專利名稱：一種磨具及其制作方法
一種磨具及其制作方法 技術領域發(fā)明關于一種具有固定了單層的超硬磨料粒的骨架體的磨具，以及制作該 種磨具的方法。
背景技術：
以超硬磨料制作的磨具已廣泛應用于各類材料的加工，所加工的材料例如 建筑材料(如石材、混凝土、瀝青等)、金屬材料(例如硬質(zhì)合金、硬金屬等)、 陶瓷(例如氧化鋁、碳化硅、氮化硅等)、玻璃、以及復合材料。為了適應廣泛 不同的材料屬性和各種加工狀況，滿足經(jīng)濟性加工(例如刀具壽命和效率的綜 合指標)和各種技術要求(例如尺寸公差、輪廓要求、和表面光潔度)，目前已 采用了多種多樣形式的磨具。從磨具的磨料分布狀況來看，磨具的分類主要有 兩種形式 一種是磨料以埋置形式分布、對工件呈多層磨料出露的孕鑲磨具； 另一種是磨料呈單層的表鑲磨具。典型的孕鑲磨具中，磨料以隨機模式分布于胎體(例如金屬、樹脂、陶瓷、 或橡膠)，胎體對磨料起到了支撐和把持的作用。由于超硬磨料具有很強的化學 惰性，因此胎體對磨料的把持僅僅是薄弱的機械鑲嵌式把持，在胎體和磨料的 界面處不能形成有效的化學粘接。即便嘗試采用在胎體粉末中添加對磨料活性 的元素，例如Ti、 Cr、 Mo、 W等，或?qū)δチ线M行活性金屬的鍍層處理(例如Ti、 Cr、 W、 Mo等)，但實際結果卻往往不盡人意。由于磨料只是靠機械式把持，因 此磨料的出露狀態(tài)始終處于低的水平，呈較低的磨削或切削效率。并因?qū)δチ?的把持力弱，磨料傾向于脫落消耗，磨料利用率低，進而使磨具的相對壽命偏 低(例如以單位重量磨料核算加工材料的平方米或延長米數(shù))。孕鑲磨具的另一突出缺點是必須根據(jù)工件材質(zhì)和加工狀況，調(diào)整磨料與胎 體結合劑的搭配，使胎體骨架的磨損率等于或略高于磨料，來保持磨料的有效 更替和恒定的加工狀態(tài)。胎體過軟或過硬將使磨具消耗過快或磨具鈍化，因此 這樣的調(diào)配限定了磨具適用性的廣度。如果以單一技術條件的磨具來應對各種 不同的材質(zhì)，必將帶來其它附加成本的提高。在原技術中，與孕鑲磨具呈鮮明對比的是單層磨具， 一般是通過電鍍技術 (例如Ni)將磨料機械式的附著于基體的工作面。這類磨具一般比孕鑲磨具有更高的初始效率(金剛石磨料可以出露至磨料直徑的約1/3)，但隨著加工的持 續(xù)，因磨料鈍化、破碎或脫落，將使磨具的效率迅速降低。并且因為只有單層 磨料，使磨具的壽命總體處于低的水平。單層磨具的另一種形式，是通過使用 可固化樹脂或膠(例如酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂等)，將磨料固定于基體底層的磨削 面構成磨具。由于對磨料的粘接只是低水平把持的機械包裹，并且任何膠都存 在高溫下的降解性，因此不能承受高的沖擊和高溫條件，從而限定了這類磨具 只用于極低材料切除量并在冷卻條件下加工，例如低溫研磨或拋光。表鑲磨具還有一種形式是釬焊刀具，即通過含有對超硬磨料活性成分的釬 料(例如釬料含碳化物形成元素或氮化物形成元素)，將超硬磨料粒釬焊于基體 磨削面。通過釬焊，在磨料與底層的界面處產(chǎn)生了高強度的化學粘接，工作面 的磨料出露高度可以達2/3以上的磨料直徑尺寸，使磨料與工件形成大面積接 觸，極大的提高了材料切除率，并產(chǎn)生了良好的容屑和冷卻空間。在許多難加 工材料的實驗表明，這種化學粘接極大提高了磨料的把持力，本質(zhì)上不產(chǎn)生磨 料脫落。但這類刀具畢竟只有單層磨料，使其壽命限定在一定的范圍。并因隨 著磨料的鈍化程度加劇和磨料因磨損使其出露高度下降，將使切削效率呈線性 下降趨勢。此外，在磨具的制造方法中，也存在一些不足之處。這些釬焊的工 藝和方法限定了只適合于小型磨具或者厚的基體，例如基體直徑4)200mm以下或 者基體厚度大于10mm以上，否則將帶來很高的初期設備投入、運行成本或高的 廢品率。