一种能磨削加工直角型面的钎焊超硬磨料磨轮及制备方法与流程

本发明涉及超硬磨料工具制造领域，特别是一种能磨削加工直角型面的钎焊超硬磨料磨轮及制备方法。

背景技术：

超硬磨料磨轮可用于对金属与非金属材料的磨削类加工，在金属领域其应用尤为广泛。如对金属材料表面磨削、成型磨削、型面修磨等。目前超硬磨料磨轮多应用钎焊、电镀等方式对超硬磨料固结，且多为单层磨料工具。

超硬磨料包括：天然金刚石、人造金刚石、立方氮化硼、聚晶立方氮化硼等磨料，其主要特点是硬度高，不易破碎，可对钢、铁、铜、铝等金属进行高效、长寿命的加工。

利用超硬磨料制备的磨轮可对平面、斜面、异型面等进行加工，主要是利用仿型结构，对所要加工的面进行仿型，进而加工出所需要的结构形貌。例如在合金锯片基体的刀头焊接部分，必须磨削于锐利拐角的形状，才能较好地将刀头准确放置，否则会造成刀头位置偏差，影响后续的磨齿加工。此外，直角拐角锐利，利于焊片对正钎焊。而由于其为超硬磨料磨轮为单层超硬磨料，对于某些拐角结构的加工则容易出现圆角部分，如图1所示。且拐角部分磨料容易排布过密，导致合金焊料用量不足，导致拐角处焊接强度不高，更影响拐角磨削质量，如图2所示。

这是由于单层超硬磨料工具的特点决定的，由图1可以看出，超硬磨料磨轮的结构由基体决定，而当边缘为锐利拐角时，如图3所示，磨粒不易附着，对磨料进行包埋难度大，无论是电镀的方式还是钎焊的方式，边角处的把持力均较小，进行磨削时容易出现磨粒脱落，影响加工性能。

而当基体边角为锐角直角时，由于磨料仅与基体近似于点接触，合金焊料层对磨料的包埋严重不足，难以达到正常焊接要求。此外，由于磨料排布后，磨轮外形非严格意义上的锐利边角，其仍然具有一定弧度，在加工时，仍然不易得到锐利拐角。

目前在应用于锐角磨削的磨轮均为电镀超硬磨料磨轮，由于电镀磨轮表面磨料堆积密度可远高于钎焊工艺，拐角处可通过高堆积镍基合金层部分解决边角的磨料附着问题，但此方式仍未达到最佳状态，且磨料的把持力远不及钎焊工艺高。

一般加工条件下，加工的零件拐角均存在一定的圆角，设为R，利用超硬磨料磨轮进行成型磨削时，相对应的磨轮外形亦是半径为R的拐角，如图1所示。可将磨粒看作半径为R1的球状颗粒，由于超硬磨料磨轮为单层固着磨料工具，因此，其基体拐角处的圆角半径为R2，则R2与R、R1有如下关系：

R2＝R-R1

由上式可以看出，磨轮基体拐角处半径R由加工零件拐角圆角半径R2与磨粒半径R1决定的，在磨削条件确定的前提下，磨粒的粒度参数一般是固定的，因此，R2可看作是由R决定的。

因此，当R为较大值时，其R2值亦可取较大值。如前所述，当存在需要R值较小的情况下，R2值有可能变得过小，甚至为零。

如图2所示，R值变小时，R2相应变小，由于磨粒粒度不变，则在R2区域上的磨粒的地貌发生了变化，存在尖角状态的情况下，磨粒的间距变小，若采取与平面部位同样的地貌，则拐角处磨粒较小，容易受到较大负载，影响磨粒性能，直至影响磨削寿命。若减小磨粒间距，增加磨粒数量，则在拐角位置磨粒过密，增加了电镀层或钎焊层金属对磨粒的固结难度，即在同样的钎焊工艺或电镀工艺条件下，拐角处的磨粒把持力下降。亦影响磨削性能。

由上可以看出，当R值变小时，常规的超硬磨料砂轮已难以进行加工与制备，而在某些领域，如前所述，例如在合金锯片刀头钎焊前的成型磨削处理中，需要R值尽可能为零的状态，即R值低于磨粒半径时，理论上，基体拐角半径为负值，已无法制备。

因此，为解决此问题，本发明对磨轮的基体结构、钎焊工工艺等进行创造性的设计，使磨轮可以在锐利边角进行较好布料，并达到长寿命的目的。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种能磨削加工直角型面的钎焊超硬磨料磨轮，该能磨削加工直角型面的钎焊超硬磨料磨轮能加工出无圆角的直角型面，且磨料结合强度高，磨料锋利，磨削寿命长，磨料不易脱落。同时制备工艺简单，制备稳定。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种能磨削加工直角型面的钎焊超硬磨料磨轮，用于磨削材料的磨削加工，其中，磨削材料具有至少一个直角型面，钎焊超硬磨料磨轮包括磨轮基体、常规超硬磨料和大直径超硬磨料。

磨轮基体具有与直角型面数量相等的基体磨削角；每个基体磨削角均包括两个基体直角面和一个基体斜面；基体斜面与两个基体直角面相连接，且基体斜面与两个基体直角面均形成135°的夹角。

