一种钎焊金刚石磨具的制作方法

本发明涉及磨削加工工具技术领域，具体涉及一种钎焊金刚石磨具。

背景技术：

目前，单层钎焊金刚石磨具的制备主要是基于高温钎焊工艺将金刚石颗粒与金属基体之间以及各金刚石颗粒之间连接。在高温钎焊过程中，金属焊料分别与金刚石颗粒和金属基体、金刚石颗粒之间产生冶金结合，使得金刚石获得极高把持力。磨具的单层金刚石结构使得金刚石能够准确反映金属基体的廓形，进而使得磨具具有高的形状精度保持性。因此单层钎焊金刚石磨具可实现高效加工。

鉴于金刚石磨具的使用场合和使用特点，磨具顶部的使用频率远高于其它部位。这造成顶部金刚石颗粒的磨削工作量远大于其他部位金刚石颗粒的磨削工作量，因此金刚石磨具顶部磨粒会较其他部位磨粒过早磨钝或脱落，降低了金刚石磨具的整体使用寿命。为此，多层金刚石磨具应运而生。然而，在磨削载荷作用下，多层金刚石自身的刚度较差，容易产生裂纹，导致金刚石过早剥落，因此，现有多层金刚石磨具实际上并未有效提高金刚石磨具的整体使用寿命。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种钎焊金刚石磨具，本发明提供的钎焊金刚石磨具结合了多层金刚石与单层金刚石的优势，使用寿命长。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种钎焊金刚石磨具，包括金属基体1和金刚石层2；所述金属基体1自上而下包括依次连接设置的圆筒基体11、圆台基体12和圆柱基体13，所述圆台基体12的上底面直径与圆筒基体11的外径相等，圆台基体12的下底面直径与圆柱基体13的直径相等；

所述金刚石层2包括多层金刚石层21和单层金刚石层22；所述多层金刚石层21包覆在所述圆筒基体11和圆台基体12的外侧，且填充在所述圆筒基体11的内部，所述单层金刚石层22包覆在所述圆柱基体13的上端外侧。

优选地，所述圆台基体12的上底面直径为下底面直径的1/4～3/4。

优选地，所述圆台基体12的高度为5～15mm。

优选地，所述圆筒基体11的壁厚为0.2～2mm。

优选地，所述圆筒基体11的高度为所述多层金刚石层21最大高度的3/8～7/8。

优选地，所述金刚石层2外表面的几何形状为二次曲面。

优选地，所述二次曲面包括柱面、锥面、球面和圆台面中的一种或几种。

优选地，所述金属基体1与金刚石层2之间通过焊料钎焊连接固定成型。

优选地，所述金刚石层2由金刚石颗粒形成，所述金刚石颗粒之间通过焊料钎焊连接固定成型；所述金刚石颗粒的粒度为0.01～1mm。

优选地，所述金属基体1的材质包括碳素钢、合金钢或不锈钢。

本发明提供了一种钎焊金刚石磨具，包括金属基体1和金刚石层2；所述金属基体1自上而下包括依次连接设置的圆筒基体11、圆台基体12和圆柱基体13，所述圆台基体12的上底面直径与圆筒基体11的外径相等，圆台基体12的下底面直径与圆柱基体13的直径相等；所述金刚石层2包括多层金刚石层21和单层金刚石层22；所述多层金刚石层21包覆在所述圆筒基体11和圆台基体12的外侧，且填充在所述圆筒基体11的内部，所述单层金刚石层22包覆在所述圆柱基体13的上端外侧。本发明提供的钎焊金刚石磨具中金属基体的顶部为圆筒基体，在磨削加工过程中，所述圆筒基体能够为多层金刚石层提供刚性支撑，当顶部多层金刚石磨钝脱落后，圆筒基体露出将被逐渐磨除，其内部的多层金刚石也渐次露出，继续参与磨削加工，以提高钎焊金刚石磨具的整体使用寿命；单层金刚石层能够有效保护金属基体的圆柱基体部分，防止圆柱基体磨损。实施例的实验结果表明，本发明提供的钎焊金刚石磨具为单层金刚石磨具使用寿命的5倍以上，是普通多层金刚石磨具使用寿命的1.2倍以上。

