[发明专利]一种改进型金刚石磨料工具及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改进型金刚石磨料工具，主要用于钻、切、磨加工金属、石材、混凝土、玻璃、陶瓷、水晶、硬质合金、硅片、磁性材料等材料，还涉及上述改进型金刚石磨料工具的制作方法。

背景技术

目前，金属结合剂金刚石磨料工具可分为电镀、烧结、钎焊三种类型。其中，电镀金刚石工具仅靠镀层机械包埋镶嵌金刚石磨料，在金刚石与镀层界面上没有结合强度；而烧结金刚石工具是用金属粉末与金刚石磨料颗粒混合压坯烧结制成的，在孕镶金刚石磨料与胎体材料界面上既不浸润也无结合强度。上述这两种工具的金刚石磨料在重负荷作业时都会因把持力不够而过早脱落，磨料利用率低，工具寿命短。

为解决电镀、烧结金刚石工具磨料把持强度低、过早脱落的问题，近十多年来，国内外研究用钎焊法制作金刚石磨料工具，由于金刚石磨料和熔化钎料中的活性元素如Cr、Ti等反应，该反应改善了熔化钎焊组分对磨料表面的润湿爬升能力，因此使结合剂和金刚石磨料之间兼容性增强，提升了附着粘结强度，进而解决了工具上金刚石磨料把持力不够的问题，使得钎焊金刚石工具得到了越来越广泛的应用。

目前，材料加工领域以单层钎焊金刚石工具为主，这些单层钎焊金刚石工具在使用过程中存在以下缺陷：

1、由于钎焊金刚石套料钻、锯片、磨轮、串珠粘接金刚石的面分别为套料钻基体的端面、锯片基体的外圆周面、磨轮与串珠基体的外圆柱面，这些面上的金刚石磨粒几乎同时参加切磨削加工，这些金刚石磨粒几乎同时磨钝，当磨钝后，因其与结合剂结合强度高而不易脱落，因此增大了与加工对象的接触面积，造成工具难以提供适度的压力行使有效的磨削，使得切割效率与加工质量降低，若通过减少工具表面的金刚石磨粒的数量来减小切割力、提高切割效率，将导致工具寿命大大缩短。

2、规整的金刚石磨料为六面体或八面体或十二面体，且表面多为相互平行的平面，在钎焊过程中金刚石磨料漂浮在液相钎料表层，在液相金属钎料表面张力作用下，工具表面的金刚石颗粒受拉力作用，使得金刚石磨料表面的平面平行于工具基体表面，因此在切磨削期间，按此方式定位的新磨料，其作用等同于已磨损出大平面的旧磨料，导致金刚石磨料锋利的顶尖与棱边没能得到很好地利用。金刚石磨料是金刚石磨料工具中最昂贵的组成部分，由于其锋利的顶尖与棱边没能好好利用，造成了变相浪费。

3、通过钎焊工艺制作的金刚石磨料工具各具优势，同时又各有缺陷，无法集中实现更加优异的性能。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种加工效率高、可延长工具使用寿命、提高加工质量的改进型金刚石磨料工具。

本发明的第二个目的在于提供一种上述改进型金刚石磨料工具的制作方法。

本发明的第一个目的通过如下的技术方案来实现：一种改进型金刚石磨料工具，包括基体和设置在基体表面工作区的金刚石磨料，其特征在于：所述基体表面的工作区是设有数级台阶的台阶面，每个台阶均由竖直面和水平面组成，所述台阶面自工作方向逐级降低，在每个台阶的水平面上开有至少一个用于容纳金刚石磨料下部的安装槽，所述金刚石磨料嵌装在安装槽中并在台阶面上呈有序排布，所述金刚石磨料的最高端为其尖端或者棱边，使位于台阶面最高部位的金刚石磨料先投入工作，并在该金刚石磨料磨钝后，其余部位的金刚石磨料逐级投入工作。

本发明金刚石磨料的尖端或棱边是金刚石磨料的最高端，因此使金刚石磨料达到最佳化利用，处于台阶面最高部位的金刚石磨料先开始工作，随着该部位的金刚石的磨损，其余部位的金刚石磨料逐级投入工作，所以，在进行钻、切、磨加工时，减小了金刚石磨料与加工对象的接触面积，磨削力小，加工效率高，延长了金刚石磨料工具的使用寿命。

本发明所述基体表面的工作区为齿状面，每个齿均由两个平面组成，至少其中一个平面上设有数级台阶构成所述的台阶面。

为了提高金刚石磨料工具切磨削加工时的稳定性，减缓、甚至避免被加工材料的崩边现象，提高加工质量，作为本发明的一种改进，齿状面上相邻齿之间的凹谷中填充有胎体材料，位于台阶面最高部位的金刚石磨料的最高端露出胎体材料，处于台阶面最高部位的金刚石磨料先投入工作，随着其余部位的胎体材料逐步磨除使该部位的金刚石磨料逐步出露而投入工作。