[发明专利]一种超硬磨料打磨工具及制备方法

说明书

本发明公开了一种超硬磨料打磨工具及制备方法，包括同轴设置的打磨头和接柄，打磨头为轴对称的回转结构，打磨头包括中空的壳体、布洒在壳体外表面上的超硬磨料和填充在壳体中空腔内的气孔泡沫金属；接柄为T型接柄，T型接柄包括圆盘和与圆盘同轴固定连接的接柄轴；圆盘外周与壳体内壁面相连接。采用上述结构与方法后，能有效减轻打磨工具的重量，降低对打磨设备的影响。提高超硬磨料工具的适用性，在金属与非金属打磨领域可发挥更大的功效。此外，打磨头为壳体结构，内置的孔泡沫金属材料可以有效地达到散热、减振的效果，使用手感更佳，更利于推广，对于占领价值数百亿人民币的金属与非金属打磨工具市场极为有利。

技术领域

本发明涉及超硬磨料工具制备领域，特别是一种超硬磨料打磨工具及制备方法。

背景技术

新一代的超硬磨料工具多为利用钎焊工艺的单层钎焊超硬磨料工具，它是利用焊料熔化的方式将超硬磨料与工件基体焊接在一起制作而成。目前常用的钎焊工具有钎焊锯片、钎焊磨轮、钎焊钻头等。钎焊工具由于其具有磨料出露高、高把持强度、锋利度高以及寿命长等优势，在金属材料、硬脆材料等领域的切割、磨削已得到了越来越多的应用，并在许多领域替代了传统的电镀工具。

以金刚石和立方氮化硼（CBN）为主制作的超硬磨料工具被广泛应用于各类金属材料的切割、磨削加工，石材、微晶玻璃、塑料、碳纤维等硬脆材料的切割加工。并且在公路养护、地质钻探、矿山开采、公共安全等领域得到了越来越多的应用，市场需求逐渐增多。

本发明所涉及的超硬磨料打磨工具一般由固结超硬磨料的打磨头部分与安装于打磨设备的接柄部分组成。由于打磨对象多变，结构多变，打磨头的外形有多种变化，而接柄一般较为固定。传统的打磨头多为树脂或陶瓷固化刚玉磨料制备，采用烧结压制原理将刚玉磨料压制成型然后施加温度热固化，所制备的打磨头磨料固结强度低，打磨时磨粒会不断脱落以出露出新磨料，此种方式使得打磨头消耗快，且不易保持一定形状。此外磨料的出露高度不高，打磨效率受到一定限制。

为提高打磨效率，减少打磨工具更换次数，采用钎焊、电镀的方式固结超硬磨料制备打磨工具的方式开始出现，如前所述，相比于电镀工具，钎焊工具更具有优势，但钎焊与电镀打磨工具在使用过程中逐渐暴露出一系列问题。

超硬磨料打磨头的制备是采用机加工的方式，即打磨头部分与接柄是一体式结构，可称之为打磨头基体。基体加工后再进行磨料钎焊，制备出打磨工具。

而在实际使用过程中，特别是手持打磨工具中，由于钎焊超硬磨料打磨工具基体为钢材，相比于传统树脂刚玉或碳化硅砂轮，密度大，重量大，当打磨工具高速转动时，不仅需要更高的握力，而且需要更大功率的设备进行配套。

在目前的电动工具或气动工具多配套于传统刚玉或碳化硅工具的前提下，由于同样规格下钎焊超硬磨料打磨头远重于刚玉或碳化硅磨头，导致装配时原用的打磨设备功率无法正常带动钎焊超硬磨料打磨头的旋转。因此，钎焊超硬磨料工具显示出功率不匹配、操作不舒适、手感不佳等问题。此外，过重的钎焊超硬磨料打磨工具对设备的寿命影响较大，降低了超硬磨料打磨工具的性价比。

第三，由于超硬磨料工具为单层金刚石工具，使用时磨粒不会脱落，则与打磨对象为刚性接触，打磨头使用过程中产生的回弹较刚玉砂轮大得多（刚玉砂轮可通过磨粒的不断脱落缓冲一定的弹力），宏观表现为超硬磨料工具打磨振动大，手感不佳。

为此，为推广新型超硬磨料打磨工具，必须能够从根本上减轻工具的重量，并且在减重的同时，保证焊接强度、工具强度，在此基础上减小打磨工具的振动。目前国内外针对此问题亦展开了一定的研究，但目前未有较为可行的方式。钎焊超硬磨料工具的难题在于，首先，超硬磨料进行钎焊至少需要800度以上的温度，在此温度下，钢铁相当于进行了高温回火，其硬度与强度均大大下降，若为减重将工具基体减薄或者钻减重孔，基体不仅有破裂甚至断裂的风险，而且此种方式所减轻的重量较为有限。