由于釬焊一般在650'C至105(TC下實施，釬料在加熱和收縮時將產(chǎn)生 很高的拉應力，易于造成基體變形(釬焊材料冷卻收縮產(chǎn)生牽引力引起的變形)， 或者基體材料內(nèi)部的雜質(zhì)、缺陷、內(nèi)應力等造成的基體自身熱變形，這實際制 約了釬焊制品的應用范圍。因此，針對于上述磨具中存在的不足和缺陷，進行以下改進。發(fā)明內(nèi)容為了彌補現(xiàn)有磨具技術的上述不足和缺陷，本發(fā)明目的是提出一種改進的 超硬磨料磨具，該種磨具具有與所述的底層表面相平行的多層磨削面或者與所 述的底層表面同軸心線的回轉(zhuǎn)等高多層磨削面，以及該種磨具的制作方法，利 用該方法制得的磨具具有適應性強、高效率、長壽命的特點。為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是一種磨具，該磨具實施磨削的主體由磨具的基體的底層表面上固定設置的 多個固定了單層的超硬磨料粒的骨架體構成，在所述的基體上固定設置的骨架體以齒形伸出于所述的底層表面，通過在骨架體的長度L和高度H方向上設定 相對于預定的運行方向W傾斜呈0°至90°范圍負角a的主磨削面，構成與所述 的底層表面相平行的多層磨削面或者與所述的底層表面同軸心線的回轉(zhuǎn)等高多 層磨削面。所述的磨料粒與所述的骨架體之間的固定方法可以是釬焊、電鍍、 粘接中的任意一種。一種如上所述的一種磨具的制作方法，包括如下步驟-(a) 加工符合預設條件的骨架體本體，將超硬磨料粒單層固定到所述的骨 架體本體的主磨削面上，形成骨架體，準備基體；(b) 將多個骨架體固定設置于基體，形成磨具，所形成的磨具中，固定了 磨料粒的骨架體以齒形伸出于所述的基體的底層表面，通過在骨架體的長度L 和高度H方向上設定相對于預定的運行方向W傾斜呈0。至90°范圍負角a的主 磨削面，構成與所述的底層表面相平行的多層磨削面或者與所述的底層表面同 軸心線的回轉(zhuǎn)等高多層磨削面。其中，所述的磨料粒與所述的骨架體之間的固定方法可以是釬焊、電鍍、 粘接中的任意一種。另一種如上所述的一種磨具的制作方法，包括如下步驟(a) 加工符合預設條件的骨架體本體，將超硬磨料粒單層固定到所述的骨 架體本體的主磨削面上，形成骨架體，準備基體， 準備胎體材料；(b) 將預定數(shù)量和位置的骨架體埋置于胎體中，構成刀頭，其中所述的刀 頭中包括至少一個骨架體；(c) 將多個刀頭固定設置于基體，形成磨具，所形成的磨具中，固定了磨 料粒的骨架體以齒形伸出于所述的基體的底層表面，通過在骨架體的長度L和 高度H方向上設定相對于預定的運行方向W傾斜呈0°至90°范圍負角a的主磨 削面，構成與所述的底層表面相平行的多層磨削面或者與所述的底層表面同軸 心線的回轉(zhuǎn)等高多層磨削面。其中，所述的磨料粒與所述的骨架體之間的固定方法可以是釬焊、電鍍、粘接中的任意一種。以上發(fā)明通過發(fā)明者所作的試驗證明，以單層磨料骨架體構成的具有多層 磨削面特征的磨具，具有效率和壽命的雙重優(yōu)勢，有廣闊的應用前景。


圖1為本發(fā)明優(yōu)選的第一方案，釬焊了單層的磨料粒2的骨架體1固定于 磨具的基體5;圖2為本發(fā)明優(yōu)選的第二方案，埋置了骨架體1的刀頭10固定于基體5; 圖3為骨架體1上釬焊的磨料粒2的特征放大圖；圖4A、圖4B、圖4C表示了磨具使用期間，固定于基體5上的骨架體1的 磨耗過程；圖5A、圖5B、圖5C、圖5D、圖5E表示了骨架體1的各種形狀；圖6A、圖6B、圖6C、圖6D表示了刀頭10的各種形狀；圖7為發(fā)明第一方案構成的圓鋸片700;圖8為發(fā)明第二方案構成的取芯鉆頭800;圖9為發(fā)明第一方案構成的帶鋸900;圖10為發(fā)明第一方案構成的直邊砂輪100;圖11為發(fā)明第二方案構成的杯形砂輪110;圖12為發(fā)明第一方案構成的仿形砂輪120; 圖13為發(fā)明第二方案構成的可裝卸的螺紋連接式刀頭130; 圖14為設置了圖13的螺紋連接式刀頭130的磨盤134。 