CN117138692A - 一种带预热结构的金刚石压机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带预热结构的金刚石压机，包括压机底座，压机顶升装置与压机底座之间设有与压机底座相配合制成金刚石的压机顶座，压机底座内部设有具有升降功能的预热辅助结构，预热装置位于部件槽结构内部，部件槽结构上设有可收缩的空心球结构，压机顶座内设有顶压装置，本发明与现有技术相比优点在于：通过设置预热辅助结构，使得预热结构需要对石墨块加热时能够通过步进电机的启动带动外辅助件与内辅助件转至一定角度，从而使预热装置上移至既定位置使得电阻丝加热器能够将石墨块包围其中，能够保证预热装置的位置能够在一定范围内移动，不需调整，有利于石墨块均匀加热，避免金刚石的质量与产量受到加热工艺的影响。
Description
技术领域
本发明涉及人造金刚石技术领域，具体是指一种带预热结构的金刚石压机。
背景技术
人造金刚石是利用高温高压或者化学气相沉积等技术制备的人工合成钻石。它与天然钻石在物理、化学和光学性质上几乎没有区别，但制备工艺和产量等方面却具有明显优势。
人造金刚石主要应用在工业、科研、医疗等领域。其中，工业领域的应用最为广泛，主要用于切割工具、磨料、研磨工具以及各种超硬材料的制备等。
现有技术中，大多使用六面顶压机制造人造金刚石，六面顶压机主要由下料、加热、顶压、冷却以及卸料等五个工艺过程组成。其工作原理是将待处理的工件放入顶压机的加热腔中加热，待温度达到一定要求后，六个独立的液压顶针会从六个方向同时施加相同的垂直力，使工件均匀受力，实现顶部压制。
六面顶压机制造金刚石的过程是通过共同启动六个独立的液压装置对一个石墨块施加压力，并通过一系列工艺只能得到一个被压缩带有金刚石的石墨块，由于人造金刚石的产出比较低，使得金刚石的生产不仅效率低下，而且六个独立的液压装置还会消耗大量的电力和燃料资源，这极大的增加了人造金刚石的生产成本。
在对石墨加热时一般的加热方法为加热棒加热法与激光加热法，激光加热法优点是加热速度快，能量可调节，加热均匀等，但其设备和操作费用较高，加热棒加热法即在六面顶压机内部放置一根或多根加热棒，通过电阻加热将石墨材料加热到制备人造金刚石所需要的温度。加热棒的材料一般采用钼等具有高温抗腐蚀性能的材料，需要具备高强度、高耐腐蚀能力。
但是使用加热棒在六面顶压机内加热石墨时，由于加热棒与六面顶压机不是一体的，而是在对石墨加热前放置在六面顶压机内部的，所以加热棒的位置会直接影响到加热效果，当加热棒放置不当，则会导致石墨加热不均匀，从而影响到制备金刚石的质量与产量。
发明内容
本发明为解决上述各种问题，提出了一种带预热结构的金刚石压机。
为解决上述的技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种带预热结构的金刚石压机，包括压机底座，所述压机底座上固定有压机顶升装置，底部设有排气结构，所述压机顶升装置与压机底座之间设有与压机底座相配合制成金刚石的压机顶座，所述压机底座内设有具有升降功能的预热辅助结构，所述预热辅助结构四周与中心位置均设有具有能够对石墨预热的预热装置，所述预热装置位于部件槽结构内部，所述部件槽结构上设有可收缩的空心球结构，所述压机顶座内设有顶压装置；
所述空心球结构由若干个球体组块拼接而成，相邻的两个所述球体组块之间对应面均为平面，并且相邻的两个所述球体组块之间对应面上均设有对应的、可相互插接的插杆与插孔，所述球体组块内设有方形槽，所述方向槽内设有石墨块，所述球体组块外侧面端部设有撬槽。
作为改进，所述预热辅助结构包括外辅助件、内辅助件，所述内辅助件位于外辅助件内部，并且外辅助件与内辅助件边缘同角度位置均匀设有四处凹陷区，所述外辅助件底部侧面设有齿圈，所述齿圈啮合连接有齿轮，所述齿轮底部与步进电机连接，所述步进电机固定于压机底座内部。
作为改进，所述部件槽结构包括空心球底座，所述空心球底座外侧设有能够使预热装置上下移动的预热槽，所述预热槽顶部设有限位圈，所述限位圈顶部与空心球底座顶部均设有凹槽，所述空心球底座内设有下半球槽，所述下半球槽内设有竖直向下的排气通道，所述排气通道向下延伸至压机底座底部，所述预热槽一侧设有滑槽。
作为改进，所述预热装置包括底座、顶板，所述顶板上设有密封槽，所述底座右侧固定有延伸杆，所述延伸杆穿过滑槽并与滑槽滑动接触，所述延伸杆位于预热辅助结构上且四周所述延伸杆与中心所述延伸杆分别与外辅助件和内辅助件的顶部之间滑动连接。
