微刃磨削制品及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種微刃磨削制品，包括金剛石顆粒，所述金剛石顆粒的其中一個(gè)平面上設(shè)有若干下凹的微缺陷，從而在該平面形成磨削微刃。本發(fā)明還涉及上述制品的制備方法，使用脈沖激光在金剛石顆粒的一個(gè)平面刻蝕出下凹的微缺陷。本發(fā)明還涉及上述制品的應(yīng)用。本發(fā)明在金剛石顆粒的平面上刻蝕出微缺陷從而形成大量用于磨削的微刃，參與磨削的金剛石磨粒不再是單顆粒的形式，多個(gè)微刃同時(shí)參與磨削，提高磨削效率，增加加工精度，同時(shí)參與磨削的金剛石磨粒是微破碎的方式，磨削時(shí)能不斷地更新出新的磨削刃，極大的減少磨削時(shí)間，提高加工效率。本發(fā)明可應(yīng)用于金剛石釬焊制品。
【專利說明】微刃磨削制品及其制備方法和應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微刃磨削制品及其制備方法和應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002]由于金剛石在釬焊時(shí)形成高于金剛石顆粒50%的出刃高度，釬焊金剛石工具擁有比其它如金屬結(jié)合劑燒結(jié)金剛石工具、樹脂結(jié)合劑金剛石工具、陶瓷結(jié)合劑金剛石工具以及電鍍金剛石工具更高的鋒利度，有利于提高工具的加工效率，而且釬焊時(shí)金剛石與釬焊合金形成的冶金結(jié)合使得金剛石的結(jié)合強(qiáng)度也高于其他結(jié)合劑的金剛石工具，可以保證工具具有較好的壽命。
[0003]但目前細(xì)粒度的金剛石細(xì)顆粒有序釬焊而成的金剛石磨削工具的制造還存在較大的難度，一方面是由于有序排布技術(shù)以及釬料合金層的厚度難以控制，另一方面，在高溫釬焊時(shí)金剛石表面形成了數(shù)微米厚的界面反應(yīng)層和石墨化層，金剛石的出露表面也存在一定程度的石墨化，這使得細(xì)粒度金剛石強(qiáng)度降低明顯；而且，細(xì)磨粒的金剛石磨削工具，磨粒直徑為數(shù)微米乃至亞微米尺度，有利于獲得較小的表面粗糙度和亞表層損傷，但是細(xì)磨粒砂輪容屑空間小，易堵塞；同時(shí)結(jié)合劑對(duì)磨粒的把持力較小，磨粒易脫落，砂輪磨損大，造成磨粒層形貌的改變，影響面型精度的提高，細(xì)磨粒砂輪使用中往往需要周期性的整形和修銳，這會(huì)增加加工時(shí)間和成本。因此粗粒度的金剛石釬焊金剛石工具中應(yīng)用較多。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中的金剛石砂輪中的金剛石磨粒的磨損形式有三種:1、磨耗磨損；2、微破碎；3、塊狀斷裂。磨耗磨損容易事磨削工具變鈍，需經(jīng)常修整；塊狀斷裂，容易影響磨削的壽命。而且現(xiàn)有技術(shù)中的金剛石磨削工具中金剛石磨粒參與磨削的是單顆粒的金剛石，而釬焊金剛石的顆粒比較大，加工精度受到限制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種加工精度高的微刃磨削制品及其制備方法和應(yīng)用。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種微刃磨削制品，包括金剛石顆粒，所述金剛石顆粒的其中一個(gè)平面上設(shè)有若干下凹的微缺陷，從而在該平面形成磨削微刃。
[0007]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，若干具有完整晶型的金剛石顆粒均布釬焊在基體表面從而形成單層的金剛石顆粒結(jié)構(gòu)，粗粒度的完整晶型金剛石的強(qiáng)度高、石墨化影響相對(duì)較小、容易進(jìn)行有序排布，因此適合應(yīng)用在此。各金剛石顆粒設(shè)有微缺陷的平面背向基體且在同一平面上或大致在同一平面上，從而形成制品表面，所述制品表面與基體表面平行或大致平行，當(dāng)制品和制品表面用于加工和修整時(shí)有利于提高加工精度和表面質(zhì)量。
[0008]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述微缺陷包括均布的微孔，各微孔的直徑和深度為0.015?0.035mm,微孔間的間距在0.01?0.1mm。
[0009]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述微缺陷包括均布的微槽。
