釺焊超硬磨料串珠磨料有序排布設備及方法
2024-02-24 04:44:15 2
專利名稱：釺焊超硬磨料串珠磨料有序排布設備及方法
技術領域：
本發明涉及一種超硬磨料串珠有序化布料設備及布料方法，屬於磨料磨具製造領域。
背景技術：
在常規的單層釺焊金 剛石工具中，金剛石是隨機分布的。在磨削時，金剛石磨料富集的區域容屑空間減小，工具易堵塞，鋒利度降低。金剛石磨料稀少的區域，單顆金剛石承受的工作負荷過大，易導致破碎或脫落，磨料利用率下降。因此，具有優化地貌的釺焊金剛石工具技術被發明並得以發展。磨料有序排布技術是利用先進位造工藝使磨料在工具表面呈規則化、序列化分布的技術。根據金剛石粒度、製造方式的不同可將有序排布技術的實現方法分為複製技術、孔模板技術、雷射焊接有序排布技術以及靜電有序排布技術等。其中複製技術用於小粒度和微粉級金剛石工具的製造，其製造方法一般採用CVD技術，形成的是規則排布的金剛石薄膜層，工具基體可以是任意曲面；孔模板技術、雷射焊接有序排布技術和靜電有序排布技術用於大粒度金剛石(50/60目以下)工具的釺焊製造，金剛石磨粒多為單層固定間距排列，布料的表面一般為平面、圓柱面或圓錐面等。目前，磨料有序排布技術的工業化進程加快，但是國內鮮見可以穩定生產的有序布料設備，而國外同行業的設備(韓國新韓金剛石工業公司研製出ARIX金剛石磨粒自動排布系統)多用於表面積較大的工具，針對繩鋸串珠的布料設備和工藝研究皆處於初期階段。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，而提供一種結構簡單、布料均勻的釺焊超硬磨料串珠磨料有序排布設備及方法。為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是
一種超硬磨料串珠有序化布料設備，包括具有導軌的支架，在所述的導軌上設置有一工作檯，在支架上還設置有一電機，該電機通過一絲槓與所述的工作檯連接，在所述的工作檯上設置有一布料模具，在該布料模具上表面分布均勻的槽或孔陣，在所述的支架上還設置有用於將串珠壓緊並隨布料模具同步轉動的串珠調節驅動裝置，所述的串珠調節驅動裝置包括自動歸位機構、串珠安裝機構以及壓力機構，所述的自動歸位機構固定在所述的支架上，所述的串珠安裝機構上下可調的設置在所述的自動歸位機構上，所述的壓力機構的一端設置在自動歸位機構，壓力機構的另一端作用在所述的串珠安裝機構上下壓所述的串珠安裝機構。在所述的工作檯的下端設置有滑塊，該滑塊位於所述的導軌上。在所述的支架上還連接有一箱體,所述的自動歸位機構固定在所述的箱體上。所述的布料模具為具有彈性的模板結構，其表面布所述的槽或孔陣，模板結構的長度和寬度範圍10mm到500mm,厚度範圍Imm到30mm。
所述的串珠安裝機構由軸承，芯棒和連接器組成，所述的連接器固定安裝於軸承內孔，連接器通過螺紋或卡槽固定芯棒，芯棒材質為金屬或非金屬，芯棒直徑範圍Imm到20mm,長度範圍IOmm到500mm。所述的自動歸位機構由基座，定位銷，彈簧和承壓片組成，所述的基座為無蓋箱式結構，其內部安裝一組定位銷，所述承壓片為條狀金屬或非金屬，所述的每組彈簧分別安裝於定位銷上，彈簧頂端安裝一條承壓片。所述的壓力機構為手動式、機械式、氣動裝置、液壓裝置或電磁動力。一種超硬磨料串珠有序化布料設備的布料方法，包括以下步驟
