一种金刚石复合片表面金属皮去除装置及工艺的制作方法

本发明属于超硬复合材料加工领域，具体涉及一种金刚石复合片表面金属皮去除装置及工艺。

背景技术：

目前，超硬复合材料刀具用用金刚石复合片产品主要由两部分材质组成，上层为金刚石复合层，下层为硬质合金基体。在组装过程中复合层表面会装配有金属杯罩住，在合成高温高压过程中其表面的金属杯融化附着在金刚石复合片复合层表面，形成带有金属皮的复合片毛坯。在复合片毛坯加工过程中首先要去除复合层表面的金属皮，厚度在0.3-0.5mm左右。由于金属皮与金刚石层紧密相连，普通车刀无法对金刚石层进行车削加工，且车削后表面金属层无法清净。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种刀具用金刚石复合片表面金属皮去除装置及工艺。

基于上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种金刚石复合片表面金属皮去除装置，包括研磨机、研磨机主轴、金刚石研磨盘、研磨液储罐和蠕动泵，金刚石研磨盘通过压板和紧定螺钉固定在研磨机主轴的顶部，金刚石研磨盘上周向设有若干复合片研磨工装，复合片研磨工装包括环形本体，环形本体的中部设有研磨液注入孔，环形本体内沿研磨液注入孔周向均匀设置若干定位孔，定位孔内设有配重块，研磨工装的外侧设有用以驱动复合片研磨工装与金刚石研磨盘同向旋转的驱动机构，复合片研磨液储罐内装有研磨液，蠕动泵的两端设有连通管，蠕动泵一端的连通管伸入研磨液内，蠕动泵另一端连通管的出口和研磨液注入孔上下对应。

进一步地，所述驱动机构包括研磨支架和减速电机，研磨支架固定在研磨机的机架上，研磨支架呈近直角三角形，近直角三角形指斜边为弧形的等边直角三角形，研磨支架的弧形斜边和复合片研磨工装相适配，研磨支架弧形边的两端均设有滚轮，且一端的滚轮固定在减速电机的电机轴上，滚轮的辊面上沿轴向套设有若干橡胶o型圈。

进一步地，研磨支架内设有两个和直角边平行的长孔，长孔内设有调节螺钉，研磨支架通过长孔内的调节螺钉固定在研磨机的机架上。

进一步地，连通管的直径为10-16mm。

利用上述去除装置去除金刚石复合片表面金属皮的工艺，过程如下：

将金刚石复合片金属皮朝下通过复合片研磨工装和配重块固定放置在金刚石研磨盘上，复合片研磨工装和配重块以及金刚石复合片整体是通过研磨支架固定在金刚石研磨盘某一位置处，并通过安装在研磨支架的滚轮和减速电机带动复合片研磨工装进行自传，启动金刚石研磨盘旋转，金刚石研磨盘旋转转速为40～60r/min，通过设置蠕动泵参数控制下料与下料间隔时间，将研磨液添加至金刚石研磨盘上，研磨一定时间后，即可实现金刚石复合片表面金属皮的去除目的。

优选地，研磨液是将水玻璃溶液与碳化硅按照质量比1:（0.8~1.5）进行混合，碳化硅粒度为120/140~140/170，蠕动泵对研磨液的下料间隔时间为20秒，下料时间为5~8秒。

优选地，刀具用金刚石复合片由金属皮、金刚石复合层和硬质合金层构成，金属皮厚度为0.4±0.1mm，刀具用金刚石复合片粒度为5~35μm，总研磨时间为180~200分钟。

金刚石研磨盘分两层材质，下层基体材质常见为铸铁，上部采用陶瓷结合剂金刚石盘，通过将陶瓷结合剂金刚石盘粘接至下层基体上形成整体的金刚石研磨盘。

金刚石研磨盘起到研磨去除金属皮的作用，碳化硅研磨液起到研磨去除金属皮和开刃金刚石盘的作用，研磨液起到增加碳化硅粘性来延长碳化硅的研磨时间的作用。

此研磨工艺通过磨料的运动软磨削和金刚石盘的硬磨削可有效去除不均匀的复合片金属皮层，同时金属层下层的金刚石层由于成分为金刚石，其硬度远远大于金属皮硬度，因此在圆面的最后去除过程中出现的金属皮和复合层同时去除的情况时，可实现金属皮的正常去除和复合层的微去除，两者去除厚度效率相差极大，因此可正常去除金属皮且不会影响复合层尺寸。

附图说明

图1为金刚石复合片结构示意图；

图2为本发明的金刚石复合片表面金属皮去除装置结构示意图；

图3为图2去掉连通管后的俯视图，

图4为滚轮和研磨工装的配合图，图中：1.研磨机，2.研磨机主轴，3.金刚石研磨盘，4.压板，5.紧定螺钉，6.金刚石复合片，7.复合片研磨工装，8.配重块，9.研磨液注入孔，10.滚轮，11.橡胶o型圈，12.减速电机，13.连通管，14.蠕动泵，15.研磨液储罐，16.研磨液，17.研磨支架，18.长孔，19.调节螺钉。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明，但本发明的保护范围并不局限于此。