其中，1、骨架體，2、磨料粒，3、釬料層，4、固定層，5、基體，51、底 層表面，7、主磨削面，71、坡度主磨削面，72、頂層主磨削面，73、底層主磨削面， 8、次磨削面，81、側(cè)部次磨削面，82、后部次磨削面，9、接合面， 10、刀頭，11、胎體，700、圓鋸片，701、圓板基體，702、裝配孔，800、取芯鉆頭，801、圓柱管形基體，900、帶鋸，901、帶狀基體，100、直邊砂輪，101、圓基體，102、裝配孔，110、杯形砂輪，111、杯形基體，112、裝配孔，120、仿形砂輪，121、仿形基體，130、螺紋連接式刀頭，133、螺柱，134、磨盤，135、盤狀基體。
具體實施方式
本發(fā)明所指的"磨具"，是指對加工材料以實現(xiàn)材料去除為目的的任意形式 加工的磨削工具。包括切削型磨具，例如鋸片、鉆頭、帶鋸等；磨削型磨具， 例如直邊砂輪、杯形砂輪、仿形砂輪、油石等。對加工材質(zhì)和材料達到的要求 (例如切削、磨削、研磨或拋光等)沒有限定，對組合或裝配的形式?jīng)]有限定。任何磨具都可以簡單的概括為兩個主要部分， 一個部分是與工件形成接觸， 進而對材料實施加工的磨削部位；另一部分是對磨削部位形成固定支撐、用于 磨具的裝夾或固定的部分，即磨具的基體。因此，對于本發(fā)明來說，釬焊、電 鍍或粘接了單層磨料粒2的骨架體1構成了磨削的主體，當骨架體1通過焊接、 粘接或機械固定等方式固定于磨具的基體5，所形成的磨具構成的發(fā)明的第一方 案；當骨架體1通過燒結、固結、粘接等方式埋鑲于胎體11形成刀頭10，再將 刀頭10以焊接、粘接或機械固定等方式固定于基體5，所形成的磨具構成的發(fā) 明的第二方案。以下將結合附圖對此予以進一步詳述。圖1和2分別示意性說明的發(fā)明構成磨具的第一和第二方案。參見圖1,所 表示的為釬焊單層超硬磨料粒2的骨架體1，通過焊接、粘接、機械固定等固定 方式固定到基體5的底層表面51，所述的骨架體1以伸出的齒狀出露于基體5 的底層表面51，以此構成了磨具的第一方案。此方案中骨架體1起到了滿足構 成發(fā)明磨具的幾項基本功能，即(1).通過釬料層3在骨架體1設定的磨削面 上釬焊單層的超硬磨料粒2，由此骨架體l在磨具的使用過程中起到磨削作用； (2).骨架體1呈齒形伸出于基體5的底層表面51，通過骨架體1長度L和高 度H上設定相對于預定的運行方向W傾斜呈負角a為0°到90°的主磨削面7， 構成與所述的底層表面51相平行的多層磨削面或者與所述的底層表面51同軸 心線的回轉(zhuǎn)等高多層磨削面；(3).骨架體1可通過固定層4焊接或粘接于基體 5的底層表面51，形成磨具。當設計的骨架體1不適合直接通過焊接、粘接或機械固定方式固定于基體5 的底層表面51時，可以通過燒結、固結、粘接等方式，將預定數(shù)量和位置的骨 架體1埋置于胎體11形成刀頭10，再將刀頭10通過焊接、粘接或機械固定方 式固定于基體5的底層表面51，構成磨具，以此構成了發(fā)明的第二方案。參見圖2，可以將至少一個以釬料層3粘接有超硬磨料粒2的骨架體1，通過燒結、固結、粘接等形式埋置于胎體11構成刀頭10;再通過固定層4將刀頭10固定于基體5的底層表面51，以此構成磨具。