步驟一、將一組繩鋸串珠按照相同的規律依次安裝在串珠安裝機構上，保證每個繩鋸串珠皆安裝牢固，並在每個繩鋸串珠表面均勻塗覆一層粘結劑；
步驟二、利用布料模具將超硬磨料顆粒橫向和縱向皆按照一定的間距均勻分布，將布 料模具固定於工作檯表面；
步驟三、將自動歸位機構固定安裝於箱體，將步驟一中已安裝繩鋸串珠的串珠安裝機構安裝於自動歸位機構，調整布料模具與串珠安裝機構之間的位置，使繩鋸串珠處於布料模具進給方向初始端。步驟四、通過壓力機構對串珠安裝機構兩端軸承施加一定壓力，將串珠安裝機構壓入自動歸位機構，保證該組繩鋸串珠與布料模具表面均勻排布的金剛石磨料充分接觸。步驟五、利用控制器啟動電機，通過減速器帶動絲槓旋轉，實現工作檯和布料模具的勻速進給運動，同時繩鋸串珠通過與布料模具之間的摩擦力勻速旋轉，繩鋸串珠表面粘結劑將均勻排布的磨料粘結在串珠表面。步驟六、設定控制器使繩鋸串珠恰好旋轉一周時停止電機，鬆開壓力機構，自動歸位機構將串珠安裝機構歸位，繩鋸串珠遠離布料模具，取下串珠安裝機構並取下均勻布料的繩鋸串珠。超硬磨料為金剛石、CBN、硬質合金顆粒其中一種，或其組合的一種。粘結劑為壓敏膠，為天然橡膠型、合成橡膠型、丙烯酸類、有機矽類以及聚氨酯類的其中一種。與現有技術相比，本發明採用絲槓直線進給與串珠調節驅動裝置自轉相結合的方式，將填充在布料模具上的磨料通過串珠的自轉粘覆上去，這種結構不僅操作簡單，同時具有磨料在串珠表面分布均勻的特點。壓力機構的設計通過施壓動力的不同，可以實現自動化和半自動化的轉變，可以適用不同生產條件的需求。通過改變布料模具可以實現工具表面磨料排布的方式及濃度的多種變化，可以適合不同的市場需求。本發明中串珠安裝機構的尺寸可以根據串珠的尺寸要求進行調整，亦可適應不同產品尺寸的生產需求。另外，本發明中的部件多為完整且獨立的機構，每個獨立的機構皆可進行改進和選配，經濟、高效並且可以實現部分的柔性製造。
圖I為本發明裝置的正視 圖2為本發明裝置的俯視 圖3為串珠調節驅動裝置的正視4為圖3的A-A剖視圖。其中1、電機，2、減速器，3、控制器，4、絲槓，5、工作檯，6、布料模具，7、串珠安裝機構，7-a、軸承，7-b、連接器，7-c、芯棒，8、自動歸位機構，8_a、基座，8_b、定位銷，8_c、彈簧，8-d、承壓片，9、導軌，10、支架，11、滑塊，12、壓力機構，13、箱體，14、繩鋸串珠。
具體實施例方式下面結合附圖，本發明作詳細說明
如圖I、圖2所示，一種超硬磨料串珠有序化布料設備，包括電機I，減速，2，控制器3，絲槓4，工作檯5，布料模具6，串珠調節驅動裝置，導軌9，支架10，滑塊11，箱體13以及繩鋸串珠14。其中布料模具為具有彈性的模板結構，其表面布有規則的分布均勻的槽或孔陣，其長度和寬度範圍IOmm到1000mm，厚度範圍Imm到30mm。其中串珠安裝機構由軸承，芯棒和軸承固定器組成，軸承安裝於軸承固定器，軸承固定器通過螺紋或卡槽固定心軸，心軸直徑範圍Imm到20mm,長度範圍IOmm到500mm。如圖3、圖4所示，串珠調節驅動裝置包括自動歸位機構8、串珠安裝機構7以及壓力機構12，串珠安裝機構由軸承，芯棒和連接器組成，連接器固定安裝於軸承內孔，連接器通過螺紋或卡槽固定芯棒，芯棒材質為金屬或非金屬，芯棒直徑範圍1_到20mm,長度範圍IOmm到500mm。