一种抛光工具制作方法、抛光工具及抛光设备技术

本发明专利技术公开一种抛光工具制作方法、抛光工具及抛光设备，以高效实现模具钢镜面抛光的效果。包括以下步骤：提供硬质合金球头，在硬质合金球头的表面加工微织构，以获得织构化硬质合金球头；对织构化硬质合金球头进行超声酸碱预处理；采用热丝化学气相沉积方法在织构化硬质合金球头表面沉积金刚石涂层，以获得抛光工具。具。具。

【技术实现步骤摘要】
一种抛光工具制作方法、抛光工具及抛光设备


[0001]本专利技术涉及抛光
，尤其涉及一种抛光工具制作方法、抛光工具及抛光设备。

技术介绍

[0002]淬硬模具钢具有较强的耐磨性、良好的淬硬性以及较好的热稳定性等优点，被广泛应用到大尺寸、大负载、超精密的模具制造中。特别是一些航空航天零件表面要求需要达到镜面，相应的，用于制作上述航空航天零件模具的表面要求应达到镜面及以上。
[0003]但是，众所周知的是，能加工钢铁等黑色金属的一般刀具无法实现镜面切削，即使是立方氮化硼、精密陶瓷等刀具，由于其机械性能的制约，也无法满足加工要求。而天然金刚石能够磨出极锋利的刃口，可以加工出极高精度和表面质量的镜面。但是，金刚石工具加工时由于石墨化的缘故，会引起工具的磨损，难以达到高面形精度的超光滑表面。然而，传统的研抛存在加工效率低、面形精度差、精度收敛慢、产品质量与加工周期难以保证等问题，限制了高端模具的加工以及应用。
[0004]因此，亟需一种抛光工具及抛光设备以满足高端模具镜面抛光的加工需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种抛光工具制作方法、抛光工具及抛光设备，以高效实现模具钢镜面抛光的效果。
[0006]第一方面，本专利技术提供一种抛光工具制作方法，包括以下步骤：
[0007]提供硬质合金球头，在硬质合金球头的表面加工微织构，以获得织构化硬质合金球头；
[0008]对织构化硬质合金球头进行超声酸碱预处理；
[0009]在织构化硬质合金球头表面沉积金刚石涂层，以获得抛光工具。
[0010]与现有技术相比，本专利技术将金刚石涂层和表面微织构技术结合，能够获得具有极高表面光洁度、极低表面粗糙度、极小摩擦系数的抛光工具，该抛光工具是具有织构化超纳米金刚石涂层的工具。微织构的引入有利于提高金刚石涂层与硬质合金(基体)之间的附着强度，减小刀屑接触面积，进一步减小刀具磨损，提高刀具的使用寿命。
[0011]而且，本专利技术织构化超纳米金刚石涂层形成微刃，进一步利用微刃的微纳去除特性，有效的提高加工效率和面形精度，有规律分布的微刃将对工件表面起到极好的镜面抛光效果。
[0012]作为一种可能的实现方式，在硬质合金球头的表面加工微织构包括以下步骤：采用激光打标机按照预设扫描次数N在硬质合金球头的表面加工微织构，4≤N≤6；微织构为同心圆微织构，同心圆微织构的深度为D，30μm≤D≤50μm。
[0013]作为一种可能的实现方式，激光打标机的加工参数为Vc＝100mm/s～150mm/s，P＝65％～75％，f＝20KHz～25KHz。
[0014]作为一种可能的实现方式，对织构化硬质合金球头进行超声酸碱预处理包括：
[0015]将织构化硬质合金球头放置在碱溶液中，并利用超声波清洗机按照预设时间T1对织构化硬质合金球头进行清洗；
[0016]将织构化硬质合金球头放置在酸性溶液中，并利用超声波清洗机按照预设时间T2对织构化硬质合金球头进行清洗；
[0017]将织构化硬质合金球头放置在具有金刚石研磨粉的混合溶液中，并利用超声波清洗机按照预设时间T3对织构化硬质合金球头进行研磨和清洗。
[0018]作为一种可能的实现方式，20min≤T1≤30min，20s≤T2≤40s，5min≤T3≤15min。
[0019]作为一种可能的实现方式，酸性溶液为Caro
’
s酸，碱溶液为铁氰化钾和氢氧化钾混合液，，混合溶液为金刚石研磨粉和丙酮的混合溶液。
[0020]作为一种可能的实现方式，采用热丝化学气相沉积方法在织构化硬质合金球头表面沉积金刚石涂层，以获得抛光工具包括：
[0021]S30.提供热丝化学气相沉积设备，利用工装将织构化硬质合金球头放置在热丝化学气相沉积设备所具有的真空腔内，此时，热丝化学气相沉积设备所具有的M根热丝位于织构化硬质合金球头的正上方，且垂直距离为H1，10mm≤H1≤15mm；M根热丝之间的间距为H2，20mm≤H2≤40mm；
[0022]S31.利用热丝化学气相沉积设备在织构化硬质合金球头表面沉积一层硅掺杂微米金刚石薄膜；
[0023]S32.采用机械抛光技术对所述硅掺杂微米金刚石薄膜表面进行表面抛光平整处理；
[0024]S33.在经过表面抛光处理的硅掺杂微米金刚石薄膜表面原位继续沉积一层硅掺杂纳米金刚石薄膜；
[0025]S34.对硅掺杂纳米金刚石薄膜进行表面抛光处理；
[0026]S35.重复S33和S34，直至在织构化硬质合金球头表面获得达到预设表面精度的多层硅掺杂微纳米金刚石薄膜。