作为改进，所述压机底座包括上座、下座，所述上座与下座之间由固定螺杆固定，所述上座顶部设有转动底座，所述外辅助件底部设有转动卡座，所述转动底座位于外辅助件下方并且与转动卡座之间转动连接，所述压机底座顶部一周设有凸起圈。
作为改进，所述压机顶升装置包括滑杆，所述滑杆固定于压机底座上，顶部固定有顶座，所述顶座中心位置处固定插入有液压杆一，所述液压杆一底部与压机顶座连接。
作为改进，所述压机顶座包括滑动座，所述滑动座被滑杆穿过并与滑杆之间滑动连接，所述滑动座底部一周设有凹陷圈，所述凹陷圈与凸起圈之间配合，所述滑动座底部设有与部件槽结构一一对应的安装孔，所述安装孔内安装有顶压装置。
作为改进，所述顶压装置包括液压杆二，所述液压杆二安装在安装孔内部，底部固定设有压块，所述压块底部设有上半球槽，并且周围设有与安装孔内壁紧贴的密封圈。
作为改进，所述排气结构包括五个接口，五个所述接口与排气通道之间一一对应并连接，所述接口底端连接有五合一管道，所述五合一管道底部连接有排气管，所述排气管底部设有自动排气阀。
本发明与现有技术相比优点在于：本发明是一种带预热结构的金刚石压机，具有以下优点：
1、通过设置预热辅助结构，使得预热结构需要对石墨块加热时能够通过步进电机的启动带动外辅助件与内辅助件转至一定角度，从而使预热装置上移至既定位置使得电阻丝加热器能够将石墨块包围其中，能够保证预热装置的位置能够在一定范围内移动，不需调整，有利于石墨块均匀加热，避免金刚石的质量与产量受到加热工艺的影响。
2、设置空心球结构与下半球槽和上半球槽，可通过启动液压杆二使得下半球槽与上半球槽之间的空间逐渐被压缩为一个完整球槽，此时空心球结构同样会在液压杆二的启动下被下半球槽与上半球槽挤压至相邻两个球体组块紧密贴合并与下半球槽和上半球槽之间紧密贴合，而内部石墨块也在方形槽的挤压下不断缩小，即可完成人造金刚石的高压工艺，在此过程中，仅由一个液压杆即可完成产出被压缩带有金刚石的石墨块，降低了人造金刚石的生产成本。
附图说明
图1是本发明左右等轴侧示意图。
图2是本发明上下等轴侧示意图。
图3是本发明左右等轴侧剖视图。
图4是本发明预热装置示意图。
图5是本发明预热辅助结构示意图。
图6是本发明空心球结构示意图。
图7是本发明空心球结构爆炸图。
图8是本发明部件槽结构示意图。
图9是本发明顶压装置示意图。
图10是本发明排气结构示意图。
如图所示：1、压机底座；101、转动底座；102、凸起圈；103、上座；104、下座；105、固定螺杆；2、压机顶升装置；201、滑杆；202、顶座；203、液压杆一；3、压机顶座；301、滑动座；302、凹陷圈；303、安装孔；304、密封垫；4、预热辅助结构；401、外辅助件；402、内辅助件；403、齿圈；404、齿轮；405、步进电机；406、转动卡座；5、预热装置；501、底座；502、顶板；503、密封槽；504、延伸杆；505、电阻丝加热器；6、部件槽结构；601、空心球底座；602、预热槽；603、限位圈；604、凹槽；605、下半球槽；606、排气通道；607、滑槽；7、空心球结构；701、球体组块；702、方形槽；703、插杆；704、插孔；705、撬槽；706、石墨块；8、顶压装置；801、液压杆二；802、压块；803、上半球槽；804、密封圈；9、排气结构；901、接口；902、五合一管道；903、排气管；904、自动排气阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
结合附图1、图2、图3所示，一种带预热结构的金刚石压机，包括压机底座1，所述压机底座1上固定有压机顶升装置2，底部设有排气结构9，所述压机顶升装置2与压机底座1之间设有与压机底座1相配合制成金刚石的压机顶座3，所述压机底座1内部设有具有升降功能的预热辅助结构4，所述预热辅助结构4四周与中心位置均设有具有能够对石墨预热的预热装置5，所述预热装置5位于部件槽结构6内部，所述部件槽结构6上设有可收缩的空心球结构7，所述压机顶座3内设有顶压装置8；
