一種釬焊金剛石工具的制造方法及制造設(shè)備與流程

本發(fā)明涉及工具制造技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及一種釬焊金剛石工具的制造方法及制造設(shè)備。

背景技術(shù)：

以鎳基高溫合金、鈦合金、超高強(qiáng)度鋼等為代表的高強(qiáng)韌難加工材料具有塑性高、韌性好、強(qiáng)度高、強(qiáng)化系數(shù)高等一系列優(yōu)點(diǎn)，在航空、航天、艦船、兵器等國防工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，以在役航空發(fā)動(dòng)機(jī)為例，高溫合金和鈦合金分別占航空發(fā)動(dòng)機(jī)總重的55～65％和25～40％。隨著對(duì)零件使用性能、加工質(zhì)量和效率等方面要求的不斷提升，難加工材料高效精密加工中存在的問題越來越引起廣泛的重視。

目前電鍍工藝已成熟應(yīng)用于金剛石工具的制造，特別內(nèi)鍍法制備的電鍍金剛石工具具有精度高、磨料等高性好、初次使用前無需修整等優(yōu)點(diǎn)，但仍然存在電鍍工具所固有的不足：金剛石磨料是機(jī)械包埋于結(jié)合劑之中，結(jié)合劑對(duì)磨料的把持強(qiáng)度低，在使用過程中，磨料易脫落，不能充分發(fā)揮超硬磨料的優(yōu)勢(shì)，工具壽命低。

釬焊金剛石工具磨粒與釬料產(chǎn)生冶金結(jié)合，結(jié)合力大，磨料出露高度可達(dá)70％以上，可承受大載荷，故廣泛應(yīng)用于難加工材料的高效磨削加工中。然而，傳統(tǒng)的釬焊工藝以工具基體為磨粒定位面，由于磨粒尺寸的分散性，無法保證工具表面磨粒出露高度的一致性，而且單層工具修整非常困難，導(dǎo)致釬焊金剛石工具加工表面質(zhì)量受限，限制了其在精密磨削加工領(lǐng)域的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種釬焊單層金剛石工具制造方法，克服了現(xiàn)有釬焊工具磨粒出露高度一致性差的缺點(diǎn)，融合了內(nèi)鍍法電鍍工具的優(yōu)點(diǎn)，能夠保證工具磨粒等高性好，精度高。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種釬焊單層金剛石工具制造方法，包括：

制作胎模，所述胎模為內(nèi)孔胎模；在制作胎模時(shí)，根據(jù)釬料融化后的體積收縮比，胎模長度應(yīng)超出工具基體長度一定尺寸。

將金剛石磨粒有序排布在所述胎膜內(nèi)表面；

用工裝夾具將所述胎模與工具基體精確定位，預(yù)留1—2mm間隙；

在間隙中填滿配制的釬料并夯實(shí)；

將所述胎模、工具基體與夾具沿軸向，垂直放置于真空爐中加熱釬焊；

釬焊完成之后取出脫模，車削胎膜至0.5-1mm的厚度；

采用電解去除部分釬料，露出金剛石磨粒作為切削刃。脫模之后，金剛石磨粒仍被包埋于釬料之中，需將最外層釬料電解掉，方可露出金剛石磨粒，作為切削刃，用于磨削加工。)

采用電解開刃，相較于采用酸腐蝕，開刃過程更加可控，在電解液中添加香豆素等電解添加劑，吸附在凸起磨料表面，降低磨料附近釬料溶解速率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)釬料沿磨料爬升的形貌，增大工具容屑空間。

結(jié)合第一方面，在第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述胎膜采用熱膨脹系數(shù)低的合金工具鋼制作。

結(jié)合第一方面，在第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述將金剛石磨粒有序排布在所述胎膜內(nèi)表面，采用膠粘，在所述胎膜內(nèi)表面涂膠。

結(jié)合第一方面，在第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，其特征在于，所述夾具采用階梯軸。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種釬焊單層金剛石工具，包括：胎模(1)、夾具壓板(2)、金剛石磨料(3)、釬料(4)、夾具輔助部分(5)、工具基體(6)、壓緊螺母(7)、夾具定位支撐部分(8)；