[0027]第二方面，本专利技术还提供一种抛光工具，抛光工具为表面沉积有金刚石涂层的织构化硬质合金球头；抛光工具采用第一方面提供的抛光工具制作方法制作形成。
[0028]与现有技术相比，本专利技术提供的抛光工具的有益效果与第一方面和/或第一方面任一种实现方式提供的抛光工具制作方法的有益效果相同，在此不做赘述。
[0029]第三方面，本专利技术还提供一种抛光设备，包括超声振动装置和抛光装置；其中，超声振动装置包括超声发生器、换能器和变幅杆；抛光装置包括机床工作台、主轴、刀柄和抛光工具；抛光工具为第二方面提供的抛光工具；刀柄与主轴同轴连接，换能器的一端与刀柄同轴连接，换能器的另一端与变幅杆同轴连接，变幅杆的另一端同轴连接抛光工具；超声发生器与换能器电连接。
[0030]作为一种可能的实现方式，抛光设备还包括冷却装置，冷却装置冷却剂存储罐，一端连通冷却剂存储罐、另一端连接雾化喷嘴的输送管路，雾化喷嘴用于向待抛光的工件喷射冷却剂；冷却装置还包括设置在输送管路靠近雾化喷嘴一端的移动平台，输送管路放置在移动平台上，移动平台带动输送管路升降以使得雾化碰嘴与工件之间的距离和角度发生变化；冷却装置还包括设置在输送管路靠近冷却剂存储罐一端的减压阀和流量调节阀；以
及设置在输送管路靠近其中间位置的温度测量仪和压力测量仪。
[0031]作为一种可能的实现方式，变幅杆末端开设球形孔，球形孔内安装有弹簧夹头，抛光工具容置在球形孔内且由弹簧夹头夹持；采用旋接在变幅杆末端的螺帽将抛光工具限制在球形孔内；抛光工具所具有的抛光部凸出与螺帽。
[0032]作为一种可能的实现方式，变幅杆所具有的圆锥段开设一圈螺旋槽，以输出纵向和扭转的二维超声振动。
[0033]作为一种可能的实现方式，抛光设备还包括夹持器，夹持器设置在机床工作台上，用于夹持工件；与夹持器连接的三向测力仪，与三向测力仪连接的数据采集卡，以及与数据采集卡连接的计算机，计算机用于实时显示工件的受力变化；计算机还提供热电偶线与工件连接，用于显示工件的温度变化。
附图说明
[0034]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0035]图1为本专利技术实施例提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抛光工具制作方法，其特征在于，包括以下步骤：提供硬质合金球头，在所述硬质合金球头的表面加工微织构，以获得织构化硬质合金球头；对所述织构化硬质合金球头进行超声酸碱预处理；在所述织构化硬质合金球头表面沉积金刚石涂层，以获得抛光工具。2.根据权利要求1所述的抛光工具制作方法，其特征在于，在所述硬质合金球头的表面加工微织构包括以下步骤：采用激光打标机按照预设扫描次数N在所述硬质合金球头的表面加工微织构，4≤N≤6；所述微织构为同心圆微织构，所述同心圆微织构的深度为D，30μm≤D≤50μm。3.根据权利要求2所述的抛光工具制作方法，其特征在于，所述激光打标机的加工参数为Vc＝100mm/s～150mm/s，P＝65％～75％，f＝20KHz～25KHz。4.根据权利要求1所述的抛光工具制作方法，其特征在于，所述对织构化硬质合金球头进行超声酸碱预处理包括：将所述织构化硬质合金球头放置在碱溶液中，并利用超声波清洗机按照预设时间T1对所述织构化硬质合金球头进行清洗；将所述织构化硬质合金球头放置在酸性溶液中，并利用超声波清洗机按照预设时间T2对所述织构化硬质合金球头进行清洗；将所述织构化硬质合金球头放置在具有金刚石研磨粉的混合溶液中，并利用超声波清洗机按照预设时间T3对所述织构化硬质合金球头进行研磨和清洗。5.根据权利要求4所述的抛光工具制作方法，其特征在于，20min≤T1≤30min，20s≤T2≤40s，5min≤T3≤15min；和/或，所述酸性溶液为Caro
’
s酸，所述碱溶液为铁氰化钾和氢氧化钾混合液，所述混合溶液为金刚石研磨粉和丙酮的混合溶液。6.根据权利要求1所述的抛光工具制作方法，其特征在于，采用热丝化学气相沉积方法在所述织构化硬质合金球头表面沉积金刚石涂层，以获得抛光工具包括：S30.提供热丝化学气相沉积设备，利用工装将所述织构化硬质合金球头放置在热丝化学气相沉积设备所具有的真空腔内，此时，所述热丝化学气相沉积设备所具有的M根热丝位于所述织构化硬质合金球头的正上方，且垂直距离为H1，10mm≤H1≤15mm；M根热丝之间的间距为H2，25mm≤H2≤30mm；S31.利用所述热丝化学气相沉积设备在织构化硬质合金球头表面沉积一层硅掺杂微米金刚石薄膜；S32.采用机械抛光技术对所述硅掺杂微米金刚石薄膜表面进行表面抛光平整...

【专利技术属性】
技术研发人员：向道辉，张志强，刘一扬，袁照杰，彭培成，宋超胜，张智鹏，童景琳，高国富，焦锋，赵波，
申请(专利权)人：郑州财经学院，
类型：发明
国别省市：