金刚石切削工具的金刚石自动定位装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术金刚石切削工具的金刚石自动定位装置及方法，属于金刚石切削工具制作技术领域，金刚石自动定位装置主要由孔板、金刚石存储槽、金属粉末存储槽、动盘及伺服电机组成，在模具内预先均匀撒落一层金属粉末，金刚石存储槽在伺服电机的驱动下转动将金刚石布入孔板上的金刚石孔中，完毕后，另一个伺服电机驱动动盘转动，动盘窄缝运动到的位置金刚石便可从金刚石孔内自由落下并定位到模具内，当动盘窄缝运动到对准金属粉末存储槽底部的下料缝时，金属粉末存储槽转动将金属粉末经由下料缝和动盘窄缝中落下均匀铺撒在模具内完成布料工序，如此往复即可完成金刚石和金属粉末的逐层定位排布、均匀铺撒，实现金刚石在切削工具中定位排布。

Diamond automatic positioning device and method for diamond cutting tool

Automatic positioning device and the method of the invention of diamond diamond cutting tool, which belongs to the manufacturing technical field of diamond cutting tools, diamond automatic positioning device is mainly composed of a hole plate, diamond storage tank, storage tank, metal powder brake disc and servo motor, in the mold pre evenly scattered a layer of metal powder, diamond storage tank in servo drive the rotation of the motor under the diamond cloth into diamond hole on the board, after another servo motor driving wheel rotation, position of diamond slit movement to the disc will be the diamond hole from falling and positioning of the mold, when the movable disc narrow movement to feed on the metal powder storage tank at the bottom of the slot, the metal powder storage groove of the rotating metal powder material through the slit and moving plate slit falling evenly spread finish fabric procedure in the mold, such as The positioning and arrangement of the diamond and the metal powder can be finished by the reciprocating process, and the diamond can be positioned and arranged in the cutting tool.

【技术实现步骤摘要】
金刚石切削工具的金刚石自动定位装置及方法
本专利技术属于金刚石切削工具制作
，特别是涉及一种金刚石切削工具的金刚石自动定位装置及方法。
技术介绍
