一种坩埚压坯的加工整形方法及装置与流程

1.本发明属于粉末冶金领域领域，特别涉及一种坩埚压坯的加工整形方法及装置。


背景技术：

2.钨钼是两种耐高温的金属，钨和钼在一起，代表了一个行业，即难熔金属行业。中国是世界钨钼生产大国，出口占世界的80％。钨钼及其合金因具有高熔点、良好导热、良好导电、低热膨胀系数、强高温强度、低蒸汽压、耐磨和耐化学腐蚀等特性而成为电子电力设备制造业、金属材料加工业、玻璃制造业、高温炉件结构部件制造、航空航天和国防工业等行业不可或缺的材料。钨钼及其合金制备方法主要为粉末冶金法。
3.电解法生产镧、铈、钕、镨等稀土金属时需要用高熔点、耐电解液腐蚀的容器；泡生法生产蓝宝石晶体时需要用耐2200℃高温而不变形的坩埚；生产荧光粉时需要用耐1800℃高温且耐金属溶液腐蚀的坩埚。钨或钼具有高熔点、高耐腐蚀、高抗高温变形性能，因此其粉末冶金制备的各种坩埚形容器就成了它们理想的选择。坩埚通过先压型，再整形，再烧结的方法进行生产。坩埚一般为批量生产，一批会有几十甚至几百个。批量生产要求工序尽可能少，自动化程度尽可能高，人为操作尽可能少。
4.在压坯整形步骤，整形时只需整形坩埚外底面和外圆，无需整形坩埚内部。现有方法为用立式车床进行整形，第一步：将坩埚连同坩埚模具放在立式车床上，通过百分表找圆、对正中心，并装夹牢固。第二步：装上平坩埚外底面用的底面刀，开启车床，转动起坩埚，用车刀轻车坩埚外底面，至整圈都能车到，进行第一次对刀，确定车刀位置(x1，z1)，计算好下刀量，进行车削，车至要求尺寸，完成坩埚外底面及外r角处车削。第三步：停止转动，取下底面刀，换上车外圆用的外圆刀。第四步：开启主轴，转动起坩埚，轻车外圆，至整圈都能车到，进行对刀，确定车刀位置(x2，z2)，计算好下刀量，进行车削，车至要求尺寸，完成外圆的车削。第五步：停下主轴，取下车好的坩埚，取外圆刀，换上平坩埚外底面用的底面刀。第六步：装下一件坩埚，重复以上步骤进行车削，直至所有坩埚都车完为止。
5.该现有方法的缺点为：
①
每件坩埚车的中途都需要将底面刀3和外圆刀4进行切换，刀需要拆卸两次，每次拆卸都需要对刀，不仅浪费了时间，降低了工作效率，而且增加了人工成本；
②
每次对刀的尺寸不能保证完全一样，制备出的坩埚尺寸一致性较差，而且容易出现尺寸超差的现象。


技术实现要素：

6.针对上述问题，本发明涉及一种坩埚压坯的加工整形方法及装置。
7.一种坩埚压坯的加工整形装置，所述整形装置包括：双车刀，刀架和立式车床卡盘；
8.所述双车刀用于车削坩埚，所述双车刀与刀架可拆卸连接；
9.所述立式车床卡盘用于放置待整型的坩埚；
10.所述双车刀位于立式车床卡盘上方。
11.进一步地，所述双车刀包括底面刀和外圆刀；
12.所述底面刀用于车削坩埚压坯坩埚外底面；
13.所述外圆刀用于车削坩埚压坯外圆。
14.进一步地，所述底面刀和外圆刀之间夹角为80-88
°
。
15.进一步地，所述底面刀的刀尖与外圆刀的刀尖之间的垂直距离为40-50mm。
16.进一步地，所述底面刀和外圆刀的刀尖材质可为高速钢、硬质合金或金刚石。
17.进一步地，刀架与双车刀可通过螺杆连接。
18.一种坩埚压坯的加工整形方法，包括：
19.准备由底面刀和外圆刀组合的双车刀；
20.将双车刀固定在立式车床的刀架上，同时将待整形的坩埚压坯连同坩埚模具放置在立式车床卡盘上，并对中；
21.转动坩埚，将底面刀轻车坩埚外底面，逐步调整底面刀与坩埚外底面的接触范围，直至车到坩埚外底面外围整圈，进行对刀，确定底面车刀至坩埚压坯口部的高度位置z1以及距离轴心的位置x1，计算下刀量，设定预定底面程序进行自动车削，车至要求尺寸，完成坩埚外底面及外r角处车削，并完成所述坩埚压坯的坩埚外底面车削程序设定；
