[发明专利]金刚石磨料有序排布系统及排布工艺

说明书

技术领域

本发明涉及金刚石磨料磨具制造领域，尤其是指一种用于生产锯片刀头及薄壁钻钻头的金刚石磨料有序排布系统及排布工艺。

背景技术

花岗岩、大理石、混凝土、沥青等非金属脆性材料是采用金刚石锯片切割或金刚石薄壁钻打孔的典型例子。金刚石锯片在锯片基体周边上有着金刚石磨料的切削层。锯切刀头通常由金刚石颗粒和把持住金刚石的金属胎体组成。目前，金刚石锯片刀头普遍采用的生产工艺：将金属结合剂(如铁粉、铜粉、锡粉、镍粉、钴粉等)加上一定浓度的金刚石，采用机械混料的方式，将金刚石与金属结合剂混合在一起，装入模具内进行制坯和烧结。该工艺存在以下问题：(1)机械混料无法保证金刚石磨料在金属结合剂中均匀分布，致使一些区域金刚石磨料浓度过高，一些区域过低，一些区域无金刚石磨料；(2)因金刚石磨料分布不均，锯片切割效能下降，金刚石磨料浓度高的区域切割阻力大，切屑易堵塞，切割效率低。在金刚石稀少区，金刚石也不能有效锯切，由于承受工作负荷过大，冲击力大，金刚石易于破碎与脱落。无金刚石的区域，结合剂磨损快，切割阻力大；(3)因切割阻力大，切割温度高，结合剂与金刚石易烧伤。总之，金刚石磨料在刀头中的无序排布常导致锯片切割效率低、切割寿命短、切割质量差等问题。采用制粒工艺后，虽然金刚石磨料的分布有所改善，但是仍然不能从根本上解决问题(金刚石薄壁钻生产工艺类同)。

近年来，在金刚石工具行业中，推出了刀头金刚石磨料有序排布的新工艺，提高了锯切效率，延长了工具寿命。同时，可节约金刚石，降低金刚石浓度，节约了成本。

韩国新韩(Shinhan)金刚石工业公司开发的ARIX自动排布系统，可在刀头中均匀有序排布金刚石磨料。其工艺是在压制胎体薄坯的同时，在薄坯中冲出有序排布的孔，然后将金刚石磨料填充到孔中。该工艺自动化程度高，但由于是逐片排布，生产效率低，另外，设备价格昂贵，不易推广。

我国台湾的中国砂轮公司宋健民博士首先将金刚石有序排布应用于锯片刀头，其提出的专利技术(U.S.Patent6039641)是用模板法实施金刚石磨料的有序排布。该法的第一步：将胎体粉末混合均匀，加上适当的有机粘结剂和溶剂的混合物，做成“面团”，然后通过滚压的方法做成薄层。第二步，按金刚石磨料的粒径与排布方式制作带有通孔的模板，孔径大于单颗金刚石粒径，小于两颗金刚石磨料粒径和，确保单颗金刚石进入模板孔中，模板厚度为金刚石平均粒径的1/3-2/3。第三步，将金刚石布于模板通孔中。第四步，移去模板，孔中的金刚石落在薄层的表面，形成有序排布阵列，多余的金刚石随同模板一起移去。第五步，用平钢板将金刚石压入胎体薄层中。该工艺可精确有序排布金刚石磨料，但每道工序人工操作，费时费力，效率低。

瑞士ETH机床与加工研究所G.Burkhard博士提出的专利技术(EP1208345A)是利用点胶工艺排布磨料，点胶装置由贮胶瓶、输胶管、微计量头组成，当施加一个电压脉冲，微计量头排出一个胶滴，可有序排布胶点，然后将金刚石撒布在胶滴上，形成金刚石的有序排布。该工艺生产效率低，一个胶滴易粘附不等的磨料数，排布精度差。

总之，由于磨料有序排布技术研究时间不长，现有的金刚石磨料有序排布工艺明显存在不足，主要表现在生产效率低、设备昂贵等方面。

发明内容

本发明提供了一种高效、低成本实现锯片刀头或薄壁钻钻头中金刚石磨料有序排布的金刚石磨料有序排布系统。

本发明的目的由以下技术方案加以实现：一种金刚石磨料有序排布系统，包括真空抽气管(1)和真空室缸套(2)，真空室缸套(2)下端固定有磨料排布板(4)，所述磨料排布板(4)中有序排列着若干可吸附固定金刚石磨料(7)的孔(10)，磨料排布板(4)下方设有可将冷压薄坯(8)吸附固定的磁性工作台(9)。

作为本发明的一种改进，所述磨料排布板(4)上方固定有振动器(3)。

作为本发明的一种改进，磨料排布板(4)上孔(10)的直径为金刚石磨料(7)直径的1/3。

作为本发明的一种改进，所述真空室缸套(2)下端与磨料排布板(4)通过螺钉(5)和压板(6)固定。

另外，本发明还提供了一种能够高效将金刚石磨料有序排布的工艺。

一种金刚石磨料有序排布工艺，包括如下步骤：

①将胎体金属粉末冷压成厚度为0.2～1.5mm的冷压薄坯(8)；

②将多个冷压薄坯(8)整齐排布在磁性工作台(9)的上表面，冷压薄坯(8)被磁铁吸附固定；

③在冷压薄坯(8)上表面均匀涮一层压敏胶；