粗粒度超硬磨料有序排布装置及排布方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及磨料磨具制造技术领域，尤其涉及一种粗粒度超硬磨料有序排布装置及排布方法。
【背景技术】
[0002]以金刚石和立方氮化硼为磨料的超硬磨具在高效精密加工、石材、建筑等领域有着广泛的应用。超硬磨具一般由基体和工作层两部分组成。工作层有磨料、结合剂、辅助材料按比例混合，经过压制、烧结(硬化)、加工而成。这种方法制成的工作层中磨料呈随机分布状态，容易形成磨料分布不均的情况。在磨料分布较多的地方，由于单颗磨料所受的切削力过小而不易出刃，影响工作效率。在磨料分布稀少的地方，单颗磨料承受较大的切削力，因而易于破碎或过早脱落。据统计，磨具中只有三分之一的磨料处于正常的工作状态，磨料利用率很低。
[0003]解决磨具中磨料分布不均、利用率不高的有效办法就是使磨料在工作层中能定向有序排布，为此，人们进行了大量的研究。磨料的有序排布有两个方面:一是单个磨料的有序排布;二是磨料群的有序排布。
[0004]目前对于单个磨料有序排布的方法主要有点滴法、模板法。点滴法就是在基体上先喷涂上胶液，然后再将磨料一颗一颗粘上去，效率只有1粒/秒，目前已经不再使用该方法。模板法就是通过模板将磨料颗粒有序排布，这种方法得到普遍的应用。模板法有两种实现方式:方式一是利用真空负压的方式实现磨料颗粒的有序分布，方式二是利用模板通过机械方式实现磨料颗粒有序分布。
[0005]关于模板法真空方式的国内文献比较多。中国专利(申请号200820061656.4)“真空布料机”公开了一种采用真空吸附，在布料模板(网上)加装振动器的布料机，但其是在一个冷压好的刀头胎体一侧表面涂一层胶液，然后将真空吸附在模板的金刚石释放落在刀头胎体上，需要对刀头片体涂胶，然后烘干，其只能实现单层布料。
[0006]中国专利(申请号201010040071.6)“金刚石磨料有序排布系统及排布工艺”公开了一种采用真空吸附有序排布系统，真空室下端固定磨料排布板，设有固定冷压薄坯用磁性工作台的有序排布系统，其只能实现单层布料。
[0007]中国专利(申请号201410856233.1)“磨料多层有序排布的装置和方法”公开了一种采用真空吸附有序排布系统，真空室底板布设有序排布的通孔，通孔中固定有吸管，吸管一端和真空气室相通，另一端用于吸附磨料颗粒，通过控制吸管插入粉体中的深度来实现磨料多层有序排布。
[0008]中国专利(申请号201410857328.5)“异形曲面回转体磨具单层磨料的有序排布装置和方法”公开了一种专利(申请号201410856233.1)的改进应用，其针式吸附头根据基体异形回转曲面形状和尺寸可轴向移动。该方法存在的问题是吸管多次插入粉体对成型料的密度均匀产生影响。
[0009]模板法机械方式公开的文献有:中国专利(申请号200910085453.8)“实现金刚石在刀头中定向有序排布的方法”公开了一种有序排布方法，采用带圆孔的下压模，圆孔中放入针棒。针棒下落一颗金刚石高度，圆孔中装入一颗金刚石的方式实现磨料的有序排布，该方法只能实现单层磨料的排布。
[0010]中国专利(申请号201210236552.3)“一种磨料优化排布烧结金刚石工具及其制造方法”公开了用孔模板排布金刚石，在一个冷压好的刀头胎体一侧表面涂一层压敏胶，然后将孔模板中的金刚石压入刀头胎体，该方法只能实现单层磨料的排布。
[0011]美国专利US pantent 6.039.641和US pantent 05092910公开了模板法实施的金刚石有序排布。欧洲专利EP120835A公开了采用静电排布法在棒料圆盘上实现磨料的有序排布。
[0012]但是在现有技术中，模板法真空吸入方式需要抽真空装置，工作时需要重复从吸料位置移动至卸料位置，模板法机械方式只能排布单层磨料，两种方式效率都较低。
【发明内容】
[0013]本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种粗粒度超硬磨料有序排布装置，能够使磨料在工作层中实现高效快速、多层有序的排布。
[0014]本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种粗粒度超硬磨料有序排布的方法，既能够避免真空吸附式需要往返吸取、释放磨料时间长，必须有抽真空装置的缺点，又能解决模板法机械方式只能排布单层磨料的缺点。
