微刃磨削制品及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种微刃磨削制品，包括金刚石颗粒，所述金刚石颗粒的其中一个平面上设有若干下凹的微缺陷，从而在该平面形成磨削微刃。本发明还涉及上述制品的制备方法，使用脉冲激光在金刚石颗粒的一个平面刻蚀出下凹的微缺陷。本发明还涉及上述制品的应用。本发明在金刚石颗粒的平面上刻蚀出微缺陷从而形成大量用于磨削的微刃，参与磨削的金刚石磨粒不再是单颗粒的形式，多个微刃同时参与磨削，提高磨削效率，增加加工精度，同时参与磨削的金刚石磨粒是微破碎的方式，磨削时能不断地更新出新的磨削刃，极大的减少磨削时间，提高加工效率。本发明可应用于金刚石钎焊制品。
【专利说明】微刃磨削制品及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种微刃磨削制品及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]由于金刚石在钎焊时形成高于金刚石颗粒50%的出刃高度，钎焊金刚石工具拥有比其它如金属结合剂烧结金刚石工具、树脂结合剂金刚石工具、陶瓷结合剂金刚石工具以及电镀金刚石工具更高的锋利度，有利于提高工具的加工效率，而且钎焊时金刚石与钎焊合金形成的冶金结合使得金刚石的结合强度也高于其他结合剂的金刚石工具，可以保证工具具有较好的寿命。
[0003]但目前细粒度的金刚石细颗粒有序钎焊而成的金刚石磨削工具的制造还存在较大的难度，一方面是由于有序排布技术以及钎料合金层的厚度难以控制，另一方面，在高温钎焊时金刚石表面形成了数微米厚的界面反应层和石墨化层，金刚石的出露表面也存在一定程度的石墨化，这使得细粒度金刚石强度降低明显；而且，细磨粒的金刚石磨削工具，磨粒直径为数微米乃至亚微米尺度，有利于获得较小的表面粗糙度和亚表层损伤，但是细磨粒砂轮容屑空间小，易堵塞；同时结合剂对磨粒的把持力较小，磨粒易脱落，砂轮磨损大，造成磨粒层形貌的改变，影响面型精度的提高，细磨粒砂轮使用中往往需要周期性的整形和修锐，这会增加加工时间和成本。因此粗粒度的金刚石钎焊金刚石工具中应用较多。
[0004]现有技术中的金刚石砂轮中的金刚石磨粒的磨损形式有三种:1、磨耗磨损；2、微破碎；3、块状断裂。磨耗磨损容易事磨削工具变钝，需经常修整；块状断裂，容易影响磨削的寿命。而且现有技术中的金刚石磨削工具中金刚石磨粒参与磨削的是单颗粒的金刚石，而钎焊金刚石的颗粒比较大，加工精度受到限制。
【发明内容】
[0005]为了克服上述技术问题，本发明的目的在于提供一种加工精度高的微刃磨削制品及其制备方法和应用。
[0006]本发明所采用的技术方案是:
一种微刃磨削制品，包括金刚石颗粒，所述金刚石颗粒的其中一个平面上设有若干下凹的微缺陷，从而在该平面形成磨削微刃。
[0007]作为上述技术方案的进一步改进，若干具有完整晶型的金刚石颗粒均布钎焊在基体表面从而形成单层的金刚石颗粒结构，粗粒度的完整晶型金刚石的强度高、石墨化影响相对较小、容易进行有序排布，因此适合应用在此。各金刚石颗粒设有微缺陷的平面背向基体且在同一平面上或大致在同一平面上，从而形成制品表面，所述制品表面与基体表面平行或大致平行，当制品和制品表面用于加工和修整时有利于提高加工精度和表面质量。
[0008]作为上述技术方案的进一步改进，所述微缺陷包括均布的微孔，各微孔的直径和深度为0.015?0.035mm,微孔间的间距在0.01?0.1mm。
[0009]作为上述技术方案的进一步改进，所述微缺陷包括均布的微槽。
[0010]作为上述技术方案的进一步改进，所述微槽大致呈“V”型，且槽壁夹角角度为10°?80°，各微槽宽度为0.015?0.035mm,深度为0.015?0.055mm。
