一種具有基體磨削角的釺焊超硬磨料磨輪的製作方法
2023-07-06 05:13:41
本實用新型涉及超硬磨料工具製造領域，特別是一種具有基體磨削角的釺焊超硬磨料磨輪。
背景技術：
超硬磨料磨輪可用於對金屬與非金屬材料的磨削類加工，在金屬領域其應用尤為廣泛。如對金屬材料表面磨削、成型磨削、型面修磨等。目前超硬磨料磨輪多應用釺焊、電鍍等方式對超硬磨料固結，且多為單層磨料工具。
超硬磨料包括：天然金剛石、人造金剛石、立方氮化硼、聚晶立方氮化硼等磨料，其主要特點是硬度高，不易破碎，可對鋼、鐵、銅、鋁等金屬進行高效、長壽命的加工。
利用超硬磨料製備的磨輪可對平面、斜面、異型面等進行加工，主要是利用仿型結構，對所要加工的面進行仿型，進而加工出所需要的結構形貌。例如在合金鋸片基體的刀頭焊接部分，必須磨削於銳利拐角的形狀，才能較好地將刀頭準確放置，否則會造成刀頭位置偏差，影響後續的磨齒加工。此外，直角拐角銳利，利於焊片對正釺焊。而由於其為超硬磨料磨輪為單層超硬磨料，對於某些拐角結構的加工則容易出現圓角部分，如圖1所示。且拐角部分磨料容易排布過密，導致合金焊料用量不足，導致拐角處焊接強度不高，更影響拐角磨削質量，如圖2所示。
這是由於單層超硬磨料工具的特點決定的，由圖1可以看出，超硬磨料磨輪的結構由基體決定，而當邊緣為銳利拐角時，如圖3所示，磨粒不易附著，對磨料進行包埋難度大，無論是電鍍的方式還是釺焊的方式，邊角處的把持力均較小，進行磨削時容易出現磨粒脫落，影響加工性能。
而當基體邊角為銳角直角時，由於磨料僅與基體近似於點接觸，合金焊料層對磨料的包埋嚴重不足，難以達到正常焊接要求。此外，由於磨料排布後，磨輪外形非嚴格意義上的銳利邊角，其仍然具有一定弧度，在加工時，仍然不易得到銳利拐角。
目前在應用於銳角磨削的磨輪均為電鍍超硬磨料磨輪，由於電鍍磨輪表面磨料堆積密度可遠高於釺焊工藝，拐角處可通過高堆積鎳基合金層部分解決邊角的磨料附著問題，但此方式仍未達到最佳狀態，且磨料的把持力遠不及釺焊工藝高。
一般加工條件下，加工的零件拐角均存在一定的圓角，設為R，利用超硬磨料磨輪進行成型磨削時，相對應的磨輪外形亦是半徑為R的拐角，如圖1所示。可將磨粒看作半徑為R1的球狀顆粒，由於超硬磨料磨輪為單層固著磨料工具，因此，其基體拐角處的圓角半徑為R2，則R2與R、R1有如下關係：
R2＝R-R1
由上式可以看出，磨輪基體拐角處半徑R由加工零件拐角圓角半徑R2與磨粒半徑R1決定的，在磨削條件確定的前提下，磨粒的粒度參數一般是固定的，因此，R2可看作是由R決定的。
因此，當R為較大值時，其R2值亦可取較大值。如前所述，當存在需要R值較小的情況下，R2值有可能變得過小，甚至為零。
如圖2所示，R值變小時，R2相應變小，由於磨粒粒度不變，則在R2區域上的磨粒的地貌發生了變化，存在尖角狀態的情況下，磨粒的間距變小，若採取與平面部位同樣的地貌，則拐角處磨粒較小，容易受到較大負載，影響磨粒性能，直至影響磨削壽命。若減小磨粒間距，增加磨粒數量，則在拐角位置磨粒過密，增加了電鍍層或釺焊層金屬對磨粒的固結難度，即在同樣的釺焊工藝或電鍍工藝條件下，拐角處的磨粒把持力下降。亦影響磨削性能。
由上可以看出，當R值變小時，常規的超硬磨料砂輪已難以進行加工與製備，而在某些領域，如前所述，例如在合金鋸片刀頭釺焊前的成型磨削處理中，需要R值儘可能為零的狀態，即R值低於磨粒半徑時，理論上，基體拐角半徑為負值，已無法製備。
因此，為解決此問題，本實用新型對磨輪的基體結構、釺焊工工藝等進行創造性的設計，使磨輪可以在銳利邊角進行較好布料，並達到長壽命的目的。
技術實現要素：
本實用新型要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，而提供一種具有基體磨削角的釺焊超硬磨料磨輪，該具有基體磨削角的釺焊超硬磨料磨輪能加工出無圓角的直角型面，且磨料結合強度高，磨料鋒利，磨削壽命長，磨料不易脫落。同時製備工藝簡單，製備穩定。
為解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案是：