附图说明

图1为本发明中钎焊金刚石磨具的整体外观示意图；

图2为本发明中钎焊金刚石磨具的整体剖面图；

图3为本发明中钎焊金刚石磨具的金属基体以及圆筒基体的剖面图；

图中，1-金属基体，11-圆筒基体，12-圆台基体，13-圆柱基体，2-金刚石层，21-多层金刚石层，22-单层金刚石层。

具体实施方式

本发明提供了一种钎焊金刚石磨具，整体呈柱状，结构示意图如图1～3所示，包括金属基体1和金刚石层2；所述金属基体1自上而下包括依次连接设置的圆筒基体11、圆台基体12和圆柱基体13，所述圆台基体12的上底面直径与圆筒基体11的外径相等，圆台基体12的下底面直径与圆柱基体13的直径相等；所述金刚石层2包括多层金刚石层21和单层金刚石层22；所述多层金刚石层21包覆在所述圆筒基体11和圆台基体12的外侧，且填充在所述圆筒基体11的内部，所述单层金刚石层22包覆在所述圆柱基体13的上端外侧。

在本发明中，所述钎焊金刚石磨具包括金属基体1；在本发明中，所述金属基体1的材质优选包括碳素钢、合金钢或不锈钢。

在本发明中，所述金属基体1的顶端自上而下依次设置有圆筒基体11、圆台基体12和圆柱基体13，所述圆台基体12的上底面直径与圆筒基体11的外径相等，圆台基体12的下底面直径与圆柱基体13的直径相等。在本发明中，所述圆筒基体11、圆台基体12和圆柱基体13优选是一体成型。

在本发明中，为了保证所述钎焊金刚石磨具的强度，所述圆台基体12的上底面直径优选为下底面直径的1/4～3/4，更优选为1/3～2/3。在本发明中，具体的，所述圆台基体12的上底面直径优选为5～10mm。在本发明中，所述圆筒基体11的壁厚优选为0.2～2mm，更优选为0.8～1.5mm。在本发明中，所述圆筒基体11的直径即为所述圆台基体12的上底面直径，在所述直径和壁厚范围内，能够保证本发明提供的钎焊金刚石磨具在磨削加工过程中，当顶部多层金刚石磨钝脱落后，圆筒基体11露出将被逐渐磨除，其内部的多层金刚石渐次露出后继续参与磨削加工，但是露出的圆筒基体11却不会影响后续磨削效果，以在保证磨削效果的基础上提高钎焊金刚石磨具的整体使用寿命。

在本发明中，所述钎焊金刚石磨具包括金刚石层2，所述金刚石层2包括多层金刚石层21和单层金刚石层22。在本发明中，所述金刚石层2外表面的几何形状优选为二次曲面，更优选包括柱面、锥面、球面和圆台面中的一种或几种；本发明优选根据实际需要确定所述金刚石层2的几何形状，具体的可以为柱面、圆台面和半球面的组合，也可以为柱面和锥面的组合。

在本发明中，所述金刚石层2优选由金刚石颗粒形成，所述金刚石颗粒之间优选通过焊料钎焊连接固定成型；所述金刚石颗粒的粒度优选为0.01～1mm，更优选为0.05～0.5mm。本发明对于所述焊料的种类以及钎焊连接固定成型的方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的技术方案即可。

在本发明中，所述多层金刚石层21包覆在所述圆筒基体11和圆台基体12的外侧，且填充在所述圆筒基体11的内部；所述单层金刚石层22包覆在所述圆柱基体13的上端外侧。本发明对于所述单层金刚石层22包覆在所述圆柱基体13的上端外侧的具体位置没有特殊的限定，根据实际需要选择单层金刚石层22的包覆位置即可。

在本发明中，为了保证所述钎焊金刚石磨具的强度，所述圆台基体12的高度优选为5～15mm，更优选为8～10mm；所述圆筒基体11的高度优选为所述多层金刚石层21最大高度的3/8～7/8，更优选为1/2～3/4，具体的，所述圆筒基体11的高度优选为3～10mm，更优选为5～8mm；所述圆柱体13的高度优选为40～70mm，更优选为50～60mm。在本发明中，所述多层金刚石层21的最大高度是指所述多层金刚石层21的内表面与外表面之间的最大距离，所述多层金刚石层21的内表面是指所述多层金刚石层21与圆筒基体11和圆台基体12的接触面。

在本发明中，所述金属基体1与金刚石层2之间优选通过焊料钎焊连接固定成型。本发明对于所述焊料的种类以及钎焊连接固定成型的方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的技术方案即可。

