CN201669627U

CN201669627U - 钎焊超薄金刚石切割砂轮

Info

Publication number: CN201669627U
Application number: CN 201020204117
Authority: CN
Inventors: 沈剑云; 陈梅; 郭桦
Original assignee: Huaqiao University
Current assignee: Huaqiao University
Priority date: 2010-05-20
Filing date: 2010-05-20
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2020-05-20

Abstract

本实用新型公开一种钎焊超薄金刚石切割砂轮，包括切割砂轮主体和若干金刚石磨粒，该切割砂轮主体由较厚的中心基部与较薄的外环连接部通过从厚到薄渐变弧形体一体连接，并于外环连接部的外环面上均布开出有多个斜槽，金刚石磨粒通过高温真空钎焊的方法直接嵌入固结在均布的斜槽内，解决了切削刃厚度问题，并减少金刚石磨粒的脱落损耗；其次，该切割砂轮主体的中心基部厚、外环连接部薄，从而减少切割过程中砂轮轴向振动，使切割砂轮的轴向振动小、切缝小、精度高，适宜切割先进陶瓷、晶体、玻璃等硬脆性材料，节省原材料，提高切割效率，节约生产成本。

Description

钎焊超薄金刚石切割砂轮

技术领域

本实用新型涉及一种硬脆性材料(先进陶瓷、晶体和玻璃等)加工过程中所用金刚石切割砂轮，尤其是在高效、超薄切割加工时所用的金刚石切割砂轮。

背景技术

目前，金刚石切割砂轮广泛应用于先进陶瓷、玻璃、宝石、晶体、铁氧体等硬脆性材料的划片、开槽及切断等精密加工中，由于这些材料价格昂贵且具有高脆性的共同特征，对切割加工的精度要求也越来越高。可见，切割加工对于这些高性能硬脆性材料的加工精度及材料去除量和降低加工成本起着至关重要的作用，因此，切割加工的精度和效率对于硬脆性材料制品加工成本有着不可忽略的影响。切割加工时，切割砂轮加工后所留下了的切缝宽度大小是评价切割加工效益的主要指标，影响切缝大小的主要因素除了与切割砂轮的宽度直接相关外，还与切割过程的砂轮不平度和振动有很大的关系。为了能够实现高精度窄切缝切割加工、降低硬脆性材料的加工成本，迫切需要开发高精度的超薄切割砂轮。

现有在生产中应用的金刚石切割砂轮基本上是用薄片平行砂轮，这些薄片砂轮最常用制备方法是金刚石磨粒通过树脂或者金属结合剂压制烧结而粘结到砂轮主体周边，这种方法制备的金刚石切割砂轮边缘上用于切割的磨粒层部位叠加了砂轮主体本身和粘结的磨粒层，其厚度一般都比较大，易造成切缝宽而不利于这些硬脆性材料的切割出材率，而且树脂结合剂耐磨性差，在切割过程中极易损耗；虽然金属结合剂耐磨性相对较好，但是切割过程中因为金刚石磨粒无法得到有效的出刃而磨钝，必须辅助以有效的修整方法。另外一种切割砂轮的制备方法是利用电镀技术将一层金刚石磨粒包埋在砂轮主体周边表面，虽然单层电镀金刚石切割砂轮可以减小砂轮的厚度，但是电镀金属对金刚石磨粒是机械包埋固定，结合强度不高，切割过程金刚石容易脱落而导致砂轮过早失效。另一方面，这些薄片平行砂轮的刚度不足，在切割过程中砂轮的轴向振动会导致硬脆性材料产生崩碎而使得切缝加宽。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型针对上述各种金刚石切割砂轮在应用中存在的诸多不足，其主要目的是提供一种钎焊超薄金刚石切割砂轮，该超薄金刚石切割砂轮的锋利性好、寿命长，切割效率高，同时该切割砂轮的刚度强，轴向振动小，切缝小、精度高。

为实现上述目的，本实用新型采用如下之技术方案：

一种钎焊超薄金刚石切割砂轮，包括切割砂轮主体和若干固结于该切割砂轮主体上的金刚石磨粒，在切割砂轮主体的外环面上开设有径向朝外开口的多个斜槽，该金刚石磨粒系嵌入固结于斜槽内。

