專利名稱：磨料優(yōu)化排布的釬焊與燒結的多層金剛石工具的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及材料加工領域，具體涉及一種具有磨料優(yōu)化排布的釬焊與燒 結的多層金剛石工具，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、硬質合金、硅片、磁性材料等材料的 鉆、切、磨加工。
背景技術：
目前，金屬結合劑金剛石磨料工具可分為電鍍、燒結、釬焊三種類型。電鍍 金剛石工具僅靠鍍層機械包埋鑲嵌金剛石磨料，在金剛石與鍍層界面上沒有結合 強度，燒結金剛石工具是用金屬粉末與金剛石磨料顆?；旌蠅号鳠Y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合強度。這兩種工具的金剛石 磨料在重負荷作業(yè)時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、燒結金剛石工具磨料把持強度低，過早脫落的問題，近十多年來， 國內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，該反應改善了熔化釬焊組分對磨料表面的潤濕爬升能力， 使結合劑和金剛石磨料之間兼容性增強，提升了附著粘結強度，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 參加切磨削加工，幾乎同時磨鈍后，因與結合劑結合強度高不易脫落，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 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 具制作成本中相當大的部分，而已報道的文獻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道。3、電鍍、燒結、釬焊工藝制作的金剛石工具各具優(yōu) 勢，能否將它們優(yōu)勢進行集成，取長補短，制作性能更加優(yōu)異的工具，尚無文獻 報道。
發(fā)明內容
本實用新型的目的是提供一種磨料優(yōu)化排布的釬焊與燒結的多層金剛石磨 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，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)有技術的 不足之處。
本實用新型的目的是以如下技術方案實現(xiàn)的 一種磨料優(yōu)化排布的釬焊與燒 結的多層金剛石工具，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 焊結合劑釬焊固定在V型槽與樓梯狀臺階的臺階面上，單個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有充填胎體材料。
所述的磨料優(yōu)化排布的釬焊與燒結的多層金剛石工具，在基體上設置有多個 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的多層金剛石工具，在基體上開有多個樓 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合劑釬焊 固定在V型槽與樓梯狀臺階面上，V型槽內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。。
本實用新型的優(yōu)點是將金剛石釬焊鉆頭、鋸片、磨輪工作區(qū)基體結構設計 成樓梯狀帶有V型槽的臺階結構，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， 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 石磨料結合固定牢固，工具壽命長；兩樓梯間的凹谷中燒結充填胎體材料可顯著 提高工具切磨削加工時的穩(wěn)定性，減緩或避免被加工材料的崩邊現(xiàn)象，提高加工 質量。
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明


圖1為本實用新型的優(yōu)選V型槽臺階方案與純臺階方案對比的剖視圖； 圖2為本實用新型樓梯狀V型槽臺階與金剛石磨料位置關系的剖視圖3為本實用新型釬焊后金剛石磨料、釬焊結合劑、樓梯狀臺階V型槽、基 體之間相互位置關系的剖視圖4為本實用新型在兩樓梯狀齒間的凹谷中燒結充填胎體材料后的剖視圖； 圖5為本實用新型燒結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.釬焊結合劑、6.燒結 胎體材料、7.凹谷
具體實施方式
如圖l所示，對比了已有技術與本實用新型技術的不同點，已有技術金剛石 磨料2釬焊在基體平面上，在釬焊時，金剛石的平表面被釬焊結合劑拉至基體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 留于微細溝紋槽的一或兩側，可通過對基體化學蝕刻或電火花或機械加工的方法 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中熱壓燒結的充填胎體材料6經修整后，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中燒結有充填胎體材料6。
所述的磨料優(yōu)化排布的釬焊與燒結的多層金剛石工具，在基體1上設置有多 個樓梯狀臺階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的多層金剛石工具，基體1上開有多個樓 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 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° 。
權利要求1.一種磨料優(yōu)化排布的釬焊與燒結的多層金剛石工具，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)中燒結有充填胎體材料(6)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的磨料優(yōu)化排布的釬焊與燒結的多層金剛石工具，其 特征在于在基體(1)上設置有多個樓梯狀臺階(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)權利要求1所述的磨料優(yōu)化排布的釬悍與燒結的多層金剛石工具，其 特征在于基體(1)上開有多個樓梯狀臺階(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。。
專利摘要本實用新型涉及材料加工領域，具體涉及一種具有磨料優(yōu)化排布的釬焊與燒結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)基體結構設計成樓梯狀臺階結構，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充填胎體材料，這種工具磨料優(yōu)化排布，集成釬焊與燒結兩工藝優(yōu)勢，磨料分步投入使用為多層結構，鉆、切、磨加工時具有加工效率高，工具壽命長，加工質量好等優(yōu)點。
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