压机底座1包括上座103和下座104，方便对内部结构进行安装，压机底座1大多为实心结构，主要承担的抗压功能，以保证压机整体的稳定性，压机顶升装置2用于升降压机顶座3，压机顶座3用于给空心球结构7创造密闭空间并且限制空心球结构7的位置，预热辅助结构4用于在预热装置5启停时调节预热装置5的高度以配合压机整体的工作流程，预热装置5能够对空心球结构7加热，空心球结构7可在顶压装置8工作时收缩，顶压装置8可对空心球结构7施加压力，使其收缩。
结合附图3、图4、图5、图8所示，所述预热辅助结构4包括外辅助件401、内辅助件402，所述内辅助件402位于外辅助件401内部，并且外辅助件401与内辅助件402边缘同角度位置均匀设有四处凹陷区，所述外辅助件401底部侧面设有齿圈403，所述齿圈403啮合连接有齿轮404，所述齿轮404底部与步进电机405连接，所述步进电机405固定于压机底座1内部，所述预热装置5包括底座501、顶板502，所述顶板502上设有密封槽503，所述底座501右侧固定有延伸杆504，所述延伸杆504穿过滑槽607并与滑槽607滑动接触，所述延伸杆504位于预热辅助结构4上且四周所述延伸杆504与中心所述延伸杆504分别与外辅助件401和内辅助件402的顶部之间滑动连接，所述部件槽结构6包括空心球底座601，所述空心球底座601外侧设有能够使预热装置5上下移动的预热槽602，所述预热槽602顶部设有限位圈603，所述限位圈603顶部与空心球底座601顶部均设有凹槽604，所述空心球底座601内设有下半球槽605，所述下半球槽605内设有竖直向下的排气通道606，所述排气通道606向下延伸至压机底座1底部，所述预热槽602一侧设有滑槽607，所述压机底座1包括上座103、下座104，所述上座103与下座104之间由固定螺杆105固定，所述上座103顶部设有转动底座101，所述外辅助件401底部设有转动卡座406，所述转动底座101位于外辅助件401下方并且与转动卡座406之间转动连接。
金刚石压机工作前，预热装置5需位于预热槽602内部，此时延伸杆504位于外辅助件401与内辅助件402内的凹陷区底部，启动步进电机405一定角度，步进电机405驱动齿轮404转动，齿轮404通过齿圈403带动外辅助件401与内辅助件402共同在转动底座101上旋转，在外辅助件401与内辅助件402旋转时会通过延伸杆504带动五个预热装置5同步上移，到位后步进电机405停止，此时底座501与限位圈603接触，预热装置5能够将石墨块706包围其中，有利于石墨块706均匀加热，避免金刚石的质量与产量受到加热工艺的影响，启动电阻丝加热器505，现有技术中，电阻丝加热器505一般内置有温度传感器并会设置电阻丝加热器505的功率控制装置，本发明不做详细描述，在电阻丝加热器505对空心球结构7以及其内部的石墨块706加热至既定温度后关闭电阻丝加热器505，并继续启动步进电机405，使得预热装置5下移至预热槽602底部，此时顶板502与凹槽604贴合。
结合附图2、图3、图6、图7、图9所示，所述压机顶升装置2包括滑杆201，所述滑杆201固定于压机底座1上，顶部固定有顶座202，所述顶座202中心位置处固定插入有液压杆一203，所述液压杆一203底部与压机顶座3连接，所述压机顶座3包括滑动座301，所述滑动座301被滑杆201穿过并与滑杆201之间滑动连接，所述滑动座301底部一周设有凹陷圈302，所述凹陷圈302与凸起圈102之间配合，所述滑动座301底部设有与部件槽结构6一一对应的安装孔303，所述安装孔303内安装有顶压装置8，所述顶压装置8包括液压杆二801，所述液压杆二801安装在安装孔303内部，底部固定设有压块802，所述压块802底部设有上半球槽803，并且周围设有与安装孔303内壁紧贴的密封圈804，所述压机底座1顶部一周设有凸起圈102，所述空心球结构7由若干个球体组块701拼接而成，相邻的两个所述球体组块701之间对应面均为平面，并且相邻的两个所述球体组块701之间对应面上均设有对应的、可相互插接的插杆703与插孔704，所述球体组块701内设有方形槽702，所述方向槽内设有石墨块706，所述球体组块701外侧面端部设有撬槽705；
