCD切削钻头对碳化硅基体毛坯进行微孔加工。
4.根据权利要求3所述的一种应用PCD切削钻头的加工方法，其特征在于：
步骤S200包括：
S210、将本体和PCD切削钻头安装于超声振动辅助加工装置的刀柄上；
S220、使用对刀仪检测PCD切削钻头的跳动情况，得到检测数据。
CN202110935031.6A 2021-08-16 2021-08-16 一种pcd切削钻头及应用其的加工方法 Active CN113696349B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110935031.6A CN113696349B (zh) 2021-08-16 2021-08-16 一种pcd切削钻头及应用其的加工方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110935031.6A CN113696349B (zh) 2021-08-16 2021-08-16 一种pcd切削钻头及应用其的加工方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113696349A CN113696349A (zh) 2021-11-26
CN113696349B true CN113696349B (zh) 2023-05-23

Family

ID=78652740

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110935031.6A Active CN113696349B (zh) 2021-08-16 2021-08-16 一种pcd切削钻头及应用其的加工方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113696349B (zh)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104227093B (zh) * 2014-09-12 2017-01-25 广西玉林达业机械配件有限公司 钻尖定心锪刀
CN205496643U (zh) * 2016-04-11 2016-08-24 东莞富兰地工具股份有限公司 Pcd螺旋钻头
CN209457881U (zh) * 2019-01-16 2019-10-01 内蒙古自治区煤田地质局 一种适用于片麻岩地质的pdc钻头装置
CN211866700U (zh) * 2019-08-02 2020-11-06 东莞联阳切削工具有限公司 具有弧形铣削面的pcd多刃侧铣刀及超声波振动铣削机
CN110614583A (zh) * 2019-11-11 2019-12-27 嘉兴沃尔德金刚石工具有限公司 一种带磨削齿的pcd磨头

Also Published As

Publication number Publication date
CN113696349A (zh) 2021-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103722467B (zh) 硬脆材料磨削脆-延转化临界切削深度确定方法和装置
CN105904287B (zh) 一种加工狭窄槽系叶轮的方法、磨头及其制备方法
CN101168244B (zh) 应用于凸轮轴磨削加工的陶瓷结合剂立方氮化硼砂轮
KR100532895B1 (ko) 플랭크 초연삭 기계 가공
Li et al. Study on grinding force model in ultrasonic vibration-assisted grinding of alloy structural steel
WO2022052805A1 (zh) 具有抑制振动的部件的刀具
Chen et al. An experimental and theoretical analysis of surface generation in the ultra-precision grinding of hard and brittle materials
CN113696349B (zh) 一种pcd切削钻头及应用其的加工方法
JP2726776B2 (ja) 研削方法
CN203679976U (zh) 硬脆材料磨削脆-延转化临界切削深度确定装置
Jian-hua et al. Modeling study on surface roughness of ultrasonic-assisted micro end grinding of silica glass
Vignesh et al. Design and development of spiral grooved grinding wheel and their influence on the performance of vertical surface grinding process
CN102717342A (zh) 一种可实现无机复合材料高效加工的铣磨工具
Li et al. Wear of diamond wheels in creep-feed grinding of ceramic materials II. Effects on process responses and strength
Qiao et al. Experimental investigation on ultrasonic-assisted truing/dressing of diamond grinding wheel with cup-shaped GC wheel
Jochmann et al. Achieving precision grinding quality by hard turning
Guangyu et al. Research on mathematical model and cutting characteristics in machining of natural marble by diamond coated tool
RU192154U1 (ru) Шлифовальный круг
RU192156U1 (ru) Шлифовальный круг
CN103182659A (zh) 磨削工具及其制作方法
Kim Mirror surface grinding of ceramics using a three-axis precision CNC grinding machine
Tawakoli et al. New developments in ultrasonic-assisted grinding and dressing
Sudheesh A Review of Literature on Analysis of Jig Grinding Process
Tawakoli et al. New developments in grinding wheel dressing process
CN203357228U (zh) 一种用于研磨抛光的治具

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant