專利名稱：打標(biāo)機(jī)的金剛石針頭及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬打標(biāo)、刻字的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及用金剛石條制作的打標(biāo)機(jī)針頭。
背景技術(shù)：
1、 金剛石，屬于無機(jī)非金屬材料，自然界中最堅(jiān)硬的物質(zhì)?？梢允翘烊唤?剛石，也可以是化學(xué)氣相沉積方法制備的全質(zhì)多晶金剛石。金剛石是制作超硬工 具的理想材料。但金剛石在應(yīng)用中，由于焊接、鑲嵌具有較高的技術(shù)要求，解決 金剛石制品的制備技術(shù)十分重要。
2、 打標(biāo)機(jī)針頭目前常用的打標(biāo)機(jī)針頭主要是用碳化鎢(WC、硬質(zhì)合金) 或碳化硅制作，由于硬度較低，在使用過程中，磨損快，壽命短，對(duì)高硬度的材 料(例如熱處理后的淬硬鋼零部件)零部件的打標(biāo)難度大，字符容易變形等。
3、 使用天然金剛石顆粒制作打標(biāo)機(jī)針頭的針尖，工藝苛刻，價(jià)格十分昂貴。 金剛石顆粒脫落的現(xiàn)象一直沒有解決。
4、 與本發(fā)明相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)主要有
打標(biāo)機(jī)用標(biāo)記針頭實(shí)用新型專利，專利號(hào)CN200620137945.9。該針頭是由 帶有排氣孔和針孔的針座和針桿組成，針尖和針桿是同一種材料，不涉及金剛石 制做針尖的各項(xiàng)技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服背景技術(shù)的不足，為打標(biāo)機(jī)設(shè)計(jì)一種金剛 石針尖及其制作方法，達(dá)到降低制作工藝難度，并使打標(biāo)機(jī)針頭結(jié)構(gòu)合理、牢固 耐用、針尖可以修磨的目的。
本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種打標(biāo)機(jī)的金剛石針頭，由針座l、針桿2和針尖
3組成；針桿2通過針座1上的連接孔4與針座1同軸線連接，針尖3通過針桿 2上的鑲嵌孔5與針桿2同軸線連接；其特征在于，所述的針尖3由金剛石條構(gòu) 成，頂端表面為球面形狀；在鑲嵌孔5與金剛石條的側(cè)面之間充有焊^k
所述的焊料，可以是BAg45CuZnCd、 BAg42CuZnCd、 BAg40CuZnCd、 BAg38CuZnCd、 BAg35CuZnCd、或銀銅509焊料等。
所述的金剛石條，是天然金剛石條或化學(xué)氣相沉積(CVD)金剛石條。針尖3采用天然金剛石條或CVD金剛石條制作。可以用激光切割金剛石，使之成 為四棱柱或六棱柱形狀或圓柱的形狀。
針座1可采用黃銅或鋼材料制作，帶有焊接或者熱套連接針桿2的連接孔4。 針座1的形狀可與各類打標(biāo)機(jī)相配制作，連接孔4深度為3—6mm，直徑與針桿 2的直徑相同(焊料連接時(shí))或略小(熱套連接時(shí))。
針桿2可以采用鋼材，如45#鋼或類似的金屬材料制作，硬度在HRC30 60。 形狀為圓柱形， 一端帶有鑲嵌金剛石的鑲嵌孔5。
針桿2和針座1之間可以采用高頻焊接或乙炔吹氧等常規(guī)方法焊接，也可以 通過熱套夾緊方式連接在一起。
