CN208667845U - 刀具承载台及刀具加工系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种刀具承载台及刀具加工系统，涉及刀具加工技术领域。该刀具承载台包括承载台主体，将承载台主体设计为顶面向上弧形凸起的曲面结构，并在承载台主体上开设有若干个刀具固定孔，刀具通过刀具固定孔固定在承载台主体上，上述设计使得承载台主体边缘的高度低于中心的高度，使得边缘的冷却作用比中心低，缩小边缘与中心的温度差，从而调节承载台上的温度场，使其更均匀，进而增大承载台主体上适宜金刚石薄膜涂层生长的区域，提高刀具涂层的质量和生产效率，改善现有技术中由于热丝排布引起的基体温度场分布不均匀，导致刀具上薄膜涂层的沉积质量不佳，甚至降低金刚石涂层刀具的良品率的技术问题。本实用新型还提供一种刀具加工系统。

Description

刀具承载台及刀具加工系统

技术领域

本实用新型涉及刀具加工技术领域，尤其是涉及一种刀具承载台及刀具加工系统。

背景技术

化学气相沉积金刚石薄膜涂层刀具具有硬度高、摩擦系数低、耐磨性强以及表面化学性能稳定等优异的机械及摩擦学性能，使其在硬质合金刀具领域具有广阔的应用前景。

热丝化学气相沉积法制备金刚石薄膜涂层刀具的工艺中，由于炉内采用多根热丝平行排布提供高温，热丝边缘温度较中心温度低，温度场分布不均匀，中心与边缘的温度差使得同一炉产品的质量不均匀，甚至引起的温度波动超出金刚石的沉积温度，造成局部区域的基体无法沉积上金刚石，从而导致金刚石涂层刀具的良品率较低。故在化学气相沉积过程中需要合理的固定安放刀具，才能保证薄膜涂层的沉积质量。

现有装置多采用柱状或立方体承载台，即在基板上打上孔然后将刀具插入其中，实现刀具的固定，没有考虑到炉内温度场分布不均匀的实际情况。

有鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的第一目的在于提供一种刀具承载台，通过将承载台主体设计为特定的曲面结构，用以调节承载台上的温度场，使温度分布更均匀、恒定，从而增大承载台上适宜金刚石薄膜生长的区域，从而提高刀具涂层的质量和生产效率。

本实用新型的第二目的在于提供一种刀具加工系统。

为解决上述技术问题，本实用新型特采用如下技术方案：

本实用新型提供的一种刀具承载台，包括承载台主体；

所述承载台主体为顶面向上弧形凸起的曲面结构，所述承载台主体上开设有若干个刀具固定孔，刀具通过所述刀具固定孔固定在所述承载台主体上。

进一步的，在本实用新型技术方案的基础之上，所述承载台主体的中心的高度高于所述承载台主体的边缘的高度，且所述顶面为由中心弧形延伸至边缘所形成的曲面。

进一步的，在本实用新型技术方案的基础之上，所述顶面的曲率半径为550-600mm。

进一步的，在本实用新型技术方案的基础之上，若干个所述刀具固定孔的底部均位于同一水平线上。

进一步的，在本实用新型技术方案的基础之上，若干个所述刀具固定孔均为盲孔。

进一步的，在本实用新型技术方案的基础之上，所述承载台主体为铜承载台主体。

进一步的，在本实用新型技术方案的基础之上，所述承载台主体的底面为平面，所述顶面在底面上的投影与所述底面完全重合。

进一步的，在本实用新型技术方案的基础之上，所述刀具承载台还包括散热件；

所述散热件为曲面结构，所述散热件的弧度与所述承载台主体的顶面弧度相一致，且位于所述承载台主体的顶面上，所述散热件上开设有若干个通孔，所述通孔与所述刀具固定孔相对应。