[0011]作为上述技术方案的进一步改进，所述微缺陷为微孔与微槽的组合。各微孔的直径和深度为0.010?0.040mm，微孔间的间距在0.01?0.15mm，微槽大致呈“V”型，且槽壁夹角角度为10°?80°，各微槽宽度为0.015?0.035mm,深度为0.015?0.055mm。
[0012]本发明还提供一种微刃磨削制品的制备方法，使用脉冲激光(纳秒、皮秒、飞秒等脉冲激光器)在金刚石颗粒的一个平面刻蚀出下凹的微缺陷，使该平面形成磨削用的微刃。
[0013]作为上述技术方案的进一步改进，以有序排布的方式将若干金刚石颗粒分布在基体表面然后钎焊，使金刚石颗粒中需刻蚀微缺陷的平面在同一平面上或大致在同一平面上，从而形成平顶化的制品表面，且制品表面与基体表面平行或大致平行。。
[0014]本发明还提供一种砂轮，上述微刃磨削制品中设有微缺陷的平面形成磨削面。
[0015]本发明还提供一种砂轮修整笔，与砂轮接触的修整面为上述微刃制品中设有微缺陷的平面。
[0016]本发明的有益效果是:本发明在金刚石颗粒的平面上刻蚀出微缺陷从而形成大量用于磨削的微刃，参与磨削的金刚石磨粒不再是单颗粒的形式，多个微刃同时参与磨削，提高磨削效率，增加加工精度，同时参与磨削的金刚石磨粒是微破碎的方式，磨削时能不断地更新出新的磨削刃，极大的减少磨削时间，提高加工效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。
[0018]图1是本发明第一实施例的主视图；
图2是本发明第一实施例的剖面示意图；
图3是第一实施例金刚石颗粒的示意图；
图4是第二实施例金刚石颗粒的示意图；
图5是第三实施例金刚石颗粒的示意图；
图6是第二和第三实施例中微槽的剖视图；
图7是本发明第四实施例的示意图；
图8是本发明第四实施例的俯视图。
【具体实施方式】
[0019]如图1至图3所示的砂轮，包括一个基座101，基座101表面固定连接有多块基体201，各基体201成圆形布置。每个基体201上设有一个金刚石单层，该金刚石单层由若干具有完整晶型的金刚石颗粒301构成。金刚石颗粒301的粒度为18/20至70/80目，基体201表面分布金刚石颗粒301的面积占30?80%。
[0020]该砂轮的制备方法如下:
(1)选用普通钢材作为基体201，将基体201表面加工平整，使之成为一个平面；
(2)在基体201表面使用粘结剂均匀涂布一层银基钎焊合金粉末；
(3)使用有序排布的方法将完整晶型的人造金刚石颗粒301均匀分布在基体201的表面； (4)把(I)(2) (3)处理好后的制品钎焊。钎焊后完整晶型的金刚石颗粒301背向基体201的顶面共面或大致共面从而形成制品表面，该制品表面与基体201表面平行或近似平行；
(5)使用金刚石研磨盘对钎焊后的金刚石制品表面进行研磨加工，这样获得的平顶化的金刚石制品可以获得更高的平整度、平面度和一致性的表面平顶化；
(6)使用脉冲激光(纳秒)在制品表面进行可控的刻蚀加工，在金刚石颗粒301的顶面刻蚀一系列成矩形阵列的微孔401，微孔401的直径和深度为0.025?0.035mm,微孔401间的间距为0.1mm ；
(7)微孔401刻蚀完成后将各基体201安装在基座101上，并使各基体201对应的制品表面共面或大致共面，从而形成具有微刃的磨削面。
[0021]如图4所示的砂轮，与第一实施例之中的不同之处在于金刚石颗粒的目数以及微缺陷的形态。该实施例中，金刚石颗粒302为30/35目，微缺陷为纵横交错的微槽501，微槽501由脉冲激光(皮秒)刻蚀而成，各微槽501宽度为0.02?0.025mm，深度为0.02?