金剛石條與針桿2的連接針桿2的鑲嵌孔5直徑比金剛石條的截面的對(duì)角 線略大，使金剛石條剛好能夠放入，孔5的深度與金剛石的長(zhǎng)度相當(dāng)。采用低熔 點(diǎn)焊料把金剛石條鑲嵌在針桿2的鑲嵌孔5內(nèi)，并使金剛石條與鑲嵌孔5內(nèi)部底 端接觸，確保使用過程中金剛石針尖3受到針桿2的縱向支撐，針桿2對(duì)金剛石 條在橫向上能牢固的固定。
針尖3形狀為了金剛石針尖3具有高的抗沖擊性能，金剛石針尖3磨成帶 有一定R角的圓球面形狀，并保證針尖3的頂端在針桿2的軸線上。針尖的角 度范圍是30—150度，針尖的圓球面的R取值為0.1—l.Omm。
本發(fā)明的用于打標(biāo)機(jī)的金剛石針頭的制作方法，有部件的選料加工、金剛石 條的鑲嵌、針尖的刃磨、針桿與針座連接的過程；
所述的部件的選料加工，是將化學(xué)氣相沉積金剛石或天然金剛石切割成正四 棱柱、正六棱柱或圓柱的形狀的金剛石條；選用鋼材或黃銅材料加工成柱狀針桿 2，在針桿2的一個(gè)端頭同軸線開鑲嵌孔5，鑲嵌孔5的直徑比針尖3橫截面外 接圓直徑或橫截面圓的直徑大0.08 0.2mm;選用鋼材加工成針座1，沿針座1 軸線開連接孔4;
所述的金剛石條的鑲嵌，是采用高頻感應(yīng)加熱或乙炔加氧氣的吹管焊接技 術(shù)，用焊料把金剛石條鑲嵌在針桿2—端的鑲嵌孔5內(nèi)，并使金剛石條的一端與 鑲嵌孔5的底面接觸，冷卻；
所述的針尖的刃磨，是將針桿2裝在旋轉(zhuǎn)卡盤上，用金剛石砂輪把鑲嵌金剛 石條的一端磨成圓錐尖，再將金剛石條的裸露端磨成表面為球面形狀，制成針尖 3;
5所述的針桿與針座連接，是采用高頻感應(yīng)加熱針座1使連接孔4內(nèi)焊料熔融 的方法，或采用高頻感應(yīng)加熱針座1使連接孔4擴(kuò)脹的方法，并用濕巾冷卻針桿 2有針尖3的一端，使針桿2插入連接孔4，冷卻制得產(chǎn)品。
所述的焊料，可以是BAg45CuZnCd、 BAg42CuZnCd、 BAg40CuZnCd、 BAg38CuZnCd、 BAg35CuZnCd、或銀銅509焊料等；所述的高頻感應(yīng)加熱針座 1使連接孔4擴(kuò)脹的辦法，是使黃銅材料的底座1在600 70(TC下與針桿2熱套 連接。
所述的金剛石條，最好是正四棱柱、正六棱柱或圓柱形狀，其長(zhǎng)為3 5mrn， 橫截面外接圓直徑或橫截面圓的直徑為1.4~3mm。
在針桿2與針座1的連接上，可以焊接也可以熱套。焊接是在針座1的連接 孔4內(nèi)放入低熔點(diǎn)焊料(熔點(diǎn)小于70(TC)，加熱使焊料融化，把針桿2的沒有 金剛石條的一端插入，同時(shí)，用濕巾等方法冷卻金剛石針尖3，完成針桿2與針 座1的焊接。熱套是又一種連接方法，把針座1的連接孔4直徑做成小于針桿2 直徑0.01—0.02mm，針座1加熱后，連接孔4由于熱漲而增大，迅速把針桿2 的沒有金剛石條的一端插入，冷卻后連接孔4收縮，使針桿2與針座1牢固連接 在一起。
本發(fā)明具有以下特點(diǎn)在使用過程中金剛石不脫落，性能穩(wěn)定，壽命長(zhǎng)，針 尖硬度高。不僅可替代傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金針頭或碳化硅針頭，而且能實(shí)現(xiàn)上述針頭 無法滿足的硬質(zhì)材料工件的打標(biāo)，擴(kuò)展氣動(dòng)打標(biāo)和電動(dòng)打標(biāo)的應(yīng)用領(lǐng)域。