一種具有基體磨削角的釺焊超硬磨料磨輪，用於磨削材料的磨削加工，其中，磨削材料具有至少一個直角型面，釺焊超硬磨料磨輪包括磨輪基體、常規超硬磨料和大直徑超硬磨料。
磨輪基體具有與直角型面數量相等的基體磨削角；每個基體磨削角均包括兩個基體直角面和一個基體斜面；基體斜面與兩個基體直角面相連接，且基體斜面與兩個基體直角面均形成135°的夾角。
每個基體直角面上均單層釺焊有常規超硬磨料，每個基體斜面上均單層釺焊有大直徑超硬磨料，大直徑超硬磨料的直徑大於常規超硬磨料的直徑。
大直徑超硬磨料的直徑滿足如下計算公式：
式中，D1為大直徑超硬磨料的直徑；L為基體斜面的長度；D為常規超硬磨料的直徑。
基體斜面的長度L取值為0.5～2.5mm。
所述大直徑超硬磨料和常規超硬磨料均為人造金剛石、立方氮化硼、聚晶金剛石和聚晶立方氮化硼中的一種。
大直徑超硬磨料和常規超硬磨料單層釺焊時，所使用的合金焊料為鎳基合金、銀基合金和銅基合金中的一種，且合金焊料中含有鈦元素或鉻元素。
本實用新型採用上述結構後，能加工出無圓角的直角型面，且磨料結合強度高，磨料鋒利，磨削壽命長，磨料不易脫落。同時製備工藝簡單，製備穩定，可廣泛應用於合金鋸片齒座的直角型面磨削加工中。
附圖說明
圖1顯示了現有技術中直角型面具有圓角時的釺焊超硬磨料磨輪的結構示意圖。
圖2顯示了現有技術中直角型面具有圓角時，釺焊超硬磨料磨輪製備時超硬磨料的排布示意圖。
圖3顯示了當直角型面無圓角時，採用現有技術製備釺焊超硬磨料磨輪時超硬磨料的排布示意圖。
圖4顯示了本實用新型一種具有基體磨削角的釺焊超硬磨料磨輪的結構示意圖。
其中有：1.常規超硬磨料；2.大直徑超硬磨料；3.磨削材料；4.直角型面；5.磨輪基體；6.合金焊料層；7.基體斜面；8.基體直角面。
具體實施方式
下面結合附圖和具體較佳實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明。
如圖4所示，待加工的磨削材料3具有至少一個直角型面4，優選為2個直角型面4，且每個直角型面均無圓角。
如圖4所示，一種具有基體磨削角的釺焊超硬磨料磨輪，用於上述磨削材料的磨削加工，其包括磨輪基體5、常規超硬磨料1和大直徑超硬磨料2。
磨輪基體具有與直角型面數量相等的基體磨削角，優選為兩個。
每個基體磨削角均包括兩個基體直角面8和一個基體斜面7；基體斜面與兩個基體直角面相連接，且基體斜面與兩個基體直角面均形成135°的夾角。
每個基體直角面上均單層釺焊有常規超硬磨料，每個基體斜面上均單層釺焊有大直徑超硬磨料，且大直徑超硬磨料的直徑大於規超硬磨料的直徑。
大直徑超硬磨料的直徑滿足如下計算公式：
式中，D1為大直徑超硬磨料的直徑；L為基體斜面的長度，優選取值為0.5～2.5mm；D為常規超硬磨料的直徑。
進一步，上述大直徑超硬磨料和常規超硬磨料均優選為人造金剛石、立方氮化硼、聚晶金剛石和聚晶立方氮化硼中的一種；粒度均優選在1目～300目之間。
大直徑超硬磨料和常規超硬磨料單層釺焊形成合金焊料層6時，所使用的合金焊料優選為鎳基合金、銀基合金和銅基合金中的一種，且合金焊料中含有鈦元素或鉻元素。
一種具有基體磨削角的釺焊超硬磨料磨輪的製備方法，包括如下步驟。
步驟1，加工磨輪基體，在磨輪基體的每個基體磨削角處，加工一個基體斜面。
步驟2，根據基體斜面長度與常規超硬磨料的粒度，確定大直徑超硬磨料的粒度。
步驟3，在磨輪基體表面刷塗粘結劑，在兩個基體直角面上分別粘附用於常規超硬磨料鋪展使用的孔模板。
其中，上述孔模板的孔間距優選大於大直徑超硬磨料的粒徑。
步驟4，在步驟3中的孔模板上單層排布常規超硬磨料。
步驟5，撤去孔模板，在基體斜面上單層均勻排布步驟2中已確定粒徑的大直徑超硬磨料。
步驟6，在磨輪基體表面均勻布灑合金焊料顆粒。
步驟7，釺焊加熱。
以上詳細描述了本實用新型的優選實施方式，但是，本實用新型並不限於上述實施方式中的具體細節，在本實用新型的技術構思範圍內，可以對本實用新型的技術方案進行多種等同變換，這些等同變換均屬於本實用新型的保護範圍。