预热后，启动液压杆一203伸开，液压杆一203伸开可带动压机顶座3下移，待压机顶座3下移至凹陷圈302与凸起圈102紧贴后使液压杆一203状态停止伸开，此时密封垫304对密封槽503有向下的压力以挤压密封垫304，使得空心球结构7所处空间密闭，启动液压杆二801伸开，液压杆二801带动压块802下移，由于密封圈804与安装孔303内壁之间紧密贴合，所以会压缩空心球结构7所处空间的空气，使其气压上升，在压块802接触到空心球结构7时继续伸开液压杆二801，使得空心球结构7相邻的球体组块701逐渐贴合，在这过程中，球体组块701内的方形槽702同样会向内部压缩以逐渐挤压石墨块706，待空心球结构7完全处于下半球槽605与上半球槽803内时，空心球结构7收缩结束，内部石墨块706体积将大大降低，达成制成金刚石的目的，在此过程中，相较于现有技术中六面顶压机需启动六个独立的液压装置对石墨块706的六面施加压力才能够制成一个带有金刚石的石墨块706，本发明仅通过一个液压杆一203通过对空心球结构7施压即可对石墨块706的六面均匀的施加压力以完成产出被压缩带有金刚石的一个石墨块706，降低了人造金刚石的生产成本。
结合附图2、图10所示，所述排气结构9包括五个接口901，五个所述接口901与排气通道606之间一一对应并连接，所述接口901底端连接有五合一管道902，所述五合一管道902底部连接有排气管903，所述排气管903底部设有自动排气阀904。
在液压杆二801伸开到位后，启动自动排气阀904使得高压气体经排气通道606、五合一管道902由自动排气阀904排出，自动排气阀904为现有技术，在此不做详细说明。
具体实施方式：本发明提供的一种带预热结构的金刚石压机，在使用本发明进行人造金刚石的生产时：
金刚石压机工作前，预热装置5需位于预热槽602内部，此时延伸杆504位于外辅助件401与内辅助件402内的凹陷区底部，启动步进电机405一定角度，步进电机405驱动齿轮404转动，齿轮404通过齿圈403带动外辅助件401与内辅助件402共同在转动底座101上旋转，在外辅助件401与内辅助件402旋转时会通过延伸杆504带动五个预热装置5同步上移，到位后步进电机405停止，此时底座501与限位圈603接触，预热装置5能够将石墨块706包围其中，有利于石墨块706均匀加热，避免金刚石的质量与产量受到加热工艺的影响；
启动电阻丝加热器505，现有技术中，电阻丝加热器505一般内置有温度传感器并会设置电阻丝加热器505的功率控制装置，本发明不做详细描述，在电阻丝加热器505对空心球结构7以及其内部的石墨块706加热至既定温度后关闭电阻丝加热器505，并继续启动步进电机405，使得预热装置5下移至预热槽602底部，此时顶板502与凹槽604贴合；
预热后，启动液压杆一203伸开，液压杆一203伸开可带动压机顶座3下移，待压机顶座3下移至凹陷圈302与凸起圈102紧贴后使液压杆一203状态停止伸开，此时密封垫304对密封槽503有向下的压力以挤压密封垫304，使得空心球结构7所处空间密闭，启动液压杆二801伸开，液压杆二801带动压块802下移，由于密封圈804与安装孔303内壁之间紧密贴合，所以会压缩空心球结构7所处空间的空气，使其气压上升，在压块802接触到空心球结构7时继续伸开液压杆二801，使得空心球结构7相邻的球体组块701逐渐贴合；
在这过程中，球体组块701内的方形槽702同样会向内部压缩以逐渐挤压石墨块706，待空心球结构7完全处于下半球槽605与上半球槽803内时，空心球结构7收缩结束，内部石墨块706体积将大大降低，达成制成金刚石的目的，在此过程中，在此过程中，相较于现有技术中六面顶压机需启动六个独立的液压装置对石墨块706的六面施加压力才能够制成一个带有金刚石的石墨块706，本发明仅通过一个液压杆一203通过对空心球结构7施压即可对石墨块706的六面均匀的施加压力以完成产出被压缩带有金刚石的一个石墨块706，降低了人造金刚石的生产成本；
在液压杆二801伸开到位后，启动自动排气阀904使得高压气体经排气通道606、五合一管道902由自动排气阀904排出，自动排气阀904为现有技术，在此不做详细说明。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种带预热结构的金刚石压机，包括压机底座(1)，所述压机底座(1)上固定有压机顶升装置(2)，底部设有排气结构(9)，所述压机顶升装置(2)与压机底座(1)之间设有与压机底座(1)相配合制成金刚石的压机顶座(3)，其特征在于，所述压机底座(1)内设有具有升降功能的预热辅助结构(4)，所述预热辅助结构(4)四周与中心位置均设有具有能够对石墨预热的预热装置(5)，所述预热装置(5)位于部件槽结构(6)内部，所述部件槽结构(6)上设有可收缩的空心球结构(7)，所述压机顶座(3)内设有顶压装置(8)；