[0010]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述微槽大致呈“V”型，且槽壁夾角角度為10°?80°，各微槽寬度為0.015?0.035mm,深度為0.015?0.055mm。
[0011]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述微缺陷為微孔與微槽的組合。各微孔的直徑和深度為0.010?0.040mm，微孔間的間距在0.01?0.15mm，微槽大致呈“V”型，且槽壁夾角角度為10°?80°，各微槽寬度為0.015?0.035mm,深度為0.015?0.055mm。
[0012]本發(fā)明還提供一種微刃磨削制品的制備方法，使用脈沖激光(納秒、皮秒、飛秒等脈沖激光器)在金剛石顆粒的一個(gè)平面刻蝕出下凹的微缺陷，使該平面形成磨削用的微刃。
[0013]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，以有序排布的方式將若干金剛石顆粒分布在基體表面然后釬焊，使金剛石顆粒中需刻蝕微缺陷的平面在同一平面上或大致在同一平面上，從而形成平頂化的制品表面，且制品表面與基體表面平行或大致平行。。
[0014]本發(fā)明還提供一種砂輪，上述微刃磨削制品中設(shè)有微缺陷的平面形成磨削面。
[0015]本發(fā)明還提供一種砂輪修整筆，與砂輪接觸的修整面為上述微刃制品中設(shè)有微缺陷的平面。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明在金剛石顆粒的平面上刻蝕出微缺陷從而形成大量用于磨削的微刃，參與磨削的金剛石磨粒不再是單顆粒的形式，多個(gè)微刃同時(shí)參與磨削，提高磨削效率，增加加工精度，同時(shí)參與磨削的金剛石磨粒是微破碎的方式，磨削時(shí)能不斷地更新出新的磨削刃，極大的減少磨削時(shí)間，提高加工效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0018]圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的主視圖；
圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例的剖面示意圖；
圖3是第一實(shí)施例金剛石顆粒的示意圖；
圖4是第二實(shí)施例金剛石顆粒的示意圖；
圖5是第三實(shí)施例金剛石顆粒的示意圖；
圖6是第二和第三實(shí)施例中微槽的剖視圖；
圖7是本發(fā)明第四實(shí)施例的示意圖；
圖8是本發(fā)明第四實(shí)施例的俯視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]如圖1至圖3所示的砂輪，包括一個(gè)基座101，基座101表面固定連接有多塊基體201，各基體201成圓形布置。每個(gè)基體201上設(shè)有一個(gè)金剛石單層，該金剛石單層由若干具有完整晶型的金剛石顆粒301構(gòu)成。金剛石顆粒301的粒度為18/20至70/80目，基體201表面分布金剛石顆粒301的面積占30?80%。
[0020]該砂輪的制備方法如下:
(1)選用普通鋼材作為基體201，將基體201表面加工平整，使之成為一個(gè)平面；
(2)在基體201表面使用粘結(jié)劑均勻涂布一層銀基釬焊合金粉末；
(3)使用有序排布的方法將完整晶型的人造金剛石顆粒301均勻分布在基體201的表面； (4)把(I)(2) (3)處理好后的制品釬焊。釬焊后完整晶型的金剛石顆粒301背向基體201的頂面共面或大致共面從而形成制品表面，該制品表面與基體201表面平行或近似平行；
(5)使用金剛石研磨盤對(duì)釬焊后的金剛石制品表面進(jìn)行研磨加工，這樣獲得的平頂化的金剛石制品可以獲得更高的平整度、平面度和一致性的表面平頂化；
(6)使用脈沖激光(納秒)在制品表面進(jìn)行可控的刻蝕加工，在金剛石顆粒301的頂面刻蝕一系列成矩形陣列的微孔401，微孔401的直徑和深度為0.025?0.035mm,微孔401間的間距為0.1mm ；
(7)微孔401刻蝕完成后將各基體201安裝在基座101上，并使各基體201對(duì)應(yīng)的制品表面共面或大致共面，從而形成具有微刃的磨削面。
[0021]如圖4所示的砂輪，與第一實(shí)施例之中的不同之處在于金剛石顆粒的目數(shù)以及微缺陷的形態(tài)。該實(shí)施例中，金剛石顆粒302為30/35目，微缺陷為縱橫交錯(cuò)的微槽501，微槽501由脈沖激光(皮秒)刻蝕而成，各微槽501寬度為0.02?0.025mm，深度為0.02?
