一种超硬磨料工具制造技术

本实用新型专利技术公开了一种超硬磨料工具，所述工具包括基体、超硬磨料和钎焊金属结合剂，所述基体的外周缘设有多个分齿段，相邻分齿段之间设有排屑槽，所述分齿段上有多个窄齿，每个分齿段上的窄齿高度在径向上周期性先逐级降低后升高，所述超硬磨料通过钎焊金属结合剂固定在分齿段的工作区域上且固定于窄齿外圆面上的超硬磨料呈阶梯式有序排列。本实用新型专利技术的超硬磨料工具在锯切磨削时，逐级使超硬磨料发挥磨削作用，磨料利用率高，工具使用寿命长；该超硬磨料工具减小了磨料与加工对象的接触面积，磨料自锐性好，工具加工效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种超硬磨料工具
本技术具体涉及一种超硬磨料工具。
技术介绍
目前，金属结合剂超硬磨料工具的制作方法主要有电镀法、烧结法和高温钎焊法三种。电镀超硬磨料工具以镍或镍合金作为镀层金属结合剂，但磨料与镀层金属之间仅存在机械镶嵌作用，镀层金属对磨料把持强度低，磨料出露高度低。烧结超硬磨料工具采用钴、铁、锡、青铜、镍合金为主要金属结合剂材料，由于磨料与金属结合剂难以形成化学结合，磨料也只是被机械包埋在金属结合剂中，金属结合剂对磨料把持强度低，工具出刃能力差。因此，这两种工具在重负荷作业时磨料会过早脱落，磨料利用率低，工具寿命短，加工效率低。为了解决上述问题，近十多年来，国内外学者研究利用钎焊法制作超硬磨料工具。钎焊超硬磨料工具，其原理是利用高温钎焊方法通过磨料、钎料和基体三者之间的化学冶金反应实现对磨料的牢固把持，使其具有加工效率高、容屑空间大、磨料利用率高、工件表面不易烧伤等显著优势。因单层钎焊超硬磨料工具制作容易，目前，材料加工领域以单层钎焊超硬磨料工具为主，但单层钎焊超硬磨料工具在使用过程中暴露出以下问题：由于钎焊金刚石锯片、磨轮、串珠的工作区域分别为锯片基体的外圆周面、磨轮与串珠基体的外圆柱面，这些面上的金刚石磨料几乎同时参加切磨削加工，几乎同时磨钝后，因与结合剂结合强度高不易脱落，与加工对象接触面积增大，切削阻力大，金刚石磨料难以破碎重新出刃，切割效率与加工质量降低，若减少工具表面的金刚石数量，虽切割力小，切割效率高，但工具寿命短。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种加工效率高、使用寿命长、加工质量好的超硬磨料工具。为解决上述问题，本技术的技术方案如下：一种超硬磨料工具，包括基体、超硬磨料和钎焊金属结合剂，所述基体的外周缘设有多个分齿段，相邻分齿段之间设有排屑槽，所述分齿段上有多个窄齿，每个分齿段上的窄齿高度在径向上周期性先逐级降低后升高，所述超硬磨料通过钎焊金属结合剂固定在分齿段的工作区域上且固定于窄齿外圆面上的超硬磨料呈阶梯式有序排列。优选地，该超硬磨料工具包括基体、超硬磨料和钎焊金属结合剂，所述基体外径大小范围为60～200mm，基体宽度范围为0.6～100mm，所述分齿段个数为4～16个，所述排屑槽形状为钥匙槽或U型槽或鱼钩槽。更优选地，该超硬磨料工具包括基体、超硬磨料和钎焊金属结合剂，所述窄齿数范围为50～260个，窄齿宽度范围为1.5～2.5mm，相邻窄齿的径向高度之差均为Δh，Δh的大小范围为0.6d～d(d为超硬磨料的直径)。更优选地，该超硬磨料工具包括基体、超硬磨料和钎焊金属结合剂，所述窄齿在径向高度变化的一个周期内的个数为3或5或7或9。优选地，该超硬磨料工具包括基体、超硬磨料和钎焊金属结合剂，所述超硬磨料为金刚石或CBN，所述钎焊金属结合剂材料为Ni基合金或Cu-Sn-Ti合金或Ag-Cu-Ti合金。优选地，该超硬磨料工具包括基体、超硬磨料和钎焊金属结合剂，所述分齿段上工作区域的径向高度a范围为4～15mm。和现有技术相比，本专利技术具有以下优势：(1)本专利技术的超硬磨料工具在锯切磨削时，径向高度最大的窄齿上的超硬磨料最先开始工作，该级超硬磨料消耗完后径向高度低一级的窄齿上的超硬磨料投入工作，这样逐级使超硬磨料发挥磨削作用，因此，该超硬磨料工具使用寿命长。