專利名稱：磨料優(yōu)化排布的釬焊與燒結(jié)的多層金剛石工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及材料加工領(lǐng)域，具體涉及一種具有磨料優(yōu)化排布的釬焊與燒 結(jié)的多層金剛石工具，它包括鉆頭、鋸片、磨輪、串珠等金剛石工具，主要用于 金屬、石材、混凝土、玻璃、陶瓷、水晶、硬質(zhì)合金、硅片、磁性材料等材料的 鉆、切、磨加工。
背景技術(shù)：
目前，金屬結(jié)合劑金剛石磨料工具可分為電鍍、燒結(jié)、釬焊三種類型。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有結(jié)合 強(qiáng)度，燒結(jié)金剛石工具是用金屬粉末與金剛石磨料顆?；旌蠅号鳠Y(jié)制成的，在 孕鑲金剛石磨料與胎體材料界面上既不浸潤也無結(jié)合強(qiáng)度。這兩種工具的金剛石 磨料在重負(fù)荷作業(yè)時(shí)都會因把持力不夠而過早脫落,磨料利用率低，工具壽命短。 為解決電鍍、燒結(jié)金剛石工具磨料把持強(qiáng)度低，過早脫落的問題，近十多年來， 國內(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磨料表面的潤濕爬升能力， 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，解決了工具上金 剛石磨料把持力不夠的問題，釬焊金剛石工具得到了越來越廣泛的應(yīng)用，市場份 額正穩(wěn)步提升。因單層釬焊金剛石工具制作容易，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程中暴露出一些問題，制 約了釬焊金剛石工具在加工領(lǐng)域的迅速推廣，問題主要表現(xiàn)為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，幾乎同時(shí)磨鈍后，因與結(jié)合劑結(jié)合強(qiáng)度高不易脫落，與加工對 象接觸面積增大，工具難以提供適度的壓力行使有效的磨削，切割效率與加工質(zhì) 量降低，若減少工具表面的金剛石數(shù)量，雖切割力小，切割效率高，但工具壽命 短。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 的面，在釬焊過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，使得金剛石磨料的平表面平行于工 具基體表面，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，而鋒利的頂尖與棱邊卻沒能得到很好利用。金剛石磨料往往占據(jù)工 具制作成本中相當(dāng)大的部分，而已報(bào)道的文獻(xiàn)資料尚無工具中最昂貴成分金剛石
磨料粒最佳化利用的報(bào)道。3、電鍍、燒結(jié)、釬焊工藝制作的金剛石工具各具優(yōu) 勢，能否將它們優(yōu)勢進(jìn)行集成，取長補(bǔ)短，制作性能更加優(yōu)異的工具，尚無文獻(xiàn) 報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種磨料優(yōu)化排布的釬焊與燒結(jié)的多層金剛石磨 料工具，包括基體、金剛石磨料、樓梯狀臺階，在基體上開有多個(gè)樓梯狀臺階， 在臺階面上開有V型槽，金剛石磨料釬焊固定在V型槽與臺階面上，固定在V 型槽的金剛石磨料的尖端或棱邊處于最髙端，鉆、切、磨加工時(shí)，減小了金剛石 磨料與加工對象的接觸面積，磨削力小，加工效率高，能有效地克服現(xiàn)有技術(shù)的 不足之處。
