CN113183343B - 一种用于钻石拉丝模露钻面加工的自适应刀具及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于钻石拉丝模露钻面加工技术领域，具体涉及一种自适应刀具及钻石拉丝模露钻面加工方法。本发明包括刀套以及尾端插接于刀套套腔内的刀体；该刀具还包括用于驱使刀体相对刀套产生沿刀套轴向的往复弹性直线动作的弹性件，所述弹性件的弹性回复力方向指向刀体的刀尖所在方向。本发明的自适应刀具可针对天然钻石或人造钻石脆性大的既有现象，实现高效率、高质量和标准化的钻石拉丝模露钻面加工目的；本发明还提供一种应用上述自适应刀具的钻石拉丝模露钻面加工方法，从而具体化的实现上述加工目的。

Description

一种用于钻石拉丝模露钻面加工的自适应刀具及加工方法

技术领域

本发明属于钻石拉丝模露钻面加工技术领域，具体涉及一种用于钻石拉丝模露钻面加工的自适应刀具及加工方法。

背景技术

拉丝模是一种基于线材的压力拉伸处理模具，可使线材毛坯在一定的拉伸力作用下，通过模头孔经历塑性变形，从而达到减小其截面和增加其长度的目的；其中，钻石拉丝模由于使用天然钻石或人造钻石作为原料，因此具有很强的耐磨性和较长的使用寿命，使用广泛。天然钻石或人造钻石脆性大，因此在自动化加工钻石拉丝模的露钻面时，使用普通钻石刀具或钨钢刀具特别易冲击钻石模芯，造成钻石掉块或开裂，产生废品；目前只能采用人工手工车床低效、非标生产，生产效率低下、产品质量参差不齐，极大的影响了拉丝模产业的正常发展，亟待解决。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种用于钻石拉丝模露钻面加工的自适应刀具，从而可针对天然钻石或人造钻石脆性大的既有现象，实现高效率、高质量和标准化的钻石拉丝模露钻面加工目的；本发明的另一个目的在于提供一种应用上述自适应刀具的加工方法，从而具体化的实现上述加工目的。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种用于钻石拉丝模露钻面加工的自适应刀具，其特征在于：包括刀套以及尾端插接于刀套套腔内的刀体；该刀具还包括用于驱使刀体相对刀套产生沿刀套轴向的往复弹性直线动作的弹性件，所述弹性件的弹性回复力方向指向刀体的刀尖所在方向。

优选的，所述刀体外形呈四棱柱状；以刀体的其中一棱边为基准边，该基准边长度大于其他三条棱边长度，且沿其他三条棱边的顶端向基准边的顶端作连线，各连线与基准边的夹角为30°，各连线配合基准边共同形成刀体的刀尖。

优选的，所述刀尖的R角为0.2mm。

优选的，所述弹性件为压簧，压簧同轴布置于圆桶状的刀套的桶底面处；压簧的底端抵紧在刀套桶底面，顶端沿刀套轴向延伸并抵紧在刀体尾端面处。

优选的，所述刀套的套腔为底粗口细的二段式阶梯孔状，压簧顶端在配合刀体尾端面的同时，通过压簧顶端与刀套套腔处孔肩的止口配合来限制压簧的最大弹性复位距离。

优选的，刀体通过尾端面处的止口台阶与压簧间形成抵靠配合；同时，止口台阶通过与孔肩的单向限位配合来约束刀体相对刀套的最大前行距离。

优选的，所述刀套包括后盖以及螺纹配合于后盖内腔处螺纹段上的套筒状的外套；所述外套的腔壁处沿刀套轴向延伸有导向棱，刀体上相应布置导向槽，两者间形成滑轨导向配合关系。

优选的，加工方法，该加工方法应用了所述的一种用于钻石拉丝模露钻面加工的自适应刀具，其特征在于包括以下步骤：

1）、固定钻石拉丝模，沿轴向使用钻杆进刀，初步切出盲孔；之后扩孔；

2）、使用所述自适应刀具对扩孔后的盲孔进行加工，直至在轴向上打通盲孔，露出钻面；自适应刀具的切削力为25N，压簧提供的支撑力≥27N，以使得到自适应刀具切削钻石拉丝模的外模和烧结层时压簧不发生变形，当自适应刀具触碰到钻石模芯表面时压簧收缩，从而保护自适应刀具和钻石模芯。