a. 采用四棱柱形狀或六棱柱形狀或圓柱狀的的金剛石，使針頭在使用過程 中，金剛石整體受力比較均衡，使整個(gè)金剛石不容易產(chǎn)生碎裂，脫落等現(xiàn)象；金 剛石的底端與鑲嵌孔底面接觸，確保針桿對(duì)金剛石直接縱向加力，彌補(bǔ)了低熔點(diǎn) 焊料硬度低、金剛石容易松動(dòng)的缺點(diǎn)。鑲嵌孔的直徑略大于金剛石的橫向最大尺 寸，確保了金剛石在橫向上不易產(chǎn)生活動(dòng)。
b. 針尖做成了有一定R角的球面形狀，使金剛石針頭打字流暢，并且金剛石 針尖不容易破碎，使金剛石針頭壽命增加，并適合更寬的壓力范圍。
c. 金剛石的長(zhǎng)度較大，保證了金剛石針尖磨損后，可修磨， 一支針頭可多次 修磨，使用壽命極長(zhǎng)。
d. 這種針頭適合打標(biāo)的范圍廣，可對(duì)金剛石材料以外的各種材料工件打標(biāo)， 特別是解決了淬硬鋼、陶瓷、高硅鋁合金、硬質(zhì)合金等硬質(zhì)材料氣動(dòng)打標(biāo)和電動(dòng)打標(biāo)的難題。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)局部放大(針尖部分)示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例l:結(jié)合

本發(fā)明的結(jié)構(gòu)
在圖1和圖2中，1為針座，2為針桿，3為針尖，4為連接孔，5為鑲嵌孔。 連接孔4同軸線的開在針座1上，用于連接針桿2;鑲嵌孔5同軸線的開在針桿 2上，用于連接針尖3。針尖3是由金剛石條構(gòu)成，打標(biāo)端的表面磨制成部分球 面形狀，并且球面的頂點(diǎn)在打標(biāo)機(jī)針頭的中軸線上。金剛石條最好是正四棱柱或 正六棱柱或圓柱形狀的。
實(shí)施例2:用CVD金剛石條制作打標(biāo)機(jī)針頭
第一步部件的選料加工選用2mm厚的CVD金剛石，激光切割成2mmX 4mm，得到2x2x4mm的正四棱柱金剛石條。選45#鋼的圓柱針桿2，長(zhǎng)度50mm， 直徑4mm，表面拋光， 一端鉆03mmx4mm的鑲嵌孔5。并保證鑲嵌孔5與針桿 2同軸。用45#鋼制作帶有連接孔2的針座1，針座1的連接孔4直徑4.1mm， 深度6.0mm，連接孔4與針座1的圓頭同軸。
第二步金剛石條的鑲嵌采用高頻感應(yīng)加熱使針桿2的帶有鑲嵌孔5的一 端溫度升高至700。C，把焊料放入鑲嵌孔5中，待焊料熔解后，把上述的四棱柱 金剛石條放入鑲嵌孔5，并施加壓力使金剛石條與鑲嵌孔5的底端接觸，同時(shí)排 除多余的焊料。冷卻后得到鑲嵌了金剛石條的針桿2。
第三步針尖的刃磨把針桿2裝在旋轉(zhuǎn)卡盤上，調(diào)整角度，在裝有金剛石 砂輪的磨床上，把鑲嵌金剛石條的一端磨成圓錐尖。把針尖3磨成110.2的圓球 面。完成了針尖3的磨尖。
第四步針桿與針座連接采用高頻感應(yīng)加熱使針座1的溫度達(dá)到800°C， 連接孔4內(nèi)放入焊料，把針桿2的沒有金剛石條的一端插入連接孔4，并用濕巾 冷卻金剛石條的一端。除去連接孔4里面擠出的多余焊料，冷卻后即得到產(chǎn)品。
表面拋光處理后得到成品的打標(biāo)機(jī)金剛石針頭。
