一种切磨一体金刚石刀头及其制备工艺

技术领域

本发明涉及金刚石刀头技术领域，更为具体地说是指一种切磨一体金刚石刀头及其制备方法。

背景技术

金刚石刀头是金刚石锯片的工作主体，由金刚石和胎体组成。其中，金刚石是一种超硬材料，起到切削刃的作用，而胎体则起到固定金刚石的作用。

传统的金刚石刀头，为了追求锯切效率，采用粒度较粗且为单一粒度的金刚石，虽然金刚石刀头锋利，可快速将石材等锯切，但其锯切面较为粗糙，需要进行二次打磨，增加了工序。也有一些金刚石刀头采用粒度细或粗细粒度混合的金刚石，虽然可对锯切面进行打磨，刀头耐用度较高，但锯切效率较低。

另外，现有的金刚石刀头的工作面磨损速度不一致，当磨损至一定程度时可能因缺少部分工作面而导致整个金刚石刀头无法继续利用，造成材料浪费；另一方面还影响石材的锯切质量，尤其是针对一些锯切精度要求较高的石材，这种金刚石刀头基本难以适用。为此，我们提供一种切磨一体金刚石刀头及其制备工艺。

发明内容

本发明提供一种切磨一体金刚石刀头及其制备方法，其主要目的在于克服现有的金刚石刀头难以同时保证切削效率与打磨效果，以及兼顾刀头磨损速度等缺陷。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种切磨一体金刚石刀头，包括设于中部的切削层及对称复合在切削层两侧的若干个精磨层，所述切削层及所述精磨层均由金刚石及胎体混合而成，所述金刚石的体积浓度为3-9%，且中部切削层的金刚石体积浓度最高，而精磨层的金刚石体积浓度由靠近切削层向远离切削层逐渐减小；所述切削层的金刚石粒度大小为50-60目，精磨层的金刚石粒度为80-330目，且粒度由靠近切削层向远离切削层逐渐变细；所述胎体由以下组分按重量份数组成：铜76-81份，锡14-19份，石墨2-4份，二硫化钼1-3份，铈0.05-0.1份，钇0.05-0.1份。

一较佳实施方案中，从上述切削层的胎体向其外侧依次排列的精磨层胎体，其硬度由硬到软逐步过渡，并且两侧对称的精磨层胎体硬度相同。

一较佳实施方案中，该金刚石刀头的工作面为中间向外凸起的类抛物线形状，该工作面的中间曲率半径小、两侧的曲率大，所述切削层的外表面对应于凸起部位。

一较佳实施方案中，上述金刚石刀头的工作面形态根据加工对象设计，且切削层及各精磨层的磨损速率保持相同。

一较佳实施方案中，上述切削层的宽度大于精磨层的宽度。

一较佳实施方案中，上述切削层的每个侧面分别复合2-6个精磨层。

一较佳实施方案中，上述切削层的每个侧面分别复合3个精磨层，其中，最里层的精磨层金刚石粒度为80-100目，次外层的精磨层金刚石粒度为170-200目，最外侧的精磨层金刚石粒度为270-325目。

一较佳实施方案中，上述胎体由以下组分按重量分数百分比组成：铜78份，锡18份，石墨2份，二硫化钼1.85份，铈0.07份，钇0.08份。

本发明切磨一体金刚石刀头的制备工艺，具体步骤如下：

（1）、按胎体重量份数：铜76-81份、锡14-19份、石墨2-4份、二硫化钼1-3份、铈0.05-0.1份、钇0.05-0.1份，分别称取各胎体金属粉末的重量；

（2）、按照切削层及各精磨层的金刚石粒度及体积浓度占比，分别称取切削层及各精磨层的金刚石重量；

（3）、将各胎体组分及其相应的金刚石混合均匀，得到切削层混合料及各精磨层混合料；

（4）、分别将步骤（3）的混合料按顺序装入冷压模具中进行冷压成型，得到刀头坯体；

（5）、再将步骤（4）冷压后的刀头坯体装入热压模具中，在单位时间内加温加压使其冶金结合，冷却开模即可得到金刚石刀头。

由上述对本发明结构的描述可知，和现有技术相比，本发明产生的有益效果在于：

1、本发明的金刚石刀头，其中部的切削层采用50-60目的粗粒径金刚石，主要起切割去除作用，同时保证切割阻力小；而切削层两侧的精磨层金刚石，其粒径则由内向外是从粗到细逐步过渡，这种结构的金刚石刀头可同时做到对加工对象进行锯切及打磨，保证切削效率与打磨效果。另外，本发明切削层的胎体向其外侧依次排列的精磨层胎体，硬度由硬到软逐步过渡，使得两侧的精磨层与中间的切削层同步磨损，不仅可提高了金刚石刀头的使用寿命，而且保证了加工对象的锯切打磨质量。

2、本发明的金刚石刀头，设计时根据加工对象设计各层胎体和金刚石参数，从而控制各层消耗速率一直以保证工作面形态，以使得在工作工程中保持合理的先切再逐步磨的效果。

3、本发明的胎体组分中，加入了0.05-0.1%的金属钇，由于金刚石刀头在工作过程中会产生热量，且配套有冷却水系统，而金属钇与热水能够产生反应，使金刚石刀头裸露的工作面和冷却水反应使胎体更容易被磨损，但非裸露的工作面部分则不受影响，故增加金属钇即保证了强度又促进了磨损。