金刚石因其硬度高、抗研磨性强而被广泛用作切削工具的切削单元。在传统的金刚石切削工具的制作工艺中，需将金刚石与金属粉末按比例混合经烧结成型，这就导致在切削工具工作层中金刚石是混乱随机排布的，因此在工作时不能按照金刚石切削工具的实际切削机理严格控制金刚石的排布和实现金刚石的持续出刃。例如，利用目前的方法制作孕镶金刚石钻头，先将一定量的金刚石和胎体粉料混匀，然后倒入模具内捣实、烧结成型，制作出来的孕镶金刚石钻头工作层中金刚石会出现扎堆聚集、部分缺少的现象，金刚石扎堆区胎体对金刚石包裹强度不够会造成金刚石还未参加碎岩工作便已脱落，另外由于金刚石是随机分布的，没有严格按照钻头对岩石的切削机理排布，因此钻头的钻进效率和寿命较低，钻进时容易出现打滑。为了解决上述技术问题，现有技术中提出了用于实现金刚石在切削工具工作层切削齿中定位排布金刚石的方法，如公告号为“CN102672188B”的中国专利文献，公开的一种“实现金刚石在刀头中定位排布的方法及其布料器”，其中设计的布料器通过抽真空在沉头孔中吸附金刚石，然后输入气流再将金刚石吹出到压坯上进行定位，该方法能够实现金刚石在刀具中定位排布，但是制作每一层压坯工艺复杂且不能自动化操作。再如公布号为“CN102785054A”的中国专利文献，公开了一种“金刚石定位排列切削具冷压成型的装置和方法”，其中设计了一套由底模、盖模、压模、垫片和栅格组成的定位装置，由栅格控制金刚石在胎体粉料表面的排布，再通过压模将其冷压成型形成金刚石定向排布的切削具生胚，再将数个切削具生胚组合一块烧结成型。该方案能够实现金刚石定位排布从而解决金刚石排布的问题，但是不能实现切削具在切削过程中金刚石持续出刃并且制作切削具生坯效率不高，很难实现工业化生产。再如公告号为“CN101569903B”的中国专利文献，公开的一种“实现金刚石在刀头中定向有序排布的方法”，其采用带圆孔结构的下压模，并用针棒与之配合，将金刚石预先定位到圆孔中，然后装入胎体粉料压制成单层刀头生坯。这种方法依旧采用制作单层生坯的思路，操作过程中对操作者的熟练度要求较高，因此加工效率不高，定位精度也很难保证。除此之外，少数公司如美国3M(US05092910)、韩国ShinhanKOREA10-0645748-0000、EwhaKOREA10-0502573-0000等公司均实现了刀头中金刚石的自动排布，但这些方法通常是一个系统工程，需要采用专门的机器设备，因此维护和制造费用较高，国内科研院所很难承担。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对金刚石切削工具中金刚石混乱随机分布导致的金刚石在切削工具工作层中出现扎堆、部分缺少的问题，为了实现金刚石在切削工具中严格按照切削机理自动定位排布，并且在实际工作中持续出刃，提高切削工具的工作效率和使用寿命，提供一种金刚石切削工具的金刚石自动定位装置及方法，可以实现金刚石等增强性材料颗粒在切削工具中的定位排布，从而使得切削工具在各种硬脆材料如岩石、玻璃、陶瓷及钢筋混凝土时，获得高的工作效率和使用寿命。为实现上述目的，本专利技术提出了一种金刚石切削工具的金刚石自动定位装置，其特征在于：包括横梁、支架、电控箱、第一伺服电机、执行机构、模具、模具座及第一步进电机,所述横梁两端通过螺母固定在支架上；所述电控箱内部布置有集成电路，电控箱分别与第一伺服电机、第一步进电机、第二伺服电机及第三伺服电机、距离传感器及红外传感器连接；所述执行机构通过角接触轴承装配在横梁中部，执行机构与第一伺服电机的动力输出端连接，通过第一伺服电机驱动其转动，执行机构由固定架、金属粉末仓、软管、金属粉末存储槽、孔板、动盘、第二伺服电机、连接杆、内壳体、第三伺服电机、第二伺服电机座、金刚石存储槽和外壳体组成，所述金属粉末仓位于固定架和连接杆之间，并通过螺栓固定在固定架上；所述软管一端与金属粉末仓底端连通，另一端置于金属粉末存储槽内；所述金属粉末存储槽设置在金属粉末仓正下方，并位于内壳体和外壳体之间，金属粉末存储槽底部开有下料缝；所述孔板为圆环形结构，孔板设置在内壳体和外壳体之间，并通过卡耳装配在内壳体和外壳体上，孔板的厚度为h，其与单颗金刚石的粒径d相等，孔板的表面开设有按切削机理排列的金刚石孔，其中金刚石孔直径为D，且d<D<1.5d，孔板上对称布置有两条孔板窄缝，且孔板窄缝宽度与下料缝的宽度相等；所述动盘置于孔板下方，动盘与第三伺服电机的动力输出端连接，通过第三伺服电机驱动其转动，动盘上开有两条对称设置的动盘窄缝，动盘窄缝的宽度为b,且d<b<1.5d，动盘的下表面安装有红外传感器；所述第二伺服电机通过第二伺服电机座固定在固定架上；所述第三伺服电机固定在内壳体上；所述内壳体通过连接杆固定在固定架上；所述金刚石存储槽数量为两个，两个金刚石存储槽呈对称布置，两个金刚石存储槽均由第二伺服电机驱动且同步转动，金刚石存储槽的下通孔宽度为1.5d；所述模具放置在模具座中间，并通过第一步进电机驱动其升降；所述模具座的上表面安装有距离传感器。进一步，所述执行机构还包括第二步进电机和往复针，所述第二步进电机固定在固定架上并与电控箱连接，第二步进电机的输出轴与往复针连接，以驱动往复针做往复运动。