實(shí)施例3:采用天然金剛石，制作具有實(shí)施例2中CVD金剛石的四棱柱形 狀，并采用實(shí)施例2相同的工藝，可制作天然金剛石針頭。實(shí)施例4:熱套方法制作打標(biāo)機(jī)金剛石針頭
第一步部件的選料加工，選用lmm厚的CVD金剛石，激光切割成 lmmx4mm，得到lxlx5的正四棱柱金剛石條。選45弁鋼的圓柱針桿2，長(zhǎng)度50mm， 直徑3mm，表面拋光， 一端鉆01.5mmx3mm的鑲嵌孔5。并保證鑲嵌孔5與針 桿2同軸。用黃銅制作帶有連接孔4的針座1 ，針座1的連接孔4直徑2.9mm， 深度5.0mm，連接孔4與針座1的圓頭同軸。
第二步金剛石條的鑲嵌工藝步驟與實(shí)施例2相同
第三步針尖的刃磨與實(shí)施例2相同
第四步針桿與針座連接，采用熱套連接用高頻感應(yīng)加熱使針座1的溫度 達(dá)到60(TC，把針桿2的沒有金剛石條的一端插入連接孔4，同時(shí)用濕巾冷卻針 桿2鑲嵌金剛石條的一端。冷卻后即得到產(chǎn)品。
表面拋光處理后得到成品的打標(biāo)機(jī)針頭。
實(shí)施例5:六棱柱金剛石條
第一步部件的選料加工選用3mm厚的CVD金剛石，激光切割成正六邊 形，邊長(zhǎng)lmm，得到邊長(zhǎng)lmm，高3mm的六棱柱金剛石條；選45#鋼的圓柱針 桿2，長(zhǎng)度50mm，直徑4mm， 一端鉆02.2mmx3mm的鑲嵌孔5，并保證鑲嵌 孔5與針桿2同軸；用45#鋼制作帶有連接孔4的針座1，針座1的連接孔4直 徑4.1mm，深度6.0mm，連接孔4與針座1的圓頭同軸。
第二步到第四步與實(shí)施例2相同。
實(shí)施例6:圓柱狀金剛石條
第一步部件的選料加工，選用3mm厚的CVD金剛石，激光切割成①3mm 的圓柱，得到03mm，高3mm的圓柱狀金剛石條；選45#鋼的圓柱針桿2，長(zhǎng) 度50mm，直徑4mm， 一端鉆(D3.2mmx3mm的鑲嵌孔5，并保證鑲嵌孔5與針 桿2同軸；用45#鋼制作帶有連接孔4的針座1，針座1的連接孔4直徑4.1mm， 深度6.0mm，連接孔4與針座1的圓頭同軸。
第二步到第四步與實(shí)施例2相同。
實(shí)施例7:使用舉例
把打標(biāo)機(jī)針頭安裝在氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)上，針尖3與工件的距離2-3mm，工件硬 度HRC58，開啟打標(biāo)機(jī)，振動(dòng)頻率50-200Hz。可打字符5萬個(gè)。
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權(quán)利要求
1、一種打標(biāo)機(jī)的金剛石針頭，由針座(1)、針桿(2)和針尖(3)組成；針桿(2)通過針座(1)上的連接孔(4)與針座(1)同軸線連接，針尖(3)通過針桿(2)上的鑲嵌孔(5)與針桿(2)同軸線連接；其特征在于，所述的針尖(3)由金剛石條構(gòu)成，頂端表面為球面形狀；在鑲嵌孔(5)與金剛石條的側(cè)面之間充有焊料。
2、 按照權(quán)利要求l所述的打標(biāo)機(jī)的金剛石針頭，其特征在于，所述的金剛 石條是化學(xué)氣相沉積金剛石條或天然金剛石條，其形狀為四棱柱、六棱柱或圓柱 的。
