一种超硬磨料打磨工具及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超硬磨料打磨工具及制备方法，包括同轴设置的打磨头和接柄，打磨头为轴对称的回转结构，打磨头包括中空的壳体、布洒在壳体外表面上的超硬磨料和填充在壳体中空腔内的气孔泡沫金属；接柄为T型接柄，T型接柄包括圆盘和与圆盘同轴固定连接的接柄轴；圆盘外周与壳体内壁面相连接。采用上述结构与方法后，能有效减轻打磨工具的重量，降低对打磨设备的影响。提高超硬磨料工具的适用性，在金属与非金属打磨领域可发挥更大的功效。此外，打磨头为壳体结构，内置的孔泡沫金属材料可以有效地达到散热、减振的效果，使用手感更佳，更利于推广，对于占领价值数百亿人民币的金属与非金属打磨工具市场极为有利。

Superhard abrasive grinding tool and preparation method thereof

The invention discloses a super abrasive grinding tool and a preparation method thereof, comprising a coaxial set grinding head grinding head and the connecting handle, rotary axially symmetric structure, the grinding head comprises a hollow shell, cloth sprinkled on the shell on the surface of the super hard abrasive and filling the cavity in the shell pores in the metal foam the handle is T type; T type connecting handle, the connecting handle includes a disc and disc coaxial fixed connection shaft is connected with the peripheral surface of disk; the inner wall of the shell. After adopting the structure and the method, the weight of the grinding tool can be effectively reduced, and the influence on the grinding equipment can be reduced. Improve the applicability of ultra hard abrasive tools, in the field of metal and non-metallic grinding can play a greater role. In addition, the grinding head is a shell structure, foam metal materials can effectively achieve the built-in heat dissipation and damping effect, with better hand, more conducive to the promotion, to occupy the value of tens of billions of yuan of metal and non metal grinding tool market is very favorable.

【技术实现步骤摘要】
一种超硬磨料打磨工具及制备方法
本专利技术涉及超硬磨料工具制备领域，特别是一种超硬磨料打磨工具及制备方法。
技术介绍
