一種改進(jìn)型金剛石磨料工具的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種改進(jìn)型金剛石磨料工具，包括基體和設(shè)置在基體表面工作區(qū)的金剛石磨料，所述基體表面的工作區(qū)是設(shè)有數(shù)級(jí)臺(tái)階的臺(tái)階面，每個(gè)臺(tái)階均由豎直面和水平面組成，臺(tái)階面自工作方向逐級(jí)降低，在每個(gè)臺(tái)階的水平面上開(kāi)有至少一個(gè)用于容納金剛石磨料下部的安裝槽，金剛石磨料嵌裝在安裝槽中并在臺(tái)階面上呈有序排布，金剛石磨料的最高端為其尖端或者棱邊，位于臺(tái)階面最高部位的金剛石磨料先投入工作，在該金剛石磨料磨鈍后，其余部位的金剛石磨料逐級(jí)投入工作。本實(shí)用新型金剛石磨料的尖端或棱邊是其最高端，可使金剛石磨料達(dá)到最佳化利用，減小了磨料與加工對(duì)象的接觸面積，磨削力小，加工效率高，延長(zhǎng)了金剛石磨料工具的使用壽命。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種改進(jìn)型金剛石磨料工具
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種改進(jìn)型金剛石磨料工具，主要用于鉆、切、磨加工金屬、石材、混凝土、玻璃、陶瓷、水晶、硬質(zhì)合金、娃片、磁性材料等材料。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，金屬結(jié)合劑金剛石磨料工具可分為電鍍、燒結(jié)、釬焊三種類(lèi)型。其中，電鍍金剛石工具僅靠鍍層機(jī)械包埋鑲嵌金剛石磨料，在金剛石與鍍層界面上沒(méi)有結(jié)合強(qiáng)度；而燒結(jié)金剛石工具是用金屬粉末與金剛石磨料顆粒混合壓坯燒結(jié)制成的，在孕鑲金剛石磨料與胎體材料界面上既不浸潤(rùn)也無(wú)結(jié)合強(qiáng)度。上述這兩種工具的金剛石磨料在重負(fù)荷作業(yè)時(shí)都會(huì)因把持力不夠而過(guò)早脫落，磨料利用率低，工具壽命短。
[0003]為解決電鍍、燒結(jié)金剛石工具磨料把持強(qiáng)度低、過(guò)早脫落的問(wèn)題，近十多年來(lái)，國(guó)內(nèi)外研究用釬焊法制作金剛石磨料工具，由于金剛石磨料和熔化釬料中的活性元素如Cr、Ti等反應(yīng)，該反應(yīng)改善了熔化釬焊組分對(duì)磨料表面的潤(rùn)濕爬升能力，因此使結(jié)合劑和金剛石磨料之間兼容性增強(qiáng)，提升了附著粘結(jié)強(qiáng)度，進(jìn)而解決了工具上金剛石磨料把持力不夠的問(wèn)題，使得釬焊金剛石工具得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
[0004]目前，材料加工領(lǐng)域以單層釬焊金剛石工具為主，這些單層釬焊金剛石工具在使用過(guò)程中存在以下缺陷:
[0005]1、由于釬焊金剛石套料鉆、鋸片、磨輪、串珠粘接金剛石的面分別為套料鉆基體的端面、鋸片基體的外圓周面、磨輪與串珠基體的外圓柱面，這些面上的金剛石磨粒幾乎同時(shí)參加切磨削加工，這些金剛石磨粒幾乎同時(shí)磨鈍，當(dāng)磨鈍后，因其與結(jié)合劑結(jié)合強(qiáng)度高而不易脫落，因此增大了與加工對(duì)象的接觸面積，造成工具難以提供適度的壓力行使有效的磨肖IJ，使得切割效率與加工質(zhì)量降低，若通過(guò)減少工具表面的金剛石磨粒的數(shù)量來(lái)減小切割力、提高切割效率，將導(dǎo)致工具壽命大大縮短。
