[发明专利]粗粒度超硬磨料有序排布装置及排布方法

说明书

技术领域

本发明涉及磨料磨具制造技术领域，尤其涉及一种粗粒度超硬磨料有序排布装置及排布方法。

背景技术

以金刚石和立方氮化硼为磨料的超硬磨具在高效精密加工、石材、建筑等领域有着广泛的应用。超硬磨具一般由基体和工作层两部分组成。工作层有磨料、结合剂、辅助材料按比例混合，经过压制、烧结（硬化）、加工而成。这种方法制成的工作层中磨料呈随机分布状态，容易形成磨料分布不均的情况。在磨料分布较多的地方，由于单颗磨料所受的切削力过小而不易出刃，影响工作效率。在磨料分布稀少的地方，单颗磨料承受较大的切削力，因而易于破碎或过早脱落。据统计，磨具中只有三分之一的磨料处于正常的工作状态，磨料利用率很低。

解决磨具中磨料分布不均、利用率不高的有效办法就是使磨料在工作层中能定向有序排布，为此，人们进行了大量的研究。磨料的有序排布有两个方面：一是单个磨料的有序排布；二是磨料群的有序排布。

目前对于单个磨料有序排布的方法主要有点滴法、模板法。点滴法就是在基体上先喷涂上胶液，然后再将磨料一颗一颗粘上去，效率只有1粒/秒，目前已经不再使用该方法。模板法就是通过模板将磨料颗粒有序排布，这种方法得到普遍的应用。模板法有两种实现方式：方式一是利用真空负压的方式实现磨料颗粒的有序分布，方式二是利用模板通过机械方式实现磨料颗粒有序分布。

关于模板法真空方式的国内文献比较多。中国专利（申请号200820061656.4）“真空布料机”公开了一种采用真空吸附，在布料模板（网上）加装振动器的布料机，但其是在一个冷压好的刀头胎体一侧表面涂一层胶液，然后将真空吸附在模板的金刚石释放落在刀头胎体上，需要对刀头片体涂胶，然后烘干，其只能实现单层布料。

中国专利（申请号201010040071.6）“金刚石磨料有序排布系统及排布工艺”公开了一种采用真空吸附有序排布系统，真空室下端固定磨料排布板，设有固定冷压薄坯用磁性工作台的有序排布系统，其只能实现单层布料。

中国专利（申请号201410856233.1）“磨料多层有序排布的装置和方法”公开了一种采用真空吸附有序排布系统，真空室底板布设有序排布的通孔，通孔中固定有吸管，吸管一端和真空气室相通，另一端用于吸附磨料颗粒，通过控制吸管插入粉体中的深度来实现磨料多层有序排布。

中国专利（申请号201410857328.5）“异形曲面回转体磨具单层磨料的有序排布装置和方法”公开了一种专利（申请号201410856233.1）的改进应用，其针式吸附头根据基体异形回转曲面形状和尺寸可轴向移动。该方法存在的问题是吸管多次插入粉体对成型料的密度均匀产生影响。

模板法机械方式公开的文献有：中国专利（申请号200910085453.8）“实现金刚石在刀头中定向有序排布的方法”公开了一种有序排布方法，采用带圆孔的下压模，圆孔中放入针棒。针棒下落一颗金刚石高度，圆孔中装入一颗金刚石的方式实现磨料的有序排布，该方法只能实现单层磨料的排布。

中国专利（申请号201210236552.3）“一种磨料优化排布烧结金刚石工具及其制造方法”公开了用孔模板排布金刚石，在一个冷压好的刀头胎体一侧表面涂一层压敏胶，然后将孔模板中的金刚石压入刀头胎体，该方法只能实现单层磨料的排布。

美国专利USpantent6.039.641和USpantent05092910公开了模板法实施的金刚石有序排布。欧洲专利EP120835A公开了采用静电排布法在棒料圆盘上实现磨料的有序排布。

但是在现有技术中，模板法真空吸入方式需要抽真空装置，工作时需要重复从吸料位置移动至卸料位置，模板法机械方式只能排布单层磨料，两种方式效率都较低。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种粗粒度超硬磨料有序排布装置，能够使磨料在工作层中实现高效快速、多层有序的排布。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种粗粒度超硬磨料有序排布的方法，既能够避免真空吸附式需要往返吸取、释放磨料时间长，必须有抽真空装置的缺点，又能解决模板法机械方式只能排布单层磨料的缺点。