3、 按照權(quán)利要求1或2所述的打標(biāo)機(jī)的金剛石針頭，其特征在于，所述的 金剛石條，是正四棱柱、正六棱柱或圓柱形狀，其長(zhǎng)為3 5mm，橫截面的外接 圓直徑或橫截面圓的直徑為1.4~3mm;鑲嵌孔(5)的直徑比針尖(3)橫截面外接圓 直徑或橫截面圓的直徑大0.08 0.2mrn;金剛石條鑲嵌在針桿(2)—端的鑲嵌孔(5) 內(nèi)時(shí)，金剛石條的一端與鑲嵌孔(5)的底面接觸。
4、 一種權(quán)利要求1的打標(biāo)機(jī)的金剛石針頭的制作方法，有部件的選料加工、 金剛石條的鑲嵌、針尖的刃磨、針桿與針座連接的過程；所述的部件的選料加工，是將化學(xué)氣相沉積金剛石或天然金剛石切割成四棱 柱、六棱柱或圓柱的形狀的金剛石條；選用鋼材或黃銅材料加工成柱狀針桿(2)， 在針桿(2)的一個(gè)端頭同軸線開鑲嵌孔(5)，鑲嵌孔(5)的直徑比針尖(3)橫截面外接 圓直徑或橫截面圓的直徑大0.08 0.2mm;選用鋼材加工成針座(l)，沿針座(l)軸 線開連接孔(4);所述的金剛石條的鑲嵌，是采用高頻感應(yīng)加熱或乙炔加氧氣的吹管焊接技 術(shù)，用焊料把金剛石條鑲嵌在針桿(2)—端的鑲嵌孔(5)內(nèi)，并使金剛石條的一端 與鑲嵌孔(5)的底面接觸，冷卻；所述的針尖的刃磨，是將針桿(2)裝在旋轉(zhuǎn)卡盤上，用金剛石砂輪把鑲嵌金 剛石條的一端磨成圓錐尖，再將金剛石條的裸露端磨成表面為球面形狀，制成針 尖(3);所述的針桿與針座連接，是采用高頻感應(yīng)加熱針座(1)使連接孔(4)內(nèi)焊料熔 融的方法，或采用高頻感應(yīng)加熱針座(1)使連接孔(4)擴(kuò)脹的方法，并用濕巾冷卻 針桿(2)有針尖(3)的一端，使針桿(2)插入連接孔(4)，冷卻制得產(chǎn)品。
5、 按照權(quán)利要求4所述的打標(biāo)機(jī)的金剛石針頭的制作方法，其特征在于，所述的焊料，是BAg45CuZnCd、 BAg42CuZnCd、 BAg40CuZnCd、 BAg38CuZnCd、 BAg35CuZnCd、或銀銅509焊料；所述的高頻感應(yīng)加熱針座(1)使連接孔(4)擴(kuò)脹 的辦法，是使黃銅材料的底座(l)在600 70(TC下與針桿(2)熱套連接。
全文摘要
本發(fā)明的打標(biāo)機(jī)的金剛石針頭及其制作方法屬于打標(biāo)、刻字的技術(shù)領(lǐng)域。由針座(1)、針桿(2)、針尖(3)以及連接孔(4)、鑲嵌孔(5)組成；針尖(3)由金剛石條構(gòu)成，頂端表面為球面形狀；在鑲嵌孔(5)與金剛石條的側(cè)面之間充有焊料。制作有部件的選料加工、金剛石條的鑲嵌、針尖的刃磨、針桿與針座連接的過程。本發(fā)明在使用過程中金剛石不脫落，性能穩(wěn)定，壽命長(zhǎng)，針尖硬度高，可多次修磨。不僅可替代傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金針頭或碳化硅針頭，而且能實(shí)現(xiàn)上述針頭無法滿足的硬質(zhì)材料工件的打標(biāo)，擴(kuò)展氣動(dòng)打標(biāo)和電動(dòng)打標(biāo)的應(yīng)用領(lǐng)域。
文檔編號(hào)B41J3/407GK101422988SQ2008100515
公開日2009年5月6日 申請(qǐng)日期2008年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月10日
發(fā)明者呂憲義, 姜志剛, 張淑玲, 林志偉 申請(qǐng)人:吉林大學(xué);長(zhǎng)春八方金剛石科技有限公司