金剛石磨料有序排布系統及方法

2023-04-24 21:13:16 4

專利名稱：金剛石磨料有序排布系統及方法
技術領域：
本發明涉及金剛石磨料有序排布系統及方法，屬磨料磨具製造領域。
背景技術：
花崗巖、大理石、混凝土、瀝青等材料是採用金剛石鋸片切割的典型例子。金剛石 鋸片在鋸片基體周邊上有著金剛石磨料的切削層。鋸切刀頭通常由金剛石顆粒和把持住金 剛石的金屬胎體組成。目前，金剛石鋸片刀頭普遍採用的生產工藝將金屬結合劑(如鐵 粉、銅粉、錫粉、鎳粉、鈷粉等)加上一定濃度的金剛石，採用機械混料的方式，將金剛石與 金屬結合劑混合在一起，裝入模具內進行制坯和燒結。該工藝存在以下問題(l)機械混料 無法保證金剛石磨料在金屬結合劑中均勻分布，致使一些區域金剛石磨料濃度過高， 一些 區域過低，一些區域無金剛石磨料；(2)因金剛石磨料分布不均，鋸片切割效能下降，金剛 石磨料濃度高的區域切割阻力大，切屑易堵塞，切割效率低。在金剛石稀少區，金剛石也不 能有效鋸切，由於承受工作負荷過大，衝擊力大，金剛石易於破碎與脫落。無金剛石的區域， 結合劑磨損快，切割阻力大；(3)因切割阻力大，切割溫度高，結合劑與金剛石易燒傷。總 之，金剛石磨料在刀頭中的無序排布常導致鋸片切割效率低、切割壽命短、切割質量差等問 題。採用制粒工藝後，雖然金剛石磨料的分布有所改善，但是仍然不能從根本上解決問題。
近年來，在金剛石工具行業中，推出了刀頭金剛石磨料有序排布的新工藝，提高了 鋸切效率，延長了工具壽命。同時，可節約金剛石，降低金剛石濃度，節約了成本。
我國臺灣的中國砂輪公司宋健民博士首先將金剛石有序排布應用於鋸片刀頭，其 提出的專利技術(U. S. Patent6039641)是用模板法實施金剛石磨料的有序排布。該法的第 一步將胎體粉末混合均勻，加上適當的有機粘結劑和溶劑的混合物，做成"麵團"，然後通 過滾壓的方法做成薄層。第二步，按金剛石磨料的粒徑與排布方式製作帶有通孔的模板，孔 徑大於單顆金剛石粒徑，小於兩顆金剛石磨料粒徑和，確保單顆金剛石進入模板孔中，模板 厚度為金剛石平均粒徑的1/3-2/3。第三步，將金剛石布於模板通孔中。第四步，移去模板， 孔中的金剛石落在薄層的表面，形成有序排布陣列，多餘的金剛石隨同模板一起移去。第五 步，用平鋼板將金剛石壓入胎體薄層中。該工藝可精確有序排布金剛石磨料，但每道工序人 工操作，費時費力，效率低。 瑞士 ETH工具機與加工研究所G. Burkhard博士提出的專利技術(EP1208345A)是利 用點膠工藝排布磨料，點膠裝置由貯膠瓶、輸膠管、微計量頭組成，當施加一個電壓脈衝，微 計量頭排出一個膠滴，可有序排布膠點，然後將金剛石撒布在膠滴上，形成金剛石的有序排 布。該工藝生產效率低，一個膠滴易粘附不等的磨料數，排布精度差。 韓國新韓(Shinhan)金剛石工業公司開發的ARIX自動排布系統，可在刀頭中均勻 有序排布金剛石磨料。其工藝是在壓制胎體薄坯的同時，在薄坯中衝出有序排布的孔，然後 將金剛石磨料填充到孔中。該工藝自動化程度高，但由於是逐片排布，生產效率低，另外，設 備價格昂貴，不易推廣。 