一种锯片刀头磨粒均匀排布模具及增材制造方法与流程

本发明涉及增材制造技术领域，具体涉及一种锯片刀头磨粒均匀排布模具及增材制造方法。

背景技术：

传统的金刚石锯片刀头一般是将金刚石磨粒和金属粉末进行均匀混合成混合粉，然后将混合粉定量装入型腔，进行冷压和再烧结成型。该生产工艺中，金刚石磨粒在金属粉末中随机分布，且金刚石磨粒和金属粉末的密度不同，装入型腔时在重力作用下，金刚石磨粒容易发生偏聚，进而导致局部浓度偏高或局部浓度偏低等问题。金刚石磨粒聚集处的刀头切割力大，离散处的刀头切割力小，不仅出现切割效率低的技术问题，而且不均匀的切割力会导致部分金刚石磨粒未参与切削就直接脱落，造成浪费。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种锯片刀头磨粒均匀排布模具及增材制造方法。

本发明提供的一种锯片刀头磨粒均匀排布模具，包括限位板、导向板、针板头和空芯吸针，限位板、导向板和针板头依次设置；限位板上开设若干第一通孔，导向板上开设若干第二通孔，针板头上开设若干第三通孔；第一通孔、第二通孔和第三通孔均呈矩阵排列；空芯吸针同时贯穿第一通孔、第二通孔和第三通孔，且限定其轴向位移；空芯吸针均匀排列；空芯吸针用于将磨粒均匀喷涂至锯片刀头。

采用了上述技术方案，空芯吸针同时贯穿呈矩阵排列的第一通孔、第二通孔和第三通孔，且限定其轴向移动，即空芯吸针也呈矩阵排列，磨粒填充至空芯吸针内，使用时，通过振动或气体冲击等方式将磨粒从均匀分布的空芯吸针中喷涂在锯片刀头上，能够有效避免现有技术中出现的磨粒局部浓度高或局部浓度低等磨粒分布不均匀现象，以解决切割力不均匀、切割效率低等问题。

优选地，针板头包括头部和尾部，尾部相对于头部形成悬臂梁结构，尾部的悬空端的端面内凹，形成聚拢磨粒的空间；若干第三通孔同时贯穿头部和尾部。

采用了上述技术方案，尾部的悬空端的端面内凹，形成聚拢磨粒的空间，有利于将磨粒聚拢并收入空芯吸针内。

优选地，空芯吸针的外壁上设置限位凸起，空芯吸针的一端同时贯穿第二通孔和第三通孔，另一端贯穿第一通孔，限位凸起位于导向板和限位板之间，以限定其轴向位移。

采用了上述技术方案，由于空芯吸针同时贯穿第二通孔和第三通孔，另一端贯穿第一通孔，使空芯吸针位于针板头、导向板、限位板之间，又由于空芯吸针的外壁上设置限位凸起，限位凸起位于导向板和限位板之间，限位凸起限定了空芯吸针的轴向移动，防止在使用过程中空芯吸针发生轴向位移，影响模具的正常使用。

优选地，位于第一通孔内的空芯吸针一端设置抽真空装置，使空芯吸针内部能够形成负压，以吸入磨粒。

采用了上述技术方案，由于位于第一通孔内的空芯吸针一端设置抽真空装置，使空芯吸针内部能够形成负压，便于将聚拢在针板头的尾部的待均匀排布的磨粒吸入，降低工作强度、提高了工作效率、确保每个空芯吸针内都有磨粒。

优选地，呈矩阵排列的若干第一通孔、第二通孔和第三通孔一一对应，且孔径相同、孔心距相同。

采用了上述技术方案，第一通孔、第二通孔和第三通孔的孔径相同，能够确保空芯吸针与第一通孔、第二通孔和第三通孔的装配关系一致，即避免出现空芯吸针与上述各通孔或紧或松的装配关系；孔心距相同，确保第一通孔、第二通孔和第三通孔均匀分布，进而确保空芯吸针的均匀分布，最终使磨粒能够均匀分布在刀头上。

优选地，第一通孔、第二通孔和第三通孔的直径均为0.7毫米至2毫米；空芯吸针的外径为0.5毫米至1.8毫米，内径为0.3毫米至1.6毫米；限位凸起的外径为0.9毫米至2.2毫米。