新一代的超硬磨料工具多为利用钎焊工艺的单层钎焊超硬磨料工具，它是利用焊料熔化的方式将超硬磨料与工件基体焊接在一起制作而成。目前常用的钎焊工具有钎焊锯片、钎焊磨轮、钎焊钻头等。钎焊工具由于其具有磨料出露高、高把持强度、锋利度高以及寿命长等优势，在金属材料、硬脆材料等领域的切割、磨削已得到了越来越多的应用，并在许多领域替代了传统的电镀工具。以金刚石和立方氮化硼（CBN）为主制作的超硬磨料工具被广泛应用于各类金属材料的切割、磨削加工，石材、微晶玻璃、塑料、碳纤维等硬脆材料的切割加工。并且在公路养护、地质钻探、矿山开采、公共安全等领域得到了越来越多的应用，市场需求逐渐增多。本专利技术所涉及的超硬磨料打磨工具一般由固结超硬磨料的打磨头部分与安装于打磨设备的接柄部分组成。由于打磨对象多变，结构多变，打磨头的外形有多种变化，而接柄一般较为固定。传统的打磨头多为树脂或陶瓷固化刚玉磨料制备，采用烧结压制原理将刚玉磨料压制成型然后施加温度热固化，所制备的打磨头磨料固结强度低，打磨时磨粒会不断脱落以出露出新磨料，此种方式使得打磨头消耗快，且不易保持一定形状。此外磨料的出露高度不高，打磨效率受到一定限制。为提高打磨效率，减少打磨工具更换次数，采用钎焊、电镀的方式固结超硬磨料制备打磨工具的方式开始出现，如前所述，相比于电镀工具，钎焊工具更具有优势，但钎焊与电镀打磨工具在使用过程中逐渐暴露出一系列问题。超硬磨料打磨头的制备是采用机加工的方式，即打磨头部分与接柄是一体式结构，可称之为打磨头基体。基体加工后再进行磨料钎焊，制备出打磨工具。而在实际使用过程中，特别是手持打磨工具中，由于钎焊超硬磨料打磨工具基体为钢材，相比于传统树脂刚玉或碳化硅砂轮，密度大，重量大，当打磨工具高速转动时，不仅需要更高的握力，而且需要更大功率的设备进行配套。在目前的电动工具或气动工具多配套于传统刚玉或碳化硅工具的前提下，由于同样规格下钎焊超硬磨料打磨头远重于刚玉或碳化硅磨头，导致装配时原用的打磨设备功率无法正常带动钎焊超硬磨料打磨头的旋转。因此，钎焊超硬磨料工具显示出功率不匹配、操作不舒适、手感不佳等问题。此外，过重的钎焊超硬磨料打磨工具对设备的寿命影响较大，降低了超硬磨料打磨工具的性价比。第三，由于超硬磨料工具为单层金刚石工具，使用时磨粒不会脱落，则与打磨对象为刚性接触，打磨头使用过程中产生的回弹较刚玉砂轮大得多（刚玉砂轮可通过磨粒的不断脱落缓冲一定的弹力），宏观表现为超硬磨料工具打磨振动大，手感不佳。为此，为推广新型超硬磨料打磨工具，必须能够从根本上减轻工具的重量，并且在减重的同时，保证焊接强度、工具强度，在此基础上减小打磨工具的振动。目前国内外针对此问题亦展开了一定的研究，但目前未有较为可行的方式。钎焊超硬磨料工具的难题在于，首先，超硬磨料进行钎焊至少需要800度以上的温度，在此温度下，钢铁相当于进行了高温回火，其硬度与强度均大大下降，若为减重将工具基体减薄或者钻减重孔，基体不仅有破裂甚至断裂的风险，而且此种方式所减轻的重量较为有限。专利（申请号：201610055555.5）申请了一种金刚石磨轮，为减重其磨轮设计了凹槽型结构，但由于壁厚仍然较厚，亦需要在底端钻削减重孔。其次，减重结构的设计不仅面临基体强度的问题，而且面临着减重重量不匹配问题。另外。由于树脂结合剂制备的刚玉砂轮或碳化硅砂轮其重量仅相当于同等钎焊超硬磨料工具的三分之一。超硬磨料工具愈大，减重的要求愈明显。为解决超硬磨料工具适用性的问题，若将基体材料进行更换，更换为更为轻质的金属进行制备，仍然不具有可行性，这是由于目前较为经济的轻质金属为铝，而铝的熔点仅为600多度，所使用的钎焊结合剂温度远高于铝金属，因此不具有可行性。若更换新型钎焊结合剂，则根据焊接温度越高，结合剂强度越高的一般特点，所制备的工具强度难以达到现有工具的高性能，因此不具有性价比。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种超硬磨料打磨工具，该超硬磨料打磨工具能解决钎焊超硬磨料打磨工具在使用过程中的适用性，能在不降低钎焊超硬磨料强度的基础上，减轻打磨工具的总重，使其与同规格刚玉砂轮或碳化硅砂轮相比，重量基本相同。并在此基础上达到减轻振动，提高舒适度的目的。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种超硬磨料打磨工具，包括同轴设置的打磨头和接柄，打磨头为轴对称的回转结构，打磨头包括中空的壳体、布洒在壳体外表面上的超硬磨料和填充在壳体中空腔内的气孔泡沫金属；接柄为T型接柄，T型接柄包括圆盘和与圆盘同轴固定连接的接柄轴；圆盘外周与壳体内壁面相连接。所述气孔泡沫金属导热系数不低于3w/(m·k)，密度不高于1g/cm3。