[0006]2、規(guī)整的金剛石磨料為六面體或八面體或十二面體，且表面多為相互平行的平面，在釬焊過(guò)程中金剛石磨料漂浮在液相釬料表層，在液相金屬釬料表面張力作用下，工具表面的金剛石顆粒受拉力作用，使得金剛石磨料表面的平面平行于工具基體表面，因此在切磨削期間，按此方式定位的新磨料，其作用等同于已磨損出大平面的舊磨料，導(dǎo)致金剛石磨料鋒利的頂尖與棱邊沒(méi)能得到很好地利用。金剛石磨料是金剛石磨料工具中最昂貴的組成部分，由于其鋒利的頂尖與棱邊沒(méi)能好好利用，造成了變相浪費(fèi)。
[0007]3、通過(guò)釬焊工藝制作的金剛石磨料工具各具優(yōu)勢(shì)，同時(shí)又各有缺陷，無(wú)法集中實(shí)現(xiàn)更加優(yōu)異的性能。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]本實(shí)用新型的目的在于提供一種加工效率高、可延長(zhǎng)工具使用壽命、提高加工質(zhì)量的改進(jìn)型金剛石磨料工具。
[0009]實(shí)用新型的上述目的通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):一種改進(jìn)型金剛石磨料工具，包括基體和設(shè)置在基體表面工作區(qū)的金剛石磨料，其特征在于:所述基體表面的工作區(qū)是設(shè)有數(shù)級(jí)臺(tái)階的臺(tái)階面，每個(gè)臺(tái)階均由豎直面和水平面組成，所述臺(tái)階面自工作方向逐級(jí)降低，在每個(gè)臺(tái)階的水平面上開(kāi)有至少一個(gè)用于容納金剛石磨料下部的安裝槽，所述金剛石磨料嵌裝在安裝槽中并在臺(tái)階面上呈有序排布，所述金剛石磨料的最高端為其尖端或者棱邊，使位于臺(tái)階面最高部位的金剛石磨料先投入工作，并在該金剛石磨料磨鈍后，其余部位的金剛石磨料逐級(jí)投入工作。
[0010]本實(shí)用新型金剛石磨料的尖端或棱邊是金剛石磨料的最高端，因此使金剛石磨料達(dá)到最佳化利用，處于臺(tái)階面最高部位的金剛石磨料先開(kāi)始工作，隨著該部位的金剛石的磨損，其余部位的金剛石磨料逐級(jí)投入工作，所以，在進(jìn)行鉆、切、磨加工時(shí)，減小了金剛石磨料與加工對(duì)象的接觸面積，磨削力小，加工效率高，延長(zhǎng)了金剛石磨料工具的使用壽命。
[0011]本實(shí)用新型所述基體表面的工作區(qū)為齒狀面，每個(gè)齒均由兩個(gè)平面組成，至少其中一個(gè)平面上設(shè)有數(shù)級(jí)臺(tái)階構(gòu)成所述的臺(tái)階面。
[0012]為了提高金剛石磨料工具切磨削加工時(shí)的穩(wěn)定性，減緩、甚至避免被加工材料的崩邊現(xiàn)象，提高加工質(zhì)量，作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，齒狀面上相鄰齒之間的凹谷中填充有胎體材料，位于臺(tái)階面最高部位的金剛石磨料的最高端露出胎體材料，處于臺(tái)階面最高部位的金剛石磨料先投入工作，隨著其余部位的胎體材料逐步磨除使該部位的金剛石磨料逐步出露而投入工作。
[0013]本實(shí)用新型所述安裝槽的槽內(nèi)面與金剛石磨料的下部表面相適應(yīng)，即所述安裝槽的槽內(nèi)面由多個(gè)錐形槽組成，所述錐形槽的頂角對(duì)應(yīng)于金剛石磨料的尖端，所述安裝槽的開(kāi)放角為50?150°，優(yōu)選為120°。安裝槽的寬度足以使金剛石磨料立于安裝槽中且使其靠在安裝槽內(nèi)的一側(cè)或兩側(cè)面上，保證金剛石磨料不會(huì)發(fā)生傾斜，實(shí)現(xiàn)金剛石磨料的最高端為其尖端或者棱邊的目的。錐形槽可由對(duì)基體化學(xué)蝕刻或電火花或機(jī)械加工的方法制作得到。
[0014]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方式，所述安裝槽的深度是金剛石磨料粒徑的30%?50%。
[0015]本實(shí)用新型所述單個(gè)臺(tái)階的高度是金剛石磨料粒徑的60%?90%。
