本實用新型屬于金剛石切削工具制作技術領域，特別是涉及一種金剛石切削工具的金剛石自動定位裝置。

背景技術：

金剛石因其硬度高、抗研磨性強而被廣泛用作切削工具的切削單元。在傳統(tǒng)的金剛石切削工具的制作工藝中，需將金剛石與金屬粉末按比例混合經燒結成型，這就導致在切削工具工作層中金剛石是混亂隨機排布的，因此在工作時不能按照金剛石切削工具的實際切削機理嚴格控制金剛石的排布和實現金剛石的持續(xù)出刃。例如，利用目前的方法制作孕鑲金剛石鉆頭，先將一定量的金剛石和胎體粉料混勻，然后倒入模具內搗實、燒結成型，制作出來的孕鑲金剛石鉆頭工作層中金剛石會出現扎堆聚集、部分缺少的現象，金剛石扎堆區(qū)胎體對金剛石包裹強度不夠會造成金剛石還未參加碎巖工作便已脫落，另外由于金剛石是隨機分布的，沒有嚴格按照鉆頭對巖石的切削機理排布，因此鉆頭的鉆進效率和壽命較低，鉆進時容易出現打滑。

為了解決上述技術問題，現有技術中提出了用于實現金剛石在切削工具工作層切削齒中定位排布金剛石的方法，如公告號為“CN102672188B”的中國專利文獻，公開的一種“實現金剛石在刀頭中定位排布的方法及其布料器”，其中設計的布料器通過抽真空在沉頭孔中吸附金剛石，然后輸入氣流再將金剛石吹出到壓坯上進行定位，該方法能夠實現金剛石在刀具中定位排布，但是制作每一層壓坯工藝復雜且不能自動化操作。再如公布號為“CN102785054A”的中國專利文獻，公開了一種“金剛石定位排列切削具冷壓成型的裝置和方法”，其中設計了一套由底模、蓋模、壓模、墊片和柵格組成的定位裝置，由柵格控制金剛石在胎體粉料表面的排布，再通過壓模將其冷壓成型形成金剛石定向排布的切削具生坯，再將數個切削具生坯組合一塊燒結成型。該方案能夠實現金剛石定位排布從而解決金剛石排布的問題，但是不能實現切削具在切削過程中金剛石持續(xù)出刃并且制作切削具生坯效率不高，很難實現工業(yè)化生產。再如公告號 為“CN101569903B”的中國專利文獻，公開的一種“實現金剛石在刀頭中定向有序排布的方法”，其采用帶圓孔結構的下壓模，并用針棒與之配合，將金剛石預先定位到圓孔中，然后裝入胎體粉料壓制成單層刀頭生坯。這種方法依舊采用制作單層生坯的思路，操作過程中對操作者的熟練度要求較高，因此加工效率不高，定位精度也很難保證。除此之外，少數公司如美國3M(US05092910)、韓國ShinhanKOREA10-0645748-0000、EwhaKOREA10-0502573-0000等公司均實現了刀頭中金剛石的自動排布，但這些方法通常是一個系統(tǒng)工程，需要采用專門的機器設備，因此維護和制造費用較高，國內科研院所很難承擔。

技術實現要素：

本實用新型的目的是針對金剛石切削工具中金剛石混亂隨機分布導致的金剛石在切削工具工作層中出現扎堆、部分缺少的問題，為了實現金剛石在切削工具中嚴格按照切削機理自動定位排布，并且在實際工作中持續(xù)出刃，提高切削工具的工作效率和使用壽命，提供金剛石切削工具的金剛石自動定位裝置，可以實現金剛石等增強性材料顆粒在切削工具中的定位排布，從而使得切削工具在各種硬脆材料如巖石、玻璃、陶瓷及鋼筋混凝土時，獲得高的工作效率和使用壽命。

為實現上述目的，本實用新型提出了一種金剛石切削工具的金剛石自動定位裝置，其特征在于：包括橫梁、支架、電控箱、第一伺服電機、執(zhí)行機構、模具、模具座及第一步進電機,

