專(zhuān)利名稱(chēng)：頂尖及頂尖的加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及頂尖及頂尖的加工方法。
背景技術(shù)：
在機(jī)械加工時(shí)通常要使用頂尖，使工件在繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的條件下與工件相互作 用。目前，機(jī)床加工時(shí)采用的頂尖一般采用將工具鋼或者硬質(zhì)合金鑲嵌在頂尖的頂部，以增 加頂尖的耐磨性。在外圓磨床上磨削金剛石復(fù)合片，為保證加工精度，采用了鑲硬質(zhì)合金的固定頂 尖。由于工件極硬，金剛石砂輪在較大的磨削力下才能完成加工，所以頂尖承受較大的負(fù) 荷，磨損很大。一般每工作40-50小時(shí)就必須更換頂尖，這使得頂尖的成本增加，而且也不 利于磨削精度控制和加工效率的提高。因此研究一種耐磨性能好的頂尖是機(jī)械加工領(lǐng)域急需解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種頂尖及頂尖的加工方 法，通過(guò)在頂尖上增加一聚晶金剛石部件增強(qiáng)頂尖的耐磨性能。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案
一種頂尖，其包括頂尖本體，其中，還包括聚晶金剛石部件，所述聚晶金剛石部件的頂 端呈圓錐形，且嵌置于所述頂尖本體中。所述的頂尖，其中，所述聚晶金剛石部件與頂尖本體過(guò)盈配合。一種頂尖的加工方法，其中，包括 采用磨床將聚晶金剛石部件研磨成圓柱形；
采用激光加工法將聚晶金剛石部件的一端加工成圓錐形； 在頂尖本體的頂部開(kāi)設(shè)一與聚晶金剛石部件適配的內(nèi)孔； 將所述聚晶金剛石部件與頂尖本體壓合； 采用金剛石砂輪對(duì)頂尖的錐面進(jìn)行磨加工。一種頂尖，其包括頂尖本體，其中，還包括聚晶金剛石部件，所述聚晶金剛石部件 呈環(huán)狀，且套設(shè)在所述頂尖本體上。所述的頂尖，其中，所述頂尖本體的上部呈圓臺(tái)形，在該圓臺(tái)的頂面設(shè)置有圓柱 體，并且在所述聚晶金剛石部件上開(kāi)設(shè)有與所述圓柱體適配的貫通孔。所述的頂尖，其中，在頂尖本體的圓臺(tái)面上設(shè)置有第一凸出部，且在聚晶金剛石部 件的底面上開(kāi)設(shè)有與該第一凸出部適配的第一凹槽。所述的頂尖，其中，在所述圓柱體的側(cè)壁上設(shè)置有第二凸出部，且在聚晶金剛石部 件的內(nèi)壁上開(kāi)設(shè)有與該第二凸出部適配的第二凹槽。一種所述頂尖的加工方法，其中，
采用激光加工法在聚晶金剛石部件上開(kāi)設(shè)一貫通孔；采用激光加工法將所述聚晶金剛石部件的外圓加工成錐面； 采用磨床將頂尖本體的上部磨加工成與所述貫通孔適配的圓柱形； 將所述聚晶金剛石部件與頂尖本體壓合； 采用金剛石砂輪對(duì)頂尖的錐面進(jìn)行磨加工。所述的加工方法，其中，在采用激光加工法將所述聚晶金剛石部件的外圓加工成 錐面的步驟之后，所述的方法進(jìn)一步包括
采用線切割機(jī)在聚晶金剛石部件的底面上開(kāi)設(shè)第一凹槽；或者采用線切割機(jī)在聚晶金 剛石部件的內(nèi)側(cè)上開(kāi)設(shè)第二凹槽。所述的加工方法，其中，將采用磨床將頂尖本體的上部磨加工成與所述貫通孔適 配的圓柱形的步驟還包括在頂尖本體的圓臺(tái)面上加工出與第一凹槽適配的第一突出部； 或者在頂尖本體的圓柱體的側(cè)壁上加工出與第二凹槽適配的第二突出部。本發(fā)明提供的頂尖及頂尖的加工方法，由于采用了在頂尖上增加了聚晶金剛石部 件，大大提高了頂尖的耐磨性能。而且聚晶金剛石部件可以設(shè)置在頂尖本體的不同位置，從 而滿足頂尖在不同加工場(chǎng)合的要求。