(2)本专利技术的超硬磨料工具减小了磨料与加工对象的接触面积，被磨钝的超硬磨料容易破碎重新出刃，切磨削阻力小，因此，工具加工效率高、稳定性好，加工质量好。附图说明下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。图1是本技术的一种超硬磨料工具。图2是本技术的一种超硬磨料工具局部示意图(n为7)。图3是本技术的一种超硬磨料工具局部示意图(n为7)。图4是本技术的一种超硬磨料工具局部示意图(n为5)。下面参照附图说明本技术的具体实施方式。如图1～4所示，是本技术的一种超硬磨料工具，包括基体1、超硬磨料2和钎焊金属结合剂3，基体的外周缘设有多个分齿段4，在本实施例中，图2～4显示为两个分齿段4，相邻分齿段4之间设有排屑槽5，分齿段4上有多个窄齿6，每个分齿段4上的窄齿6的高度在径向上周期性先逐级降低后升高，超硬磨料2通过钎焊金属结合剂3固定在分齿段4的工作区域7上且固定于窄齿外圆面上的超硬磨料呈阶梯式有序排列。基体1外径大小范围为60～200mm，基体1宽度范围为0.6～100mm，分齿段4个数为4～16个，排屑槽5形状为钥匙槽或U型槽或鱼钩槽。窄齿6数量范围为50～260个，窄齿宽度范围为1.5～2.5mm，相邻窄齿径向高度之差均为Δh，Δh的大小范围为0.6d～d(d为超硬磨料的直径)。窄齿6在径向高度变化的一个周期内的个数为3或5或7或9。超硬磨料2为金刚石或CBN，钎焊金属结合剂3材料为Ni基合金或Cu-Sn-Ti合金或Ag-Cu-Ti合金。分齿段4上工作区域7的径向高度a范围为4～15mm。该超硬磨料工具的制造方法，包括窄齿有序排列的优化设计方法和超硬磨料工具的制作方法，窄齿有序排列参数为窄齿在径向高度变化的一个周期内个数n、相邻窄齿的径向高度之差Δh以及窄齿外圆面上超硬磨料数m，窄齿有序排列的优化设计方法，即以工具在加工工件材料过程中的加工效率V最高、使用寿命S最高作为窄齿有序排列优化的目标函数：V＝V(ap，w，D，he，k，Δh，n，P)S＝S(ap，w，D，b，k，m，σa，P)并以σb≥[σb]，Q≥[Q]，q≤[q]，Ra≤[Ra]作为主要约束条件，求解上述数学模型，针对被加工材料的性质要求在给定的加工要求和加工条件下可获得窄齿的最佳有序排列参数，包括窄齿在径向高度变化的一个周期内个数n、相邻窄齿的径向高度之差Δh以及窄齿外圆面上超硬磨料数m；超硬磨料工具的制作方法依次包括基体的前处理、超硬磨料与钎料合金的涂布、高温钎焊(真空钎焊或者气体保护气氛钎焊)以及后序处理等。上述仅为本专利技术的具体实施方式，但本专利技术的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本专利技术进行非实质性的改动，均应属于侵犯本专利技术保护范围的行为。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超硬磨料工具，包括基体、超硬磨料和钎焊金属结合剂，其特征在于，所述基体的外周缘设有多个分齿段，相邻分齿段之间设有排屑槽，所述分齿段上有多个窄齿，每个分齿段上的窄齿高度在径向上周期性先逐级降低后升高，所述超硬磨料通过钎焊金属结合剂固定在分齿段的工作区域上且固定于窄齿外圆面上的超硬磨料呈阶梯式有序排列。

【技术特征摘要】
1.一种超硬磨料工具，包括基体、超硬磨料和钎焊金属结合剂，其特征在于，所述基体的外周缘设有多个分齿段，相邻分齿段之间设有排屑槽，所述分齿段上有多个窄齿，每个分齿段上的窄齿高度在径向上周期性先逐级降低后升高，所述超硬磨料通过钎焊金属结合剂固定在分齿段的工作区域上且固定于窄齿外圆面上的超硬磨料呈阶梯式有序排列。2.根据权利要求1所述的超硬磨料工具，其特征在于，所述基体外径大小范围为60~200mm，基体宽度范围为0.6~100mm，所述分齿段个数为4~16个，所述排屑槽形状为钥匙槽或U型槽或鱼钩槽。3.根据权利要求1所述的超硬磨料工...

【专利技术属性】
技术研发人员：段端志，吴斌，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：新型
国别省市：江西,36