进一步的，在本实用新型技术方案的基础之上，所述散热件上的所述通孔与其相对应的所述刀具固定孔大小相同。

本实用新型还提供了一种刀具加工系统，包括上述刀具承载台。

与现有技术相比，本实用新型提供的刀具承载台及刀具加工系统具有如下有益效果：

(1)本实用新型提供的刀具承载台，包括承载台主体，根据炉内温度场的分布将承载台主体设计为顶面向上弧形凸起的曲面结构，并在承载台主体上开设有若干个刀具固定孔，刀具通过刀具固定孔固定在承载台主体上，上述设计使得承载台主体边缘的高度低于中心的高度，使得边缘的冷却作用比中心低，即边缘的散热速度慢于中心的散热速度，缩小边缘与中心的温度差，从而调节承载台上的温度场，使其更均匀，进而增大承载台主体上适宜金刚石薄膜涂层生长的区域，提高刀具涂层的质量和生产效率，降低生产成本，改善了现有技术中由于热丝排布的特点引起的基体温度场分布不均匀，导致刀具上薄膜涂层的沉积质量不佳，甚至降低金刚石涂层刀具的良品率的技术问题。

(2)本实用新型提供的刀具加工系统，包括上述刀具承载台。鉴于上述刀具承载台所具有的优势，使得该刀具加工系统内部基体上具有均匀并且恒定的温度场分布，从而有利于在刀具表面形成均匀致密的金刚石薄膜涂层。

该刀具加工系统适用于金刚石薄膜涂层刀具的加工生产过程，在刀具加工领域具有广泛的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种承载台主体的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的承载台主体与刀具的位置关系示意图；

图3为本实用新型实施例提供的承载台主体与刀具另一角度的位置关系示意图；

图4为本实用新型实施例提供的承载台主体、散热件与刀具的位置关系示意图。

附图标记：

10-承载台主体；11-顶面；12-底面；13-侧面；20-散热件；30-刀具；110-刀具固定孔。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

如图1-4所示，本实施例提供的刀具承载台，包括承载台主体10；

该承载台主体10为顶面11向上弧形凸起的曲面结构，承载台主体10上开设有若干个刀具固定孔110，刀具30通过刀具固定孔110固定在承载台主体10上。

具体的，承载台主体10一般是由导热性能良好的材质制作而成，例如铜或者铜合金。上述承载台主体10可以是一体加工成型，也可以是组装加工而成。

本实施例中所述的“顶面向上弧形凸起的曲面结构”，是指承载台主体10的顶面11为一向上弧形凸起的曲面，具体如图1所示。

刀具30是机械制造中用于切削加工的工具。本实施例中的“刀具”是不限于某一种特定的刀具，只要是刀具30的刀柄与刀具固定孔110能够固定配合即可。例如，刀具30可为立铣刀、锉刀等。

刀具30与刀具固定孔110配合，并通过刀具固定孔110固定在承载台主体10上。

在不改变炉子的结构和热丝的排布基础上，采用上述特定的结构设计，使得承载台主体10边缘的高度低于中心的高度，使得边缘的冷却作用比中心低，即边缘的散热速度慢于中心的散热速度，缩小边缘与中心的温度差，从而调节承载台上的温度场，使其更均匀，进而增大承载台主体10上适宜金刚石薄膜涂层生长的区域，提高刀具涂层的质量和生产效率，降低生产成本，改善了现有技术中由于热丝排布的特点引起的基体温度场分布不均匀，导致刀具上薄膜涂层的沉积质量不佳，甚至降低金刚石涂层刀具的良品率的技术问题。

作为一种优选实施方式，承载台主体10的中心的高度高于所述承载台主体10的边缘的高度，且顶面11是由中心弧形延伸至边缘所形成的曲面。

承载台主体10的顶面11呈现中心高、边缘低的形态，且由中心弧形延伸至边缘，使得承载台主体10从中心到边缘的冷却效果递降，从而最大限度保证炉内基体上的温度场均匀性。