圖1為本發(fā)明第一較佳實(shí)施例提供的頂尖的整體示意圖。圖2為圖1的分解圖。圖3為本發(fā)明第一較佳實(shí)施例提供的頂尖的加工方法流程圖。圖4為本發(fā)明第二較佳實(shí)施例提供的頂尖的整體示意圖。圖5為圖4的分解圖。圖6為本發(fā)明第二較佳實(shí)施例提供的頂尖的加工方法流程圖。圖7為本發(fā)明第三較佳實(shí)施例提供的頂尖的整體示意圖。圖8為圖7的分解圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供頂尖及頂尖的加工方法，采用在頂尖上增加聚晶金剛石來(lái)提高頂尖的 耐磨性能。金剛石是世界上最硬的材料。由聚晶金剛石(或稱(chēng)為金剛石多晶)材料代替硬質(zhì) 合金鑲嵌在頂尖的頂部可使頂尖獲得超長(zhǎng)的使用壽命。金剛石耐酸耐堿抗腐蝕能力好的特 點(diǎn)，可保證頂尖工作部位在惡劣加工環(huán)境中不出現(xiàn)氧化、腐蝕的情況，始終保持高的精度。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)例對(duì)本 發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限 定本發(fā)明。本發(fā)明實(shí)施例提供的頂尖在外圓磨床上使用，用于在金剛石砂輪對(duì)金剛石復(fù)合片 加工，頂住金剛石砂輪進(jìn)行加工。請(qǐng)參閱圖1，其為本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。所述頂尖包括頂尖本體11和聚晶金剛石部件12，在本實(shí)施例中，所述聚晶金剛石 部件12為頂尖的頂尖頭，該頂尖頭的錐度為60度，且該聚晶金剛石部件12嵌置于所述頂 尖本體11中。請(qǐng)一并參閱圖2，該聚晶金剛石部件12的頂端呈圓錐形，其底端呈圓柱形，在所述頂尖本體11的頂端設(shè)置有與圓柱體適配的內(nèi)孔111。本實(shí)施例中，所述內(nèi)孔的直徑略小于 圓柱體的外徑，使聚晶金剛石部件12與頂尖本體11過(guò)盈配合，從而使聚晶金剛石部件12 和頂尖本體11成為一個(gè)整體，在金剛石砂輪加工時(shí)，該聚晶金剛石部件12不會(huì)在內(nèi)孔111 中轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)然在其它實(shí)施例中，聚晶金剛石部件12和頂尖本體11的固定方法還可以采用 釬焊法、粘結(jié)劑粘結(jié)法或粉末冶金熱壓鑲嵌法等。本實(shí)施例中，該頂尖用于頂尖工作部位直徑尺寸較小的場(chǎng)合，其頂尖本體可由工 具鋼、不銹鋼、普通碳素鋼、合金鋼或硬質(zhì)合金等材料制成，也可以采用非金屬材料或聚合 材料，只要滿足使用的強(qiáng)度要求即可。本發(fā)明還對(duì)應(yīng)提供上述第一實(shí)施例的頂尖的加工方法，請(qǐng)參閱圖3，所述的方法包 括
S110、采用磨床將聚晶金剛石部件研磨成圓柱形；
S120、采用激光加工法將聚晶金剛石部件的一端加工成圓錐形；
S130、在頂尖本體的頂部開(kāi)設(shè)一與聚晶金剛石部件適配的內(nèi)孔；
S140、將所述聚晶金剛石部件與頂尖本體壓合；
S150、采用金剛石砂輪對(duì)頂尖的錐面進(jìn)行磨加工。在具體加工時(shí)，所述聚晶金剛石部件和頂尖本體可以分開(kāi)加工，以下以頂尖頭為 60度的尖角為例，對(duì)該頂尖的加工方法進(jìn)行詳細(xì)描述
用無(wú)心磨床把長(zhǎng)8毫米的聚晶金剛石的外圓磨至4毫米，然后采用激光加工方法將聚 晶金剛石一端加工成60°的尖角；頂尖本體的加工好后，頂部具有一能與聚晶金剛石外徑 相配且達(dá)到過(guò)盈緊配合的內(nèi)孔，將聚晶金剛石緊配合壓入頂尖本體的內(nèi)孔中，再在萬(wàn)能外 圓磨床上用金剛石砂輪將頂尖本體上的錐面磨至規(guī)定尺寸。其中，頂尖本體的加工方法為 本領(lǐng)域熟知的技術(shù)，此處不再贅述。請(qǐng)參閱圖4和圖5，圖4為本發(fā)明第二較佳實(shí)施例提供的整體結(jié)構(gòu)圖。所圖所示， 所述的頂尖包括頂尖本體21和聚晶金剛石部件22，該聚晶金剛石部件22呈圓臺(tái)形，并且在 圓臺(tái)頂面的中央開(kāi)設(shè)有一貫通孔221，使聚晶金剛石部件22呈環(huán)狀，可將該聚晶金剛石部 件22套裝在頂尖本體21的頂端。