所述橫梁兩端通過螺母固定在支架上；

所述電控箱內部布置有集成電路，電控箱分別與第一伺服電機、第一步進電機、第二伺服電機及第三伺服電機、距離傳感器及紅外傳感器連接；

所述執(zhí)行機構通過角接觸軸承裝配在橫梁中部，執(zhí)行機構與第一伺服電機的動力輸出端連接，通過第一伺服電機驅動其轉動，執(zhí)行機構由固定架、金屬粉末倉、軟管、金屬粉末存儲槽、孔板、動盤、第二伺服電機、連接桿、內殼體、第三伺服電機、第二伺服電機座、金剛石存儲槽和外殼體組成，所述金屬粉末倉位于固定架和連接桿之間，并通過螺栓固定在固定架上；所述軟管一端與金屬粉末倉底端連通，另一端置于金屬粉末存儲槽內；所述金屬粉末存儲槽 設置在金屬粉末倉正下方，并位于內殼體和外殼體之間，金屬粉末存儲槽底部開有下料縫；所述孔板為圓環(huán)形結構，孔板設置在內殼體和外殼體之間，并通過卡耳裝配在內殼體和外殼體上，孔板的厚度為h，其與單顆金剛石的粒徑d相等，孔板的表面開設有按切削機理排列的金剛石孔，其中金剛石孔直徑為D，且d<D<1.5d，孔板上對稱布置有兩條孔板窄縫，且孔板窄縫寬度與下料縫的寬度相等；所述動盤置于孔板下方，動盤與第三伺服電機的動力輸出端連接，通過第三伺服電機驅動其轉動，動盤上開有兩條對稱設置的動盤窄縫，動盤窄縫的寬度為b,且d<b<1.5d，動盤的下表面安裝有紅外傳感器；所述第二伺服電機通過第二伺服電機座固定在固定架上；所述第三伺服電機固定在內殼體上；所述內殼體通過連接桿固定在固定架上；所述金剛石存儲槽數量為兩個，兩個金剛石存儲槽呈對稱布置，兩個金剛石存儲槽均由第二伺服電機驅動且同步轉動，金剛石存儲槽的下通孔寬度為1.5d；

所述模具放置在模具座中間，并通過第一步進電機驅動其升降；

所述模具座的上表面安裝有距離傳感器。

進一步，所述執(zhí)行機構還包括第二步進電機和往復針，所述第二步進電機固定在固定架上并與電控箱連接，第二步進電機的輸出軸與往復針連接，以驅動往復針做往復運動。

進一步，所述金屬粉末倉和金屬粉末存儲槽數量相同，數量為兩個，且兩個對稱布置。

進一步，所述金屬粉末倉和金屬粉末存儲槽數量相同，數量為2n個，n>1,且等間距間隔布置。

進一步，所述動盤的厚度為0.2mm～0.4mm。

進一步，所述下料縫的寬度與孔板窄縫的寬度均為0.5mm～1.25mm。

進一步，所述單顆金剛石的粒徑d為30/35目。

進一步，所述金剛石存儲槽底端出口處兩側設置有防卡片。

進一步，所述第一伺服電機通過第一伺服電機座安裝在橫梁中部。

通過上述設計方案，本實用新型可以帶來如下有益效果：本實用新型提出了一種金剛石切削工具的金剛石自動定位裝置，該裝置操作簡便，自動化強，可 避免人工操作帶來的定位誤差，可實現整個裝置的自動定位并植入金剛石顆粒、自動布料過程，易于實現金剛石定位切削工具的批量化生產。本實用新型的金剛石切削工具的金剛石自動定位裝置，可以實現金剛石等增強性材料顆粒在切削工具中的定位排布，在實際工作中也能保證金剛石持續(xù)出刃,從而使得切削工具在各種硬脆材料如巖石、玻璃、陶瓷及鋼筋混凝土時，獲得高的工作效率和使用壽命。