4、本发明的胎体组分中，加入了0.05-0.1%的金属铈，由于金属铈具有熔点高、耐热性优的特点，在刀头的胎体材料中，可以起到保护刀头焊接时不受二次热损伤。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图。

图2为本发明实施例二的结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的具体实施方式。为了全面理解本发明，下面描述到许多细节，但对于本领域技术人员来说，无需这些细节也可实现本发明。

实施例一

一种切磨一体金刚石刀头，参照图1，包括一个切削层1及六个精磨层，其中，切削层的两侧分别对称复合有三个精磨层，贴在切削层两侧的两个精磨层称为最里层精磨层21；贴在两个最里层精磨层21外侧的两个精磨层称为次里层精磨层22；贴在两个次里层精磨层22外侧的两个精磨层称为最外层精磨层23。

参照图1，上述切削层1的宽度大于任意一个精磨层的宽度，切削层1的宽度可根据实际锯切需要而设置。本发明的金刚石刀头工作面为中间向外凸起的类抛物线形状，工作面的曲率大小形态可根据加工对象设计。工作面的中间曲率半径小、两侧的曲率大，所述切削层1的外表面对应于凸起部位。

参照图1，切削层1及所有精磨层均由金刚石及胎体混合而成。其中，切削层1的金刚石粒度大小为50-60目，最里层精磨层21的金刚石粒度为80-100目，次里层精磨层22的金刚石粒度为170-200目，最外侧精磨层23的金刚石粒度为270-325目。

参照图1，中部切削层1的金刚石体积浓度为9%，而最里层精磨层21的金刚石体积浓度为7%，次里层精磨层22的金刚石体积浓度为6%，最外层精磨层23的金刚石体积浓度为4%。

切削层1的胎体向其外侧依次排列的精磨层胎体，其硬度由硬到软逐步过渡，并且两侧对称的精磨层胎体硬度相同。

本实施例的胎体由以下组分按重量份数组成：铜78份，锡18份，石墨2份，二硫化钼1.85份，铈0.07份，钇0.08份。

本发明切磨一体金刚石刀头的制备工艺，具体步骤如下：

（1）、按胎体重量份数：铜78份、锡18份、石墨2份、二硫化钼1.85份、铈0.07份、钇0.08份，分别称取各胎体金属粉末的重量；

（2）、按照切削层及各精磨层的金刚石粒度及体积浓度占比，分别称取切削层及各精磨层的金刚石重量；

（3）、将各胎体组分及其相应的金刚石混合均匀，得到切削层混合料及各精磨层混合料；

（4）、分别将步骤（3）的混合料按顺序装入冷压模具中进行冷压成型，得到刀头坯体；

（5）、再将步骤（4）冷压后的刀头坯体装入热压模具中，在单位时间内加温加压使其冶金结合，冷却开模即可得到金刚石刀头。

实施例二

本实施例的金刚石刀头，参照图2，包括一个切削层1及八个精磨层，其中，切削层的两侧分别对称复合有四个精磨层。贴在切削层1两侧的两个精磨层称为最里层精磨层21；贴在两个最里层精磨层21外侧的两个精磨层称为次里层精磨层22；贴在两个次里层精磨层22外侧的两个精磨层称为次外层精磨层23；贴在两个次外层精磨层23外侧的两个精磨层称为最外层精磨层24。

本发明的金刚石刀头工作面优选为中间向外凸起的弧形结构，而切削层1的外表面对应于凸起部位。当然，本发明的金刚石刀头工作面形状还可工具实际需要设计成类抛物线形状，只要工作时，使中间的切削层先进行切割去除，然后外侧的精磨层起到打磨效果。

参照图2，本实施例的切削层1的金刚石粒度大小为50-60目，最里层精磨层21的金刚石粒度为80-100目，次里层精磨层22的金刚石粒度为150-180目，次外层精磨层23的金刚石粒度为220-250目，最外层精磨层24的金刚石粒度为280-330目。

参照图2，中部切削层1的金刚石体积浓度为9%，而最里层精磨层21的金刚石体积浓度为7.5%，次里层精磨层22的金刚石体积浓度为6%，次外层精磨层23的金刚石体积浓度为4.5%，最外层精磨层24的金刚石体积浓度为4%。

本实施例的胎体由以下组分按重量份数组成：铜79份，锡15份，石墨3份，二硫化钼2.5份，铈0.08份，钇0.09份。

本实施例的切磨一体金刚石刀头的制备工艺，具体步骤如下：

（1）、按胎体重量份数：铜79份、锡15份、石墨3份、二硫化钼2.5份、铈0.08份、钇0.09份，分别称取各胎体金属粉末的重量；

（2）、按照切削层及各精磨层的金刚石粒度及体积浓度占比，分别称取切削层及各精磨层的金刚石重量；

（3）、将各胎体组分及其相应的金刚石混合均匀，得到切削层混合料及各精磨层混合料；

（4）、分别将步骤（3）的混合料按顺序装入冷压模具中进行冷压成型，得到刀头坯体；

（5）、再将步骤（4）冷压后的刀头坯体装入热压模具中，在单位时间内加温加压使其冶金结合，冷却开模即可得到金刚石刀头。

以上实施例的精磨层仅示出6层及8层，但本发明的精磨层不仅局限于此，其还可以是4层、10层甚至更多，可根据实际的切磨对象而设计。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。