專利名稱：釬焊超薄金剛石切割砂輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種硬脆性材料(先進陶瓷、晶體和玻璃等)加工過程中所用金 剛石切割砂輪，尤其是在高效、超薄切割加工時所用的金剛石切割砂輪。
背景技術(shù)：
目前，金剛石切割砂輪廣泛應(yīng)用于先進陶瓷、玻璃、寶石、晶體、鐵氧體等硬脆性材 料的劃片、開槽及切斷等精密加工中，由于這些材料價格昂貴且具有高脆性的共同特征，對 切割加工的精度要求也越來越高?？梢?，切割加工對于這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著至關(guān)重要的作用，因此，切割加工的精度和效率對于硬 脆性材料制品加工成本有著不可忽略的影響。切割加工時，切割砂輪加工后所留下了的切 縫寬度大小是評價切割加工效益的主要指標(biāo)，影響切縫大小的主要因素除了與切割砂輪的 寬度直接相關(guān)外，還與切割過程的砂輪不平度和振動有很大的關(guān)系。為了能夠?qū)崿F(xiàn)高精度 窄切縫切割加工、降低硬脆性材料的加工成本，迫切需要開發(fā)高精度的超薄切割砂輪?，F(xiàn)有在生產(chǎn)中應(yīng)用的金剛石切割砂輪基本上是用薄片平行砂輪，這些薄片砂輪最 常用制備方法是金剛石磨粒通過樹脂或者金屬結(jié)合劑壓制燒結(jié)而粘結(jié)到砂輪主體周邊，這 種方法制備的金剛石切割砂輪邊緣上用于切割的磨粒層部位疊加了砂輪主體本身和粘結(jié) 的磨粒層，其厚度一般都比較大，易造成切縫寬而不利于這些硬脆性材料的切割出材率，而 且樹脂結(jié)合劑耐磨性差，在切割過程中極易損耗；雖然金屬結(jié)合劑耐磨性相對較好，但是切 割過程中因為金剛石磨粒無法得到有效的出刃而磨鈍，必須輔助以有效的修整方法。另外 一種切割砂輪的制備方法是利用電鍍技術(shù)將一層金剛石磨粒包埋在砂輪主體周邊表面，雖 然單層電鍍金剛石切割砂輪可以減小砂輪的厚度，但是電鍍金屬對金剛石磨粒是機械包埋 固定，結(jié)合強度不高，切割過程金剛石容易脫落而導(dǎo)致砂輪過早失效。另一方面，這些薄片 平行砂輪的剛度不足，在切割過程中砂輪的軸向振動會導(dǎo)致硬脆性材料產(chǎn)生崩碎而使得切 縫加寬。

實用新型內(nèi)容有鑒于此，本實用新型針對上述各種金剛石切割砂輪在應(yīng)用中存在的諸多不足， 其主要目的是提供一種釬焊超薄金剛石切割砂輪，該超薄金剛石切割砂輪的鋒利性好、壽 命長，切割效率高，同時該切割砂輪的剛度強，軸向振動小，切縫小、精度高。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下之技術(shù)方案一種釬焊超薄金剛石切割砂輪，包括切割砂輪主體和若干固結(jié)于該切割砂輪主體 上的金剛石磨粒，在切割砂輪主體的外環(huán)面上開設(shè)有徑向朝外開口的多個斜槽，該金剛石 磨粒系嵌入固結(jié)于斜槽內(nèi)。作為一種優(yōu)選方案，所述切割砂輪主體包括有中心基部和外環(huán)連接部，該中心基 部的厚度大于該外環(huán)連接部的厚度，且中心基部與外環(huán)連接部之間通過從厚到薄漸變的弧 形體一體連接。[0008]作為一種優(yōu)選方案，所述中心基部的左右兩側(cè)面為彼此平行的臺面。作為一種優(yōu)選方案，所述斜槽軸向貫通外環(huán)連接部的左右兩側(cè)面。作為一種優(yōu)選方案，所述斜槽與切割砂輪主體之半徑方向的夾角為15度。作為一種優(yōu)選方案，所述切割砂輪主體為碳鋼或者合金鋼材料。作為一種優(yōu)選方案，在所述金剛石磨粒之間及金剛石磨粒與斜槽內(nèi)壁面之間形成 有經(jīng)真空釬焊產(chǎn)生的釬焊材料焊接層。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果，具體而言，由上述技術(shù) 方案可知，其通過于切割砂輪主體的外環(huán)面上開設(shè)有多個斜槽，然后利用高溫真空釬焊方 法將金剛石磨粒直接嵌入固結(jié)在斜槽內(nèi)，從而有效地解決了切削刃厚度問題，且增加了金 剛石磨粒的把持力并減少其受沖擊之后脫落損耗。其次，該切割砂輪主體的中心基部厚、外 環(huán)連接部薄，增強切割砂輪主體的剛性，減少了切割過程中砂輪軸向振動。該超薄金剛石切 割砂輪的鋒利性好、壽命長，切割效率高，同時該切割砂輪的軸向振動小，切縫小、精度高， 非常適宜于切割先進陶瓷、晶體、玻璃等硬脆性材料，不僅可節(jié)省原材料，還可大幅度提高 切割效率，節(jié)約生產(chǎn)成本。為了更清楚地闡述本實用新型的結(jié)構(gòu)和功效，