附圖說明

以下結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步的說明：

圖1為本實用新型金剛石切削工具的金剛石自動定位原理示意圖一。

圖2為本實用新型金剛石切削工具的金剛石自動定位原理示意圖二。

圖3為本實用新型的金剛石切削工具的金剛石自動定位裝置結構示意圖。

圖4為本實用新型的執(zhí)行機構結構示意圖。

圖5為本實用新型的執(zhí)行機構移去外殼體后的結構示意圖。

圖6為圖5的局部放大視圖。

圖7為本實用新型的孔板結構示意圖。

圖8為本實用新型的金剛石存儲槽結構示意圖。

圖9為本實用新型的金屬粉末存儲槽結構示意圖。

圖10為本實用新型的動盤結構示意圖。

圖中：1-橫梁、2-支架、3-電控箱、4-第一伺服電機、5-執(zhí)行機構、6-模具、7-模具座、8-第一步進電機、9-第一伺服電機座、10-角接觸軸承、11-固定架、12-金屬粉末倉、13-軟管、14-金屬粉末存儲槽、15-孔板、16-動盤、17-第二伺服電機、18-連接桿、19-第二步進電機、20-往復針、21-內殼體、22-第三伺服電機、23-第二伺服電機座、24-防卡片、25-下料縫，26-金剛石存儲槽、27-金剛石孔、28-孔板窄縫、29-動盤窄縫、30-外殼體。

具體實施方式

本實用新型提出了一種金剛石切削工具的金剛石自動定位裝置，請參照圖1到圖10，包括橫梁1、支架2、電控箱3、第一伺服電機4、執(zhí)行機構5、模具6、模具座7及第一步進電機8,

所述橫梁1兩端通過螺母固定在支架2上；

所述電控箱3內部布置有集成電路，電控箱3分別與第一伺服電機4、第一步進電機8、第二伺服電機17及第三伺服電機22、距離傳感器及紅外傳感器連接，金剛石自動定位裝置中的所有電路均集成到電控箱3中實現集中、自動控制；

所述執(zhí)行機構5通過成對的角接觸軸承10裝配在橫梁1中部，并由第一伺服電機4驅動其轉動，執(zhí)行機構5整體可正、反轉動，轉速為5r/min，執(zhí)行機構5由固定架11、金屬粉末倉12、軟管13、金屬粉末存儲槽14、孔板15、動盤16、第二伺服電機17、連接桿18、第二步進電機19、往復針20、內殼體21、第三伺服電機22、第二伺服電機座23、防卡片24、金剛石存儲槽26和外殼體30組成，所述的金屬粉末倉12和金屬粉末存儲槽14均周向對稱布置各兩個(也可等間距布置多個，以提高工作效率)，所述金屬粉末倉12位于固定架11和連接桿18之間，并通過螺栓固定在固定架11上；所述軟管13一端與金屬粉末倉12底端連通，另一端置于金屬粉末存儲槽14內；所述金屬粉末存儲槽14設置在金屬粉末倉12正下方，并位于內殼體21和外殼體30之間，金屬粉末存儲槽14底部開有下料縫25；由于金屬粉末存儲槽14的容積有限，所以當金屬粉末存儲槽14內的金屬粉末缺少時，金屬粉末倉12內的金屬粉末可通過軟管13自動補充進去；所述孔板15為圓環(huán)形結構，孔板15設置在內殼體21和外殼體30之間，并通過卡耳裝配在內殼體21和外殼體30上，孔板15的厚度為h，其與單顆金剛石的粒徑d相等，孔板15的表面開設有按切削機理排列的金剛石孔27，其中金剛石孔27直徑為D，且d<D<1.5d，這使得每個金剛石孔27中只能容納一顆金剛石，并且可保證金剛石能夠順利從金剛石孔27中落下而不堵塞卡住，孔板15上對稱布置有兩條孔板窄縫28，且孔板窄縫28與下料縫25的寬度相等，寬度為0.5mm～1.25mm；所述動盤16置于孔板15下方，并由第三伺服電機22驅動其轉動，動盤16厚度為0.2mm～0.4mm，其上開有兩條對稱設置的動盤窄縫29，動盤窄縫29的寬度為b,且d<b<1.5d，動盤16的下表面安裝有紅外傳感器，作用是控制動盤窄縫29與下料縫25的對準重合；所述第二伺服電機17通過第二伺服電機座23固定在固定架11上；所述第三伺服電機22固定在內殼體21 上；所述內殼體21通過連接桿18固定在固定架11上；所述第二步進電機19固定在固定架11上并與電控箱3連接，第二步進電機19的輸出軸與往復針20連接，以驅動往復針20做往復運動，運動速度為5mm/s，往復針20的往復運動可以防止金屬粉末從下料縫25和孔板窄縫28中流出時堵塞；所述金剛石存儲槽26數量為兩個，兩個金剛石存儲槽26呈對稱布置，兩個金剛石存儲槽26均由第二伺服電機17驅動且同步轉動，轉速為5r/min，金剛石存儲槽26的下通孔寬度為1.5d；所述防卡片24貼在金剛石存儲槽26的前后面上，具有彈性，當金剛石存儲槽26轉動布入金剛石時，可以防止金剛石孔27內露頭的金剛石卡住金剛石存儲槽26的轉動。