22.轻车外圆，至外圆整圈都能车到，进行第2次对刀，确定好外圆刀距离轴心的位置x2，对于其高度位置z2即为z1+外圆刀刀尖与底面刀刀尖的垂直距离，计算下刀量，设定预定外圆程序进行车削，直至完成外圆的车削，并完成所述坩埚压坯的外圆车削程序设定。
23.进一步地，在外坩埚外底面和外圆的车削过程中，车刀的最大进刀量为10mm/次。
24.进一步地，所述加工整形方法还包括：替换完成好的坩埚压胚，按照所述坩埚外底面车削程序和所述坩埚压坯的坩埚外底面车削程序进行下一同规格的坩埚压坯整形。
25.本发明的加工整形方法及装置，通过双车刀的设置和使用，实现只需在第一个坩埚压坯整形过程中进行对刀，后续加工过程中无需重换刀和对刀，根据设定的第一次进车程序即可持续加工，在整个生产过程中，大大减少了换刀和对刀次数，提升了至少20％的加工效率，提升了自动化水平，降低了人工成本；并且减少了因对刀不一致导致的尺寸偏差，提升了尺寸一致性，降低了废品率。
26.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1示出了根据本发明坩埚压坯的加工整形装置结构示意图；
29.图2示出了根据本发明加工整形装置的双车刀结构示意图；
30.图3示出了根据本发明坩埚压坯的加工整形方法流程图；
31.图4示出了本发明实施例1中的双车刀结构图；
32.图5示出了本发明实施例2中的双车刀结构图。
33.附图说明：1、坩埚外底面；2、刀架；3、底面刀；4、外圆刀；5、坩埚外圆；6、坩埚模具；7、立式车床卡盘。
具体实施方式
34.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.一种坩埚压坯的加工整形装置，整型装置如图1所示，包括：双车刀，刀架2和立式车床卡盘7，
36.双车刀用于车削坩埚，双车刀与刀架2可拆卸连接，双车刀位于立式车床卡盘7上方。
37.如图2所示，双车刀包括底面刀3和外圆刀4。外圆刀4与立式车床卡盘6呈垂直状态，用于车削坩埚外圆5；底面刀3与外圆刀4的夹角成锐角，用于车削坩埚外底面1。
38.底面刀3和外圆刀4固定连接，具体的，外圆刀4的顶端焊接在底面刀3的侧壁，或外圆刀4的侧壁焊接在底面刀3的顶端。
39.底面刀3和外圆刀4之间夹角为80-88
°
。夹角是基于坩埚模具的形状设置，底面刀3和外圆刀4之间的夹角必须小于90
°
，若夹角呈90
°
，则车坩埚外圆5最底部时外圆刀3的底侧可能会擦到坩埚模具6，这样会损坏坩埚模具6或外圆刀3。角度值若小于80
°
，难以保证两刀尖之间有一定的垂直距离，并且角度值太小时会导致车刀的刀柄变长，不利于控制底面刀或外圆刀的力度。
40.示例性的，对于常见规格的坩埚胚料，底面刀3和外圆刀4的夹角可为82
°
、84
°
或86
°
。
41.底面刀3的刀尖与外圆刀4的刀尖之间的垂直距离为40-50mm。设置该种距离，是为了防止用底面刀3加工外r角时外圆刀4车到坩埚外底面1，该距离和坩埚外r角尺寸有关，外r角尺寸越大该距离也就越大，但该距离又不能太大，太大可能会导致在外圆刀4车坩埚外圆5最底部时，底面刀3触碰到立式车床卡盘7。
42.示例性的，根据常见坩埚规格，底面刀3的刀尖与外圆刀4的刀尖之间的垂直距离可为42mm、45mm或48mm。
43.本发明所用底面刀3和外圆刀4的刀尖材质可为高速钢、硬质合金、金刚石等。
44.进一步的，所用材质为高速钢，高速钢具有价格低、性价比高的优势。
45.本发明所用底面刀3和外圆刀4的刀柄的材质为不锈钢，之间的连接方式为焊接。刀柄与刀尖之间的连接为通过螺丝、螺母和螺孔连接。
46.刀架2远离双车刀的一侧与立式车床的行进装置相连接，行进装置通过电机或气缸的推动控制刀架2在水平方向和竖直方向以一定的移动速度水平或竖直移动。
47.刀架2与双车刀可通过螺杆连接。