在具體實(shí)施時(shí)，所述頂尖本體的上部呈圓臺(tái)形，在該圓臺(tái)211的頂面中央設(shè)置有 圓柱體212，且該圓柱體的外徑略大于貫通孔221的內(nèi)徑，使聚晶金剛石部件22與頂尖本體 21過(guò)盈緊配合。當(dāng)然在其它實(shí)施例中，聚晶金剛石部件22和頂尖本體21的固定方法還可 以采用釬焊法、粘結(jié)劑粘結(jié)法或粉末冶金熱壓鑲嵌法等。本實(shí)施例中，所述圓柱體212上一體設(shè)置有一圓錐體213，且該圓錐體的錐度為60 度，所以聚晶金剛石部件22的斜錐面也為60度，使聚晶金剛石部件22與頂尖本體21裝配 后，其頂尖本體21與聚晶金剛石部件22共中心軸，從而提高加工的精度。請(qǐng)?jiān)俅螀㈤唸D5，為了在頂尖工作時(shí)，防止聚晶金剛石部件22在頂尖本體21上轉(zhuǎn) 動(dòng)，在所述頂尖本體的圓臺(tái)面上設(shè)置有第一凸出部214，并且在聚晶金剛石部件22的底面 開(kāi)設(shè)第一凹槽222，并使第一凸出部214和第一凹槽222適配。在聚晶金剛石部件22與頂尖本體21裝配時(shí)，必須使第一凹槽222和第一凸出部 214吻合，這樣在頂尖工作時(shí)，避免了聚晶金剛石部件22在頂尖本體21上轉(zhuǎn)動(dòng)。
優(yōu)選的，所述第一凸出部214的橫截面呈半圓形，所述第一凹槽222為半圓直槽， 并且第一凸出部214為兩個(gè)，且在同一直線上，進(jìn)一步提高其固定性。在其它實(shí)施例中，所 述第一凸出部和第一凹槽還可以設(shè)計(jì)成其它形狀，只要在頂尖工作時(shí)，能保證聚晶金剛石 部件不會(huì)在頂尖本體上轉(zhuǎn)動(dòng)即可。本發(fā)明還對(duì)應(yīng)提供上述第二實(shí)施例的頂尖的加工方法，請(qǐng)參閱圖6，所述的方法包 括
S210、采用激光加工法在聚晶金剛石部件上開(kāi)設(shè)一貫通孔； S220、采用激光加工法將所述聚晶金剛石部件的外圓加工成錐面； S230、采用磨床將頂尖本體的上部磨加工成與所述貫通孔適配的圓柱形； SM0、將所述聚晶金剛石部件與頂尖本體壓合； S250、采用金剛石砂輪對(duì)頂尖的錐面進(jìn)行磨加工。其中，在步驟S220之后，所述的方法還包括采用金剛石專(zhuān)用線切割機(jī)在聚晶金 剛石部件的底面上開(kāi)設(shè)第一凹槽。其中，步驟S230中，在頂尖本體的圓柱體加工完成后，其頂尖本體的上部分呈圓 臺(tái)形，該步驟S230還包括在頂尖本體的圓臺(tái)面上加工出與第一凹槽適配的第一突出部。為了提高頂尖的加工效率，在具體實(shí)施時(shí)，所述頂尖本體和聚晶金剛石部件可以 分開(kāi)加工，然后進(jìn)行裝配，本實(shí)施例中，在聚晶金剛石加工完成后，聚晶金剛石部件的外圓 尺寸與頂尖最終的尺寸接近，從而縮短后續(xù)磨加工的時(shí)間，以下以錐度為60度的頂尖的加 工方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明
首先，采用激光加工方法將直徑18毫米、高6毫米的圓柱形聚晶金剛石切出一 6毫米 的內(nèi)孔(即貫通孔)，然后將外圓柱面加工成60°的斜錐面；之后，采用EDM線切割機(jī)在聚晶 金剛石直徑較大一端的端面(即聚晶金剛石部件的底面)對(duì)開(kāi)線上切出一半徑為0.5毫米的 半圓直槽(即第一凹模)；頂尖本體的加工好后，其頂部具有一能與聚晶金剛石部件的內(nèi)孔 相配達(dá)到過(guò)盈緊配合的、直徑比6毫米略大的圓柱，并且在垂直于頂尖本體軸線的圓臺(tái)面 上有一半徑為0. 5毫米的半圓凸起(即第一凸出部)；之后將聚晶金剛石部件緊配合壓入頂 尖本體中，并使第一凸出部與第一凹槽相吻合，從而可防止頂尖工作時(shí)聚晶金剛石轉(zhuǎn)動(dòng)；再 在萬(wàn)能外圓磨床上用金剛石砂輪將頂尖本體上的錐面磨至規(guī)定尺寸。其中，頂尖本體的加 工方法為本領(lǐng)域熟知的技術(shù)，此處不再贅述。