所述模具6放置在模具座7中間，并由第一步進電機8驅動其升降，可實現模具6在豎直方向上微動，運動速度為1mm/s；所述模具座7的上表面安裝有距離傳感器，作用是控制模具座7與橫梁1的距離，進而控制模具6內部下表面與動盤16下表面的距離。

一種金剛石切削工具的金剛石自動定位方法，該方法采用所述的金剛石切削工具的金剛石自動定位裝置，包括以下步驟，

步驟一、向金剛石存儲槽26中裝入金剛石，金屬粉末倉12和金屬粉末存儲槽14中分別裝入金屬粉末，初始時金剛石存儲槽26和金屬粉末存儲槽14相互貼靠，下料縫25和孔板窄縫28對準，下料縫25與動盤窄縫29錯開1mm；

步驟二、啟動第一步進電機8帶動模具6上升，模具6內部下表面與動盤16下表面之間的距離為5mm，關閉第一步進電機8；

步驟三、啟動第三伺服電機22驅動動盤16轉動，動盤窄縫29與下料縫25對準時，關閉第三伺服電機22；

步驟四、啟動第一伺服電機4驅動執(zhí)行機構5轉動，在模具6內均勻撒落一層金屬粉末，厚度為0.5mm～1mm，同時啟動第二伺服電機17驅動金剛石存儲槽26轉動，在金剛石孔27內布入金剛石，使得每個金剛石孔27內布入一顆金剛石，完成一層金屬粉末的鋪撒和一層金剛石的布入后，關閉第一伺服電機4和第二伺服電機17；

步驟五、啟動第三伺服電機22驅動動盤16轉動，將步驟四中布入到金剛 石孔27內的金剛石經由動盤窄縫29落入并定位到模具6內的金屬粉末上，動盤窄縫29與下料縫25對準時，金剛石落入完畢，關閉第三伺服電機22并同時啟動第一步進電機8驅動模具6下落一定高度，模具6下落高度與單層金剛石的高度相等，制得單層金剛石定向有序排布的金剛石切削工具生坯；

步驟六、重復步驟四及步驟五，得到復數層金剛石定向有序排布的金剛石切削工具生坯；

步驟七、將步驟六得到的金剛石定向有序排布的金剛石切削工具生坯燒結成型，得到金剛石定向有序排布的金剛石切削工具。

下面結合實用新型實例孕鑲金剛石鉆頭(外徑75mm、內徑59mm，單顆金剛石目數為30/35)的制作來詳細說明本實用新型的具體實施方式：

所述的執(zhí)行機構5由固定架11、金屬粉末倉12、軟管13、金屬粉末存儲槽14、孔板15、動盤16、第二伺服電機17、連接桿18、第二步進電機19、往復針20、內殼體21、第三伺服電機22、第二伺服電機座23、防卡片24、金剛石存儲槽26和外殼體30組成，所述的第二伺服電機17固定在第二伺服電機座23上，第二伺服電機座23固定在固定架11上；第三伺服電機22固定在內殼體21上，內殼體21通過連接桿18固定在固定架11上；所述的金屬粉末倉12和金屬粉末存儲槽14均周向對稱布置各兩個，金屬粉末倉12位于金屬粉末存儲槽14正上方，金屬粉末倉12底端與軟管13相連，軟管13引入金屬粉末存儲槽14內，由于金屬粉末存儲槽14的容積有限，所以當金屬粉末存儲槽14內的金屬粉末缺少時，金屬粉末倉12內的金屬粉末可通過軟管13自動補充進去；所述的金屬粉末存儲槽14上的下料縫25和孔板15上的孔板窄縫28裝配時對準，兩者的寬度相同均為1mm；第二步進電機19驅動往復針20往復運動，運動速度為5mm/s，往復針20的往復運動可以防止金屬粉末從下料縫25和孔板窄縫28中流出時堵塞，第二步進電機19固定在固定架11上并與電控箱3連接；所述的金剛石存儲槽26周向對稱布置兩個，均由第二伺服電機17驅動且同步轉動，轉速為5r/min；所述防卡片24貼在金剛石存儲槽26的底端出口處的前后面上，具有彈性，當金剛石存儲槽26轉動布入金剛石時，可以防止金剛石孔27內露頭的金剛石卡住金剛石存儲槽26的轉動；所述的動盤16由第三伺服電機22驅 動，轉速為5r/min，動盤16上的動盤窄縫29寬度為1.2mm，動盤16的厚度為0.3mm，動盤16緊貼在孔板15的下表面上轉動；所述的孔板15表面的金剛石孔27直徑D為0.6mm，d<D<2d，d為單顆金剛石的粒徑，d為30/35目，因此金剛石孔27內僅能容納一顆金剛石；孔板15表面對稱布置有兩條孔板窄縫28，寬度為1mm，孔板15通過內外輪廓上卡耳嵌入內殼體21和外殼體30中，且不能轉動。