进一步，所述金属粉末仓和金属粉末存储槽数量相同，数量为两个，且两个对称布置。进一步，所述金属粉末仓和金属粉末存储槽数量相同，数量为2n个，n>1,且等间距间隔布置。进一步，所述动盘的厚度为0.2mm～0.4mm。进一步，所述下料缝的宽度与孔板窄缝的宽度均为0.5mm～1.25mm。进一步，所述单颗金刚石的粒径d为30/35目。进一步，所述金刚石存储槽底端出口处两侧设置有防卡片。进一步，所述第一伺服电机通过第一伺服电机座安装在横梁中部。一种金刚石切削工具的金刚石自动定位方法，该方法采用所述的金刚石切削工具的金刚石自动定位装置，其特征在于：包括以下步骤，步骤一、向金刚石存储槽中装入金刚石，金属粉末仓和金属粉末存储槽中分别装入金属粉末，初始时金刚石存储槽和金属粉末存储槽相互贴靠，下料缝和孔板窄缝对准，下料缝与动盘窄缝错开1mm；步骤二、启动第一步进电机带动模具上升，模具内部下表面与动盘下表面之间的距离为5mm，关闭第一步进电机；步骤三、启动第三伺服电机驱动动盘转动，动盘窄缝与下料缝对准时，关闭第三伺服电机；步骤四、启动第一伺服电机驱动执行机构转动，在模具内均匀撒落一层金属粉末，厚度为0.5mm～1mm，同时启动第二伺服电机驱动金刚石存储槽转动，在金刚石孔内布入金刚石，使得每个金刚石孔内布入一颗金刚石，完成一层金属粉末的铺撒和一层金刚石的布入后，关闭第一伺服电机和第二伺服电机；步骤五、启动第三伺服电机驱动动盘转动，将步骤四中布入到金刚石孔内的金刚石经由动盘窄缝落入并定位到模具内的金属粉末上，动盘窄缝与下料缝对准时，金刚石落入完毕，关闭第三伺服电机并同时启动第一步进电机驱动模具下落一定高度，模具下落高度与单层金刚石的高度相等，制得单层金刚石定向有序排布的金刚石切削工具生坯；步骤六、重复步骤四及步骤五，制得具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金刚石切削工具的金刚石自动定位装置，其特征在于：包括横梁(1)、支架(2)、电控箱(3)、第一伺服电机(4)、执行机构(5)、模具(6)、模具座(7)及第一步进电机(8),所述横梁(1)两端通过螺母固定在支架(2)上；所述电控箱(3)内部布置有集成电路，电控箱(3)分别与第一伺服电机(4)、第一步进电机(8)、第二伺服电机(17)及第三伺服电机(22)、距离传感器及红外传感器连接；所述执行机构(5)通过角接触轴承(10)装配在横梁(1)中部，执行机构(5)与第一伺服电机(4)的动力输出端连接，通过第一伺服电机(4)驱动其转动，执行机构(5)由固定架(11)、金属粉末仓(12)、软管(13)、金属粉末存储槽(14)、孔板(15)、动盘(16)、第二伺服电机(17)、连接杆(18)、内壳体(21)、第三伺服电机(22)、第二伺服电机座(23)、金刚石存储槽(26)和外壳体(30)组成，所述金属粉末仓(12)位于固定架(11)和连接杆(18)之间，并通过螺栓固定在固定架(11)上；所述软管(13)一端与金属粉末仓(12)底端连通，另一端置于金属粉末存储槽(14)内；所述金属粉末存储槽(14)设置在金属粉末仓(12)正下方，并位于内壳体(21)和外壳体(30)之间，金属粉末存储槽(14)底部开有下料缝(25)；所述孔板(15)为圆环形结构，孔板(15)设置在内壳体(21)和外壳体(30)之间，并通过卡耳装配在内壳体(21)和外壳体(30)上，孔板(15)的厚度为h，其与单颗金刚石的粒径d相等，孔板(15)的表面开设有按切削机理排列的金刚石孔(27)，其中金刚石孔(27)直径为D，且d<D<1.5d，孔板(15)上对称布置有两条孔板窄缝(28)，且孔板窄缝(28)宽度与下料缝(25)的宽度相等；所述动盘(16)置于孔板(15)下方，动盘(16)与第三伺服电机(22)的动力输出端连接，通过第三伺服电机(22)驱动其转动，动盘(16)上开有两条对称设置的动盘窄缝(29)，动盘窄缝(29)的宽度为b,且d<b<1.5d，动盘(16)的下表面安装有红外传感器；所述第二伺服电机(17)通过第二伺服电机座(23)固定在固定架(11)上；所述第三伺服电机(22)固定在内壳体(21)上；所述内壳体(21)通过连接杆(18)固定在固定架(11)上；所述金刚石存储槽(26)数量为两个，两个金刚石存储槽(26)呈对称布置，两个金刚石存储槽(26)均由第二伺服电机(17)驱动且同步转动，金刚石存储槽(26)的下通孔宽度为1.5d；所述模具(6)放置在模具座(7)中间，并通过第一步进电机(8)驱动其升降；所述模具座(7)的上表面安装有距离传感器。...