我國成都中豪超硬材料有限公司研製的"真空布料機(專利號2008200616561656. 4)"是將布料通孔模板中的金剛石磨料通過振動器振動落料，該設備的 優勢是布料效率高，但布料模板與胎體薄坯間存在一定間距，在孔模板中有序排布的金剛 石磨料在振動落料過程中發生錯亂，落在胎體薄層表面的金剛石排布不整齊，影響了刀頭 的切割效能與美觀。 總之，由於磨料有序排布技術研究時間不長，現有的金剛石磨料有序排布工藝明 顯存在不足，主要表現在生產效率低、排布精度低、設備昂貴等方面。

發明內容
本發明的目的是提供一種新型金剛石磨料有序排布系統及方法，以實現金剛石磨 料的高效、精確、有序排布，同時降低設備成本，以利推廣。該系統和方法可以用於鋸片刀頭 加工。 該系統包括金剛石磨料吸附裝置和刀頭冷壓薄坯支撐平臺。 上述金剛石磨料吸附裝置包括缸套，通過活塞杆安裝於缸套內的可上下移動的 活塞，活塞與缸套間靠密封環密封，缸套下端面通過螺釘和壓板固定有彈性板，彈性板中 有序排列著臺階孔；該臺階孔由在上方的小孔和在下方的大孔組合而成，且小孔直徑為 0. 2d-0. 4d，大孔直徑為1. 05d-l. 2d，大孔高度為0. 55—1. 4d，其中d為金剛石磨料直徑；上 述刀頭冷壓薄坯支撐平臺，包括工作檯、通過磁鐵塊置於工作檯上的支撐板。
上述彈性板由具有彈性和韌性材料製成。 所述金剛石磨料有序排布系統的排布方法包括以下步驟①胚胎置於支撐板的上 表面；②利用支撐板下方的磁鐵塊使胚胎被吸附固定；③在胚胎上表面均勻涮塗壓敏膠； ④將金剛石磨料吸附裝置移動到金剛石磨料供料區附近，活塞上移，氣流通過彈性板中的 臺階孔將金剛石磨料吸附固定於臺階孔中；⑤將金剛石磨料吸附裝置移動到刀頭冷壓薄坯 支撐平臺上方，缸套下移，金剛石磨料與胚胎表面的膠接觸；⑥活塞下移，形成的氣流從彈 性板中的臺階孔中排出，活塞下端面下壓彈性板，使金剛石磨料牢固粘附在膠的表面；⑦缸 套上移，金剛石磨料脫離彈性板，金剛石磨料有序排布在胚胎表面。 上述小孔直徑、大孔直徑、大孔高度與金剛石磨料直徑的關係，是為了保證一個臺 階孔內正好吸附一顆金剛石磨料，同時小孔直徑的設置便於產生足夠大的吸力。當大孔高 度小於金剛石磨料直徑時，被吸附進臺階孔的金剛石磨料有一部分會露在大孔外面，在之 後的工藝中露出部分易於粘附在壓敏膠裡。但由於彈性板具有一定彈性加之缸套下移產生 的壓力，當大孔高度大於金剛石磨料直徑的時候也能保證在之後的工藝中金剛石磨料粘附 在壓敏膠上。 與現有金剛石磨料排布技術相比，本發明具有以下特點 ①高效率，系統工作一次可排布40片以上，每分鐘可工作2次，排布80片以上，是
目前生產效率最高的金剛石磨料排布系統。 ②排布精度高，由於排布板中有序排列的金剛石磨料與胎體薄片為接觸式黏附固 定，金剛石磨料無錯動，有很高的排布精度。 ③自動化程度高，磨料排布的關鍵動作金由設備聯動完成。
④設備成本低，易於推廣。


圖1為金剛石磨料有序排布系統的結構示意圖；