在胎模(1)內(nèi)表面與工具基體對(duì)應(yīng)部分，通過涂膠粘合有有序排列的金剛石磨料；

胎膜(1)在夾具定位支撐部分(8)外側(cè)，工具基體(6)沿著夾具定位支撐部分(8)裝配，安裝夾具輔助部分；

在胎模(1)與工具基體(6)間隙中填充釬料(4)并夯實(shí)，在夾具輔助部分(8)與釬料(4)接觸區(qū)域涂抹有脫模劑；

夾具壓板(2)由壓緊螺母(7)固定并壓緊在胎模(1)、金剛石磨料(3)、釬料(4)、夾具輔助部分(5)上。

結(jié)合第二方面，在第二方面第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述釬焊單層金剛石工具沿軸向垂直放置于真空爐中加熱釬焊；

作為切削刃的磨料為通過電解去除部分釬料后露出。

結(jié)合第二方面，在第二方面第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，胎膜內(nèi)孔圓柱度小于等于2μm；在胎膜與砂輪機(jī)體之間預(yù)留1—2mm間隙。

結(jié)合第二方面，在第二方面第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在釬焊完成之后脫模被取出，胎膜通過車削加工后的厚度為0.5-1mm的；

結(jié)合第二方面，在第二方面第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述胎膜采用熱膨脹系數(shù)低的合金制作。(如，Invar合金)；所述胎模采用合金制作，熔點(diǎn)高，熱膨脹系數(shù)低，燒結(jié)時(shí)胎模的變形?。?/p>

所述夾具采用階梯軸。

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種釬焊金剛石工具的制造方法及制造設(shè)備，采用胎模，工具精度以及磨料等高性均由胎模內(nèi)孔精度決定，故制造出的釬焊金剛石工具在對(duì)磨料把持力大的同時(shí)，磨粒等高性好，精度高；采用電解方法進(jìn)行開刃，磨料出露高度可做到精確控制，達(dá)到最佳高度，且釬料層厚度均勻一致，有利于提高工具的磨削性能；開刃過程中，在電解液中添加香豆素等電解添加劑，可實(shí)現(xiàn)釬料沿磨料爬升的形貌，增大工具容屑空間。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種釬焊單層金剛石工具制造方法流程示意圖；

圖2為依照本發(fā)明實(shí)施例方法的一種實(shí)施方式示意圖，制造的工具為釬焊金剛石砂輪；

圖3為依照本發(fā)明實(shí)施例方法的另一種實(shí)施方式示意圖，制造的工具為釬焊金剛石磨頭，其中，1為工具基體，2為釬料，3為胎模，4為金剛石磨料，5為夾具定位部分；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種釬焊單層金剛石工具制造方法種電解脫模及開刃實(shí)施示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種釬焊單層金剛石工具制造方法的磨削效果示意圖；

具體實(shí)施方式

為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。下文中將詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，所述實(shí)施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過于正式的含義來解釋。

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種釬焊金剛石工具的制造方法，克服了現(xiàn)有釬焊工具磨粒出露高度一致性差的缺點(diǎn)，融合了內(nèi)鍍法電鍍工具的優(yōu)點(diǎn)，能夠保證工具磨粒等高性好，精度高。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種釬焊單層金剛石工具制造方法，如圖1所示，包括：

制作胎模，所述胎模為內(nèi)孔胎模；；在制作胎模時(shí)，根據(jù)釬料融化后的體積收縮比，胎模長度應(yīng)超出工具基體長度一定尺寸。

將金剛石磨粒有序排布在所述胎膜內(nèi)表面；

用工裝夾具將所述胎模與工具基體精確定位，預(yù)留1—2mm間隙；

在間隙中填滿配制的釬料并夯實(shí)；

將所述胎模、工具基體與夾具沿軸向，垂直放置于真空爐中加熱釬焊；

釬焊完成之后取出脫模，車削胎膜至0.5-1mm的厚度；

采用電解去除部分釬料，露出金剛石磨粒作為切削刃。采用電解開刃，相較于采用酸腐蝕，開刃過程更加可控，在電解液中添加香豆素等電解添加劑，吸附在凸起磨料表面，降低磨料附近釬料溶解速率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)釬料沿磨料爬升的形貌，增大工具容屑空間。

結(jié)合第一方面，在第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述胎膜采用熱膨脹系數(shù)低的合金工具鋼制作。

結(jié)合第一方面，在第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述將金剛石磨粒有序排布在所述胎膜內(nèi)表面，采用膠粘，在所述胎膜內(nèi)表面涂膠。

結(jié)合第一方面，在第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，其特征在于，所述夾具采用階梯軸。