0.025mm,且微槽501大致呈“V”型，槽壁夾角角度為25°?80°，如圖6所示。
[0022]如圖5所示的砂輪，與第一實(shí)施例之中的不同之處在于金剛石顆粒的目數(shù)以及微缺陷的形態(tài)。該實(shí)施例中，金剛石顆粒303為40/50?70/80目，微缺陷為縱橫交錯(cuò)的微槽502與成矩形陣列的微孔402組合而成，微孔402和微槽502由脈沖激光(飛秒)刻蝕而成，各微槽502寬度為0.015?0.018mm，深度為0.015?0.018mm，且微槽大致呈“V”型，槽壁夾角角度為10°?80° (如圖6所示)，微孔402的直徑和深度為0.02?0.025mm，微孔402間的間距為0.05mm。
[0023]如圖7和圖8所示的砂輪修整筆，包括筆桿1、連接在筆桿端部的基體2和釬焊在基體上的金剛石顆粒304，該砂輪修整筆的制造方法如下:
(1)選用普通鋼材作為基體2，將基體2表面加工平整，使之成為一個(gè)平面；
(2)在基體2表面使用粘結(jié)劑均勻涂布一層鎳基釬焊合金粉末；
(3)使用有序排布的方法將完整晶型的人造金剛石顆粒304均勻分布在基體I的表面；
(4)把(I)(2) (3)處理好后的制品釬焊。釬焊后完整晶型的金剛石顆粒304背向基體2的頂面共面或大致共面從而形成制品表面，該制品表面與基體表面平行或近似平行；
(5)使用金剛石研磨盤對(duì)釬焊后的金剛石制品表面進(jìn)行研磨加工，這樣獲得的平頂化的金剛石制品可以獲得更高的平整度、平面度和一致性的表面平頂化。
[0024](6)使用脈沖激光在制品表面進(jìn)行可控的刻蝕加工，在金剛石顆粒304的頂面刻蝕一系列成矩形陣列的微孔和縱橫交錯(cuò)的微槽，形成如圖5所示的結(jié)構(gòu)；
(7)基體2安裝在筆桿I上，使制品表面形成與砂輪接觸的修整面。
[0025]以上所述只是本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，其并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種微刃磨削制品，包括金剛石顆粒，其特征在于:所述金剛石顆粒的其中一個(gè)平面上設(shè)有若干下凹的微缺陷，從而在該平面形成磨削微刃。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微刃磨削制品，其特征在于:若干具有完整晶型的金剛石顆粒均布釬焊在基體表面從而形成單層的金剛石顆粒結(jié)構(gòu)，各金剛石顆粒設(shè)有微缺陷的平面背向基體且在同一平面上或大致在同一平面上，從而形成制品表面，所述制品表面與基體表面平行或大致平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微刃磨削制品，其特征在于:所述微缺陷包括均布的微孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微刃磨削制品，其特征在于:所述微缺陷包括均布的微槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微刃磨削制品，其特征在于:所述微槽大致呈“V”型，且槽壁夾角角度為10°?80°。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微刃磨削制品，其特征在于:所述微缺陷為微孔與微槽的組合。
7.—種權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的微刃磨削制品的制備方法，其特征在于:使用脈沖激光在金剛石顆粒的一個(gè)平面刻蝕出下凹的微缺陷，使該平面形成磨削用的微刃。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于:以有序排布的方式將若干金剛石顆粒分布在基體表面然后釬焊，使金剛石顆粒中需刻蝕微缺陷的平面在同一平面上或大致在同一平面上，從而形成平頂化的制品表面，且制品表面與基體表面平行或大致平行。
9.一種砂輪，其特征在于:包括如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的制品，制品中設(shè)有微缺陷的平面形成磨削面。
10.一種砂輪修整筆，其特征在于:與砂輪接觸的修整面為權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述制品中設(shè)有微缺陷的平面。
【文檔編號(hào)】B24D7/06GK104070467SQ201410279777
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月20日
【發(fā)明者】張鳳林, 歐陽承達(dá) 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)