以下結(jié)合附圖與具體實施例來對本 實用新型進行詳細(xì)說明

[0015]圖1是本實用新型之實施例的主視圖；[0016]圖2是圖1的M-M位置的剖面示圖；[0017]圖3a為粗粒度金剛石磨粒釬焊放大圖；[0018]圖3b為細(xì)粒度金剛石磨粒釬焊放大圖。[0019]附圖標(biāo)識說明[0020]10、切割砂輪主體[0021]11、中心基部[0022]12、外環(huán)連接部[0023]13、弧形體[0024]14、斜槽[0025]20、金剛石磨粒[0026]21、粗粒度金剛石磨粒[0027]22、細(xì)粒度金剛石磨粒[0028]30、焊接層
具體實施方式
請參照圖1和至圖2所示，其顯示了本實用新型之較佳實施例的具體結(jié)構(gòu)，包括有 切割砂輪主體10和若干固結(jié)于切割砂輪主體的金剛石磨粒20。其中，該切割砂輪主體10包括有較厚的中心基部11和較薄的外環(huán)連接部12，外環(huán) 連接部12 —體環(huán)繞連接于中心基部11的外側(cè)，且中心基部11與外環(huán)連接部12之間通過 從厚到薄漸變的弧形體13連接。該中心基部11中間設(shè)置有一連接孔，中心基部11的左右兩側(cè)面為彼此平行的臺面，該臺面用于裝配切割機床的法蘭盤。該外環(huán)連接部12的外側(cè)為 圓環(huán)面，并于該圓環(huán)面上均布開出有多個斜槽14，該斜槽14具有徑向朝外的開口，且該斜 槽14軸向貫通外環(huán)連接部12的左右兩側(cè)面，該斜槽14與半徑的夾角A為15°度。該切割砂輪主體10的結(jié)構(gòu)是采用有限元方法仿真進行優(yōu)化設(shè)計的，設(shè)計過程中 先確定中心基部11的厚度和外環(huán)連接部12的厚度，外環(huán)連接部12可以做得很薄，其厚度 范圍可達0. 2-0. 5mm，再以高速旋轉(zhuǎn)切割過程中切割砂輪的最小軸向振動為目標(biāo)來仿真優(yōu) 化設(shè)計過渡弧形體13。該切割砂輪主體10材料最好適用于鎳鉻合金高溫釬焊，通常用碳素 鋼或者合金鋼，可以根據(jù)被切割材料的不同進行選擇，對于易切材料可選擇優(yōu)質(zhì)碳素鋼或 者馬口鐵，而切割高硬材料則選用低合金高強鋼或者調(diào)質(zhì)鋼。該金剛石磨粒20是通過真空高溫釬焊的方法固結(jié)在前述斜槽14內(nèi)。金剛石磨粒 20可分為粗粒度金剛石磨粒21和細(xì)粒度金剛石磨粒22。如圖3a所示，對于粗粒度的金剛 石磨粒21，可以先將粗粒度的金剛石磨粒21壓入斜槽14內(nèi)，然后在表面涂上釬焊材料結(jié) 合劑，在釬焊過程中液態(tài)釬焊材料結(jié)合劑會在毛細(xì)血管效應(yīng)作用下滲入斜槽14內(nèi)的粗粒 度的金剛石磨粒21與斜槽14內(nèi)側(cè)面之間，并粘合切割砂輪主體10和粗粒度的金剛石磨粒 21，起到固結(jié)作用；如圖3b所示，對于細(xì)粒度的金剛石磨粒22，可以將細(xì)粒度的金剛石磨粒 22與釬焊材料結(jié)合劑按一定比例均勻混合后，以熱壓方式將其填入斜槽14內(nèi)，然后進行真 空釬焊，釬焊材料結(jié)合劑熔化后就將細(xì)粒度的金剛石磨粒22焊在斜槽14內(nèi)，使得金剛石磨 粒之間及金剛石磨粒與斜槽內(nèi)壁面之間形成有經(jīng)真空纖釬焊產(chǎn)生的釬焊材料焊接層30。該釬焊材料結(jié)合劑采用的是鎳鉻合金，其在高溫真空環(huán)境下可形成液態(tài)金屬并與 切割砂輪主體10及金剛石磨粒20形成很好的冶金結(jié)合，而且在高溫下形成液態(tài)，可以通過 毛細(xì)血管效應(yīng)滲入到斜槽14內(nèi)的金剛石磨粒20和切割砂輪主體10之間的細(xì)小空間形成 粘結(jié)，保證了金剛石磨粒20可以在斜槽14內(nèi)很好地固結(jié)把持。