CN107538362A - 金刚石切磨工具及其制备方法 - Google Patents

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蒋武峰
徐国栋
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Abstract

本发明涉及一种金刚石切磨工具及其制备方法，属于金刚石工具的技术领域。本发明的金刚石切磨工具，包括由金属结合剂和金刚石颗粒烧结成型的切削部和磨削部，并且所述金属结合剂主要由铜包铁粉组成。所述切削部由多个并排排列的刀齿形成，并且位于两端之间的刀齿长度大于两端的刀齿长度，位于两端之间的刀齿朝非切削工作方向延伸形成所述磨削部，并且所述切削部和磨削部的刀齿具有相同的厚度。本发明的金刚石切磨工具散热性能良好，能够避免或减少切磨刀头的发热变形和烧伤，而且所述工具兼有良好的切削和磨削功能，在无冷却液的高速切磨的条件下也能够防止金刚石刀头的崩裂和断裂。

Description

金刚石切磨工具及其制备方法
技术领域
本发明涉及金刚石工具的技术领域，更具体地说，本发明涉及一种金刚石切磨工具。
背景技术
金刚石刀具是以金刚石为主要切削材料，借助于钎料制成的具有一定形状、性能和用途的工具。目前金刚石工具已经广泛应用于大理石、花岗岩、混凝土等石材或建筑材料的切割、精整、切削等方面。在现有技术中，切削和磨削一般通过不同的金刚石工具实现，加工效率较低。为此，现有技术中也开发了兼具切削和磨削的金刚石工具，但其磨削效果较差，而且由于磨削层较薄容易发生崩裂，尤其是在没有冷却液配合冷却的条件下更容易发生断裂或崩裂。另外，对于兼具切削和磨削的金刚石工具，由于工作时与加工材料的接触面积大导致产生的摩擦热更加集中，因而散热问题，也是金刚石切磨工具亟待解决的技术问题之一。
发明内容
为了克服现有技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种金刚石切磨工具。
为了实现上述发明目的，本发明的第一方面采用了以下技术方案：
一种金刚石切磨工具，其特征在于：包括由金属结合剂和金刚石颗粒烧结成型的切削部和磨削部，并且所述金属结合剂主要由铜包铁粉组成。
其中，所述金属结合剂由25-30wt％的铜粉、13-15wt％的电解合金粉、5-7wt％的锡粉、6-8wt％的镍粉、3-5wt％的锌粉、0-4wt％的稀土合金粉，和余量的铜包铁粉组成。
其中，所述铜包铁粉中，所述的铁粉为高碳铬铁粉。
其中，所述切削部由多个并排排列的刀齿形成，并且位于两端之间的刀齿长度大于两端的刀齿长度，位于两端之间的刀齿朝非切削工作方向延伸形成所述磨削部，并且所述切削部和磨削部的刀齿具有相同的厚度。
其中，所述刀齿中的每一个刀齿从非切削工作面至切削工作面具有逐渐变宽的宽度。
其中，相邻的刀齿之间形成有自切削工作面贯穿至非切削工作面的齿槽；并且所述齿槽由深度不同的第一齿槽和第二齿槽构成；所述第一齿槽的深度大于第二齿槽的深度，第一齿槽位于切削部的表面，而第二齿槽从非切削工作面延伸至切削部的表面。
其中，所述金刚石切磨工具相对的两个主表面上均设置有切削部和磨削部；并且所述两个主表面上的齿槽相互错开设置。
本发明的第二方面还涉及一种金刚石切磨工具的制备方法。
所述制备方法包括以下步骤：
(1)采用主要由铜包铁粉组成的金属结合剂和金刚石颗粒压制金刚石刀头坯体，所述金刚石刀头包括切削部和磨削部；
(2)所述金刚石刀头坯体在保护气氛下于850～900℃烧结10～60min得到金刚石刀头。
其中，所述金属结合剂由25-30wt％的铜粉、13-15wt％的电解合金粉、5-7wt％的锡粉、6-8wt％的镍粉、3-5wt％的锌粉、0-4wt％的稀土合金粉，和余量的铜包铁粉组成。
其中，所述切削部由多个并排排列的刀齿形成，并且位于两端之间的刀齿长度大于两端的刀齿长度，位于两端之间的刀齿朝非切削工作方向延伸形成所述磨削部，并且所述切削部和磨削部的刀齿具有相同的厚度。
与最接近的现有技术相比，本发明的金刚石切磨工具具有以下有益效果：
本发明的金刚石切磨工具散热性能良好，能够避免或减少切磨刀头的发热变形和烧伤，而且所述工具兼有良好的切削和磨削功能，在无冷却液的高速切磨的条件下也能够防止金刚石刀头的崩裂和断裂。
附图说明
图1为本发明的金刚石切磨工具的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明的金刚石切磨工具做进一步的阐述，以期对本发明的技术方案做出更完整和清楚的说明。
