[发明专利]磨料多层有序排布的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及磨料磨具制造领域，特别是一种磨料多层有序排布的装置和方法。

背景技术

常规超硬材料工具里磨料在胎体中是随机分布/无序排列的，因此容易产生偏析。在磨粒富集区，磨粒浓度高、锯切力小、易被抛光与磨损，不能有效利用而浪费，同时易于堵塞与阻碍岩屑的排除，致使磨削效率下降；在磨粒稀少区，由于承受工作负荷过大，冲击力大，磨粒易于碎裂与脱落。虽然常在磨具制造中加入充分混料和造粒工艺，但不能从根本上解决问题。近年来国内外在磨粒有序排布方面做了很多工作尝试，大量实验表明，如果人为有序的控制磨粒在胎体中的位置，使之根据不同磨削条件和材料下进行磨削，能极大改善工具性能，延长寿命，提高磨削表面质量，且减少磨粒用量，节能高效。

    目前，国内外各实验室和磨具公司对有序排布磨具进行了实验和探究，尤其是在锯片磨削性能上取得了一定经验，并总结和研发了一系列行之有效的有序排布方法是实验装置。但是，要想实现有序排布磨具的大规模工业化生产还有一定难度。我国台湾中国砂轮公司宋健民博士提出的专利技术（U.S.Pantent..6，039，641).即用模板法实施金刚石均匀分布/有序排列，该方法可精确有序排布金刚石有序磨粒。由瑞士ETH机床与加工研究所G.Burkhard博士等提出的专利技术（EP1208345A)，是采用静电排布法，可在棒料圆盘体上进行有序排布。韩国新韩公司开发的ARIX自动排布系统，可在刀头中均匀有序排布金刚石磨料，该工艺自动化层度高。

在模板法基础上，郭和惠研制的“真空布料机（申请号：200820061656.4）”是将布料通孔模板中的金刚石磨料通过震动器震动落料，效率较高。南航的肖冰教授提出的新型磨料有序排布系统是在落料模板基础上用真空腔吸附磨料，磨料与胎体薄片为接触式黏附固定，排布位置精度高，结构简单。但模板法存在的问题是落料位置发生错乱，排布不整齐问题明显，且不适合大规模生产。

此外，人们还使用激光钎焊法，一次性使用壳模布料法，筛网挤压法、漏网法、丝网印刷、开式散布、光刻法及基体结构化法等，对磨料有序排布进行研究实验，但均不能满足工业生产的需要。

发明内容

为了克服上述技术问题，本发明的目的在于提供一种简单、快捷的磨料多层有序排布的装置。

本发明所采用的技术方案是：

一种磨料多层有序排布的装置，包括可形成正压或负压的腔体，所述腔体由上方的缸套和底端的隔板围成，所述隔板上设有有序排布的通孔，所述各通孔中固定接有吸管，所述吸管的顶端位于腔体内，底端从通孔中穿出至隔板下方。

作为本发明的进一步改进，所述缸套上设有连通腔体的气压切换通道。

作为本发明的进一步改进，所述腔体内设有滤材，所述滤材位于气压切换通道与吸管的顶端之间。

作为本发明的进一步改进，所述缸套上设有震动器。

作为本发明的进一步改进，所述吸管密封连接在通孔中。

作为本发明的进一步改进，所述吸管穿出隔板的长度占吸管总长的1/3以上。

本发明还提供一种磨料多层有序排布方法，可重复而并不依赖于颗粒和基体形状，提高自动化程度，其采用的技术方案是：

包括以下步骤：

a. 将胎体金属粉末装入模具并预压；

b. 腔体内形成负压，各吸管分别吸附单颗磨粒；

c. 各吸管插入胎体金属粉末的内层；

d. 腔体内切换成正压，磨粒脱离吸管并定位在胎体金属粉末内，取出各吸管；

e. 重复步骤b至步骤d，每次重复均减少吸管插入胎体金属粉末的深度，从而形成由内向外的多个磨粒层。

作为本发明的进一步改进，步骤b中，通过震动吸管保证每根吸管仅吸附单颗磨粒。

作为本发明的进一步改进，步骤d中，吸管取出后对胎体金属粉末施加压力，保持粉末散布的均匀性和磨粒位置的准确性。

作为本发明的进一步改进，所述磨粒为金刚石或立方氮化硼。

本发明的有益效果是：本发明吸管吸附磨粒后放入金属胎体粉末中，由于吸管在隔板中可预先有序排布，那么磨粒即能在金属胎体粉末中的某个平面中有序排布，而且吸管能够根据需要来调整插入金属胎体粉末中的深度，因此磨粒也能在金属胎体粉末中呈由内向外的多层排布，使用本发明中的装置和方法能够快速、便捷的对磨料进行多层有序排布。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。

图1是本发明装置的结构示意图；

图2是利用装置吸附磨粒的示意图；

图3是磨粒吸附的流程图；