與方案1一樣，骨架體l在磨具的使 用過程中發(fā)揮了磨削主體的作用，同時，通過骨架體1呈齒形伸出于基體5的 底層表面51，并在長度L和高度H上設定相對于預定的運行方向W傾斜呈負角 a為0°到90°的主磨削面7，構成與所述的底層表面51相平行的多層磨削面 或者與所述的底層表面51同軸心線的回轉(zhuǎn)等高多層磨削面。在本發(fā)明中，固定于骨架體1的磨料粒2是超硬磨料。發(fā)明所使用的超硬 磨料是指磨料的硬度至少8級，最好為9級以上的磨料，例如天然金剛石、合 成單晶或聚晶金剛石、立方氮化硼或其聚晶、或有類金剛石硬度的材料、或以 上各材料的混合料等。對于加工非黑色金屬材料，磨料將優(yōu)選金剛石，金剛石 的尺寸為63u m至1000 u m范圍，優(yōu)選250 u m至500 u m范圍；對于加工黑色 金屬，磨料將優(yōu)選立方氮化硼，典型的粒度為lOOixm至500pm范圍。并且磨 料將選擇高強度、髙韌性、熱穩(wěn)定、結晶度優(yōu)良、和高耐磨指標的磨料，例如 元素6公司SDB1000鋸切級系列金剛石的SDB1085以上的品級。在應用選擇中， 加入或者混配其它普通磨料(例如碳化硅或者晶種溶膠凝膠氧化鋁)同樣也是 符合要求的。發(fā)明用于釬焊磨料粒2的釬料層3所使用釬料將使超硬磨料粒2以化學形 式粘接于骨架體l，對磨料粒2產(chǎn)生出極高的把持力。因此，在釬料中將含有大 量對磨料形成化學粘結的元素，例如磨料使用金剛石時，釬料含有擇自Cr、 Mo、 Ti、 Zn、 Fe、 Mn、或Si等中的至少 一種碳化物形成元素、或其合金、或其混合 物；當磨料使用立方氮化硼時，釬料含有擇自Ti、 B、或Si等中的至少一種氮 化物或硼化物形成元素、或其合金、或其混合物。通過釬焊，釬料中所含的碳 化物(或氮化物或硼化物)形成元素與磨料表面的碳(或硼或氮)形成碳化物 (或氮化物或硼化物)，以此產(chǎn)生出極高強度的原子粘結。這種化學粘結將使磨 具的磨粒磨損產(chǎn)生自破碎而非脫落的模式，極大的提高了磨料利用率，使磨具 的壽命和效率俱得以提高。發(fā)明使用的骨架體1的材料可以是適合于釬焊和隨后固定于基體5或胎體 11的任意材料，例如金屬或陶瓷等。骨架體材料具有普通釬焊基體材料所要求 的耐熱性、強度、硬度、韌性、耐磨性、可加工性、與釬料和隨后燒結(或固 化)材料的兼容性等物理、化學、和機械性質(zhì)。 一般按取材便利性和經(jīng)濟性來說，骨架體材料優(yōu)選金屬，例如鋼、不銹鋼、工具鋼、銅合金等。圖3出示了本發(fā)明的釬焊有磨料粒2的骨架體1的典型外貌特征，處于磨 料粒2與骨架體1之間的釬料在磨料粒2的底部形成了 "爬伏"，使磨料粒2在 獲得高強度粘接的同時，也呈現(xiàn)出極高的出刃高度，可以達到磨料粒2直徑的 2/3以上，這使磨料粒2可以對加工材料以高侵入率形式進行磨削。釬料可以使 用Ni-Cr基、Cu-Ti基或Cu-Al基等活性釬料，通過工業(yè)渠道所獲得的釬料的釬 焊溫度可以處于650'C至1200'C的范圍，發(fā)明所優(yōu)選使用的釬料熔點在850'C以 下，以此減輕對磨料粒2造成的熱損傷。圖4A示意性的說明本發(fā)明的磨具在使用過程中的(圖1)骨架體1磨損演 變過程。對于磨具來說，在磨削過程中對工件形成接觸的所有工作面統(tǒng)稱作為 磨削面，在設定的磨削面中，對工件產(chǎn)生大體積去除的面可稱作為主磨削面， 對工件僅少量去除、以保持磨具形狀和尺寸功能為主的面可稱作為次磨削面， 而與基體底層表面對接的固定面可稱作為接合面。因此，在圖4A基體5底層表 面51上固定的以齒形伸出的骨架體1，其主磨削面7包括了位于所述的骨架體 1的主體部分上與工件相迎的一側(cè)部并且具有5°至90°的負角a的坡度主磨 削面71、位于所述的骨架體1的頂部并且前角a為零的頂層主磨削面72、位于 所述的骨架體1的底部并且具有90°的負角的底層主磨削面73;其次磨削面8 包括位于所述的骨架體1的側(cè)部并且側(cè)迎著工件的兩個側(cè)部次磨削面81、位于 所述的骨架體1的與工件相背離的一側(cè)的后部次磨削面82;其還具有接合面9。 