專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于超硬微刀具快速焊接的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種針對(duì)超硬微刀具刀柄與刀頭材料高強(qiáng)度焊接的方法及裝置，屬于焊接領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著微/納米科學(xué)與技術(shù)的迅猛發(fā)展，以形狀及尺度微小為特征的微小型化技術(shù)在航空航天、精密儀器、生物醫(yī)療、汽車(chē)和電子等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用潛力。微細(xì)銑削技術(shù)在各類(lèi)微小型化零部件的加工制造中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，而超硬微刀具是最終實(shí)現(xiàn)各種微小型化技術(shù)的基礎(chǔ)工具裝備之一。超硬微銑刀一般由工具鋼、硬質(zhì)合金刀柄與由聚晶金剛石(P⑶)、立方氮化硼(CBN)等超硬材料制成的超硬刀頭組成。刀柄與刀頭首先需要通過(guò)焊接連接在一起，其尺寸比較小，刀柄直徑一般在3至6毫米，而刀頭材料經(jīng)加工成刀刃后直徑約從幾百微米至幾毫米不等，焊接面非常小，直徑約O. 8mnT4mm。因此刀柄與超硬刀頭的焊接往往比較困難，其連接質(zhì)量直接關(guān)系到使用性能，若沿用常規(guī)尺寸的超硬刀具焊接工藝來(lái)焊接超硬微銑刀， 精度難以保證，而且焊接質(zhì)量、焊接效率都無(wú)法滿(mǎn)足要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)超硬微刀具毛坯制造過(guò)程中刀柄、刀頭材料焊接難度大、焊接強(qiáng)度與精度不易保證等問(wèn)題提出一種高效、便捷的焊接工藝方法與專(zhuān)用裝置，以提高超硬微刀具的焊接效率與質(zhì)量。本發(fā)明所述的一種用于超硬微銑刀刀柄與刀頭焊接的方法，其包括如下步驟
1)將刀頭焊接面朝上垂直放置，在刀頭焊接面上均勻布上焊料；將刀柄焊接面朝下豎直夾持，使刀柄軸心與刀頭軸線(xiàn)重合，并使刀柄焊接面靠近焊料上方3 5mm處；
2)開(kāi)啟加熱設(shè)備加熱焊料至融化并保溫，同時(shí)使刀柄繞其軸線(xiàn)進(jìn)行低速旋轉(zhuǎn)，之后將焊接面緩慢靠近焊料；
3)繼續(xù)使刀柄焊接面靠近焊料，直至壓上焊料，并保持壓力將刀柄與刀頭壓合，直至刀頭與焊接平臺(tái)在摩擦力作用下隨刀柄一起轉(zhuǎn)動(dòng)；
4)降低加熱溫度，對(duì)焊接區(qū)低溫保溫；然后關(guān)閉加熱設(shè)備，使焊接區(qū)自然冷卻；最后停止刀柄轉(zhuǎn)動(dòng)，取下焊接好的刀具。作為改進(jìn)，上述步驟2)中刀柄繞其軸線(xiàn)進(jìn)行低速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速為4(Γ60轉(zhuǎn)每分鐘，加熱方式為高頻感應(yīng)加熱。進(jìn)一步的，步驟4)中低溫保溫的溫度最好為180-220攝氏度。此外，本發(fā)明還提供了一種實(shí)現(xiàn)超硬微銑刀刀柄與刀頭焊接的裝置，該裝置包括刀頭夾持機(jī)構(gòu)和刀柄夾持機(jī)構(gòu)，其中
刀頭夾持機(jī)構(gòu)包括底座、安裝在底座上的定位軸、置于定位軸上端的彈簧、套在定位軸及彈簧上的套筒，安裝于套筒頂部的并可以沿其軸線(xiàn)自由旋轉(zhuǎn)的焊接轉(zhuǎn)臺(tái)；