無論是用粗粒度的金剛石磨粒21還是用細(xì)粒度的金剛石磨粒22制備的釬焊超薄 金剛石切割砂輪，外環(huán)連接部12的外側(cè)上每個斜槽14之間的切割砂輪主體10金屬材料在 砂輪修整或者用于切割過程中均可以很快磨損，金剛石磨粒20的前方會有很大的容屑空 間，保證所制備的釬焊超薄金剛石切割砂輪具有良好的自銳性，而金剛石磨粒20本身又受 到釬焊材料結(jié)合劑的高強度結(jié)合把持，耐磨損并可有效地提高切割效率。本實用新型的設(shè)計重點在于，該切割砂輪主體的外環(huán)面上均布開設(shè)有多個斜槽， 金剛石磨粒直接嵌入固結(jié)在均布的斜槽內(nèi)，從而有效地解決了切削刃厚度問題，同時，通過 利用高溫真空釬焊方法將金剛石磨粒與切割砂輪主體牢固連接，加上斜槽結(jié)構(gòu)的保護，可 大幅度增加金剛石磨粒的把持力并減少其受沖擊之后脫落損耗。其次，切割砂輪主體的中 心基部厚、外環(huán)連接部薄，既減少了基體加厚帶來的重量又保證了切割砂輪主體的動態(tài)剛 性，從而減少切割過程中砂輪軸向振動。該超薄金剛石切割砂輪的鋒利性好、壽命長，切割 效率高，同時該切割砂輪的軸向振動小，切縫小、精度高，非常適宜于切割先進陶瓷、晶體、 玻璃等硬脆性材料，不僅可節(jié)省原材料，還可大幅度提高切割效率，節(jié)約生產(chǎn)成本。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型的技術(shù)范圍作 任何限制，故凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何細(xì)微修改、等同變 化與修飾，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種釬焊超薄金剛石切割砂輪，包括切割砂輪主體和若干固結(jié)于該切割砂輪主體上的金剛石磨粒，其特征在于在切割砂輪主體的外環(huán)面上開設(shè)有徑向朝外開口的多個斜槽，該金剛石磨粒系嵌入固結(jié)于斜槽內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釬焊超薄金剛石切割砂輪，其特征在于所述切割砂輪主體 包括有中心基部和外環(huán)連接部，該中心基部的厚度大于該外環(huán)連接部的厚度，且中心基部 與外環(huán)連接部之間通過從厚到薄漸變的弧形體一體連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的釬焊超薄金剛石切割砂輪，其特征在于所述中心基部的左 右兩側(cè)面為彼此平行的臺面。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的釬焊超薄金剛石切割砂輪，其特征在于所述斜槽軸向貫通 外環(huán)連接部的左右兩側(cè)面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釬焊超薄金剛石切割砂輪，其特征在于所述斜槽與切割砂 輪主體之半徑方向的夾角為15度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釬焊超薄金剛石切割砂輪，其特征在于所述切割砂輪主體 為碳鋼或者合金鋼材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釬焊超薄金剛石切割砂輪，其特征在于在所述金剛石磨粒 之間及金剛石磨粒與斜槽內(nèi)壁面之間形成有經(jīng)真空纖釬焊產(chǎn)生的釬焊材料焊接層。
專利摘要本實用新型公開一種釬焊超薄金剛石切割砂輪，包括切割砂輪主體和若干金剛石磨粒，該切割砂輪主體由較厚的中心基部與較薄的外環(huán)連接部通過從厚到薄漸變弧形體一體連接，并于外環(huán)連接部的外環(huán)面上均布開出有多個斜槽，金剛石磨粒通過高溫真空釬焊的方法直接嵌入固結(jié)在均布的斜槽內(nèi)，解決了切削刃厚度問題，并減少金剛石磨粒的脫落損耗；其次，該切割砂輪主體的中心基部厚、外環(huán)連接部薄，從而減少切割過程中砂輪軸向振動，使切割砂輪的軸向振動小、切縫小、精度高，適宜切割先進陶瓷、晶體、玻璃等硬脆性材料，節(jié)省原材料，提高切割效率，節(jié)約生產(chǎn)成本。
文檔編號B24D5/06GK201669627SQ20102020411
公開日2010年12月15日 申請日期2010年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月20日
發(fā)明者沈劍云, 郭樺, 陳梅 申請人:華僑大學(xué)