[0016]本實(shí)用新型所述金剛石磨料放置在安裝槽中并使金剛石磨料的最高端為其尖端或者棱邊，再將金剛石磨料釬焊在安裝槽內(nèi)實(shí)現(xiàn)金剛石磨料嵌裝在安裝槽中。
[0017]本實(shí)用新型所述金剛石磨料工具為整體鉆頭、鋸片、磨輪、串珠、節(jié)塊、刀頭或磨塊。
[0018]本實(shí)用新型所述胎體材料為燒結(jié)用金屬粉末或釬焊合金粉；或者胎體材料是燒結(jié)用金屬粉末和釬焊合金粉按照質(zhì)量比50-70%:50-30%均勻混合而成的混合物,稱(chēng)為金屬釬焊合金混合粉。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下顯著的效果:
[0020]⑴本實(shí)用新型金剛石磨料的最高端是其尖端或棱邊，而且臺(tái)階面最高部位的金剛石磨料先開(kāi)始工作，隨著金剛石磨料的磨損，其余部位的金剛石磨料逐級(jí)投入工作，在進(jìn)行鉆、切、磨加工時(shí)，減小了金剛石磨料與加工對(duì)象的接觸面積，磨削力小，加工效率高，延長(zhǎng)了磨具的使用壽命，同時(shí)使金剛石磨料達(dá)到最佳化利用。
[0021]⑵位于多級(jí)臺(tái)階上的金剛石磨料逐級(jí)參加工作，且臺(tái)階的豎直面與水平面、安裝槽的錐形槽面對(duì)金剛石磨料具有支撐作用，再加上采用釬焊固定金剛石磨料，使得金剛石磨料結(jié)合固定牢固，延長(zhǎng)了工具的使用壽命。
[0022]⑶齒狀面的相鄰齒之間的凹谷中填充有胎體材料，可以提高工具切磨削加工時(shí)的穩(wěn)定性，減緩或避免被加工材料發(fā)生崩邊現(xiàn)象，提高了加工質(zhì)量。
[0023]⑷本實(shí)用新型的金剛石磨料優(yōu)化排布，并集釬焊與燒結(jié)兩種工藝的優(yōu)勢(shì)為一體。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0025]圖1是本實(shí)用新型在臺(tái)階的水平面上開(kāi)設(shè)安裝槽的局部示意圖；
[0026]圖2是本實(shí)用新型軸向局部剖視圖之一(顯示出基體表面工作區(qū)的齒狀面，金剛石磨料尚未嵌裝在安裝槽中)；
[0027]圖3是本實(shí)用新型軸向局部剖視圖之二 (金剛石磨料嵌裝在安裝槽中)；
[0028]圖4是本實(shí)用新型填充胎體材料后的軸向局部剖視圖；
[0029]圖5是本實(shí)用新型對(duì)胎體材料進(jìn)行修整后的軸向局部剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]如圖1?5所示，是本實(shí)用新型一種改進(jìn)型金剛石磨料工具，包括基體和設(shè)置在基體表面的工作區(qū)的金剛石磨料2，基體表面的工作區(qū)為齒狀面，在本實(shí)施例中，圖2?5顯示為兩個(gè)齒1，每個(gè)齒I均由兩個(gè)平面組成，其中一個(gè)面為豎直平面，另一個(gè)平面上設(shè)有數(shù)級(jí)臺(tái)階3，從而構(gòu)成臺(tái)階面。每個(gè)臺(tái)階3均由豎直面和水平面組成，臺(tái)階面自工作方向A逐級(jí)降低，在每個(gè)臺(tái)階的水平面上開(kāi)有至少一個(gè)用于容納金剛石磨料下部的安裝槽4，金剛石磨料2由釬焊結(jié)合劑5釬焊固定在安裝槽4中并在臺(tái)階面上呈有序排布，金剛石磨料2的最高端為其尖端或者棱邊，使位于臺(tái)階面最高部位的金剛石磨料先投入工作，并在該金剛石磨料磨鈍后，其余部位的金剛石磨料逐級(jí)投入工作。臺(tái)階的豎直面、水平面與安裝槽的槽面共同支撐金剛石磨料，可使金剛石磨料結(jié)合固定牢固，延長(zhǎng)工具的使用壽命。