实施例1

如图所示，一种金刚石复合片表面金属皮去除装置，包括研磨机1、研磨机主轴2、金刚石研磨盘3、复合片研磨工装17、研磨液储罐15和蠕动泵14（本实施例具体采用d300b数显定时恒流泵），金刚石研磨盘3通过压板4和紧定螺钉5固定在研磨机主轴2的顶部，金刚石研磨盘3上周向设有若干复合片研磨工装17，复合片研磨工装17包括环形本体，环形本体的中部设有研磨液注入孔9，环形本体内沿研磨液注入孔9周向均匀设置若干定位孔，定位孔内设有配重块8，复合片研磨工装17的外侧设有用以驱动复合片研磨工装17与金刚石研磨盘3同向旋转的驱动机构，研磨液储罐15内装有研磨液16，蠕动泵14的两端设有连通管13，蠕动泵14一端的连通管13伸入研磨液16内，蠕动泵14另一端连通管13的出口和研磨液注入孔9上下对应。

进一步地，所述驱动机构包括研磨支架17和减速电机12，研磨支架17固定在研磨机1的机架上，研磨支架17呈近直角三角形，近直角三角形指斜边为弧形的等边直角三角形，研磨支架17的弧形斜边和复合片研磨工装7相适配，研磨支架弧形边的两端均设有滚轮10，且一端的滚轮10固定在减速电机12的电机轴上，滚轮10的辊面上沿轴向套设有若干橡胶o型圈11。

进一步地，研磨支架17内设有两个和直角边平行的长孔18，长孔18内设有调节螺钉19，研磨支架17通过长孔18内的调节螺钉19固定在研磨机1的机架上。

进一步地，连通管13的直径为10-16mm。

利用上述去除装置去除金刚石复合片表面金属皮的工艺，过程如下：

将金刚石复合片6金属皮朝下通过复合片研磨工装7和配重块8固定放置在金刚石研磨盘3上，复合片研磨工装7和配重块8以及金刚石复合片6整体是通过研磨支架17固定在金刚石研磨盘3某一位置处，并通过安装在研磨支架17的滚轮10和减速电机12带动复合片研磨工装17进行自传，启动金刚石研磨盘3旋转，金刚石研磨盘3旋转转速为40～60r/min，通过设置蠕动泵14参数控制下料与下料间隔时间，将研磨液16添加至金刚石研磨盘3上，研磨一定时间后，即可实现刀具用金刚石复合片表面金属皮的去除目的。

优选地，研磨液是将采购的水玻璃在不加水稀释的状态下以水玻璃与碳化硅按照质量比1:（0.8~1.5）进行混合，更优选水玻璃与碳化硅按照质量比1:1进行混合，水玻璃模数在3.1～3.4之间，二氧化硅含量≥26%，氧化钠≥8.2%。

碳化硅粒度为120/140~140/170（采用gb∕t6406-2016超硬磨料粒度检验规定的粒度方法），蠕动泵对研磨液的下料间隔时间为20秒，下料时间为5～8秒。研磨液下料速度在15~25ml/min之间。

优选地，如图1所述，刀具用金刚石复合片由金属皮、金刚石复合层和硬质合金层（即基体层）构成，金属皮厚度为0.4±0.1mm，金刚石层金刚石粒度为5μm、10μm、25μm和35μm四种粒度规格，复合片直径为45mm，所有复合片金属皮层材质一样且厚度尺寸接近一致，该工艺方法针对固定材质和固定尺寸的金属皮层进行研磨去除，不受金刚石层粒度和厚度影响。总研磨时间为180～200分钟（金属皮变形越大，研磨时间越长），平均研磨去除量在0.4~0.5mm，金属皮层去除后完全露出金刚石层，露出的金刚石层表面质量粗糙度在ra1.6～3.2μm之间，表面平行度在±0.08mm左右。所有待加工的金刚石复合片金属皮层主要成分为铜材质，由于合成高温高压导致金属皮层和金刚石层变形，因此，需要先去除金属皮层。

本发明通过这种新研磨方法可替代常规金刚石微粉研磨去除或其他方式的去除，去除效果明显且成本较低方便实现，同时这种研磨工艺属于柔性加工对复合片本身的质量影响较小，可保证研磨效果和研磨质量，满足加工工艺要求。

批量生产时，90%以上的复合片可达到金属皮100%去除，10%左右的复合片金属皮层去除率在95%以上，金刚石层去除量≤0.05mm，表面研磨质量在ra1.6～3.2μm之间，表面平行度在±0.08mm左右。