自動歸位機構由基座,定位銷,彈簧和承壓片組成,基座為無蓋箱式結構,其 內部安裝一組定位銷，所述承壓片為條狀金屬或非金屬，所述的每組彈簧分別安裝於定位銷上，彈簧頂端安裝一條承壓片。壓力機構為手動式、機械式、氣動裝置、液壓裝置或電磁動力。其中自動歸位機構外部壓力撤消後可以恢復到初始狀態。其中壓力機構將壓力平穩加載於串珠安裝機構兩端的軸承。其中繩鋸串珠包括鋼、鎢、鑰、銅元素組成的一種，形狀可以為圓柱形、圓錐形、曲面圓柱形等組成的其中一種，串珠外徑為Imm到200mm,內徑為O. 5mm 到 160mm。本發明超硬磨料串珠有序化布料方法，包括以下操作步驟
(I)將一組繩鋸串珠14按照相同的規律依次按照在串珠安裝機構7上，保證每個繩鋸串珠14皆安裝牢固，並在每個繩鋸串珠14表面均勻塗覆一層粘結劑。(2)利用布料模具6將超硬磨料顆粒橫向和縱向皆按照一定的間距均勻分布，將布料模具6固定於工作檯5表面。(3)將自動歸位機構7固定安裝於箱體13，將步驟(I)中已安裝繩鋸串珠14的串珠安裝機構7安裝於自動歸位機構8，調整布料模具6與串珠安裝機構7之間的位置，使繩鋸串珠14處於布料模具6進給方向一端。(4)加載一定的機械力按壓壓力機構12，利用其將串珠安裝機構7壓入自動歸位機構8，保證該組繩鋸串珠14與布料模具6表面均勻排布的金剛石磨料充分接觸。(5)利用控制器3啟動電機1，通過減速器2帶動絲槓4旋轉，實現工作檯5和布料模具6的勻速進給運動，同時繩鋸串珠14通過與布料模具6之間的摩擦力均勻旋轉，繩鋸串珠14表面粘結劑將均勻排布的磨料粘結在串珠表面。(6)設定控制器3使繩鋸串珠14恰好旋轉一周時停止電機1，鬆開壓力機構12，自動歸位機構12將串珠安裝機構7歸位，繩鋸串珠14遠離布料模具6，取下串珠安裝機構7並取下均勻布料的繩鋸串珠14。 至此，繩鋸串珠的有序化布料過程結束。
權利要求
1.一種超硬磨料串珠有序化布料設備，包括具有導軌(9)的支架(10)，在所述的導軌(9 )上設置有工作檯(5 )，在支架(10 )上還設置有電機(I)，該電機(I)通過絲槓(4 )與所述的工作檯(5)連接，其特徵在於在所述的工作檯上固定布料模具(6)，在該布料模具上表面分布均勻的規則排布的槽或孔陣，在所述的支架(10)上還設置有用於將串珠壓緊並隨布料模具的運動而同步轉動的串珠調節驅動裝置，所述的串珠調節驅動裝置包括自動歸位機構(8)、串珠安裝機構(7)以及壓力機構(12)，所述的自動歸位機構(8)固定在所述的支架(10)上，所述的串珠安裝機構(7)上下可調的設置在所述的自動歸位機構(8)上，所述的壓力機構(12)的一端設置在自動歸位機構(8)，壓力機構(12)的另一端作用在所述的串珠安裝機構(7)上並可以施加一定壓力於所述的串珠安裝機構(J)。
2.根據權利要求I所述的超硬磨料串珠有序化布料設備，其特徵在於在所述的工作檯(5)的下端設置有滑塊(11)，該滑塊(11)安裝於所述的導軌(9)上。
3.3、根據權利要求I所述的超硬磨料串珠有序化布料設備，其特徵在於在所述的支架(IO )上還連接有一箱體(13 )，所述的自動歸位機構(8 )固定在所述的箱體(13 )上。
4.根據權利要求I所述的超硬磨料串珠有序化布料設備，其特徵在於所述的布料模具為具有彈性的模板結構，其表面布有槽或孔陣，模板結構的長度和寬度範圍IOmm到500mm,厚度範圍1_到30_。