本发明涉及的模具采用增材制造方法获得，制造方法包括如下步骤：

s1：建立限位板、导向板、针板头和空芯吸针的三维模型，三维模型与水平面垂直建立；

s2：利用切片软件对三维模型进行切片，并规划激光扫描路径，制定激光选区熔化成型的制造方案；

s3：按照设定的制造方案，采用激光选区熔化成型的工艺条件分别打印限位板、导向板、针板头和空芯吸针；限位板、导向板、针板头和空芯吸针的材质均为低碳马氏体钢；

s4：将打印成型的限位板、导向板、针板头和空芯吸针连同基板一同进行热处理；

s5：将热处理后的限位板、导向板、针板头和空芯吸针从基板切割分离；

s6：将经步骤s5处理后的限位板、导向板、针板头和空芯吸针进行表面处理，获得最终成品。

优选地，步骤s3中，激光选区熔化成型的工艺条件如下：激光光斑直径为0.02毫米至0.07毫米，激光功率为0.06千瓦至0.4千瓦，激光扫描速度为1米/秒至5米/秒，激光搭接率为30%至70%，切片层厚度为0.02毫米至0.10毫米。

优选地，步骤s4中，热处理工艺条件如下：随炉升温，加热到480摄氏度至500摄氏度，保温4小时至8小时，出炉空冷至室温。

附图说明

图1是本发明的一种实施例的装配示意图；

图2是本发明的一种实施例的爆炸示意图；

图3是本发明的一种实施例的针板头整体结构示意图；

图4是本发明的一种实施例的空芯吸针整体结构示意图；

图5是本发明涉及的模具增材制造方法的流程图。

其中，1为限位板，10为第一通孔，11为第二安装孔，2为导向板，20为第二通孔，3为针板头，30为第三通孔，31为头部，32为尾部，33为第一安装孔，4为空芯吸针，40为限位凸起。

具体实施方式

下面结合附图说明根据本发明的具体实施方式。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实施例的限制。

为了解决锯片刀头存在磨粒分布不均匀进而导致锯片切割效率低的问题，本发明提供了一种锯片刀头磨粒均匀排布模具及增材制造方法。

如图1、图2所示，本发明提供的一种锯片刀头磨粒均匀排布模具，包括限位板1，限位板1上开设若干第一通孔10；导向板2，导向板2设置在限位板1的一侧，导向板2上开设若干第二通孔20；针板头3，针板头3设置在导向板2的一侧，针板头3上开设若干第三通孔30；第一通孔10、第二通孔20和第三通孔30均呈矩阵排列；若干空芯吸针4，空芯吸针4同时贯穿第一通孔10、第二通孔20和第三通孔30，且限定其轴向位移；空芯吸针4均匀排列；空芯吸针4用于将磨粒均匀喷涂至锯片刀头。

在本实施例中，通过限位板1、导向板2、针板头3以及空芯吸针4同时贯穿第一通孔10、第二通孔20和第三通孔30，且限定空芯吸针4的轴向移动，磨粒填充至空芯吸针4内；由于第一通孔10、第二通孔20和第三通孔30均呈矩阵排列，使空芯吸针4也呈矩阵排列；使用时，通过振动或气体冲击等方式将磨粒从均匀排列的空芯吸针4中喷涂在锯片刀头上，能够有效避免现有技术中出现的磨粒局部浓度高或低等磨粒分布不均匀现象，以及切割力不均匀、切割效率低等问题。

在上述实施例的基础上，进一步的，如图3所示，针板头3包括头部31和尾部32，尾部32相对于头部31形成悬臂梁结构，尾部32的悬空端的端面内凹，形成聚拢磨粒的空间；若干第三通孔30同时贯穿头部31和尾部32。

采用了上述技术方案，针板头3的尾部32的悬空端的端面内凹，形成聚拢磨粒的空间，有利于将磨粒聚拢收入空芯吸针4内，提高磨粒吸入空芯吸针4的效率。

在上述实施例的基础上，进一步的，如图3所示，针板头3的头部31边缘位置对称设置有两个第一安装孔33，通过第一安装孔33将针板头3与其他设备固定。当然，第一安装孔33的位置、数量还可以根据实际情况进行设置。

在上述实施例的基础上，进一步的，如图2和图4所示，空芯吸针4的外壁上设置限位凸起40，空芯吸针4的一端同时贯穿第二通孔20和第三通孔30，另一端贯穿第一通孔10，限位凸起40位于导向板2和限位板1之间，以限定其轴向位移。

空芯吸针4的轴向位移限定不仅限于上述方式，如，可以将空芯吸针4与第一通孔10、第二通孔20和第三通孔30过盈配合，以限定其轴向位移。

采用了上述技术方案，由于空芯吸针4的一端同时贯穿第二通孔20和第三通孔30，即空芯吸针4穿入导向板2和针板头3；空芯吸针4另一端贯穿第一通孔10，即空芯吸针4穿入限位板1，此时空芯吸针4、导向板2、针板头3、限位板1连接在一起形成整体构成模具。限位凸起40位于导向板2和限位板1之间，限位凸起40限定了空芯吸针4的运动，防止模具在使用过程中空芯吸针4发生轴向位移，甚至是从第一通孔10、第二通孔20和第三通孔30中脱落，影响模具的正常使用。