48.示例性的，刀架2上设置有安装双车刀的凹槽，凹槽的开口位于刀架2的下侧，双车刀的顶部卡合在凹槽中，被刀架2包裹，刀架2的一侧面开设有多个螺纹孔，双车刀卡合后，
将螺杆穿过螺纹孔，螺杆会抵接双车刀侧面，拧紧螺杆，实现双车刀的固定。
49.立式车床卡盘7用于放置坩埚模具6，待整型的坩埚位于坩埚模具6上，坩埚与坩埚模具6处于同一中心轴，坩埚模具6与立式车床卡盘7之间通过百分表进行对中。
50.示例性的，将固定在车床机身的百分表的测量头贴紧在坩埚模具6外圆上，转动坩埚，通过百分表的指针的变动来对坩埚位置进行调整，直至转动坩埚一周百分表的指针基本不动为止，这时坩埚即处于立式车床卡盘7的中心处。
51.立式车床卡盘7上设置有夹持固定装置，用于将坩埚固定在立式车床卡盘7的中心处。
52.其中，夹持固定装置可根据坩埚的直径大小灵活调节。
53.示例性的，夹持固定装置包括两个滑块，两个滑块相对设置，且能够在立式车床卡盘7上水平滑动，将坩埚中心对准立式车床卡盘7中心后，两个滑块位于坩埚内壁两侧，并与坩埚内壁贴合设置，通过固定两个滑块后，即可实现坩埚固定在立式车床卡盘7的中心。
54.立式车床卡盘7的底部设置有与转动电机连接的主轴，转动电机通过主轴控制立式车床卡盘7以一定的速度转动，带动固定在卡盘上方的坩埚压坯快速旋转。
55.采用上述坩埚压坯的加工整形装置，通过双车刀的设置，实现能够不换刀即可完成多个坩埚的车削流程，提高生产效率。
56.本发明的坩埚压坯的加工整形方法，如图3所示，包括如下步骤：
57.第一步：准备由底面刀和外圆刀组合的双车刀。
58.第二步：将双车刀固定在立式车床的刀架上，同时将待整形的坩埚压坯通过百分表固定在车床卡盘正中心；
59.第三步：转动坩埚，将底面刀轻车坩埚外底面，调整底面刀与坩埚外底面的接触范围，直至坩埚外底面外围整圈都能车到，进行对刀，确定底面车刀至坩埚压坯口部的高度位置z1以及距离轴心的位置x1，其中，轴心为车床与压胚中心轴，x1为距离中心轴的垂直距离，计算好下刀量。按照预设底面程序进行设定，程序设定后车刀及车床进行自动车削，车至要求尺寸，完成坩埚外底面及外r角处车削，并完成同一规格坩埚压坯的坩埚外底面车削程序设定；其中，预设程序与现有技术中底面刀进行底面圆的车削程序设定相同，包括轴转速、主轴正转/反转、车刀号、每次进刀量、走刀路径(走刀路径即决定了进刀量)、走刀速度、车削次数等设定。
60.第四步：轻车外圆，至外圆整圈都能车到，进行第2次对刀，确定好外圆刀距离轴心的位置x2，对于其高度位置z2即为z1+外圆刀与底面刀的垂直距离，计算好下刀量，按预设外圆程序进行车削，直至完成外圆的车削，并完成同一规格坩埚压坯的外圆车削程序设定。其中，预设外圆程序与现有技术中外圆刀进行外圆的车削程序设定相同，包括轴转速、主轴正转/反转、车刀号、每次进刀量、走刀路径、走刀速度、车削次数等设定。
61.其中在外坩埚外底面和外圆的车削过程中，车刀的最大进刀量为10mm/次。
62.第五步：拆卸完成的坩埚压坯，还原双车刀位置，装夹下一件坩埚，继续按照上述步骤中编制好车外坩埚外底面和外圆的程序，进行车削，一个程序完成，再继续换下一件坩埚继续加工即可。
63.本发明的坩埚压坯的加工整形装置和加工整形方法适用于外径为100-1000mm(比如200mm、300mm、400mm、500mm、600mm、700mm、800mm、900mm等常见规格的坩埚压胚)，高度为
100-1300mm的坩埚压坯(比如200mm、300mm、400mm、500mm、600mm、700mm、800mm、900mm、1000mm、1100mm、1200mm等常见规格的坩埚压胚)。