5.根據權利要求I所述的超硬磨料串珠有序化布料設備，其特徵在於所述的串珠安裝機構由軸承，芯棒和連接器組成，所述的連接器固定安裝於軸承內孔，連接器通過螺紋或卡槽固定芯棒，芯棒材質為金屬或非金屬，芯棒直徑範圍Imm到20mm,長度範圍IOmm到500mmo
6.根據權利要求I所述的超硬磨料串珠有序化布料設備，其特徵在於所述的自動歸位機構由基座，定位銷，彈簧和承壓片組成，所述的基座為無蓋箱式結構，基座內部安裝一組定位銷，所述承壓片為條狀金屬或非金屬，所述的每組彈簧分別安裝於定位銷上，彈簧頂端安裝一條承壓片。
7.根據權利要求I所述的超硬磨料串珠有序化布料設備，其特徵在於所述的壓力機構為手動式，機械式、氣動裝置、液壓裝置或電磁動力。
8.一種採用權利要求I所述的超硬磨料串珠有序化布料設備的布料方法，其特徵在於包括以下步驟 步驟一、將一組繩鋸串珠按照相同的規律依次安裝在串珠安裝機構上，保證每個繩鋸串珠皆安裝牢固，並在每個繩鋸串珠表面均勻塗覆一層粘結劑； 步驟二、利用布料模具將超硬磨料顆粒橫向和縱向皆按照一定的間距均勻分布，將布料模具固定於工作檯表面； 步驟三、將自動歸位機構固定安裝於箱體，將步驟一中已安裝繩鋸串珠的串珠安裝機構安裝於自動歸位機構，調整布料模具與串珠安裝機構之間的位置，使繩鋸串珠處於布料模具進給方向初始端； 步驟四、通過壓力機構對串珠安裝機構兩端軸承施加一定壓力，將串珠安裝機構壓入自動歸位機構，保證該組繩鋸串珠與布料模具表面均勻排布的金剛石磨料充分接觸； 步驟五、利用控制器啟動電機，通過減速器帶動絲槓旋轉，實現工作檯和布料模具的勻速進給運動，同時繩鋸串珠通過與布料模具之間的摩擦力勻速旋轉，繩鋸串珠表面粘結劑將均勻排布的磨料粘結在串珠表面； 步驟六、設定控制器使繩鋸串珠恰好旋轉一周時停止電機，鬆開壓力機構，自動歸位機構將串珠安裝機構歸位，繩鋸串珠遠離布料模具，取下串珠安裝機構並取下均勻布料的繩鋸串珠。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於超硬磨料為金剛石、CBN、硬質合金顆粒其中一種，或其組合的一種。
10.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於粘結劑為壓敏膠，為天然橡膠型、合成橡膠型、丙烯酸類、有機矽類以及聚氨酯類的其中一種。
全文摘要
本發明公開了一種超硬磨料串珠有序化布料設備及方法，其中設備包括具有導軌的支架，在導軌上設置有一工作檯，在支架上還設置有一電機，該電機通過一絲槓與工作檯連接，在工作檯上設置有一布料模具，在該布料模具上表面分布均勻的槽或孔陣，在支架上還設置有用於將串珠壓緊並隨布料模具同步轉動的串珠調節驅動裝置，串珠調節驅動裝置包括自動歸位機構、串珠安裝機構以及壓力機構。與現有技術相比，本發明採用絲槓直線進給與串珠調節驅動裝置自轉相結合的方式，將填充在布料模具上的磨料通過串珠的自轉粘覆上去，這種結構不僅操作簡單，同時具有磨料在串珠表面分布均勻的特點。
文檔編號B24D18/00GK102896592SQ20121035348
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月21日 優先權日2012年9月21日
發明者肖冰, 張子煜, 王波, 段端志 申請人:南京航空航天大學