本實(shí)用新型的目的是以如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 一種磨料優(yōu)化排布的釬焊與燒 結(jié)的多層金剛石工具，包括基體、金剛石磨料、樓梯狀臺階、其特征在于在基 體上設(shè)置有樓梯狀臺階，在樓梯狀臺階的臺階面上開有V型槽，金剛石磨料由釬 焊結(jié)合劑釬焊固定在V型槽與樓梯狀臺階的臺階面上，單個(gè)臺階的高度是金剛石 粒徑尺度的60%~90%，在兩樓梯狀齒間的凹谷中燒結(jié)有充填胎體材料。
所述的磨料優(yōu)化排布的釬焊與燒結(jié)的多層金剛石工具，在基體上設(shè)置有多個(gè) 樓梯狀臺階，在樓梯狀臺階的臺階面上可直接釬焊固定金剛石磨料。
所述的磨料優(yōu)化排布的釬焊與燒結(jié)的多層金剛石工具，在基體上開有多個(gè)樓 梯狀臺階，在樓梯狀臺階的臺階面上開有V型槽，金剛石磨料由釬焊結(jié)合劑釬焊 固定在V型槽與樓梯狀臺階面上，V型槽內(nèi)固定的金剛石磨料使其尖端或棱邊處 于最高端，V型槽的深度小于或等于金剛石粒徑的尺寸，角度為至少5(T ，優(yōu)選 為120。。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是將金剛石釬焊鉆頭、鋸片、磨輪工作區(qū)基體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 成樓梯狀帶有V型槽的臺階結(jié)構(gòu)，金剛石磨料釬焊固定在V型槽與臺階面上，V
型槽定位金剛石磨料使金剛石磨料的尖端或棱邊處于最高端，鉆、切、磨加工時(shí)， 減小了金剛石磨料與加工對象的接觸面積，磨削力小，加工效率高；處于樓梯狀 臺階頂端的金剛石磨料先開始工作，隨著金剛石的磨損，臺階面上的金剛石逐步 投入工作，這使得該金剛石工具上具有多層金剛石磨料參加工作，且臺階的垂直側(cè)面與水平面、V型槽面對金剛石磨料具有支撐作用，再加上是釬焊固定，金剛 石磨料結(jié)合固定牢固，工具壽命長；兩樓梯間的凹谷中燒結(jié)充填胎體材料可顯著 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的崩邊現(xiàn)象，提高加工 質(zhì)量。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明


圖1為本實(shí)用新型的優(yōu)選V型槽臺階方案與純臺階方案對比的剖視圖； 圖2為本實(shí)用新型樓梯狀V型槽臺階與金剛石磨料位置關(guān)系的剖視圖3為本實(shí)用新型釬焊后金剛石磨料、釬焊結(jié)合劑、樓梯狀臺階V型槽、基 體之間相互位置關(guān)系的剖視圖4為本實(shí)用新型在兩樓梯狀齒間的凹谷中燒結(jié)充填胎體材料后的剖視圖； 圖5為本實(shí)用新型燒結(jié)充填胎體材料修整后的剖視圖中l(wèi).基體、2.金剛石磨料、3.臺階、4.V型槽、5.釬焊結(jié)合劑、6.燒結(jié) 胎體材料、7.凹谷
具體實(shí)施方式
如圖l所示，對比了已有技術(shù)與本實(shí)用新型技術(shù)的不同點(diǎn)，已有技術(shù)金剛石 磨料2釬焊在基體平面上，在釬焊時(shí)，金剛石的平表面被釬焊結(jié)合劑拉至基體1 的平表面3，因此，切磨削期間暴露于工件的金剛石面呈平的表面，沒有適合于 有效切削的尖角鋒利面。本實(shí)用新型通過開放角120°的V型槽4，形成暴露的 尖角刃，槽的開放角至少為50° ，優(yōu)選為120° ，槽的寬度要大得足以使磨料停 留于微細(xì)溝紋槽的一或兩側(cè)，可通過對基體化學(xué)蝕刻或電火花或機(jī)械加工的方法 制作溝槽。
如圖2所示，在基體1工作區(qū)域加工出樓梯狀臺階3，每個(gè)臺階3上有一 V 型槽，金剛石磨料有序排布在V型槽與臺階的組合面上。優(yōu)選單個(gè)臺階髙度為金 剛石粒徑尺度的60%—90%,臺階面與V型槽面可用電火花線切割及其它加工方 法一次加工出。
如圖3所示,V型槽4內(nèi)固定的金剛石磨料2，使其尖端或棱邊處于最高端， 臺階的側(cè)面對金剛石形成牢固支撐。
如圖4所示，在兩樓梯狀齒間的凹谷7中熱壓燒結(jié)充填胎體材料6。 如圖5所示，在兩樓梯狀齒間的凹谷7中熱壓燒結(jié)的充填胎體材料6經(jīng)修整后，修整的目的是獲得所要求的形狀和第一層磨料的出露，可用砂輪、修整筆、 電火花、電解等方法修整修銳。
