PCD球头刀的制作工艺.doc

PCD球头刀的制作工艺 背景技术 发明内容 本一种， 图一球头刀的正视图，图二是以A-A为剖面的侧面剖视图，它由带有圆弧R的PCD刀片1和金属刀杆2组成，PCD刀片1焊接或粘接在刀杆2球头上的刀槽内，前角0°，后角20°左右。加工工件时，刀具绕刀杆2的回转中心O—O回转，在被加工件上形成一个半径为R的球形凹槽，最终产品的尺寸检测是用一半径为R标准球在涂有红丹的工件的凹槽内滚动，以接触面的百分比来判定合格否。 生产加工工艺方案 聚晶金刚石（PCD）球头刀的刃磨一般都是用数控金刚石磨床进行曲线差补成形加工，在没有能刃磨球头PCD数控机床时，通过下工艺我们可以在非数控PCD刃磨机床上进行加工。其工艺路线如下： 10、切割PCD刀片1 20、磨PCD刀片1圆弧R控制尺寸精度和形状精度 30、检验PCD刀片1尺寸R(下接第130工序 40、刀杆2下料 50、车刀杆2外形 60、刀杆2淬火、回火 70、电火花打刀杆2中心孔 80、研磨刀杆2中心孔 90、磨刀杆2外圆 100、磨刀杆2球头 110、线切割切刀杆2球头上刀槽 120、磨刀杆2球头排屑倒角 130、将PCD刀片1焊在刀杆2球头上刀槽内 140、检验PCD刀片1中心偏量和轴向倾角 150、检验PCD刀片1刃口 在所有工序中，工序20、110、130、150对刀具精度的影响最大；其中，工序20磨PCD刀片1圆弧R控制尺寸精度是核心工艺技术，是关键工序。现将主要影响工序分析如下。 一、核心工艺技术工序20刀具参数的确定 1、PCD刀片1圆弧R基本尺寸的确定 磨PCD刀片1圆弧是对PCD刀片1圆弧R进行尺寸精度和形状精度进行控制。PCD刀片1圆弧R的大小和形状，对被加工工件的尺寸和形状的影响是1：1的复制影响，因此，在设计时，基本尺寸R=被加工工件的凹槽的基本尺寸。 2、PCD刀片1圆弧R尺寸公差的确定 如上图三，E为工件凹槽的公差带，E1为凹槽的上偏差，E2为凹槽的下偏差；D为球刀R的公差带，D1为球刀R上偏差，D2为球刀R下偏差；G是球刀R上偏差与凹槽的上偏差之差；设计时，取刀具的尺寸公差为工件尺寸公差的一半，即D=E/2；刀具的上偏差大于工件的上偏差，即G=D1--E1=D/4，这样能很好地保障加工出工件的尺寸精度。 实际加工制作球刀时，该球刀R的公差，一般在沿回转中心O—O方向取上偏差，在垂直回转中心O—O方向上取下偏差，也就是在微观上该球刀R圆是一长轴在沿回转中心O—O方向上的一椭圆，以抵消下述中心偏量和轴向倾角的部分影响。此工序中，控制圆弧R的尺寸精度是保证刀具最终加工尺寸的基本保证，按此方法设定的公差带及上下偏差，能很好地保证工件成形加工的尺寸和形状精度。 在工序20磨PCD刀片1圆弧R时，要严格按照上述尺寸和公差要求进行控制。 二、中心偏量和轴向倾角 工序110线切割切刀杆2球头上刀槽和工序130将PCD刀片1焊在刀杆2球头上刀槽内，这二工序主要是对刀片的中心偏量和轴向倾角这二项进行控制。 1）中心偏量是刀片焊接后，刀片的前刀面偏离过刀具回转中心的理论中心面的距离，如下图四中的右图，H即为中心偏量。 中心偏量为H时(如图四中的右图)，刀具的最大回转半径由R变为R1，经几何计算可知：R1=，此时回转形成的成形轨迹不再是圆，而是一椭圆，椭圆的长轴为R1，短轴为R，如下图五： 椭圆的长轴与理论圆的差等于R1-R。这样在用标准球检查成形面时，就会有圆弧底面接触不到的现象，即圆弧半径小的现象。 2）轴向倾角 如上图，L为PCD刀片在轴向的长度，D?°为PCD刀片焊接后，前刀面与刀具回转轴线之间的轴向倾角，由于轴向倾角的影响，PCD刀片轴向的长度L在水平轴上的投影就变成了L1，L1=L*cosD?°，此时回转形成的成形轨迹不再是圆，而是一椭圆，如下图七： 此时是椭圆的短轴为L1，由于L1L，同样用标准球检查成形面时，就会有圆弧底面接触不到的现象，即圆弧半径小的现象。 以上二项的综合影响因素如下图： 即成形面由标准R的圆球面变成长轴R，短轴L的椭球面。 由上分析知，中心偏量和轴向倾角的影响都是出现用标准球检查成形面时，有圆弧底面接触不到的现象，即圆弧半径小的现象。 中心偏量和轴向倾角的控制主要是在工序110线切割切刀杆2球头上刀槽和工序130将PCD刀片1焊在刀杆2球头上刀槽内。 工序110是保证球头上刀槽的尺寸精度和位置精度，是控制中心偏量和轴向倾角的基础，此工序一般是在有回转轴的慢走丝机床上进行加工，将刀杆装夹在回转夹具上，此机床能较精确地定位刀杆的回转中心，且能加工出尺寸精度很高的刀槽尺寸，因此，也就保证了刀槽与刀片底面接触面的中心偏量和轴向倾角。 工序130将PCD刀片1焊在刀杆2球头上刀槽内。此工序的重点是筛选刀片，选用厚度合适的刀片与刀槽相配，以达到进一步控制中心偏量。在