所述气孔泡沫金属为密度为0.1~0.6g/cm3的铜。所述T型接柄整体的抗拉强度大于200MPa，T型接柄中圆盘为密度低于4g/cm3的金属或非金属材料。所述T型接柄中圆盘的材料为6061高硬铝合金材料、酚醛树脂和碳纤维复合材料中的一种。所述壳体的壳厚范围为1.0~6.5mm，打磨头外径范围为0.5~80mm，打磨工具总长范围为6mm~160mm。所述圆盘外周与壳体内壁面两者之间、接柄轴与圆盘两者之间的连接方式均为螺纹连接或过盈配合或钎焊连接。本专利技术还提供一种超硬磨料打磨工具的制备方法，该超硬磨料打磨工具的制备方法能解决钎焊超硬磨料打磨工具在使用过程中的适用性，能在不降低钎焊超硬磨料强度的基础上，减轻打磨工具的总重，使其与同规格刚玉砂轮或碳化硅砂轮相比，重量基本相同。并在此基础上达到减轻振动，提高舒适度的目的。一种超硬磨料打磨工具的制备方法，包括如下步骤。步骤1，壳体制备：先加工出实心的打磨头，然后采用分离式结构，将实心打磨头内部掏空，形成中空的壳体。步骤2，T型接柄制备。步骤3，布洒超硬磨料：将超硬磨粒采用钎焊加热的方式布洒在步骤1中的壳体外表面。步骤4，填充气孔泡沫金属：将气孔泡沫金属填充在布洒有超硬磨料的壳体的中空腔内。步骤5，壳体与T型接柄连接：气孔泡沫金属填充完成后，将T型接柄中的圆盘与壳体的内壁面固定连接，使气孔泡沫金属封装在壳体的中空腔内；超硬磨料打磨工具制备完成。所述步骤1中，采用冷锻的方式进行实心打磨头的加工；冷锻时，先根据打磨头的结构设计出锻压模具。所述步骤2中，T型接柄制备时，圆盘和接柄轴单独加工，并通过螺纹连接。本专利技术采用上述结构与方法后，具有如下有益效果：（1）上述壳体与T型接柄紧密连接，壳体内部填充的气孔泡沫金属能对壳体进行减振，减小打磨时磨头的回弹振动。（2）壳体内部挖空后，质量大为减轻，加入气孔泡沫金属后，对总体质量增加不大，相比于实心打磨头，总体重量大大下降。能够有效减轻打磨工具的重量，降低打磨工具对打磨设备的影响。提高以钎焊金刚石磨头为代表的超硬磨料工具的适用性，在金属与非金属打磨领域可以发挥更大的功效。（3）上述壳体选用以高铬钢、高锰钢为代表的高强度钢材，高温后其强度仍具有一定的保持。进一步，在壳体内部加入气孔泡沫金属的轻质材料，不仅可以起减重、散热的作用，亦可以起到对壳体的支撑作用，保证了壳体的强度与刚性符合使用要求。（4）本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超硬磨料打磨工具，包括同轴设置的打磨头和接柄，打磨头为轴对称的回转结构，其特征在于：打磨头包括中空的壳体、布洒在壳体外表面上的超硬磨料和填充在壳体中空腔内的气孔泡沫金属；接柄为T型接柄，T型接柄包括圆盘和与圆盘同轴固定连接的接柄轴；圆盘外周与壳体内壁面相连接。

【技术特征摘要】
1.一种超硬磨料打磨工具，包括同轴设置的打磨头和接柄，打磨头为轴对称的回转结构，其特征在于：打磨头包括中空的壳体、布洒在壳体外表面上的超硬磨料和填充在壳体中空腔内的气孔泡沫金属；接柄为T型接柄，T型接柄包括圆盘和与圆盘同轴固定连接的接柄轴；圆盘外周与壳体内壁面相连接。2.根据权利要求1所述的超硬磨料打磨工具，其特征在于：所述气孔泡沫金属导热系数不低于3w/(m·k)，密度不高于1g/cm3。3.根据权利要求2所述的超硬磨料打磨工具，其特征在于：所述气孔泡沫金属为密度为0.1~0.6g/cm3的铜。4.根据权利要求1所述的超硬磨料打磨工具，其特征在于：所述T型接柄整体的抗拉强度大于200MPa，T型接柄中圆盘为密度低于4g/cm3的金属或非金属材料。5.根据权利要求4所述的超硬磨料打磨工具，其特征在于：所述T型接柄中圆盘的材料为6061高硬铝合金材料、酚醛树脂和碳纤维复合材料中的一种。6.根据权利要求1所述的超硬磨料打磨工具，其特征在于：所述壳体的壳厚范围为1.0~6.5mm，打磨头外径范围为0.5~80mm，打磨工具总长范围为6mm~160mm。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王波，周俊，李海源，
申请(专利权)人：江苏索力德机电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32