[0031]安裝槽4的槽內(nèi)面與金剛石磨料2下部表面相適應(yīng)，即安裝槽4的槽內(nèi)面由多個(gè)錐形槽組成，錐形槽的頂角對(duì)應(yīng)于金剛石磨料的尖端，在本實(shí)施例中，安裝槽4的開(kāi)放角為120°。安裝槽4的深度是金剛石磨料2粒徑的40%。單個(gè)臺(tái)階高度Hl為金剛石磨料粒徑的80%。使得金剛石磨料2能夠立于安裝槽4中且靠在安裝槽4內(nèi)的一側(cè)或兩側(cè)面上，保證了在釬焊前金剛石磨料不會(huì)發(fā)生傾斜，實(shí)現(xiàn)了金剛石磨料的最高端為其尖端或者棱邊的目的。錐形槽可由對(duì)基體化學(xué)蝕刻或電火花或機(jī)械加工的方法制作得到。
[0032]齒狀面上相鄰齒I之間的凹谷7中填充有胎體材料6，位于臺(tái)階面最高部位的金剛石磨料的最高端露出胎體材料，處于臺(tái)階面最高部位的金剛石磨料先投入工作，隨著其余部位的胎體材料逐步磨除使該部位的金剛石磨料逐步出露而投入工作。
[0033]一種上述改進(jìn)型金剛石磨料工具的制作方法，包括以下步驟:
[0034]⑴在金剛石磨料工具基體表面的工作區(qū)加工成齒狀面，使每個(gè)齒均由兩個(gè)平面組成，其中一個(gè)平面是豎直面，在另一個(gè)平面上加工出數(shù)級(jí)臺(tái)階構(gòu)成臺(tái)階面，每個(gè)臺(tái)階均由豎直面和水平面組成，該臺(tái)階面自工作方向A逐級(jí)降低；
[0035]⑵在每個(gè)臺(tái)階的水平面上加工出至少一個(gè)用于容納金剛石磨料下部的安裝槽4，安裝槽4的槽內(nèi)面與金剛石磨料2下部表面相適應(yīng)，即安裝槽4的槽內(nèi)面由多個(gè)錐形槽組成，錐形槽的頂角對(duì)應(yīng)于金剛石磨料2的尖端，安裝槽的開(kāi)放角為120°，安裝槽4的深度是金剛石磨料2粒徑的40%。單個(gè)臺(tái)階高度Hl為金剛石磨料粒徑的80%，錐形槽可用電火花線(xiàn)切割及其它加工方法一次加工出；
[0036]⑶將金剛石磨料先放置在安裝槽中并使金剛石磨料的最高端為其尖端或者棱邊，再將金剛石磨料釬焊在安裝槽內(nèi)實(shí)現(xiàn)金剛石磨料嵌裝在安裝槽中；
[0037]⑷待所有的金剛石磨料2嵌裝完畢后，金剛石磨料2在臺(tái)階面上呈有序排布。完成后，在相鄰齒I之間的凹谷7中燒結(jié)填充胎體材料6，燒結(jié)工藝可以采用熱壓燒結(jié)工藝，也可用冷壓后再真空或氣體保護(hù)爐中燒結(jié)工藝。填充后，修整胎體材料6以獲得所需要的金剛石磨料工具形狀并使位于臺(tái)階面最高部位的金剛石磨料2的最高端露出胎體材料6。修整時(shí)可用砂輪、修整筆、電火花、電解等方法修整修銳。
[0038]胎體材料為燒結(jié)用金屬粉末(如Fe粉、Cu粉、Sn粉等)或釬焊合金粉(如N1-Cr合金、Cu-Sn-Ti合金、Ag-Cu-Ti合金等)；或者胎體材料是燒結(jié)用金屬粉末和釬焊合金粉按照質(zhì)量比50-70%:50-30%均勻混合而成的混合物。胎體材料中還可以包含增強(qiáng)某性能所設(shè)計(jì)的成分，例如，添加W、WC、SiC、金剛石微粉來(lái)提高耐磨的硬材料，添加硫化鑰、硫化銅、石墨、六方氮化硼作固體潤(rùn)滑劑的軟材料，添加碳酸氫氨等作造孔材料。
[0039]本實(shí)用新型金剛石磨料工具可以為整體鉆頭、鋸片、磨輪、串珠、節(jié)塊、刀頭、磨塊或其它類(lèi)型金剛石磨料工具。
[0040]本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此，按照本實(shí)用新型的上述內(nèi)容，利用本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，在不脫離本實(shí)用新型上述基本技術(shù)思想前提下，本實(shí)用新型安裝槽的開(kāi)放角為50?150° ;安裝槽的深度是金剛石磨料粒徑的30%?50% ;單個(gè)臺(tái)階的高度是金剛石磨料粒徑的60%?90% ;臺(tái)階的數(shù)量、齒數(shù)量、安裝槽及金剛石磨料的數(shù)量可根據(jù)制作金剛石磨料工具的實(shí)際情況來(lái)確定；另外，齒兩面均可以為臺(tái)階面；因此，本實(shí)用新型還可以做出其它多種形式的修改、