圖4A出示了未投入使用的完整骨架體1,當磨具開始磨削時，離底層表面51最 遠的頂層主磨削面72首先與工件接觸。由于伸出的齒形結構減少了與工件接觸 的磨料粒2的數(shù)目，這使單粒磨料粒2承受了很高的磨削壓強和剪切力，因此， 以釬焊化學粘接特征的磨料粒2將以高侵入率形式和自破碎磨損為主要特征實 施磨削；隨著磨削的進行，頂層主磨削面72的磨料粒2和頂部部分的骨架體1 將逐漸消耗，出露下伏的坡度主磨削面71的磨料，持續(xù)對工件實施高效加工(圖 4B);進一步隨著坡度主磨削面71的消耗，再接著出露的底層主磨削面73的磨 料粒2投入使用(圖4C)，直到底層主磨削面73消耗殆盡，磨具產(chǎn)生鈍化。因此，通過在基體5上固定的齒形骨架體1伸出于底層表面51,并通過骨 架體1的長度L和高度H上設定相對于預定的運行方向W傾斜呈負角a的主磨 削面7,構成與所述的底層表面51相平行的多層磨削面或者與所述的底層表面 51同軸心線的回轉(zhuǎn)等高多層磨削面，在磨具實施磨削中，磨料粒2按層狀分布呈漸進更替的模式，形成"加工一磨損--出露一加工"的循環(huán)，當首層磨料工 作并磨損后；第二層磨料出露，接著投入加工并磨損；緊接著是第二層的下伏 層磨料出露、投入加工和磨損，以此更替循環(huán)，直到最下層磨料消耗完畢，以 此實現(xiàn)了釬焊有單層磨料粒2的骨架體1構成多層磨具的轉(zhuǎn)換，這種轉(zhuǎn)換形成 了發(fā)明的最重要的釬焊多層磨具特征，使發(fā)明的磨具兼并了單層釬焊磨具的高 效率特征，和孕鑲磨具的長壽命特征。按上所述，只要能使磨具底層表面51出露的齒形骨架體1構設出相對于預 定的運行方向W傾斜呈負角a的主磨削面7，構成與所述的底層表面51相平行 的多層磨削面或者與所述的底層表面51同軸心線的回轉(zhuǎn)等高多層磨削面，骨架 體l可以呈任意的形式。圖5A、 5B、 5C、 5D、 5E示例性的例舉了發(fā)明第 一 方案 可以直接固定于基體5的幾種骨架體1的形態(tài)，其中圖5A所示的骨架體1呈矩 形、圖5B所示的骨架體1呈三角形、圖5C所示的骨架體1呈臺階形、圖5D所 示的骨架體1呈仿形和圖5E所示的骨架體1呈雙排仿形，各所表示的骨架體1 都有固定的行進方向W，并在長度和高度上相對于預定的運行方向W傾斜呈負角 或負角趨勢的釬焊有超硬磨料粒2的主磨削面7，通過焊接、粘接或機械固定方 式，將單層磨料釬焊的骨架體l固定于基體5，便構成了具有發(fā)明特征的多層磨具。當采用的骨架體1因形狀、尺寸等因素不適合于直接固定于磨具基體5時， 則可以通過燒結、固結等方式，用胎體材料將骨架體1埋置形成刀頭10，再采 用焊接、粘接或機械固定方式將刀頭10固定于磨具基體5的底層表面51，構成 磨具，即發(fā)明形成磨具的第二方案。圖6A、 6B、 6C、 6D示例性的表示了按發(fā)明 第二方案可固定于底層表面51的幾種埋置有多個骨架體1的刀頭10的形態(tài)。 刀頭10中所埋置的骨架體1可以呈任意合理的形狀或尺寸，只要能使磨具底層 表面51出露的齒形骨架體1構設出相對于預定的運行方向傾斜呈負角的主磨削 面7，構成與所述的底層表面51相平行的多層磨削面或者與所述的底層表面51 同軸心線的回轉(zhuǎn)等高多層磨削面，形成具有高效和長壽命的雙重特征的發(fā)明磨 具。