在上述实施例的基础上，进一步的，位于第一通孔10内的空芯吸针4一端设置抽真空装置（图中未示出），使空芯吸针4内部能够形成负压，以吸入磨粒。

使用时，通过抽真空装置，使空芯吸针4内部能够形成负压，以吸入磨粒，能够降低工作强度、提高工作效率；磨粒需要向外喷涂时，将模具的针板头3下降置至生产刀头的压制型腔内泄压，磨粒由于重力作用自动落入型腔内的刀头上，以实现均匀排布磨粒的目的。

在另一优选实施例中，还可以采用人工手动的方式将磨粒收入空芯吸针4，采用同频振动的方式将磨粒从空芯吸针4内排出并均布在刀头上。

在上述实施例的基础上，进一步的，如图1、图2所示，呈矩阵排列的若干第一通孔10、第二通孔20和第三通孔30一一对应，且孔径相同、孔心距相同。作为优选实施例，第一通孔10、第二通孔20和第三通孔30的直径均为0.7毫米至2毫米。

采用了上述技术方案，第一通孔10、第二通孔20和第三通孔30呈矩阵排列，并且一一对应，孔心距为1毫米，规范了该模具的孔径的大小，确保空芯吸针4在通过第一通孔10、第二通孔20和第三通孔30时可以紧密的均匀排布，进而保证通过该模具的磨粒均匀分布在锯片刀头上，避免出现由于通孔不一致导致空芯吸针4分布不均匀，磨粒卡在空芯吸针4之间的现象，对模具造成损坏，影响工作进度。

在上述实施例的基础上，进一步的，如图1、图2所示，限位板1的边缘处对称分布有8个第二安装孔11，通过第二安装孔11将限位板1与其他设备连接在一起。当然，第二安装孔11的位置、数量还可以根据实际情况进行设置。

在上述实施例的基础上，进一步的，空芯吸针4的外径为0.5毫米至1.8毫米，内径为0.3毫米至1.6毫米；空芯吸针4上的限位凸起40的外径为0.9毫米至2.2毫米。

综上所述，空芯吸针4同时贯穿呈矩阵排列的第一通孔10、第二通孔20和第三通孔30，且限定其轴向移动，即空芯吸针4也呈矩阵排列，磨粒填充至空芯吸针4内，使用时，通过振动或气体冲击等方式将磨粒从均匀分布的空芯吸针4中喷涂在锯片刀头上，能够有效避免现有技术中出现的磨粒局部浓度高或局部浓度低等磨粒分布不均匀现象，以解决切割力不均匀、切割效率低等问题。

如图5所示，本发明还提供了上述所有实施方式中锯片刀头磨粒均匀排布模具的增材制造方法，具体包括如下步骤：

s1：建立限位板1、导向板2、针板头3和空芯吸针4的三维模型，三维模型与水平面垂直建立；

s2：利用切片软件对三维模型进行切片，并规划激光扫描路径，制定激光选区熔化成型的制造方案；

s3：按照设定的制造方案，采用激光选区熔化成型的工艺条件分别打印限位板1、导向板2、针板头3和空芯吸针4；

激光选区熔化成型工艺条件如下：激光光斑直径为0.02毫米至0.07毫米，激光功率为0.06千瓦至0.4千瓦，激光扫描速度为1米/秒至5米/秒，激光搭接率为30%至70%，切片层厚度为0.02毫米至0.10毫米。限位板1、导向板2、针板头3和空芯吸针4的材质均为低碳马氏体钢；

s4：将打印成型的限位板1、导向板2、针板头3和空芯吸针4连同基板一同进行热处理；

热处理的工艺条件为：氩气保护，随炉升温，加热到480摄氏度至500摄氏度，保温4小时至8小时，出炉空冷至室温；

s5：将热处理后的限位板1、导向板2、针板头3和空芯吸针4从基板切割分离；

s6：将经步骤s5处理后的限位板1、导向板2、针板头3和空芯吸针4进行表面处理，获得最终成品。

采用上述增材制造方法制备得到一体成型上的限位板1、导向板2、针板头3和空芯吸针4，提高了成品率、便于组装、简单方便、缩短了装配时间。

上面所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的方法方案做出的各种变形和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的方法内容，已经全部记载在权利要求书中。