所述空心球结构(7)由若干个球体组块(701)拼接而成，相邻的两个所述球体组块(701)之间对应面均为平面，并且相邻的两个所述球体组块(701)之间对应面上均设有对应的、可相互插接的插杆(703)与插孔(704)，所述球体组块(701)内设有方形槽(702)，所述方向槽内设有石墨块(706)，所述球体组块(701)外侧面端部设有撬槽(705)。
2.根据权利要求1所述的一种带预热结构的金刚石压机，其特征在于，所述预热辅助结构(4)包括外辅助件(401)、内辅助件(402)，所述内辅助件(402)位于外辅助件(401)内部，并且外辅助件(401)与内辅助件(402)边缘同角度位置均匀设有四处凹陷区，所述外辅助件(401)底部侧面设有齿圈(403)，所述齿圈(403)啮合连接有齿轮(404)，所述齿轮(404)底部与步进电机(405)连接，所述步进电机(405)固定于压机底座(1)内部。
3.根据权利要求2所述的一种带预热结构的金刚石压机，其特征在于，所述部件槽结构(6)包括空心球底座(601)，所述空心球底座(601)外侧设有能够使预热装置(5)上下移动的预热槽(602)，所述预热槽(602)顶部设有限位圈(603)，所述限位圈(603)顶部与空心球底座(601)顶部均设有凹槽(604)，所述空心球底座(601)内设有下半球槽(605)，所述下半球槽(605)内设有竖直向下的排气通道(606)，所述排气通道(606)向下延伸至压机底座(1)底部，所述预热槽(602)一侧设有滑槽(607)。
4.根据权利要求3所述的一种带预热结构的金刚石压机，其特征在于，所述预热装置(5)包括底座(501)、顶板(502)，所述顶板(502)上设有密封槽(503)，所述底座(501)右侧固定有延伸杆(504)，所述延伸杆(504)穿过滑槽(607)并与滑槽(607)滑动接触，所述延伸杆(504)位于预热辅助结构(4)上且四周所述延伸杆(504)与中心所述延伸杆(504)分别与外辅助件(401)和内辅助件(402)的顶部之间滑动连接。
5.根据权利要求4所述的一种带预热结构的金刚石压机，其特征在于，所述压机底座(1)包括上座(103)、下座(104)，所述上座(103)与下座(104)之间由固定螺杆(105)固定，所述上座(103)顶部设有转动底座(101)，所述外辅助件(401)底部设有转动卡座(406)，所述转动底座(101)位于外辅助件(401)下方并且与转动卡座(406)之间转动连接，所述压机底座(1)顶部一周设有凸起圈(102)。
6.根据权利要求5所述的一种带预热结构的金刚石压机，其特征在于，所述压机顶升装置(2)包括滑杆(201)，所述滑杆(201)固定于压机底座(1)上，顶部固定有顶座(202)，所述顶座(202)中心位置处固定插入有液压杆一(203)，所述液压杆一(203)底部与压机顶座(3)连接。
7.根据权利要求6所述的一种带预热结构的金刚石压机，其特征在于，所述压机顶座(3)包括滑动座(301)，所述滑动座(301)被滑杆(201)穿过并与滑杆(201)之间滑动连接，所述滑动座(301)底部一周设有凹陷圈(302)，所述凹陷圈(302)与凸起圈(102)之间配合，所述滑动座(301)底部设有与部件槽结构(6)一一对应的安装孔(303)，所述安装孔(303)内安装有顶压装置(8)。
8.根据权利要求7所述的一种带预热结构的金刚石压机，其特征在于，所述顶压装置(8)包括液压杆二(801)，所述液压杆二(801)安装在安装孔(303)内部，底部固定设有压块(802)，所述压块(802)底部设有上半球槽(803)，并且周围设有与安装孔(303)内壁紧贴的密封圈(804)。
9.根据权利要求3所述的一种带预热结构的金刚石压机，其特征在于，所述排气结构(9)包括五个接口(901)，五个所述接口(901)与排气通道(606)之间一一对应并连接，所述接口(901)底端连接有五合一管道(902)，所述五合一管道(902)底部连接有排气管(903)，所述排气管(903)底部设有自动排气阀(904)。
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