[0015]为解决上述第一个技术问题，本发明的粗粒度超硬磨料有序排布装置，包括外壳，外壳由底座和固定连接在底座上的壳体组成，壳体的上端外侧固定连接有储料仓，所述壳体的上端内侧固定连接有模板，模板与储料仓的底部的出料口相连通，所述模板包括竖直设置的第一夹板、竖直设置的第二夹板、横向设置的连接板，连接板位于第一夹板和第二夹板之间，且连接板的两端分别与第一夹板和第二夹板固定连接，所述连接板上设有若干个孔;所述连接板的上方设有第一闸板，连接板的下方设有第二闸板，所述第一闸板和第二闸板均设有若干个孔，外壳的壳体两侧分别设有第一动力部件、第二动力部件，所述第一闸板的一端与第一动力部件固定连接，第一闸板的另一端垂直穿过第一夹板且与第二夹板卡接;所述第二闸板的一端与第二动力部件固定连接，第二闸板的另一端垂直穿过第二夹板且与第一夹板卡接，当第一动力部件驱动第一闸板到特定的位置时，第一闸板上的孔与连接板上的孔处于导通状态，当第二动力部件驱动第二闸板到特定的位置时，第二闸板上的孔与连接板上的孔处于导通状态。
[0016]所述外壳的底座上设有模套，模套位于模板的正下方，所述模套包括竖直设置的第一模套块、竖直设置的第二模套块、横向设置的支撑模板，支撑模板位于第一模套块和第二模套块之间，且支撑模板的两端分别与第一模套块和第二模套块滑动连接，支撑模板与外壳的底座连接有竖向的驱动装置，支撑模板均与第一模套块和第二模套块的上表面设有间距，支撑模板的上方、第一模套块的内侧、第二模套块的内侧共同形成物料腔，外壳的壳体侧面设有加料用的侧开门。
[0017]所述的驱动装置为气缸或油缸。
[0018]所述连接板的宽度与储料仓下端的出料口的宽度相等;所述连接板的宽度与支撑模板的宽度相等。
[0019]所述第一闸板上排列着30?1000个孔;所述连接板上排列着30?1000个孔;所述第二闸板上排列着30?1000个孔。
[0020]所述连接板的厚度为0.5毫米?2.0毫米。
[0021]所述连接板上的孔的直径、第一闸板上孔的直径、第二闸板上孔的直径均为0.6毫米?2.1毫米。
[0022]所述第一夹板内侧设有与第二闸板相配合的凹槽;所述第二夹板内侧设有与第一闸板相配合的凹槽。
[0023]所述第一模套块内侧、第二模套块内侧均设有与支撑模板两端相配合的凹槽。
[0024]所述第一动力部件、第二动力部件均为电磁铁或微型伺服气缸或液压缸。
[0025]利用一种粗粒度超硬磨料有序排布装置的加工方法，包括以下步骤:
A:向储料仓中添加磨料，打开外壳的壳体上的侧开门，向支撑模板的上方、第一模套块的内侧、第二模套块的内侧共同形成物料腔添加结合剂；
B:打开第一动力部件的开关，启动第一动力部件，带动第一闸板向外壳的左侧壳体方向移动，当第一闸板上的孔与连接板上的孔相导通时，此时磨料通过第一闸板上的孔进入到连接板上的孔，然后通过第一动力部件将第一闸板复位；
C:打开第二动力部件的开关，启动第二动力部件，带动第二闸板向外壳的右侧壳体方向移动，当第二闸板上的孔与连接板上的孔相导通时，此时磨料通过连接板上的孔进入到第二闸板上的孔，磨料落到物料腔的结合剂上，最后通过第二动力部件将第二闸板复位；
D:通过气缸调整支撑模板下移，然后在支撑模板的磨料上装入结合剂；
E:重复上述B、C、D步骤操作，最终完成粗粒度超硬磨料的有序排布。
[0026]本发明的装置的优势是避免了真空吸附式需要往返吸取、释放磨料时间长，必须有抽真空装置的缺点，解决了模板法机械方式只能排布单层磨料，表面需涂一层胶的问题，可实现高效快速实现磨料在工作层中多层有序排布。
【附图说明】
[0027]图1为本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0028]为使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合附图对本发明实施方式作进一步详细描述。
[0029]如图1所示，本发明所述的一种粗粒度超硬磨料有序排布装置，包括外壳1，外壳1由底座和固定连接在底座上的壳体组成，外壳1的壳体的上端外侧固定连接有储料仓2，外壳1的壳体的上端内侧固定连接有模板3，模板3与储料仓2的底部的出料口相连通，所述模板3包括竖直设置的第一夹板31、竖直设置的第二夹板32、横向设置的连接板33，连接板33位于第一夹板31和第二夹板32之间，且连接板33的两端分别与第一夹板31和第二夹板32固定连接，所述连接板33的宽度与储料仓2下端的出料口的宽度相等，所述连接板33的厚度为一颗磨料10直径的1.1?1.2倍，本实施例中磨料10直径的范围为0.4毫