圖2為磨料排布板結構示意圖。 圖中1、活塞杆，2、進出氣孔，3、缸套，4、活塞，5、密封環，6、磨料有序排布彈性板， 7、螺釘，8、壓板，9、金剛石磨料，10、膠，11、胎體薄坯，12、支撐板，13、磁鐵塊，14、工作檯。
具體實施例方式—種磨料有序排布金剛石鋸片刀頭的系統，其操作步驟為
①胚胎置於支撐板的上表面； ②利用支撐板下方的磁鐵塊使胚胎被吸附固定；
③在胚胎上表面均勻涮塗壓敏膠； ④將金剛石磨料吸附裝置移動到金剛石磨料供料區附近，活塞上移，氣流通過彈 性板中的臺階孔將金剛石磨料吸附固定於臺階孔中； ⑤將金剛石磨料吸附裝置移動到刀頭冷壓薄坯支撐平臺上方，缸套下移，金剛石 磨料與胚胎表面的膠接觸； ⑥活塞下移，形成的氣流從彈性板中的臺階孔中排出，活塞下端面下壓彈性板，使 金剛石磨料牢固粘附在膠的表面； ⑦缸套上移，金剛石磨料脫離彈性板，金剛石磨料有序排布在胚胎表面。
權利要求
一種金剛石磨料有序排布系統，其特徵在於該系統包括金剛石磨料吸附裝置和刀頭冷壓薄坯支撐平臺；上述金剛石磨料吸附裝置包括缸套(3)，通過活塞杆(1)安裝於缸套內的可上下移動的活塞(4)，活塞與缸套間靠密封環(5)密封，缸套下端面通過螺釘(7)和壓板(8)固定有彈性板(6)，彈性板中有序排列著臺階孔；該臺階孔由在上方的小孔和在下方的大孔組合而成，且小孔直徑為0.2d-0.4d，大孔直徑為1.05d-1.2d，大孔高度為0.55-1.4d，其中d為金剛石磨料直徑；上述刀頭冷壓薄坯支撐平臺，包括工作檯(14)、通過磁鐵塊(13)置於工作檯(14)上的支撐板(12)。
2. 根據權利要求l所述的金剛石磨料有序排布系統，其特徵在於上述彈性板(6)由具有彈性和韌性材料製成。
3. —種利用權利要求1所述金剛石磨料有序排布系統的排布方法，其特徵在於包括以下步驟① 胚胎置於支撐板的上表面；② 利用支撐板下方的磁鐵塊使胚胎被吸附固定；③ 在胚胎上表面均勻涮塗壓敏膠；④ 將金剛石磨料吸附裝置移動到金剛石磨料供料區附近，活塞上移，氣流通過彈性板中的臺階孔將金剛石磨料吸附固定於臺階孔中；⑤ 將金剛石磨料吸附裝置移動到刀頭冷壓薄坯支撐平臺上方，缸套下移，金剛石磨料與胚胎表面的膠接觸；⑥ 活塞下移，形成的氣流從彈性板中的臺階孔中排出，活塞下端面下壓彈性板，使金剛石磨料牢固粘附在膠的表面；⑦ 缸套上移，金剛石磨料脫離彈性板，金剛石磨料有序排布在胚胎表面。
全文摘要
本發明涉及金剛石磨料有序排布系統與方法，屬磨料磨具製造領域。該系統包括缸套(3)，通過活塞杆(1)安裝於缸套內的可上下移動的活塞(4)，活塞與缸套間靠密封環(5)密封，缸套下端面通過螺釘(7)和壓板(8)固定有彈性板(6)，彈性板中有序排列著臺階孔；還包括工作檯(14)、通過磁鐵塊(13)置於工作檯(14)上的支撐板(12)。該系統及方法可高效、精確、有序排布金剛石磨料，成本低，易於推廣。
文檔編號B23P5/00GK101745877SQ20091026309
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月16日 優先權日2009年12月16日
發明者肖冰 申請人:南京航空航天大學