【技术特征摘要】
1.一种金刚石切削工具的金刚石自动定位装置，其特征在于：包括横梁(1)、支架(2)、电控箱(3)、第一伺服电机(4)、执行机构(5)、模具(6)、模具座(7)及第一步进电机(8),所述横梁(1)两端通过螺母固定在支架(2)上；所述电控箱(3)内部布置有集成电路，电控箱(3)分别与第一伺服电机(4)、第一步进电机(8)、第二伺服电机(17)及第三伺服电机(22)、距离传感器及红外传感器连接；所述执行机构(5)通过角接触轴承(10)装配在横梁(1)中部，执行机构(5)与第一伺服电机(4)的动力输出端连接，通过第一伺服电机(4)驱动其转动，执行机构(5)由固定架(11)、金属粉末仓(12)、软管(13)、金属粉末存储槽(14)、孔板(15)、动盘(16)、第二伺服电机(17)、连接杆(18)、内壳体(21)、第三伺服电机(22)、第二伺服电机座(23)、金刚石存储槽(26)和外壳体(30)组成，所述金属粉末仓(12)位于固定架(11)和连接杆(18)之间，并通过螺栓固定在固定架(11)上；所述软管(13)一端与金属粉末仓(12)底端连通，另一端置于金属粉末存储槽(14)内；所述金属粉末存储槽(14)设置在金属粉末仓(12)正下方，并位于内壳体(21)和外壳体(30)之间，金属粉末存储槽(14)底部开有下料缝(25)；所述孔板(15)为圆环形结构，孔板(15)设置在内壳体(21)和外壳体(30)之间，并通过卡耳装配在内壳体(21)和外壳体(30)上，孔板(15)的厚度为h，其与单颗金刚石的粒径d相等，孔板(15)的表面开设有按切削机理排列的金刚石孔(27)，其中金刚石孔(27)直径为D，且d<D<1.5d，孔板(15)上对称布置有两条孔板窄缝(28)，且孔板窄缝(28)宽度与下料缝(25)的宽度相等；所述动盘(16)置于孔板(15)下方，动盘(16)与第三伺服电机(22)的动力输出端连接，通过第三伺服电机(22)驱动其转动，动盘(16)上开有两条对称设置的动盘窄缝(29)，动盘窄缝(29)的宽度为b,且d<b<1.5d，动盘(16)的下表面安装有红外传感器；所述第二伺服电机(17)通过第二伺服电机座(23)固定在固定架(11)上；所述第三伺服电机(22)固定在内壳体(21)上；所述内壳体(21)通过连接杆(18)固定在固定架(11)上；所述金刚石存储槽(26)数量为两个，两个金刚石存储槽(26)呈对称布置，两个金刚石存储槽(26)均由第二伺服电机(17)驱动且同步转动，金刚石存储槽(26)的下通孔宽度为1.5d；所述模具(6)放置在模具座(7)中间，并通过第一步进电机(8)驱动其升降；所述模具座(7)的上表面安装有距离传感器。2.根据权利要求1所述的金刚石切削工具的金刚石自动定位装置，其特征在于：所述执行机构(5)还包括第二步进电机(19)和往复针(20)，所述第二步进电机(19)固定在固定架(11)上并与控制箱(3)连接，第二步进电机(19)的输出轴与往复针(20)连接，以驱动往复针(20)...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙友宏，刘召，高科，李梦，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22