作为一种优选方案，所述切割砂轮主体包括有中心基部和外环连接部，该中心基部的厚度大于该外环连接部的厚度，且中心基部与外环连接部之间通过从厚到薄渐变的弧形体一体连接。

作为一种优选方案，所述中心基部的左右两侧面为彼此平行的台面。

作为一种优选方案，所述斜槽轴向贯通外环连接部的左右两侧面。

作为一种优选方案，所述斜槽与切割砂轮主体之半径方向的夹角为15度。

作为一种优选方案，所述切割砂轮主体为碳钢或者合金钢材料。

作为一种优选方案，在所述金刚石磨粒之间及金刚石磨粒与斜槽内壁面之间形成有经真空钎焊产生的钎焊材料焊接层。

本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知，其通过于切割砂轮主体的外环面上开设有多个斜槽，然后利用高温真空钎焊方法将金刚石磨粒直接嵌入固结在斜槽内，从而有效地解决了切削刃厚度问题，且增加了金刚石磨粒的把持力并减少其受冲击之后脱落损耗。其次，该切割砂轮主体的中心基部厚、外环连接部薄，增强切割砂轮主体的刚性，减少了切割过程中砂轮轴向振动。该超薄金刚石切割砂轮的锋利性好、寿命长，切割效率高，同时该切割砂轮的轴向振动小，切缝小、精度高，非常适宜于切割先进陶瓷、晶体、玻璃等硬脆性材料，不仅可节省原材料，还可大幅度提高切割效率，节约生产成本。

为了更清楚地阐述本实用新型的结构和功效，下面结合附图与具体实施例来对本实用新型进行详细说明：

附图说明

图1是本实用新型之实施例的主视图；

图2是图1的M-M位置的剖面示图；

图3a为粗粒度金刚石磨粒钎焊放大图；

图3b为细粒度金刚石磨粒钎焊放大图。

附图标识说明：

10、切割砂轮主体

11、中心基部

12、外环连接部

13、弧形体

14、斜槽

20、金刚石磨粒

21、粗粒度金刚石磨粒

22、细粒度金刚石磨粒

30、焊接层

具体实施方式：

请参照图1和至图2所示，其显示了本实用新型之较佳实施例的具体结构，包括有切割砂轮主体10和若干固结于切割砂轮主体的金刚石磨粒20。

其中，该切割砂轮主体10包括有较厚的中心基部11和较薄的外环连接部12，外环连接部12一体环绕连接于中心基部11的外侧，且中心基部11与外环连接部12之间通过从厚到薄渐变的弧形体13连接。该中心基部11中间设置有一连接孔，中心基部11的左右两侧面为彼此平行的台面，该台面用于装配切割机床的法兰盘。该外环连接部12的外侧为圆环面，并于该圆环面上均布开出有多个斜槽14，该斜槽14具有径向朝外的开口，且该斜槽14轴向贯通外环连接部12的左右两侧面，该斜槽14与半径的夹角A为15°度。

该切割砂轮主体10的结构是采用有限元方法仿真进行优化设计的，设计过程中先确定中心基部11的厚度和外环连接部12的厚度，外环连接部12可以做得很薄，其厚度范围可达0.2-0.5mm，再以高速旋转切割过程中切割砂轮的最小轴向振动为目标来仿真优化设计过渡弧形体13。该切割砂轮主体10材料最好适用于镍铬合金高温钎焊，通常用碳素钢或者合金钢，可以根据被切割材料的不同进行选择，对于易切材料可选择优质碳素钢或者马口铁，而切割高硬材料则选用低合金高强钢或者调质钢。