该承载台主体10的顶面11为一曲面结构，该曲率半径由炉子的结构特点和有限元温度场模拟优化得到。作为一种优选实施方式，顶面11的曲率半径为550-600mm，典型但非限制性的曲率半径为550mm、560mm、570mm、580mm、590mm或600mm。

该承载台主体10的顶面11为一曲面结构，底面12为一平面，顶面11在底面12上的投影与底面12完全重合，即该承载台主体10的各侧面13为竖直侧面。

对于刀具固定孔110的孔径、形状和数量不作特殊限定，可根据实际加工需求进行设定。刀具固定孔110的形状可以是圆形、长圆形或方形等等，只要与刀具30的刀柄形状吻合即可。

另外，若干个刀具固定孔110的孔径大小可相同，也可不同。布置不同孔径大小的刀具固定孔110，使得承载台主体10可以同时装夹不同直径的不同长度的刀具30，对不同的刀具30适应性好。不同孔径大小的刀具固定孔110在承载台主体10上可以交错设置，这样可使得承载台主体10能达到较高的开孔率，从而实现对不同规格的刀具30的加工。

在采用热丝气相沉积法制备金刚石薄膜涂层刀具的工艺中，为确保薄膜涂层刀具质量的一致性，优选地，各刀具固定孔110的孔径相等，相邻的刀具固定孔110之间的间距也相等。

作为一种优选实施方式，刀具30的刀柄与刀具固定孔110固定配合，刀具30的刀片朝向承载台主体10的外侧。此种刀具30的放置方式，可使得刀具与刀具之间不会发生碰撞从而导致崩刃。

刀具30的刀柄与承载台主体10上的刀具固定孔110之间的配合方式有多种，比如过盈配合、过度配合或者间隙配合。作为本实用新型的一种可选实施方式，刀具30的刀柄与承载台主体10上的刀具固定孔110之间采用过盈配合。

上述刀具30与刀具固定孔110之间的配合方式，使得刀具30与承载台主体10易装易拆效率高。

刀具固定孔110在承载台主体10上均匀排布。当将刀具30固定在承载台主体10上且不能完全将承载台主体10覆盖时，应考虑将刀具30沿承载台主体10的中心对称排布，以确保刀具30所在区域的温度的一致性。

需要说明的是，各刀具固定孔110均为盲孔。

且刀具固定孔110的底部均位于同一水平线上。由于承载台主体10的顶面11为曲面，故从承载台主体10的边缘到中心之间的刀具固定孔110的孔深不同，即刀具插入刀具固定孔110的长度也不同。刀具插入刀具固定孔110的长度越长，承载台主体10对于刀具的冷却作用越强。

通过对刀具固定孔110的类型以及刀具固定孔110底部位置的限定，使得承载台主体10不同区域对刀具30的冷却作用不同，符合炉子内部温度场的温度分布特点，从而调节承载台上的温度。

更进一步的，在上述技术方案的基础之上，该刀具承载台还包括散热件20，散热件为曲面结构，散热件20的弧度与承载台主体10的顶面11弧度相一致，且位于承载台主体10的顶面11上，散热件20上开设有若干个通孔，通孔与刀具固定孔110相对应，具体如图4所示。

将散热件20设计为曲面结构，使其更稳固的置于承载台主体10的顶面11上。

散热件20通常选用导热性能良好的材料制作而成，例如铜、铜合金或者石墨。

在散热件20上相应开设有与刀具固定孔110大小相同的通孔(在图中未标识)。且相邻的通孔之间的距离与相邻的刀具固定孔110之间的距离相同。在使用时，将散热件20上的通孔与承载台主体10上的刀具固定孔110相对应，刀具30贯穿散热件20上的通孔与承载台主体10上的刀具固定孔110固定。

将散热件20放置于承载台主体10的顶面11上，可改善局部的散热条件。例如，当承载台主体10的中心处温度较高时，可将散热件20放置于承载台主体10的中心位置处以增加该位置处的散热速度，从而减小承载台主体10的中心位置与边缘位置处的温度差，确保承载台主体10上各区域温度的一致性，提高温度场温度的可控性。