刀柄夾持機(jī)構(gòu)包括垂直于底座的立板，安裝于立板上的升降機(jī)構(gòu)，連接在升降機(jī)構(gòu)上的平板；上述平板前端開(kāi)有通孔與傳動(dòng)軸相連，后端裝有電機(jī)，電機(jī)輸出端與傳動(dòng)軸輸入端通過(guò)皮帶輪傳動(dòng)組件連接；傳動(dòng)軸輸出端裝有用于夾持刀柄的夾頭，所述夾頭的軸線(xiàn)與焊接轉(zhuǎn)臺(tái)的軸線(xiàn)重合。為了使套筒運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，在套筒邊緣設(shè)有凸塊，對(duì)應(yīng)凸塊在底座上垂直設(shè)有導(dǎo)向槽，凸塊可沿導(dǎo)向槽滑動(dòng)。進(jìn)一步的，所述焊接轉(zhuǎn)臺(tái)由耐高溫陶瓷材料制成，頂部表面加工有用于放置刀頭材料的定位淺孔。所述焊接轉(zhuǎn)臺(tái)通過(guò)止推軸承I與套筒頂部相連接，可自由轉(zhuǎn)動(dòng)；套筒內(nèi)孔與定位軸小間隙配合，可沿導(dǎo)向槽上下滑動(dòng)。導(dǎo)向槽上還標(biāo)有用于指示彈簧壓縮量的刻度。傳動(dòng)軸通過(guò)止推軸承II安裝于平板上，上伸出端通過(guò)螺紋連接裝有擋環(huán)。本發(fā)明的有益效果是，該方法區(qū)別于一般的高頻感應(yīng)焊接工藝，在焊接過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)的焊接面對(duì)熔融狀態(tài)的焊料有攪動(dòng)、壓合的作用，可使得焊料各成分分布更加均勻，焊縫質(zhì)量好。所涉及的裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，可實(shí)現(xiàn)直徑O. 5mm至6mm的刀柄與超硬刀頭材料的聞效、聞質(zhì)量焊接。


圖1為本發(fā)明所涉及的一種用于超硬微銑刀刀柄與刀頭焊接裝置示意圖。圖2為刀柄、刀頭材料焊接區(qū)域示意圖。圖3為本發(fā)明所涉及的焊接方法過(guò)程示意圖，其中圖3 (a)旋轉(zhuǎn)刀柄焊接面靠近焊料；圖3 (b)刀柄焊接面攪動(dòng)、壓合熔融狀態(tài)的焊料；圖3 (c)刀柄焊接面帶動(dòng)刀頭一起轉(zhuǎn)動(dòng)。其中各標(biāo)號(hào)名稱(chēng)1-底座，2-定位軸,3-導(dǎo)向槽,4-套筒,5-彈簧,6-止推軸承I ,7-焊接轉(zhuǎn)臺(tái)，701-定位淺孔，8-夾頭，9-傳動(dòng)軸，10-止推軸承II，11-平板，12-檔環(huán)，13-皮帶輪傳動(dòng)組件，14-電機(jī)，15-升降機(jī)構(gòu)，16-立板，17-高頻感應(yīng)加熱系統(tǒng)，1701-感應(yīng)線(xiàn)圈，19-刀柄，20-超硬刀頭，21-焊料。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及一種用于超硬微刀具刀柄、刀頭焊接的方法與裝置，尤其適用于硬質(zhì)合金微細(xì)刀柄與P⑶(聚晶金剛石)微小刀頭的高效、高強(qiáng)度焊接。采用本發(fā)明所述的裝置焊接超硬微刀具刀柄、刀頭毛坯的主要步驟如下
步驟1，將待焊接刀柄19安裝到夾頭8上，并夾緊刀柄尾部；并將刀頭材料20放置在焊接轉(zhuǎn)臺(tái)7的定位淺孔701內(nèi)；
步驟2，在超硬刀頭20的焊接面上涂上焊料21，將高頻感應(yīng)加熱線(xiàn)圈1701移至待加熱區(qū)域，使線(xiàn)圈中心靠近焊接面，見(jiàn)圖3 (a)；
步驟3,調(diào)節(jié)升降臺(tái)15,使刀柄下端焊接面穿過(guò)加熱線(xiàn)圈20靠近焊料21上方3至5mm處，啟動(dòng)電機(jī)14，通過(guò)皮帶輪帶動(dòng)傳動(dòng)軸9以40至60轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)啟動(dòng)高頻感應(yīng)加熱系統(tǒng)17，通過(guò)線(xiàn)圈1701對(duì)焊接區(qū)域進(jìn)行加熱，直至焊料呈熔融狀態(tài)，見(jiàn)圖3 (b)；步驟4，繼續(xù)調(diào)節(jié)升降臺(tái)15，使刀柄繼續(xù)緩慢壓向焊接面，直至將彈簧壓5至設(shè)定載荷，在摩擦力作用下帶動(dòng)超硬刀頭20、焊接轉(zhuǎn)臺(tái)7 —起轉(zhuǎn)動(dòng),見(jiàn)圖3 (C)。