一種磨具及其制作方法技術

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等高多層磨削面。

【技術實現步驟摘要】

專利技術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。
技術介紹
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，或對磨料進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 此磨料的出露狀態始終處于低的水平，呈較低的磨削或切削效率。并因對磨料 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)。孕鑲磨具的另一突出缺點是必須根據工件材質和加工狀況，調整磨料與胎 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。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，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，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，本質上不產生磨 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生 很高的拉應力，易于造成基體變形(釬焊材料冷卻收縮產生牽引力引起的變形)， 或者基體材料內部的雜質、缺陷、內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。
技術實現思路
為了彌補現有磨具技術的上述不足和缺陷，本專利技術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，本專利技術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。以上專利技術通過專利技術者所作的試驗證明，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勢，有廣闊的應用前景。附圖說明圖1為本專利技術優選的第一方案，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為本專利技術優選的第二方案，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為專利技術第一方案構成的圓鋸片700;圖8為專利技術第二方案構成的取芯鉆頭800;圖9為專利技術第一方案構成的帶鋸900;圖10為專利技術第一方案構成的直邊砂輪100;圖11為專利技術第二方案構成的杯形砂輪110;圖12為專利技術第一方案本文檔來自技高網...

【技術保護點】
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等高多層磨削面。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬若飛，
申請(專利權)人：馬若飛，
類型：發明
國別省市：32