优选的，所述钻石拉丝模由内而外包括钻石模芯、包覆于钻石模芯外的烧结层以及具备用于容纳烧结层的模腔的外模，所述外模包括杯口朝向自适应刀具所在方向的圆杯状的子模，子模的杯口处布置用于使模腔形成密闭空间以便于容纳烧结层的模盖；在经过钻石拉丝模轴线的轴向剖面上，模盖和烧结层间形成燕尾槽式的榫卯配合。

本发明的有益效果在于：

1）、针对天然钻石或人造钻石脆性大的既有现象，本发明可通过切削力和刀体分别触碰钻石拉丝模的外模、烧结层及钻石模芯时的力的变化来适应性的调节弹性件的弹性回复力，使得本发明切削钻石拉丝模的外模和烧结层时弹性件不发生变形，从而不影响刀体的正常工作。当本发明的刀尖触碰到钻石模芯表面时，弹性件开始产生吸能蓄压动作，最终起到保护钻石模芯甚至保护本发明的目的。因此，本发明可实现高效率、高质量和标准化的钻石拉丝模露钻面加工目的。

2）、在上述结构的基础上，本发明的刀尖设计是一大亮点。本发明的刀具前角为30°，这是因为如刀具前角大，会使切削刃与刀头的强度降低，刀头的导热面积和容热体积减小，很有可能导致切削刃处出现弯曲应力，造成崩刃；而若减小前角，可以增大切屑的变形，使刀尖易于脆化断裂。选择四棱柱是因为搭配上述刀具前角后，刀具整体会更为固定稳定，不会在切削过程中产生位移，且对刀尖支撑力达到最佳状态。当刀具前角为30°时，配合四棱柱状刀体，刀尖磨损也最慢，切削漏钻面可达到最大效率和质量保证，产能能达到500只/次，相比其他角度和形状刀具高出数倍。而当刀尖R角0.2mm时，加工的表面光泽度为Ra3.2以下表面时其表面更为光滑，且刀具震颤值达到最小，此时刀具对压力的感知度达到最灵敏状态，成效极为显著，完全可以批量工业化生产且能达到所需加工目的。

实践证明，上述构造经过压力测试可感知0.02N的力，配合所设定的的弹簧力和切削力，三者互相作用能达到有效保护钻石和刀具的目的，这是本项发明的核心。

3）、弹性件优选采用压簧，以利用其便于组装及便于调节的特点，来提升本发明的实用性及性价比。实际工作时，与传统的压簧使用方式不同，本发明需对压簧的最大弹性复位距离进行限制，究其原因在于：传统的弹簧因自身固有特性的影响，当外力施压时，其所返回的弹性回复力是逐渐增加的，而不是恒定的；且该弹性回复力越后越强，力的反馈变化越小，是非线性的。当应用于本发明所在场合时，显然，刀体的进给目的在于提供恒定的切削力，而这是目前的弹簧结构所无法提供的。有鉴于此，本发明采用了孔肩结构来限制弹簧也即压簧的最大复位距离，使得压簧在刀套套腔内始终处于类似“预紧”的蓄压状态，既避免了压簧在刀套套腔内产生松动现象，进而影响刀体正常使用；又因压簧前期就始终处于蓄压状态，刀体一旦施压给压簧，压簧直接就能以较大的原本属于后期的变化更为稳定的弹性回复力来“反撑”刀体。这样，本发明可进一步的确保刀体在切削钻石拉丝模的外模和烧结层时弹性件不发生变形，进而不影响刀体的正常工作。与此同时，当刀体刀尖触碰到钻石模芯表面时，压簧又会直接跳过前期的增幅较大的不稳定蓄压阶段，开始产生力道近乎恒定的吸能蓄压回缩动作，以起到保护钻石模芯甚至保护本发明的目的。