步驟5，對(duì)焊接區(qū)進(jìn)行保溫片刻，關(guān)閉高頻感應(yīng)加熱系統(tǒng)，待焊接區(qū)自然冷卻后關(guān)閉電機(jī)，調(diào)節(jié)升降臺(tái)，取下焊接好的刀柄。上述焊接平臺(tái)為圓形，可繞其軸心軸線(xiàn)自由旋轉(zhuǎn)。刀柄繞其軸線(xiàn)進(jìn)行低速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為4(Γ60轉(zhuǎn)每分鐘。加熱設(shè)備為高頻感應(yīng)加熱設(shè)備，低溫保溫的溫度約為200攝氏度左右。上述步驟3中刀柄焊接面與刀頭焊接面緩慢壓合過(guò)程包含了刀柄焊接面對(duì)熔融狀態(tài)焊料的攪合與壓平。如圖1，一種實(shí)現(xiàn)超硬微銑刀刀柄、刀頭快速焊接的裝置，該裝置包括底座1、導(dǎo)向槽3、通過(guò)螺紋連接在底座上的定位軸2、置于定位軸上端的彈簧5、套在定位軸2及彈簧5上的套筒4和安裝于套筒頂部的焊接轉(zhuǎn)臺(tái)7。上述裝置還包括垂直底座的立板16、安裝于立板上的升降機(jī)構(gòu)15、連接在升降機(jī)構(gòu)上的平板11。上述平板前端開(kāi)有通孔與傳動(dòng)軸9相連，后端裝有電機(jī)14，電機(jī)輸出端與傳動(dòng)軸輸入端通過(guò)皮帶輪傳動(dòng)組件13連接；傳動(dòng)軸輸出端裝有用于夾持刀柄的夾頭8。上述焊接轉(zhuǎn)臺(tái)7由耐高溫陶瓷材料制成，頂部表面加工有用于放置刀頭材料的定位淺孔701。傳動(dòng)軸9、夾頭8組件的回轉(zhuǎn)中心與焊接轉(zhuǎn)臺(tái)7的回轉(zhuǎn)中心保持在同一直線(xiàn)上，通過(guò)調(diào)節(jié)升降機(jī)構(gòu)15上下運(yùn)動(dòng)。套筒4頂部與焊接轉(zhuǎn)臺(tái)7通過(guò)止推軸承I 6相連接；套筒4內(nèi)孔與定位軸2小間隙配合，可沿導(dǎo)向槽3上下滑動(dòng)。導(dǎo)向槽3上標(biāo)有刻度，用于指示彈簧壓縮量。傳動(dòng)軸9通過(guò)止推軸承II 10安裝于平板上，上伸出端通過(guò)螺紋連接裝有擋環(huán)12。本發(fā)明具體應(yīng)用途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范`圍。
權(quán)利要求
1.一種用于超硬微刀具快速焊接的方法，其特征在于包括如下步驟1)將刀頭焊接面朝上垂直放置，在刀頭焊接面上均勻布上焊料；將刀柄焊接面朝下豎直夾持，使刀柄軸心與刀頭軸線(xiàn)重合，并使刀柄焊接面靠近焊料上方3 5mm處；2)開(kāi)啟加熱設(shè)備加熱焊料至融化并保溫，同時(shí)使刀柄繞其軸線(xiàn)進(jìn)行低速旋轉(zhuǎn)，之后將焊接面緩慢靠近焊料；3)繼續(xù)使刀柄焊接面靠近焊料，直至壓上焊料，并保持壓力將刀柄與刀頭壓合，直至刀頭與焊接平臺(tái)在摩擦力作用下隨刀柄一起轉(zhuǎn)動(dòng)；4)降低加熱溫度，對(duì)焊接區(qū)低溫保溫；然后關(guān)閉加熱設(shè)備，使焊接區(qū)自然冷卻；最后停止刀柄轉(zhuǎn)動(dòng)，取下焊接好的刀具。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超硬微刀具快速焊接的方法，其特征在于步驟2)中刀柄繞其軸線(xiàn)進(jìn)行低速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速為4(Γ60轉(zhuǎn)每分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于超硬微刀具快速焊接的方法，其特征在于步驟2) 中的加熱方式為高頻感應(yīng)加熱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于超硬微刀具快速焊接的方法，其特征在于步驟4) 中低溫保溫的溫度為180-220攝氏度。