散热件20与承载台主体10的连接方式可以是固定连接，也可以是可拆卸连接。作为本实用新型的一种可选实施方式，散热件20与承载台主体10之间可拆卸连接。

散热件20与承载台主体10之间采用可拆卸的连接方式，使得散热件20可根据实际需求灵活的放置在承载台主体10上，增强对承载台主体10温度的可调节性。

对于散热件20的尺寸不作具体限定。散热件20的尺寸可以小于承载台主体10的尺寸，也可以等于承载台主体10的尺寸。散热件20的厚度可为几厘米至几十厘米，具体可根据实际需要进行设定。

作为本实用新型的一种可选实施方式，散热件20的尺寸与承载台主体10的顶面11的尺寸一致，即散热件20完全覆盖在承载台主体10的顶面11上，散热件20上的通孔位置与承载台主体10上的刀具固定孔110的位置相对应。

散热件20的形状也不作具体限定，可以为矩形、圆形、椭圆形或者其他不规则形状。

作为本实用新型的一种可选实施方式，散热件20为弧形片状结构。

需要说明的是，散热件20的数量不限于一个，可以为两个、三个或者更多个。多个散热件20均可放置于承载台的顶面11上。

另外，由于散热件20具有一定的厚度，可以通过散热件20的叠加来调节承载台主体10的高度，使得承载台主体10能够适应不同长度的刀具30，且能保证散热良好。

实施例二

本实施例提供了一种刀具加工系统，包括实施例一提供的刀具承载台。

除了上述刀具承载台，该刀具加工系统还包括真空室、与真空室相连的进气系统和真空系统。

在真空室内设置有基台，刀具承载台置于基台上，并在基台的上方设置多根与基台平行的、均匀分布的热丝，该热丝的材质可为钼丝、钨丝或钽丝。

鉴于实施例一提供的刀具承载台所具有的优势，使得该刀具加工系统内部基体上具有均匀并且恒定的温度场分布，从而有利于在刀具表面形成均匀致密的金刚石薄膜涂层。

该刀具加工系统适用于金刚石薄膜涂层刀具的加工生产过程中，在刀具加工领域具有广泛的应用前景。

最后应说明的是：以上各实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施方式对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施方式技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种刀具承载台，其特征在于，包括承载台主体；

所述承载台主体为顶面向上弧形凸起的曲面结构，所述承载台主体上开设有若干个刀具固定孔，刀具通过所述刀具固定孔固定在所述承载台主体上。

2.根据权利要求1所述的刀具承载台，其特征在于，所述承载台主体的中心的高度高于所述承载台主体的边缘的高度，且所述顶面为由中心弧形延伸至边缘所形成的曲面。

3.根据权利要求1所述的刀具承载台，其特征在于，所述顶面的曲率半径为550-600mm。

4.根据权利要求1所述的刀具承载台，其特征在于，若干个所述刀具固定孔的底部均位于同一水平线上。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的刀具承载台，其特征在于，若干个所述刀具固定孔均为盲孔。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的刀具承载台，其特征在于，所述承载台主体为铜承载台主体。

7.根据权利要求1-4任意一项所述的刀具承载台，其特征在于，所述承载台主体的底面为平面，所述顶面在底面上的投影与所述底面完全重合。

8.根据权利要求1-4任意一项所述的刀具承载台，其特征在于，还包括散热件；

所述散热件为曲面结构，所述散热件的弧度与所述承载台主体的顶面弧度相一致，且位于所述承载台主体的顶面上，所述散热件上开设有若干个通孔，所述通孔与所述刀具固定孔相对应。

9.根据权利要求8所述的刀具承载台，其特征在于，所述散热件上的所述通孔与其相对应的所述刀具固定孔大小相同。

10.一种刀具加工系统，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的刀具承载台。