4）、后盖与外套组合形成刀套，以便于模块化生产及组配。此外，在装配时，通过后盖相对外套的螺纹拧合，也有助于压簧的预紧力的形成，以便于实现刀体产生上述的特定动作；同时，这样也利于导向棱的形成，从而提升本发明的实际性价比。导向棱与导向槽的配合，配合前述的四棱柱状的刀体，进一步的明确了刀体的行进方向，避免了刀具在切削力下所可能产生的移位变形状况，一举多得。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的剖视图；

图3为图2的A-A向剖视图；

图4为刀体的正视图；

图5为图4的左视图；

图6、图7、图8及图9为本发明的工作流程图。

本发明各标号与部件名称的实际对应关系如下：

a1-钻石模芯 a2-烧结层 a3-子模 a4-模盖

10-刀套 11-外套 11a-孔肩 11b-导向棱 12-后盖

20-刀体 21-基准边 22-导向槽 23-止口台阶

30-压簧

实施方式

为便于理解，此处结合图1-9，对本发明的具体结构及工作方式作以下进一步描述：

首先，本发明的切削对象，也即钻石拉丝模如图6所示：其由内而外包括钻石模芯a1、包覆于钻石模芯a1外的烧结层a2以及具备用于容纳烧结层a2的模腔的外模。所述外模包括杯口朝向自适应刀具所在方向的圆杯状的子模a3，子模a3的杯口处布置用于使模腔形成密闭空间以便于容纳烧结层a2的模盖a4。此时，在经过钻石拉丝模轴线的轴向剖面上，模盖a4和烧结层a2间形成燕尾槽式的榫卯配合，从而确保烧结层a2烧结完毕后能紧紧抓住模盖a4，使得整个钻石拉丝模形成一体结构，提升后期钻孔的可靠性和成品率。

此时，本发明的具体结构如图1-5所示，其主要部件包括由后至前依序布置的刀套10、压簧30及刀体20。其中：

刀体20外形参照图4-5所示，其呈现四棱柱状。图1中，基准边21向前延伸并形成刀尖；刀尖选用30°、R角0.2mm的刀型为最佳构造。工作时，刀尖承担了开孔的功能，从而如图9所示的将盲孔穿透，并露出钻石拉丝模的钻面。

刀套10如图1-3所示，由后盖12以及螺纹配合在后盖12盖腔处的外套11组合形成。外套11的套腔外形呈四棱柱状刀体20的外形适配，也即呈现四棱孔状，且外套11的套腔处凸设有导向棱11b，从而与刀体20处的导向槽22间形成滑轨导向配合关系。装配时，需注意，如图2所示的外套11的筒腔是呈现二段式阶梯孔状的。同时，压簧30位于外套11的大孔径段内，并被后盖12的后抵与外套11处孔肩11a的前压的协同配合，而夹紧且无移位的预紧在该大孔径段内。之后，刀体20沿外套11筒腔插入，且刀体20的尾端面如图2所示抵靠在压簧30的前端处；这样，刀体20实际承受切削力小于既定的切削力时，不会压迫被预紧的压簧30，从而近乎恒定的施予刀体20以向前的力，此时刀体20在切削钻石拉丝模的外模和烧结层a2时弹性件不发生变形，进而不影响刀体20的正常工作。只有刀体20实际承受切削力大于或等于既定的切削力时，本就在蓄压的压簧30会直接跳过前期的变幅巨大的不稳定的弹性回复力阶段，而进入后期的增幅较小的相对稳定的弹性回复力阶段。此时，刀体20刀尖触碰到钻石模芯a1表面，压簧30随之直接跳过前期的增幅较大的不稳定蓄压阶段，开始产生近乎恒定的吸能蓄压动作，以起到保护钻石模芯a1甚至保护本发明的目的。为防止刀体20意外的脱出外套11，也为了提升刀体20与压簧30的配合稳定性，可以在刀体20尾端布置止口台阶23并与孔肩11a形成单向止口配合，此处就不再赘述。

具体操作时，本发明提供一组具体实施例如下：

采用上述具体实施例，本发明的实际工作流程如下：

1）、如图6所示的制作钻石拉丝模，之后固定钻石拉丝模，沿轴向使用钻杆进刀，以便如图7所示的初步切出盲孔。

2）、采用钻石刀具或钨钢刀具等普通刀具对盲孔进行扩孔，具体如图8所示。

3）、使用本发明的所述的自适应刀具对扩孔后的盲孔进行加工，直至如图9所示的在轴向上打通盲孔，露出钻面。加工时，自适应刀具的切削力为25N，压簧30提供的支撑力≥27N，以使得到自适应刀具切削钻石拉丝模的外模和烧结层a2时压簧30不发生变形，当自适应刀具触碰到钻石模芯a1表面时压簧30收缩，从而保护自适应刀具和钻石模芯a1。