下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

按照图1～3所示结构制备钎焊金刚石磨具，所述钎焊金刚石磨具包括金属基体1以及且上端包覆的金刚石层2，所述金刚石层2由金刚石颗粒形成，所述金属基体1与金刚石层2之间、金刚石层2中的金刚石颗粒之间是都通过焊料钎焊连接固定成型；所述金属基体1的顶端自上而下依次设置有薄壁圆筒基体11、圆台基体12和圆柱基体13；所述金刚石层2包括多层金刚石层21和单层金刚石层22；所述薄壁圆筒基体11和圆台基体12被多层金刚石层21包覆，且所述薄壁圆筒基体11的内部也为多层金刚石层21；所述圆柱基体13的上端外侧被单层金刚石层22包覆；

其中，所述金属基体1的材质为45#钢，所述圆台基体12的上底面直径为下底面直径的1/3(其中，上底面直径为5mm)，高度为5mm；所述薄壁圆筒基体11的壁厚为0.2mm，高度为多层金刚石层21最大高度的1/2(其中，薄壁圆筒基体11的高度为5mm)；所述圆柱基体13的高度为50mm；所述金刚石层2外表面的几何形状从下至上依次为柱面、圆台和半球面；所述金刚石颗粒的粒度为0.05～0.5mm。

对实施例1制备的钎焊金刚石磨具进行性能测试，并在相同测试条件下与单层金刚石磨具和普通多层金刚石磨具进行比较，结果显示，本实施例提供的钎焊金刚石磨具的使用寿命为单层金刚石磨具使用寿命的5倍，普通多层金刚石磨具使用寿命的1.2倍。

实施例2

按照实施例1的方法制备钎焊金刚石磨具，其中，所述金属基体1的材质为40crmn，所述圆台基体12的上底面直径为下底面直径的2/3(其中，上底面直径为10mm)，高度为8mm；所述薄壁圆筒基体11的壁厚为2mm，高度为多层金刚石层21最大高度的3/4(其中，薄壁圆筒基体11的高度为10mm)；所述圆柱基体13的高度为60mm；所述金刚石层2外表面的几何形状从下至上依次为柱面、圆台和半球面；所述金刚石颗粒的粒度为0.01～1mm。

按照实施例1的方法对实施例2制备的钎焊金刚石磨具进行性能测试，结果显示，本实施例提供的钎焊金刚石磨具的使用寿命为单层金刚石磨具使用寿命的6倍，普通多层金刚石磨具使用寿命的1.3倍。

实施例3

按照实施例1的方法制备钎焊金刚石磨具，不同之处在于，所述金属基体1的材质为碳素钢，所述圆台基体12的上底面直径为下底面直径的1/4(其中，上底面直径为5mm)，高度为10mm；所述薄壁圆筒基体11的壁厚为2mm，高度为多层金刚石层21最大高度的3/8(其中，薄壁圆筒基体11的高度为6mm)；所述圆柱基体13的高度为40mm；所述金刚石层2外表面的几何形状从下至上依次为柱面、圆台和半球面；所述金刚石颗粒的粒度为0.05～0.5mm。

按照实施例1的方法对实施例3制备的钎焊金刚石磨具进行性能测试，结果显示，本实施例提供的钎焊金刚石磨具的使用寿命为单层金刚石磨具使用寿命的6倍，普通多层金刚石磨具使用寿命的1.2倍。

实施例4

按照实施例1的方法制备钎焊金刚石磨具，不同之处在于，所述金属基体1的材质为不锈钢，所述圆台基体12的上底面直径为下底面直径的3/4(其中，上底面直径为6mm)，高度为15mm；所述薄壁圆筒基体11的壁厚为0.2mm，高度为多层金刚石层21最大高度的7/8(其中，薄壁圆筒基体11的高度为5mm)；所述圆柱基体13的高度为70mm；所述金刚石层2外表面的几何形状从下至上依次为柱面和锥面；所述金刚石颗粒的粒度为0.01～0.1mm。

按照实施例1的方法对实施例4制备的钎焊金刚石磨具进行性能测试，结果显示，本实施例提供的钎焊金刚石磨具的使用寿命为单层金刚石磨具使用寿命的6倍，普通多层金刚石磨具使用寿命的1.2倍。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。