0.025mm,且微槽501大致呈“V”型，槽壁夹角角度为25°?80°，如图6所示。
[0022]如图5所示的砂轮，与第一实施例之中的不同之处在于金刚石颗粒的目数以及微缺陷的形态。该实施例中，金刚石颗粒303为40/50?70/80目，微缺陷为纵横交错的微槽502与成矩形阵列的微孔402组合而成，微孔402和微槽502由脉冲激光(飞秒)刻蚀而成，各微槽502宽度为0.015?0.018mm，深度为0.015?0.018mm，且微槽大致呈“V”型，槽壁夹角角度为10°?80° (如图6所示)，微孔402的直径和深度为0.02?0.025mm，微孔402间的间距为0.05mm。
[0023]如图7和图8所示的砂轮修整笔，包括笔杆1、连接在笔杆端部的基体2和钎焊在基体上的金刚石颗粒304，该砂轮修整笔的制造方法如下:
(1)选用普通钢材作为基体2，将基体2表面加工平整，使之成为一个平面；
(2)在基体2表面使用粘结剂均匀涂布一层镍基钎焊合金粉末；
(3)使用有序排布的方法将完整晶型的人造金刚石颗粒304均匀分布在基体I的表面；
(4)把(I)(2) (3)处理好后的制品钎焊。钎焊后完整晶型的金刚石颗粒304背向基体2的顶面共面或大致共面从而形成制品表面，该制品表面与基体表面平行或近似平行；
(5)使用金刚石研磨盘对钎焊后的金刚石制品表面进行研磨加工，这样获得的平顶化的金刚石制品可以获得更高的平整度、平面度和一致性的表面平顶化。
[0024](6)使用脉冲激光在制品表面进行可控的刻蚀加工，在金刚石颗粒304的顶面刻蚀一系列成矩形阵列的微孔和纵横交错的微槽，形成如图5所示的结构；
(7)基体2安装在笔杆I上，使制品表面形成与砂轮接触的修整面。
[0025]以上所述只是本发明优选的实施方式，其并不构成对本发明保护范围的限制。
【权利要求】
1.一种微刃磨削制品，包括金刚石颗粒，其特征在于:所述金刚石颗粒的其中一个平面上设有若干下凹的微缺陷，从而在该平面形成磨削微刃。
2.根据权利要求1所述的微刃磨削制品，其特征在于:若干具有完整晶型的金刚石颗粒均布钎焊在基体表面从而形成单层的金刚石颗粒结构，各金刚石颗粒设有微缺陷的平面背向基体且在同一平面上或大致在同一平面上，从而形成制品表面，所述制品表面与基体表面平行或大致平行。
3.根据权利要求1或2所述的微刃磨削制品，其特征在于:所述微缺陷包括均布的微孔。
4.根据权利要求1或2所述的微刃磨削制品，其特征在于:所述微缺陷包括均布的微槽。
5.根据权利要求4所述的微刃磨削制品，其特征在于:所述微槽大致呈“V”型，且槽壁夹角角度为10°?80°。
6.根据权利要求1或2所述的微刃磨削制品，其特征在于:所述微缺陷为微孔与微槽的组合。
7.—种权利要求1至6中任一项所述的微刃磨削制品的制备方法，其特征在于:使用脉冲激光在金刚石颗粒的一个平面刻蚀出下凹的微缺陷，使该平面形成磨削用的微刃。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于:以有序排布的方式将若干金刚石颗粒分布在基体表面然后钎焊，使金刚石颗粒中需刻蚀微缺陷的平面在同一平面上或大致在同一平面上，从而形成平顶化的制品表面，且制品表面与基体表面平行或大致平行。
9.一种砂轮，其特征在于:包括如权利要求1至6中任一项所述的制品，制品中设有微缺陷的平面形成磨削面。
10.一种砂轮修整笔，其特征在于:与砂轮接触的修整面为权利要求1至6中任一项所述制品中设有微缺陷的平面。
【文档编号】B24D7/06GK104070467SQ201410279777
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年6月20日 优先权日:2014年6月20日
【发明者】张凤林, 欧阳承达 申请人:广东工业大学