当然，对于本领域技术人员而言，本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (7)

1.一种用于钻石拉丝模露钻面加工的自适应刀具，其特征在于：包括刀套（10）以及尾端插接于刀套（10）套腔内的刀体（20）；该刀具还包括用于驱使刀体（20）相对刀套（10）产生沿刀套（10）轴向的往复弹性直线动作的弹性件，所述弹性件的弹性回复力方向指向刀体（20）的刀尖所在方向；

所述刀体（20）外形呈四棱柱状；以刀体（20）的其中一棱边为基准边（21），该基准边（21）长度大于其他三条棱边长度，且沿其他三条棱边的顶端向基准边（21）的顶端作连线，各连线与基准边（21）的夹角为30°，各连线配合基准边（21）共同形成刀体（20）的刀尖；

所述刀尖的R角为0.2mm。

2.根据权利要求1所述的一种用于钻石拉丝模露钻面加工的自适应刀具，其特征在于：所述弹性件为压簧（30），压簧（30）同轴布置于圆桶状的刀套（10）的桶底面处；压簧（30）的底端抵紧在刀套（10）桶底面，顶端沿刀套（10）轴向延伸并抵紧在刀体（20）尾端面处。

3.根据权利要求2所述的一种用于钻石拉丝模露钻面加工的自适应刀具，其特征在于：所述刀套（10）的套腔为底粗口细的二段式阶梯孔状，压簧（30）顶端在配合刀体（20）尾端面的同时，通过压簧（30）顶端与刀套（10）套腔处孔肩（11a）的止口配合来限制压簧（30）的最大弹性复位距离。

4.根据权利要求3所述的一种用于钻石拉丝模露钻面加工的自适应刀具，其特征在于：刀体（20）通过尾端面处的止口台阶（23）与压簧（30）间形成抵靠配合；同时，止口台阶（23）通过与孔肩（11a）的单向限位配合来约束刀体（20）相对刀套（10）的最大前行距离。

5.根据权利要求3所述的一种用于钻石拉丝模露钻面加工的自适应刀具，其特征在于：所述刀套（10）包括后盖（12）以及螺纹配合于后盖（12）内腔处螺纹段上的套筒状的外套（11）；所述外套（11）的腔壁处沿刀套（10）轴向延伸有导向棱（11b），刀体（20）上相应布置导向槽（22），两者间形成滑轨导向配合关系。

6.一种钻石拉丝模露钻面的加工方法，该加工方法应用了如权利要求2所述的一种用于钻石拉丝模露钻面加工的自适应刀具，其特征在于包括以下步骤：

1）、固定钻石拉丝模，沿轴向使用钻杆进刀，初步切出盲孔；之后扩孔；

2）、使用所述自适应刀具对扩孔后的盲孔进行加工，直至在轴向上打通盲孔，露出钻面；自适应刀具的切削力为25N，压簧（30）提供的支撑力≥27N，以使得到自适应刀具切削钻石拉丝模的外模和烧结层（a2）时压簧（30）不发生变形，当自适应刀具触碰到钻石模芯（a1）表面时压簧（30）收缩，从而保护自适应刀具和钻石模芯（a1）。

7.根据权利要求6所述的加工方法，其特征在于：所述钻石拉丝模由内而外包括钻石模芯（a1）、包覆于钻石模芯（a1）外的烧结层（a2）以及具备用于容纳烧结层（a2）的模腔的外模，所述外模包括杯口朝向自适应刀具所在方向的圆杯状的子模（a3），子模（a3）的杯口处布置用于使模腔形成密闭空间以便于容纳烧结层（a2）的模盖（a4）；在经过钻石拉丝模轴线的轴向剖面上，模盖（a4）和烧结层（a2）间形成燕尾槽式的榫卯配合。

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