圖6A表示的為矩形刀頭10，按此形狀刀頭10按標示的直線方向W行進； 圖6B表示了按徑向方向呈弧面的刀頭10，刀頭10適合固定于圓柱形基體5的 圓周邊底層，形成例如直邊砂輪形式的磨具，刀頭10按標示的旋向W行進；圖 6C表示了按軸向方向呈弧面的刀頭10，刀頭10適合固定于圓柱形基體5的端 面底層的外邊沿，形成例如杯形砂輪形式的磨具，刀頭IO按標示的旋向W行進；圖6D表示了呈仿形面刀頭10，刀頭10可固定于圓柱形基體5的圓周邊底層， 形成仿形砂輪，刀頭按所示旋向W行進。發(fā)明的第二方案中，可以在胎體11中按任意設計的數(shù)量和位置排布骨架體 1構成刀頭10。例如圖6A、 6B所示的胎體11中排布的骨架體1,按行進方向W 呈單列排布；而圖6C所示的刀頭IO按行進方向W呈層狀排布，刀頭10的主磨 削面7的骨架體52按交錯位置出露。各層的骨架體1材料可以相同或不同；各 層面的骨架體1數(shù)量可以相同或不同；同時各層面的骨架體1的主磨削面7所 出露的超硬磨料粒2數(shù)也可以相同或不同。這將極大的豐富了發(fā)明磨具的設計 方式，即可以按主磨削面7要求，通過排布骨架體l，來控制主磨削面7上超硬 磨料粒2的分布稠密度，使某些易磨損部位的耐磨性得以提高，某些易鈍化部 位得以耐磨性削弱，并進一步使磨具的主磨削面7能夠以要求的磨損輪廓消耗， 由此提高磨具的特殊要求性能。發(fā)明第二方案構成的模式，極大拓寬和完善了 發(fā)明磨具的應用范圍，與普通的孕鑲多層磨具中磨料呈隨機排列相比，通過發(fā) 明可易于實現(xiàn)超硬磨料粒2在胎體11中的有序排列，使發(fā)明磨具的效率和壽命 遠優(yōu)于常規(guī)技術的普通孕鑲磨具。用來埋置骨架體1以形成刀頭10的胎體11的材料可以由任意已知的材料 構成，只要能滿足于通過燒結、固結、粘接等方式對骨架體1產(chǎn)生固定作用； 在使用期間對骨架體1起到支撐作用；同時滿足于隨后通過釬焊、焊接、粘接、 或機械連接等方式將刀頭10固定于磨具基體5底層表面51，形成最終可以實施 磨削、切削、研磨和拋光作用的磨具。例如胎體材料可以是金屬、陶瓷、樹脂 等。在能滿足骨架體1得以固定支撐形成刀頭10，和滿足于刀頭10固定于磨具 基體5底層表面51形成磨具的前提下，胎體材料可以呈固態(tài)(如塊狀或粉末狀) 或液態(tài)。可以通過任意已知的常規(guī)技術來形成含骨架體1的刀頭10。例如通過 在合理的模具中按預定位置放置骨架體1，再裝填粉末形式的胎體材料(例如可 燒結或熔合的金屬、陶瓷、熱固性樹脂粉末、增強塑料、或其混合物等)，通過 壓制一燒結或熱壓等普通燒結或固化工藝形成刀頭；或者在模具中按預定位置 放置骨架體1，通過(加熱或不加熱的)液態(tài)胎體材料進行澆鑄或浸漬(例如可 固化的液體金屬、有機膠、無機膠等)，在加熱或不加熱的條件下通過固化來形 成刀頭。還可以采用樹脂材料，將多個骨架體1相互粘接成刀頭10。為了使磨具刀頭IO工作面上的磨料粒2產(chǎn)生高的出露并保持連續(xù)的高效加 工，可以要求胎體材料的磨損速率略高于磨料粒2的磨損率。因此，可以參照普通孕鑲磨具的常規(guī)設計方式，可以在胎體材料中添加輔助或促進磨削作用、 或耐磨的任意合理的填料，例如在胎體材料內(nèi)添加"軟質(zhì)"材料，如石墨、六 方氮化硼、云母、二硫化鉬等減摩材料，來促進磨料的出露和降低阻抗力；例 如可以添加"硬質(zhì)"材料，如磨料、陶瓷粉末等硬材料，來提高磨具的抗沖蝕 性等等。由于磨具的磨料粒2的把持已經(jīng)由釬料的化學粘接得以保證，胎體材 料的設計可以不考慮對磨料的把持性，因此所選擇胎體材料可以超出普通孕鑲 刀具胎體材料的選材范圍，同時可采用普通孕鑲刀具常規(guī)運用的方式來增加輔 助功能，這極大的拓寬了磨具的設計空間和磨具的適用范圍，并且可實施的方 法具有簡單性、明確性、和易操作性。