請(qǐng)參閱7和圖8，圖7為本發(fā)明第三較佳實(shí)施例的正面結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，所述 第三較佳實(shí)施例與第二較佳實(shí)施例的不同之處僅在于，凸起(即第二凸出部)和凹槽(即第 二凹槽)在頂尖和聚晶金剛石部件上的位置不同。如圖8所示，所述第二凸出部311設(shè)置在圓柱體312的側(cè)壁上，第二凹槽321開(kāi)設(shè) 在聚晶金剛石部件32的內(nèi)壁上。并且該第二凸出部311的橫截面呈半圓形，所述第二凹槽 321為半圓直槽。并且該第二凹槽和第二凸出部也可以為其它形狀。所述第三較佳實(shí)施例提供的頂尖與第二較佳實(shí)施例提供的頂尖加工方法的不同 之處在于，在步驟S220之后，采用金剛石專(zhuān)用線切割機(jī)在聚晶金剛石部件的內(nèi)側(cè)上開(kāi)設(shè)第 二凹槽。在步驟S230中還包括在頂尖本體的圓柱體的側(cè)壁上加工出與第二凹槽適配的第
二突出部。
在頂尖加工時(shí)頂尖本體和聚晶金剛石部件可以分開(kāi)加工，并且在聚晶金剛石加工 完成后，聚晶金剛石部件的外圓尺寸與頂尖最終的尺寸接近，從而縮短后續(xù)磨加工的時(shí)間， 以下以錐度為60度的頂尖，對(duì)第三較佳實(shí)施例的加工方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明
采用激光加工方法將直徑18毫米、高6毫米的聚晶金剛石切出一 5毫米、帶有半徑為1 毫米半圓直槽(即第二凹模)的內(nèi)孔(即貫通孔)，之后將外圓柱面加工成60°的斜錐面。頂 尖本體的加工好后，頂部具有一能與聚晶金剛石內(nèi)孔相配達(dá)到過(guò)盈緊配合的、直徑比5毫 米略大的圓柱，并且該圓柱上具有半徑為1毫米的半圓凸起(即第二凸出部)，之后將聚晶金 剛石部件壓入頂尖本體中，并使第二凸出部與第二凹槽相吻合，防止頂尖工作時(shí)聚晶金剛 石轉(zhuǎn)動(dòng)；之后在萬(wàn)能外圓磨床上用金剛石砂輪將頂尖本體上的錐面磨至規(guī)定尺寸。其中，頂 尖本體的加工方法為本領(lǐng)域熟知的技術(shù)，此處不再贅述。上述的第二較佳實(shí)施例和第三較佳實(shí)施例提供的頂尖用于頂尖工作部件直徑尺 寸較大的場(chǎng)合。這類(lèi)頂尖采用一聚晶金剛石環(huán)鑲嵌結(jié)構(gòu)，不但實(shí)現(xiàn)了聚晶金剛石的高耐磨 性，還保持了金屬材料頂尖原有的強(qiáng)度和韌性。本發(fā)明將聚晶金剛石運(yùn)用到頂尖上來(lái)增加頂尖的耐磨性能，該聚晶金剛石是通過(guò) 5. 5-6萬(wàn)大氣壓、1400-1600° C下的超高壓高溫?zé)Y(jié)制得的。燒結(jié)助劑的類(lèi)型可以是添加 觸媒金屬(鐵、鈷、鎳或合金)作結(jié)合劑制得的生長(zhǎng)燒結(jié)型聚晶金剛石，也可以是添加強(qiáng)碳化 物元素(硅、鈦、硼、鋯等)作結(jié)合劑制得的燒結(jié)型聚晶金剛石。結(jié)合劑添加方法可以是粉末 混入法，也可以是熔滲法，或者是金剛石粉表面鍍覆法。聚晶金剛石整體(即頂尖頭)或聚晶金剛石環(huán)(環(huán)狀的聚晶金剛石部件)的加工，一 般是先用激光或EDM線切割粗加工，再通過(guò)磨床砂輪精磨到規(guī)定尺寸和光潔度。而頂尖本 體的加工是普通材料的機(jī)械加工，此處不再贅述。綜上所述，本發(fā)明提供的頂尖及頂尖的加工方法，由于采用了在頂尖上增加了聚 晶金剛石部件，大大提高了頂尖的耐磨性能。而且聚晶金剛石部件可以設(shè)置在頂尖本體的 不同位置，從而滿足頂尖在不同加工場(chǎng)合的要求。本發(fā)明提供的頂尖一般工作觀00_5000小時(shí)后才需更換，與現(xiàn)在技術(shù)相比大幅降 低了頂尖的成本，特別是能夠減少對(duì)鎢、鈷等稀缺資源的依賴(lài)，同時(shí)達(dá)到了節(jié)能、環(huán)保的目 的?？梢岳斫獾氖?，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā) 明構(gòu)思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保 護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種頂尖，其包括頂尖本體，其特征在于，還包括聚晶金剛石部件，所述聚晶金剛石 部件的頂端呈圓錐形，且嵌置于所述頂尖本體中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頂尖，其特征在于，所述聚晶金剛石部件與頂尖本體過(guò)盈配I=I O