結(jié)合第一方面，在第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，其特征在于，所述采用電解去除部分釬料，在電解液中添加電解添加劑，其中所述添加的電解添加劑包括：香豆素。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種釬焊單層金剛石工具，如圖2所示，包括：胎模(1)、夾具壓板(2)、金剛石磨料(3)、釬料(4)、夾具輔助部分(5)、工具基體(6)、壓緊螺母(7)、夾具定位支撐部分(8)；

在胎模(1)內(nèi)表面與工具基體對(duì)應(yīng)部分，通過涂膠粘合有有序排列的金剛石磨料；

胎膜(1)在夾具定位支撐部分(8)外側(cè)，工具基體(6)沿著夾具定位支撐部分(8)裝配，安裝夾具輔助部分；

在胎模(1)與工具基體(6)間隙中填充釬料(4)并夯實(shí)，在夾具輔助部分(8)與釬料(4)接觸區(qū)域涂抹有脫模劑；

夾具壓板(2)由壓緊螺母(7)固定并壓緊在胎模(1)、金剛石磨料(3)、釬料(4)、夾具輔助部分(5)上。

結(jié)合第二方面，在第二方面第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述釬焊單層金剛石工具沿軸向垂直放置于真空爐中加熱釬焊；

作為切削刃的磨料為通過電解去除部分釬料后露出。

結(jié)合第二方面，在第二方面第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，胎膜內(nèi)孔圓柱度小于等于2μm，胎模內(nèi)孔的圓柱度直接影響到所制造的金剛石砂輪的磨料等高性；在胎膜與砂輪機(jī)體之間預(yù)留1—2mm間隙。

結(jié)合第二方面，在第二方面第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在釬焊完成之后脫模被取出，胎膜通過車削加工后的厚度為0.5-1mm的；

結(jié)合第二方面，在第二方面第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述胎膜采用熱膨脹系數(shù)低的合金工具鋼制作。

圖3為依照本發(fā)明實(shí)施例方法的實(shí)施的一種釬焊金剛石工具的制造設(shè)備，制造設(shè)備用于生產(chǎn)釬焊金剛石磨頭。1為磨頭基體，2為釬料，3為胎模，4為金剛石磨料，5為夾具定位部分。

制造圖3所示釬焊金剛石磨頭時(shí)，為便于裝夾，在工具基體1頂端設(shè)計(jì)了階梯軸，與夾具5內(nèi)孔配合實(shí)現(xiàn)定位。拆除夾具之后，通過車削將其去除。

將胎模、基體、夾具按圖3所示方位上下放置于真空爐中燒結(jié)。(圖3)

取出，拆除夾具部分，并將胎模車削至厚度0.5mm左右。

進(jìn)行電解，去除胎模及部分釬料，實(shí)現(xiàn)工具開刃。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種釬焊單層金剛石工具制造方法種電解脫模及開刃實(shí)施示意圖。其中，1為磨頭基體或刀桿，2為釬料熔融并凝固后形成的結(jié)合劑層，3為金剛石磨料，4為胎模車削后殘余部分；

如圖4所示，將工具作為陽極，陰極、陽極之間沖電解液，陰極5向陽極進(jìn)給，陽極殘余胎膜先溶解，完成脫膜；繼續(xù)進(jìn)給，外層釬料溶解，磨料露出，實(shí)現(xiàn)開刃。

依照本專利實(shí)施例提供的方法制造出的釬焊金剛石工具精度高，磨料等高性好，而且磨料排布可控。如圖5所示，在磨削時(shí)，單顆磨粒實(shí)際切厚均勻可控，與理論計(jì)算值接近，采取合適的工藝參數(shù)，粗粒度磨料工具也可以實(shí)現(xiàn)低表面粗糙度的精密磨削。

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種釬焊單層金剛石工具制造方法，采用胎模，工具精度以及磨料等高性均由胎模內(nèi)孔精度決定，故制造出的釬焊金剛石工具在對(duì)磨料把持力大的同時(shí)，磨粒等高性好，精度高；采用電解方法進(jìn)行開刃，磨料出露高度可做到精確控制，達(dá)到最佳高度，且釬料層厚度均勻一致，有利于提高工具的磨削性能；開刃過程中，在電解液中添加香豆素等電解添加劑，可實(shí)現(xiàn)釬料沿磨料爬升的形貌，增大工具容屑空間。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。