一種磨料優(yōu)化排布的釬焊與燒結(jié)的多層金剛石工具，包括基體l、金剛石磨
料2、樓梯狀臺階3、在基體上設(shè)置有樓梯狀臺階3，在樓梯狀臺階3的臺階面 上開有V型槽4，金剛石磨料2由釬焊結(jié)合劑5釬焊固定在V型槽4與樓梯狀臺 階3的臺階面上，單個(gè)臺階的高度是金剛石粒徑尺度的60%—90%，在兩樓梯狀 齒間的凹谷7中燒結(jié)有充填胎體材料6。
所述的磨料優(yōu)化排布的釬焊與燒結(jié)的多層金剛石工具，在基體1上設(shè)置有多 個(gè)樓梯狀臺階3，在樓梯狀臺階3的臺階面上可直接釬焊固定金剛石磨料2。
所述的磨料優(yōu)化排布的釬焊與燒結(jié)的多層金剛石工具，基體1上開有多個(gè)樓 梯狀臺階3，在樓梯狀臺階3的臺階面上開有V型槽4，金剛石磨料2由釬焊結(jié) 合劑5釬焊固定在V型槽4與樓梯狀臺階3的面上，V型槽4內(nèi)固定的金剛石磨 料2使其尖端或棱邊處于最高端,V型槽4的深度小于或等于金剛石粒徑的尺寸， 角度為至少50° ，優(yōu)選為120° 。
權(quán)利要求1.一種磨料優(yōu)化排布的釬焊與燒結(jié)的多層金剛石工具，包括基體(1)、金剛石磨料(2)、樓梯狀臺階(3)、其特征在于在基體(1)上設(shè)置有樓梯狀臺階(3)，在樓梯狀臺階(3)的臺階面上開有V型槽(4)，金剛石磨料(2)由釬焊結(jié)合劑(5)釬焊固定在V型槽(4)與樓梯狀臺階(3)的臺階面上，單個(gè)臺階的高度是金剛石粒徑尺度的60％-90％，在兩樓梯狀齒間的凹谷(7)中燒結(jié)有充填胎體材料(6)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨料優(yōu)化排布的釬焊與燒結(jié)的多層金剛石工具，其 特征在于在基體(1)上設(shè)置有多個(gè)樓梯狀臺階(3)，在樓梯狀臺階(3)的臺 階面上可直接釬焊固定金剛石磨料(2)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨料優(yōu)化排布的釬悍與燒結(jié)的多層金剛石工具，其 特征在于基體(1)上開有多個(gè)樓梯狀臺階(3)，在樓梯狀臺階(3)的臺階面 上開有V型槽(4)，金剛石磨料(2)由釬焊結(jié)合劑(5)釬焊固定在V型槽(4) 與樓梯狀臺階(3)面上，V型槽(4)內(nèi)固定的金剛石磨料(2)使其尖端或棱 邊處于最高端，V型槽(4)的深度小于或等于金剛石粒徑的尺寸，角度為至少 50。,優(yōu)選為120。。
專利摘要本實(shí)用新型涉及材料加工領(lǐng)域，具體涉及一種具有磨料優(yōu)化排布的釬焊與燒結(jié)的多層金剛石磨料工具，它包括鉆頭、鋸片、磨輪、串珠等金剛石磨料工具，主要用于金屬、石材、混凝土、玻璃、陶瓷、水晶、硬質(zhì)合金、硅片、磁性材料等材料的鉆、切、磨加工，它將金剛石磨料鉆頭、鋸片、磨輪、串珠的工作區(qū)基體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成樓梯狀臺階結(jié)構(gòu)，且在臺階面上加工出V型槽以固定金剛石磨料，使金剛石磨料的尖端或棱邊處于最高端，金剛石磨料釬焊固定在V型槽與臺階面上，兩樓梯狀齒間的凹谷中燒結(jié)充填胎體材料，這種工具磨料優(yōu)化排布，集成釬焊與燒結(jié)兩工藝優(yōu)勢，磨料分步投入使用為多層結(jié)構(gòu)，鉆、切、磨加工時(shí)具有加工效率高，工具壽命長，加工質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B32B19/04GK201151217SQ20072013128
公開日2008年11月19日 申請日期2007年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月7日
發(fā)明者董秀蘭 申請人:徐州華諧科技發(fā)展有限公司