3.—種權(quán)利要求1所述頂尖的加工方法，其特征在于，包括 采用磨床將聚晶金剛石部件研磨成圓柱形；采用激光加工法將聚晶金剛石部件的一端加工成圓錐形； 在頂尖本體的頂部開(kāi)設(shè)一與聚晶金剛石部件適配的內(nèi)孔； 將所述聚晶金剛石部件與頂尖本體壓合； 采用金剛石砂輪對(duì)頂尖的錐面進(jìn)行磨加工。
4.一種頂尖，其包括頂尖本體，其特征在于，還包括聚晶金剛石部件，所述聚晶金剛石 部件呈環(huán)狀，且套設(shè)在所述頂尖本體上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的頂尖，其特征在于，所述頂尖本體的上部呈圓臺(tái)形，在該圓臺(tái) 的頂面設(shè)置有圓柱體，并且在所述聚晶金剛石部件上開(kāi)設(shè)有與所述圓柱體適配的貫通孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的頂尖，其特征在于，在頂尖本體的圓臺(tái)面上設(shè)置有第一凸出 部，且在聚晶金剛石部件的底面上開(kāi)設(shè)有與該第一凸出部適配的第一凹槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的頂尖，其特征在于，在所述圓柱體的側(cè)壁上設(shè)置有第二凸出 部，且在聚晶金剛石部件的內(nèi)壁上開(kāi)設(shè)有與該第二凸出部適配的第二凹槽。
8.—種權(quán)利要求4所述頂尖的加工方法，其特征在于， 采用激光加工法在聚晶金剛石部件上開(kāi)設(shè)一貫通孔；采用激光加工法將所述聚晶金剛石部件的外圓加工成錐面； 采用磨床將頂尖本體的上部磨加工成與所述貫通孔適配的圓柱形； 將所述聚晶金剛石部件與頂尖本體壓合； 采用金剛石砂輪對(duì)頂尖的錐面進(jìn)行磨加工。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的加工方法，其特征在于，在采用激光加工法將所述聚晶金剛 石部件的外圓加工成錐面的步驟之后，所述的方法進(jìn)一步包括采用線切割機(jī)在聚晶金剛石部件的底面上開(kāi)設(shè)第一凹槽；或者采用線切割機(jī)在聚晶金 剛石部件的內(nèi)側(cè)上開(kāi)設(shè)第二凹槽。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的加工方法，其特征在于，將采用磨床將頂尖本體的上部磨加 工成與所述貫通孔適配的圓柱形的步驟還包括在頂尖本體的圓臺(tái)面上加工出與第一凹槽 適配的第一突出部；或者在頂尖本體的圓柱體的側(cè)壁上加工出與第二凹槽適配的第二突出 部。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了頂尖及頂尖的加工方法，其頂尖包括頂尖本體，其中，還包括聚晶金剛石部件，所述聚晶金剛石部件的頂端呈圓錐形，且嵌置于所述頂尖本體中。本發(fā)明提供的頂尖及頂尖的加工方法，由于采用了在頂尖上增加了聚晶金剛石部件，大大提高了頂尖的耐磨性能。而且聚晶金剛石部件可以設(shè)置在頂尖本體的不同位置，從而滿足頂尖在不同加工場(chǎng)合的要求。
文檔編號(hào)B23B23/00GK102059359SQ20101061860
公開(kāi)日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者李尚劼 申請(qǐng)人:深圳市海明潤(rùn)實(shí)業(yè)有限公司