一種孕鑲金剛石鉆頭的金剛石自動定位方法，該方法采用所述的金剛石切削工具的金剛石自動定位裝置，包括以下步驟，

步驟一、將稱量好的金剛石分別裝入對稱布置的兩個金剛石存儲槽26內，將稱量好的金屬粉末裝入對稱布置的兩個金屬粉末存儲槽14和金屬粉末倉12中，將各部件置于初始位置，金剛石存儲槽26緊貼金屬粉末存儲槽14，動盤窄縫29置于金屬粉末存儲槽14底部空白處，此時動盤窄縫29與下料縫25剛好錯開1mm距離；

步驟二、啟動第一步進電機8，將模具6上升到模具6內部下表面距離動盤16下表面5mm處時，通過距離傳感器將信號反饋給給電控箱3，由電控箱3控制自動關閉第一步進電機8；

步驟三、啟動第三伺服電機22，第三伺服電機22驅動動盤16轉動，當動盤窄縫29與下料縫25對準時，紅外傳感器將信號反饋給電控箱3，電控箱3控制自動關閉第三伺服電機22；

步驟四、啟動第一伺服電機4及第二伺服電機17，第一伺服電機4驅動執(zhí)行機構5整體轉動，此時，金屬粉末經由下料縫25、孔板窄縫28和動盤窄縫29均勻撒落到模具6切削齒槽內；第二伺服電機17驅動兩個金剛石存儲槽26轉動，將金剛石布入孔板15表面的金剛石孔27內，當金剛石存儲槽26由一個金屬粉末存儲槽14轉動到另一個金屬粉末存儲槽14時，由觸點開關關閉第二伺服電機17，當金屬粉末均勻鋪撒一圈也即第一伺服電機4轉動半圈完畢時自動關閉第一伺服電機4；

步驟五、啟動第三伺服電機22，第三伺服電機22驅動動盤16轉動，動盤窄縫29運動到的位置，金剛石便從金剛石孔27經由動盤窄縫29落入并定位到 模具6內的金屬粉末上，當動盤窄縫29再次與下料縫25和孔板窄縫28對準時，此時已經完成一層金屬粉末的鋪撒和一層金剛石的定位排布，紅外傳感器將信號反饋給電控箱3，由電控箱3控制自動關閉第三伺服電機22并同時啟動第一步進電機8，第一步進電機8驅動模具6下落1mm高度后停止；

步驟六、重復步驟四及步驟五，直到模具6內鋪撒十層金屬粉末和定位排布十層金剛石時，電控箱3自動結束上述循環(huán)，并啟動第一步進電機8將模具6下落50mm高度后系統(tǒng)停止，制得具有十層金剛石定向有序排布的孕鑲金剛石鉆頭生坯；

步驟七、通過熱壓燒結法或無壓浸漬燒結法，將步驟六得到的金剛石定向有序排布的孕鑲金剛石鉆頭生坯燒結成型，至此實現金剛石在孕鑲金剛石鉆頭中定位排布。

本實用新型涉及的金剛石切削工具的金剛石自動定位方法也可以實現其他增強性材料顆粒如立方氮化硼在刀具中的自動定位。

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管通過參照本實用新型的優(yōu)選實施例已經對本實用新型進行了描述，但本領域的普通技術人員應當理解，可以在形式上和細節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離所附權利要求書所限定的本實用新型。