將骨架體1通過燒結或固結埋置于胎體 材料構成刀頭10，和將骨架體1或刀頭IO利用焊接、激光焊、點焊、膠粘接和 其它機械固定方式，固定于基體5底層表面51形成磨具，這些都是常規(guī)的普通 成熟技術，并非不構成發(fā)明的新穎特征，再此不再累述。以上對發(fā)明的新穎特征和構成已作了細致的描述，發(fā)明同時也提出了這種 新穎磨具的制作方法。制作發(fā)明磨具方法的第一方案包括的步驟為(a) 加工符合預設條件的骨架體本體，將超硬磨料粒2單層固定到所述的 骨架體本體的主磨削面7上，形成骨架體l，準備基體5;(b) 將骨架體1固定設置于基體5，形成磨具，所形成的磨具中，固定了 磨料粒2的骨架體1以齒形伸出于所述的基體5的底層表面51，通過在骨架體 1的長度L和高度H方向上設定相對于預定的運行方向W傾斜呈0°至90°范圍 負角a的主磨削面7，構成與所述的底層表面51相平行的多層磨削面或者與所 述的底層表面51同軸心線的回轉(zhuǎn)等高多層磨削面。制作發(fā)明磨具方法的第二方案包括的步驟為(a) 加工符合預設條件的骨架體本體，將超硬磨料粒2單層固定到所述的 骨架體本體的主磨削面7上，形成骨架體l，準備基體5， 準備胎體材料；(b) 將預定數(shù)量和位置的骨架體1埋置于胎體11中，構成刀頭10，其中 所述的刀頭10中包括至少一個骨架體1;(c) 將刀頭10固定設置于基體5，形成磨具，所形成的磨具中，固定了磨 料粒2的骨架體1以齒形伸出于所述的基體5的底層表面51,通過在骨架體1的長度L和高度H方向上設定相對于預定的運行方向W傾斜呈0。至90°范圍負 角a的主磨削面7，構成與所述的底層表面51相平行的多層磨削面或者與所述 的底層表面51同軸心線的回轉(zhuǎn)等高多層磨削面。發(fā)明的磨具適合于廣范圍的加工模式，總體上可分為兩類(1)切削型磨 具，例如鋸片、鉆頭、帶鋸等；(2)磨削型磨具，例如平行砂輪、杯形砂輪、 仿形砂輪、油石等。發(fā)明對加工材質(zhì)和材料達到的要求(例如切削、磨削、研 磨、或拋光等)沒有限定，對組合或裝配的形式?jīng)]有限定。圖7、圖8、圖9分別表示了運用發(fā)明原理形成的典型切削型磨具。圖7所 示的為圓鋸片700，通過焊接，使骨架體1按一致的方向固定于帶有裝配孔702 的圓板基體701的圓周邊，形成了按箭頭W旋向并具有負角的多層磨料特征的 鋸片。圖8所示的為取芯鉆頭800，通過燒結使骨架體1埋置于胎體11,形成 刀頭10;再通過焊接，使刀頭10按一致的方向固定于圓柱管形基體801的圓周 端面，形成了按箭頭W旋向并具有負角的多層磨料特征的取芯鉆頭800。圖9所 示的為帶鋸900，通過焊接，使骨架體1按一致的方向固定于帶狀基體901端側(cè)， 形成了按箭頭W方向并具有負角的多層磨料特征的帶鋸900。圖10、圖11、圖12分別表示了運用發(fā)明原理形成的典型磨削型磨具。圖 IO所示的為直邊砂輪100，通過粘接，使骨架體1按一致的方向固定于帶有裝 配孔102的圓基體101的圓周邊，形成了按箭頭W旋向并具有負角的多層磨料 特征的直邊砂輪100。圖11所示的為杯形砂輪110，通過粘接，使具有骨架體1 的刀頭IO按一致的方向固定于具有裝配孔112的杯形基體111的圓周端面，形 成了按箭頭W旋向并具有負角的多層磨料特征的杯形砂輪110。圖12所示的為 仿形砂輪120，通過焊接，使骨架體1按一致的方向固定于仿形基體121的仿形 面，形成了按箭頭W旋向并具有負角的多層磨料特征的仿形砂輪120。圖13表示了按照發(fā)明第二方案構成的螺紋連接式刀頭130，螺紋連接式刀 頭130包括釬焊有單層磨料的骨架體1、胎體11和兩根用于連接的螺柱133。 通過螺紋連接，可以便利的以螺紋連接式刀頭130的行進方向W，按圖14所示 的盤狀基體135的旋向W'對應裝配，形成可拆卸式磨盤134。磨盤134可以是 大尺寸磨具，例如直徑超過小lm以上。