64.通过上述加工整形方法只需在第一个坩埚压坯的整形过程中对好刀即可，后续加工过程中由于双车刀无需替换，因此无需重新对刀，根据设定的第一次进车程序即可持续加工，在整个生产过程中，大大减少了换刀和对刀次数，提升了至少20％的加工效率，提升了自动化水平，降低了人工成本；并且减少了因对刀不一致导致的尺寸偏差，提升了尺寸一致性，降低了废品率。
65.为了进一步展示本发明坩埚压坯的加工整形方法能够提高加工效率，通过以下实施例进行解释说明：
66.实施例1
67.本实施例整形一种外形规格为φ600*800mm，外r角尺寸为45mm的钼坩埚，所用车刀的结构图如图4所示，具体步骤如下：
68.(1)按照图4制备车刀，车刀刀尖材质为高速钢。外圆刀与底面刀的夹角为82
°
，外圆刀与底面刀的刀尖垂直距离为48mm，底面刀的长度150mm。
69.(2)将步骤(1)得到的车刀安装在刀架上，并将步骤待整形的坩埚压坯装到立式车床卡盘上，并找正中心，装夹牢固，坩埚装上立式车床后示意图如图1。
70.(3)将步骤(2)的坩埚进行整形，开启主轴，转动坩埚，将底面刀轻车坩埚外底面，调整底面刀与坩埚外底面的接触范围，直至坩埚外底面外围整圈都能车到，进行对刀，确定底面车刀至坩埚压坯口部的高度位置z1以及距离轴心的位置x1，计算好下刀量，设定好程序进行自动车削，车至要求尺寸，完成坩埚外底面及外r角处车削，并完成所述坩埚压坯的坩埚外底面车削程序设定；
71.轻车外圆，至外圆整圈都能车到，进行第2次对刀，确定好外圆刀距离轴心的位置x2，对于其高度位置z2为z1+48，计算好下刀量，进行车削，直至完成外圆的车削，并完成所述坩埚压坯的外圆车削程序设定。车至要求的尺寸φ600*800mm，然后卸下坩埚，装下一件坩埚。
72.(4)整形下一件坩埚步骤：装夹好下一件坩埚，编制好车坩埚外底面和外圆的程序，进行车削，一个程序完成，再继续换下一件坩埚继续加工即可。
73.用本实施例方法制得的10件φ600*800mm的钼坩埚，尺寸完全一致，平均加工时间为8h/件，较原加工方法平均每件缩短了2h的加工时间。
74.实施例2
75.本实施例整形一种外形规格为φ200*200mm，外r角尺寸为40mm的钨坩埚，所用车刀的结构图如图5所示，具体步骤如下：
76.(1)按照图2制备车刀，车刀刀尖材质为高速钢。外圆刀与底面刀的夹角为83
°
，外圆刀与底面刀的刀尖垂直距离为45mm，底面刀的长度90mm。
77.(2)将步骤(1)得到的车刀安装在刀架上，并将步骤待整形的坩埚压坯装到立式车床卡盘上，并找正中心，装夹牢固。
78.(3)将步骤(2)的坩埚进行整形，开启主轴，转动坩埚，将底面刀轻车坩埚外底面调整底面刀与坩埚外底面的接触范围，直至坩埚外底面外围整圈都能车到，进行对刀，确定底面车刀至坩埚压坯口部的高度位置z1以及距离轴心的位置x1，计算好下刀量，设定好程序
进行自动车削，车至要求尺寸，完成坩埚外底面及外r角处车削，并完成所述坩埚压坯的坩埚外底面车削程序设定；轻车外圆，至外圆整圈都能车到，进行第2次对刀，确定好外圆刀距离轴心的位置x2，对于其高度位置z2为z1+45，计算好下刀量，进行车削，直至完成外圆的车削，并完成所述坩埚压坯的外圆车削程序设定。车至要求的尺寸φ200*200mm，然后卸下坩埚，装下一件坩埚。
79.(4)整形下一件坩埚步骤：装夹好下一件坩埚，按照上述步骤(3)编制好车坩埚外底面和外圆的程序，进行车削，一个程序完成，再继续换下一件坩埚继续加工即可。
80.用本实施例方法制得的20件φ200*200mm的钨坩埚，尺寸完全一致，平均加工时间为3h/件，较原加工方法平均每件缩短了1h的加工时间。
81.本发明的加工整形方法及装置，通过双车刀的设置和使用，只需在第一个坩埚压坯整形过程中进行对刀，后续加工过程中无需重换刀和对刀，大大减少了换刀和对刀次数，大幅提升了自动化水平。
82.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。