5.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述超硬微刀具快速焊接的裝置，其特征在于該裝置包括刀頭夾持機(jī)構(gòu)和刀柄夾持機(jī)構(gòu)，其中刀頭夾持機(jī)構(gòu)包括底座(I)、安裝在底座上的定位軸(2)、置于定位軸上端的彈簧(5)、 套在定位軸(2)及彈簧(5)上的套筒(4)，安裝于套筒頂部的并可以沿其軸線(xiàn)自由旋轉(zhuǎn)的焊接轉(zhuǎn)臺(tái)(7)；刀柄夾持機(jī)構(gòu)包括垂直于底座(I)的立板(16)，安裝于立板上的升降機(jī)構(gòu)(15)，連接在升降機(jī)構(gòu)上的平板(11);上述平板前端開(kāi)有通孔與傳動(dòng)軸(9)相連，后端裝有電機(jī)(14)， 電機(jī)輸出端與傳動(dòng)軸輸入端通過(guò)皮帶輪傳動(dòng)組件(13)連接；傳動(dòng)軸輸出端裝有用于夾持刀柄的夾頭(8)，所述夾頭(8)的軸線(xiàn)與焊接轉(zhuǎn)臺(tái)(7)的軸線(xiàn)重合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的實(shí)現(xiàn)超硬微刀具快速焊接的裝置，其特征在于套筒(4)邊緣設(shè)有凸塊，對(duì)應(yīng)凸塊在底座(I)上垂直設(shè)有導(dǎo)向槽(3)，凸塊可沿導(dǎo)向槽(3)滑動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的實(shí)現(xiàn)超硬微刀具快速焊接的裝置，其特征在于所述焊接轉(zhuǎn)臺(tái)(7)由耐高溫陶瓷材料制成，頂部表面加工有用于放置刀頭材料的定位淺孔(701)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的實(shí)現(xiàn)超硬微刀具快速焊接的裝置，其特征在于所述焊接轉(zhuǎn)臺(tái)(7)通過(guò)止推軸承I (6)與套筒(4)頂部相連接，可自由轉(zhuǎn)動(dòng)；套筒(4)內(nèi)孔與定位軸(2 )小間隙配合，可沿導(dǎo)向槽(3 )上下滑動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的實(shí)現(xiàn)超硬微刀具快速焊接的裝置，其特征在于導(dǎo)向槽(3)上標(biāo)有用于指示彈簧壓縮量的刻度。
10.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的實(shí)現(xiàn)超硬微刀具快速焊接的裝置，其特征在于傳動(dòng)軸 (9 )通過(guò)止推軸承II (10 )安裝于平板上，上伸出端通過(guò)螺紋連接裝有擋環(huán)(12)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于超硬微刀具快速焊接的方法及裝置，本方法是在焊接過(guò)程中使刀柄焊接面繞刀柄軸心低速旋轉(zhuǎn)，緩慢靠近布置在刀頭焊接面上的焊料，并壓合熔融的焊料直至刀頭材料隨刀柄一同旋轉(zhuǎn)。該過(guò)程中由于熔融的焊料受到旋轉(zhuǎn)刀柄焊接面的攪動(dòng)與壓合，在焊接面上分布更均勻。專(zhuān)用裝置則由刀頭夾持機(jī)構(gòu)和刀柄夾持機(jī)構(gòu)兩部分組成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便捷，能實(shí)現(xiàn)超硬微刀具刀柄、刀頭的快捷焊接，同時(shí)保證較好的焊接強(qiáng)度與焊接精度。
文檔編號(hào)B23K3/08GK103042283SQ20121058265
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者李亮, 何寧, 卞榮, 趙威, 楊吟飛, 戰(zhàn)忠波, 吳賢, 趙孟 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)