通過采用具有發(fā)明特征的可拆卸螺紋連 接式刀頭130，可以重復利用盤狀基體135，獲得高磨削效率、長壽命和節(jié)約成 本的磨具。以上參考附圖的詳細描述，已經(jīng)體現(xiàn)了發(fā)明的具體特征和優(yōu)勢，應該理解發(fā)明的以上描述語言文字的表述方式、附圖和示例，只是為了便利的說明發(fā)明， 并沒有限定性含義。因此，由發(fā)明所提出的新穎的結構特征、使用特性和采用普通技術的成熟 性將可理解，在不背離上述發(fā)明范疇的前提下，可進行各種改進和變化。因此， 發(fā)明將由權力要求和構成同等意義的描述限定。
權利要求
1、一種磨具，該磨具實施磨削的主體由磨具的基體(5)的底層表面上固定設置的多個固定了單層的超硬磨料粒的骨架體構成，其特征在于在所述的基體(5)上固定設置的骨架體以齒形伸出于所述的底層表面，通過在骨架體的長度L和高度H方向上設定相對于預定的運行方向W傾斜呈0°至90°范圍負角α的主磨削面，構成與所述的底層表面相平行的多層磨削面或者與所述的底層表面同軸心線的回轉(zhuǎn)等高多層磨削面。
2、 根據(jù)權利要求1所述的一種磨具，其特征在于所述的磨料粒與所述的 骨架體之間的固定方法可以是釬焊、電鍍、粘接中的任意一種。
3、 一種如權利要求1所述的一種磨具的制作方法，其特征在于包括如下步驟(a) 加工符合預設條件的骨架體本體，將超硬磨料粒單層固定到所述的骨 架體本體的主磨削面上，形成骨架體，準備基體(5);(b) 將多個骨架體固定設置于基體(5)，形成磨具，所形成的磨具中，固 定了磨料粒的骨架體以齒形伸出于所述的基體(5)的底層表面，通過在骨架體 的長度L和高度H方向上設定相對于預定的運行方向W傾斜呈0。至90°范圍負 角a的主磨削面，構成與所述的底層表面相平行的多層磨削面或者與所述的底 層表面同軸心線的回轉(zhuǎn)等高多層磨削面。
4、 根據(jù)權利要求3所述的一種磨具的制作方法，其特征在于所述的磨料 粒與所述的骨架體之間的固定方法可以是釬焊、電鍍、粘接中的任意一種。
5、 一種如權利要求1所述的一種磨具的制作方法，其特征在于包括如下步驟(a) 加工符合預設條件的骨架體本體，將超硬磨料粒單層固定到所述的骨 架體本體的主磨削面上，形成骨架體，準備基體(5)， 準備胎體材料；(b) 將預定數(shù)量和位置的骨架體埋置于胎體中，構成刀頭，其中所述的刀 頭中包括至少一個骨架體；(c) 將多個刀頭固定設置于基體(5)，形成磨具，所形成的磨具中，固定 了磨料粒的骨架體以齒形伸出于所述的基體(5)的底層表面，通過在骨架體的 長度L和高度H方向上設定相對于預定的運行方向W傾斜呈0。至90°范圍負角a的主磨削面，構成與所述的底層表面相平行的多層磨削面或者與所述的底層 表面同軸心線的回轉(zhuǎn)等高多層磨削面。
6、根據(jù)權利要求5所述的一種磨具的制作方法，其特征在于所述的磨料 粒與所述的骨架體之間的固定方法可以是釬焊、電鍍、粘接中的任意一種。
全文摘要
一種磨具及其制作方法，該磨具實施磨削的主體由磨具的基體的底層表面上固定設置的多個固定了單層的超硬磨料粒的骨架體構成，所述的骨架體以齒形伸出于所述的底層表面，通過在骨架體的長度L和高度H方向上設定相對于預定的運行方向W傾斜呈0°至90°范圍負角α的主磨削面，構成與所述的底層表面相平行的多層磨削面或者與所述的底層表面同軸心線的回轉(zhuǎn)等高多層磨削面。該種以單層磨料骨架體構成的具有多層磨削面特征的磨具，具有效率和壽命的雙重優(yōu)勢，有廣闊的應用前景。
文檔編號B24D7/06GK101224563SQ20081001842
公開日2008年7月23日 申請日期2008年1月31日 優(yōu)先權日2008年1月31日
發(fā)明者馬若飛 申請人:馬若飛