替換或變更，均落在本實(shí)用新型權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種改進(jìn)型金剛石磨料工具，包括基體和設(shè)置在基體表面工作區(qū)的金剛石磨料，其特征在于:所述基體表面的工作區(qū)是設(shè)有數(shù)級(jí)臺(tái)階的臺(tái)階面，每個(gè)臺(tái)階均由豎直面和水平面組成，所述臺(tái)階面自工作方向逐級(jí)降低，在每個(gè)臺(tái)階的水平面上開(kāi)有至少一個(gè)用于容納金剛石磨料下部的安裝槽，所述金剛石磨料嵌裝在安裝槽中并在臺(tái)階面上呈有序排布，所述金剛石磨料的最高端為其尖端或者棱邊，使位于臺(tái)階面最高部位的金剛石磨料先投入工作，并在該金剛石磨料磨鈍后，其余部位的金剛石磨料逐級(jí)投入工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)型金剛石磨料工具，其特征在于:所述基體表面的工作區(qū)為齒狀面，每個(gè)齒均由兩個(gè)平面組成，至少其中一個(gè)平面上設(shè)有數(shù)級(jí)臺(tái)階構(gòu)成所述的臺(tái)階面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改進(jìn)型金剛石磨料工具，其特征在于:齒狀面上相鄰齒之間的凹谷中填充有胎體材料，位于臺(tái)階面最高部位的金剛石磨料的最高端露出胎體材料，處于臺(tái)階面最高部位的金剛石磨料先投入工作，隨著其余部位的胎體材料逐步磨除使該部位的金剛石磨料逐步出露而投入工作。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改進(jìn)型金剛石磨料工具，其特征在于:所述胎體材料為燒結(jié)用金屬粉末或釬焊合金粉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4任一項(xiàng)所述的改進(jìn)型金剛石磨料工具，其特征在于:所述安裝槽的槽內(nèi)面與金剛石磨料下部表面相適應(yīng)，即所述安裝槽的槽內(nèi)面由多個(gè)錐形槽組成，所述錐形槽的頂角對(duì)應(yīng)于金剛石磨料的尖端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的改進(jìn)型金剛石磨料工具，其特征在于:所述安裝槽的開(kāi)放角為 50 ?150。。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的改進(jìn)型金剛石磨料工具，其特征在于:所述安裝槽的深度是金剛石磨料粒徑的30%?50%。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的改進(jìn)型金剛石磨料工具，其特征在于:所述單個(gè)臺(tái)階的高度是金剛石磨料粒徑的60%?90%。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的改進(jìn)型金剛石磨料工具，其特征在于:所述金剛石磨料放置在安裝槽中并使金剛石磨料的最高端為其尖端或者棱邊，再將金剛石磨料釬焊在安裝槽內(nèi)實(shí)現(xiàn)金剛石磨料嵌裝在安裝槽中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的改進(jìn)型金剛石磨料工具，其特征在于:所述金剛石磨料工具為整體鉆頭、鋸片、磨輪、串珠、節(jié)塊、刀頭或磨塊。
【文檔編號(hào)】B24D15/02GK203696796SQ201320578148
【公開(kāi)日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】牟新, 肖冰, 陳新標(biāo), 彭潤(rùn)生, 張培元, 郝麗蓉, 梁逸杰 申請(qǐng)人:廣東省電力線(xiàn)路器材廠(chǎng)