该金刚石磨粒20是通过真空高温钎焊的方法固结在前述斜槽14内。金刚石磨粒20可分为粗粒度金刚石磨粒21和细粒度金刚石磨粒22。如图3a所示，对于粗粒度的金刚石磨粒21，可以先将粗粒度的金刚石磨粒21压入斜槽14内，然后在表面涂上钎焊材料结合剂，在钎焊过程中液态钎焊材料结合剂会在毛细血管效应作用下渗入斜槽14内的粗粒度的金刚石磨粒21与斜槽14内侧面之间，并粘合切割砂轮主体10和粗粒度的金刚石磨粒21，起到固结作用；如图3b所示，对于细粒度的金刚石磨粒22，可以将细粒度的金刚石磨粒22与钎焊材料结合剂按一定比例均匀混合后，以热压方式将其填入斜槽14内，然后进行真空钎焊，钎焊材料结合剂熔化后就将细粒度的金刚石磨粒22焊在斜槽14内，使得金刚石磨粒之间及金刚石磨粒与斜槽内壁面之间形成有经真空纤钎焊产生的钎焊材料焊接层30。

该钎焊材料结合剂采用的是镍铬合金，其在高温真空环境下可形成液态金属并与切割砂轮主体10及金刚石磨粒20形成很好的冶金结合，而且在高温下形成液态，可以通过毛细血管效应渗入到斜槽14内的金刚石磨粒20和切割砂轮主体10之间的细小空间形成粘结，保证了金刚石磨粒20可以在斜槽14内很好地固结把持。

无论是用粗粒度的金刚石磨粒21还是用细粒度的金刚石磨粒22制备的钎焊超薄金刚石切割砂轮，外环连接部12的外侧上每个斜槽14之间的切割砂轮主体10金属材料在砂轮修整或者用于切割过程中均可以很快磨损，金刚石磨粒20的前方会有很大的容屑空间，保证所制备的钎焊超薄金刚石切割砂轮具有良好的自锐性，而金刚石磨粒20本身又受到钎焊材料结合剂的高强度结合把持，耐磨损并可有效地提高切割效率。

本实用新型的设计重点在于，该切割砂轮主体的外环面上均布开设有多个斜槽，金刚石磨粒直接嵌入固结在均布的斜槽内，从而有效地解决了切削刃厚度问题，同时，通过利用高温真空钎焊方法将金刚石磨粒与切割砂轮主体牢固连接，加上斜槽结构的保护，可大幅度增加金刚石磨粒的把持力并减少其受冲击之后脱落损耗。其次，切割砂轮主体的中心基部厚、外环连接部薄，既减少了基体加厚带来的重量又保证了切割砂轮主体的动态刚性，从而减少切割过程中砂轮轴向振动。该超薄金刚石切割砂轮的锋利性好、寿命长，切割效率高，同时该切割砂轮的轴向振动小，切缝小、精度高，非常适宜于切割先进陶瓷、晶体、玻璃等硬脆性材料，不仅可节省原材料，还可大幅度提高切割效率，节约生产成本。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，故凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims

1.一种钎焊超薄金刚石切割砂轮，包括切割砂轮主体和若干固结于该切割砂轮主体上的金刚石磨粒，其特征在于：在切割砂轮主体的外环面上开设有径向朝外开口的多个斜槽，该金刚石磨粒系嵌入固结于斜槽内。

2.根据权利要求1所述的钎焊超薄金刚石切割砂轮，其特征在于：所述切割砂轮主体包括有中心基部和外环连接部，该中心基部的厚度大于该外环连接部的厚度，且中心基部与外环连接部之间通过从厚到薄渐变的弧形体一体连接。

3.根据权利要求2所述的钎焊超薄金刚石切割砂轮，其特征在于：所述中心基部的左右两侧面为彼此平行的台面。

4.根据权利要求2所述的钎焊超薄金刚石切割砂轮，其特征在于：所述斜槽轴向贯通外环连接部的左右两侧面。

5.根据权利要求1所述的钎焊超薄金刚石切割砂轮，其特征在于：所述斜槽与切割砂轮主体之半径方向的夹角为15度。

6.根据权利要求1所述的钎焊超薄金刚石切割砂轮，其特征在于：所述切割砂轮主体为碳钢或者合金钢材料。

7.根据权利要求1所述的钎焊超薄金刚石切割砂轮，其特征在于：在所述金刚石磨粒之间及金刚石磨粒与斜槽内壁面之间形成有经真空纤钎焊产生的钎焊材料焊接层。