每个基体直角面上均单层钎焊有常规超硬磨料，每个基体斜面上均单层钎焊有大直径超硬磨料，大直径超硬磨料的直径大于常规超硬磨料的直径。

大直径超硬磨料的直径满足如下计算公式：

式中，D1为大直径超硬磨料的直径；L为基体斜面的长度；D为常规超硬磨料的直径。

基体斜面的长度L取值为0.5～2.5mm。

所述大直径超硬磨和常规超硬磨料均为人造金刚石、立方氮化硼、聚晶金刚石和聚晶立方氮化硼中的一种；且粒度均在1目～300目之间。

大直径超硬磨和常规超硬磨料单层钎焊时，所使用的合金焊料为镍基合金、银基合金和铜基合金中的一种，且合金焊料中含有钛元素或铬元素。

本发明提供一种能磨削加工直角型面的钎焊超硬磨料磨轮的制备方法，该能磨削加工直角型面的钎焊超硬磨料磨轮的制备方法能加工出无圆角的直角型面，且磨料结合强度高，磨料锋利，磨削寿命长，磨料不易脱落。同时制备工艺简单，制备稳定。

一种能磨削加工直角型面的钎焊超硬磨料磨轮的制备方法，包括如下步骤。

步骤1，加工磨轮基体，在磨轮基体的每个基体磨削角处，加工一个基体斜面。

步骤2，根据基体斜面长度与常规超硬磨料的粒度，确定大直径超硬磨料的粒度。

步骤3，在磨轮基体表面刷涂粘结剂，在两个基体直角面上分别粘附用于常规超硬磨料铺展使用的孔模板。

步骤4，在步骤3中的孔模板上单层排布常规超硬磨料。

步骤5，撤去孔模板，在基体斜面上单层均匀排布步骤2中已确定粒径的大直径超硬磨料。

步骤6，在磨轮基体表面均匀布洒合金焊料颗粒。

步骤7，钎焊加热。

所述步骤3中，孔模板的孔间距大于大直径超硬磨料的粒径。

本发明采用上述结构与方法后，能加工出无圆角的直角型面，且磨料结合强度高，磨料锋利，磨削寿命长，磨料不易脱落。同时制备工艺简单，制备稳定，可广泛应用于合金锯片齿座的直角型面磨削加工中。

附图说明

图1显示了现有技术中直角型面具有圆角时的钎焊超硬磨料磨轮的结构示意图。

图2显示了现有技术中直角型面具有圆角时，钎焊超硬磨料磨轮制备时超硬磨料的排布示意图。

图3显示了当直角型面无圆角时，采用现有技术制备钎焊超硬磨料磨轮时超硬磨料的排布示意图。

图4显示了本发明一种能磨削加工直角型面的钎焊超硬磨料磨轮的结构示意图。

其中有：1.常规超硬磨料；2.大直径超硬磨料；3.磨削材料；4.直角型面；5.磨轮基体；6.合金焊料层；7.基体斜面；8.基体直角面。

具体实施方式

下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图4所示，待加工的磨削材料3具有至少一个直角型面4，优选为2个直角型面4，且每个直角型面均无圆角。

如图4所示，一种能磨削加工直角型面的钎焊超硬磨料磨轮，用于上述磨削材料的磨削加工，其包括磨轮基体5、常规超硬磨料1和大直径超硬磨料2。

磨轮基体具有与直角型面数量相等的基体磨削角，优选为两个。

每个基体磨削角均包括两个基体直角面8和一个基体斜面7；基体斜面与两个基体直角面相连接，且基体斜面与两个基体直角面均形成135°的夹角。

每个基体直角面上均单层钎焊有常规超硬磨料，每个基体斜面上均单层钎焊有大直径超硬磨料，且大直径超硬磨料的直径大于规超硬磨料的直径。

大直径超硬磨料的直径满足如下计算公式：

式中，D1为大直径超硬磨料的直径；L为基体斜面的长度，优选取值为0.5～2.5mm；D为常规超硬磨料的直径。

进一步，上述大直径超硬磨和常规超硬磨料均优选为人造金刚石、立方氮化硼、聚晶金刚石和聚晶立方氮化硼中的一种；且粒度均在1目～300目之间。

大直径超硬磨和常规超硬磨料单层钎焊形成合金焊料层6时，所使用的合金焊料优选为镍基合金、银基合金和铜基合金中的一种，且合金焊料中含有钛元素或铬元素。

一种能磨削加工直角型面的钎焊超硬磨料磨轮的制备方法，包括如下步骤。

步骤1，加工磨轮基体，在磨轮基体的每个基体磨削角处，加工一个基体斜面。

步骤2，根据基体斜面长度与常规超硬磨料的粒度，确定大直径超硬磨料的粒度。

步骤3，在磨轮基体表面刷涂粘结剂，在两个基体直角面上分别粘附用于常规超硬磨料铺展使用的孔模板。

其中，上述孔模板的孔间距优选大于大直径超硬磨料的粒径。

步骤4，在步骤3中的孔模板上单层排布常规超硬磨料。

步骤5，撤去孔模板，在基体斜面上单层均匀排布步骤2中已确定粒径的大直径超硬磨料。

步骤6，在磨轮基体表面均匀布洒合金焊料颗粒。

步骤7，钎焊加热。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。