图1示出了本发明的金刚石切磨工具，其包括由多个并排排列的刀齿11、 12形成的切削部10。位于两端之间的刀齿12长度大于两端的刀齿11长度，并且位于两端之间的刀齿12朝非切削工作面方向延伸形成磨削部20，并且所述切削部和磨削部的刀齿具有相同的厚度，并且两个主表面上的齿槽相互错开设置。为了保证金刚石切磨工具的散热性，在本发明中所述金刚石切磨工具的切削部和磨削部由金属结合剂和金刚石颗粒在850～900℃烧结10～60min得到，并且所述金属结合剂主要由铜包铁粉组成。所述金属结合剂由25-30wt％的铜粉、13-15 wt％的电解合金粉、5-7wt％的锡粉、6-8wt％的镍粉、3-5wt％的锌粉、0-4wt％的稀土合金粉，和余量的铜包铁粉组成。上述烧结而成的金刚石切磨工具能够避免或减少切磨刀头的发热变形和烧伤。所述铜包铁粉可采用常规的置换反应制备(例如在铁粉中加入硫酸铜溶液反应并通过还原烧结而成)，并且所述铁粉优选为高碳铬铁，从而能够显著改善胎体的硬度和耐磨性。在本发明中采用铜粉、锡粉、镍粉有利于在铜包铁粉的基质中形成固溶强化的固溶体，而且有利于提高与金刚石颗粒的润湿性，提高金刚石颗粒与胎体的把持力。在本发明中，采用的电解合金粉如果高于15wt％，将会导致胎体弱化不利于提高耐磨性，而如果电解合金粉的含量低于13wt％，则会导致烧结胎体对金刚石颗粒的把持力降低，不利于发挥金刚石颗粒的磨削性能。本发明的金刚石切磨工具中的切削部和磨削部的硬度可以达到38HRC以上，能够充分发挥磨削功能，而同时又不影响其切削功能。在本发明中，金刚石颗粒的浓度推荐为0.6-0.8ct/cm3，金刚石的粒度35/40#占15～25％、40/45#占45～55％、45/50#占25～35％。当然，本发明并不限于此，根据待加工材料的硬度和材质，以及选择的基体尺寸大小等情形，可以选择更高或更低的静安是颗粒浓度和粒度。
由图1可以看出，金刚石切磨工具中的每一个刀齿从非切削工作面一侧至切削工作面一侧具有逐渐变宽的宽度，从而有利于保持切削过程中刀齿的自锐性，相邻的刀齿之间形成有自切削工作面贯穿至非切削工作面的齿槽；并且所述齿槽由深度不同的第一齿槽和第二齿槽构成；所述第一齿槽的深度大于第二齿槽的深度，第一齿槽位于切削部的表面，而第二齿槽从非切削工作面延伸至切削部的表面。如此设计不仅保证了高速切削条件下的排屑，而且也有利于维持金刚石刀头整体的刚度，对混凝土、陶瓷等材料切磨时能够维持更高的切削速度而不产生裂纹或崩裂。切削过程中产生的内应力沿着金刚石刀头的切削工作面向磨削部传递、分布和耗散，从而可以避免内应力在槽的底部附近积累，能够避免高速切削下的开裂问题。由于切削部和磨削部的刀齿具有相同的厚度，而且二者为连续的整体，有利于保持整体的刚度，既可以解决常规的金刚石刀头切削产生的裂纹问题，也可以解决常规的磨削面(通常附着在基体的外壁面上，其厚度小于切削刀头的厚度)的崩裂问题。而且本发明的金刚石切磨工具所形成的非切削工作面，相比于通常的圆弧结合面，显著提高了结合面的面积，从而也提高了结合强度。
对于本领域的普通技术人员而言，具体实施例只是对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种金刚石切磨工具，其特征在于：包括由金属结合剂和金刚石颗粒烧结成型的切削部和磨削部，并且所述金属结合剂主要由铜包铁粉组成。
2.根据权利要求1所述的金刚石切磨工具，其特征在于：所述金属结合剂由25-30wt％的铜粉、13-15wt％的电解合金粉、5-7wt％的锡粉、6-8wt％的镍粉、3-5wt％的锌粉、0-4wt％的稀土合金粉，和余量的铜包铁粉组成。
3.根据权利要求1所述的金刚石切磨工具，其特征在于：所述切削部由多个并排排列的刀齿形成，并且位于两端之间的刀齿长度大于两端的刀齿长度，位于两端之间的刀齿朝非切削工作方向延伸形成所述磨削部，并且所述切削部和磨削部的刀齿具有相同的厚度。
4.根据权利要求3所述的金刚石切磨工具，其特征在于：每一个刀齿从非切削工作面至切削工作面具有逐渐变宽的宽度。
5.根据权利要求3所述的金刚石切磨工具，其特征在于：相邻的刀齿之间形成有自切削工作面贯穿至非切削工作面的齿槽；并且所述齿槽由深度不同的第一齿槽和第二齿槽构成；所述第一齿槽的深度大于第二齿槽的深度，第一齿槽位于切削部的表面，而第二齿槽从非切削工作面延伸至切削部的表面。
6.根据权利要求5所述的金刚石切磨工具，其特征在于：所述金刚石切磨工具相对的两个主表面上均设置有切削部和磨削部；并且所述两个主表面上的齿槽相互错开设置。
7.根据权利要求1所述的金刚石切磨工具，其特征在于：所述铜包铁粉中所述的铁粉为高碳铬铁粉。
8.一种金刚石切磨工具的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)采用主要由铜包铁粉组成的金属结合剂和金刚石颗粒压制金刚石刀头坯体，所述金刚石刀头包括切削部和磨削部；
(2)所述金刚石刀头坯体在保护气氛下于850～900℃烧结10～60min。
9.根据权利要求8所述的金刚石切磨工具的制备方法，其特征在于：所述金属结合剂由25-30wt％的铜粉、13-15wt％的电解合金粉、5-7wt％的锡粉、6-8wt％的镍粉、3-5wt％的锌粉、0-4wt％的稀土合金粉，和余量的铜包铁粉组成。
10.根据权利要求8所述的金刚石切磨工具的制备方法，其特征在于：所述切削部由多个并排排列的刀齿形成，并且位于两端之间的刀齿长度大于两端的刀齿长度，位于两端之间的刀齿朝非切削工作方向延伸形成所述磨削部，并且所述切削部和磨削部的刀齿具有相同的厚度。
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