一種釬焊金剛石工具的制造方法及制造設備與流程

本發明涉及工具制造技術領域，特別地，涉及一種釬焊金剛石工具的制造方法及制造設備。

背景技術：

以鎳基高溫合金、鈦合金、超高強度鋼等為代表的高強韌難加工材料具有塑性高、韌性好、強度高、強化系數高等一系列優點，在航空、航天、艦船、兵器等國防工業中的應用越來越廣泛，以在役航空發動機為例，高溫合金和鈦合金分別占航空發動機總重的55～65％和25～40％。隨著對零件使用性能、加工質量和效率等方面要求的不斷提升，難加工材料高效精密加工中存在的問題越來越引起廣泛的重視。

目前電鍍工藝已成熟應用于金剛石工具的制造，特別內鍍法制備的電鍍金剛石工具具有精度高、磨料等高性好、初次使用前無需修整等優點，但仍然存在電鍍工具所固有的不足：金剛石磨料是機械包埋于結合劑之中，結合劑對磨料的把持強度低，在使用過程中，磨料易脫落，不能充分發揮超硬磨料的優勢，工具壽命低。

釬焊金剛石工具磨粒與釬料產生冶金結合，結合力大，磨料出露高度可達70％以上，可承受大載荷，故廣泛應用于難加工材料的高效磨削加工中。然而，傳統的釬焊工藝以工具基體為磨粒定位面，由于磨粒尺寸的分散性，無法保證工具表面磨粒出露高度的一致性，而且單層工具修整非常困難，導致釬焊金剛石工具加工表面質量受限，限制了其在精密磨削加工領域的應用。

技術實現要素：

本發明的實施例提供一種釬焊單層金剛石工具制造方法，克服了現有釬焊工具磨粒出露高度一致性差的缺點，融合了內鍍法電鍍工具的優點，能夠保證工具磨粒等高性好，精度高。

為達到上述目的，本發明的實施例采用如下技術方案：

第一方面，本發明的實施例提供一種釬焊單層金剛石工具制造方法，包括：

制作胎模，所述胎模為內孔胎模；在制作胎模時，根據釬料融化后的體積收縮比，胎模長度應超出工具基體長度一定尺寸。

將金剛石磨粒有序排布在所述胎膜內表面；

用工裝夾具將所述胎模與工具基體精確定位，預留1—2mm間隙；

在間隙中填滿配制的釬料并夯實；

將所述胎模、工具基體與夾具沿軸向，垂直放置于真空爐中加熱釬焊；

釬焊完成之后取出脫模，車削胎膜至0.5-1mm的厚度；

采用電解去除部分釬料，露出金剛石磨粒作為切削刃。脫模之后，金剛石磨粒仍被包埋于釬料之中，需將最外層釬料電解掉，方可露出金剛石磨粒，作為切削刃，用于磨削加工。)

采用電解開刃，相較于采用酸腐蝕，開刃過程更加可控，在電解液中添加香豆素等電解添加劑，吸附在凸起磨料表面，降低磨料附近釬料溶解速率，進而實現釬料沿磨料爬升的形貌，增大工具容屑空間。

結合第一方面，在第一種可能的實現方式中，所述胎膜采用熱膨脹系數低的合金工具鋼制作。

結合第一方面，在第一種可能的實現方式中，所述將金剛石磨粒有序排布在所述胎膜內表面，采用膠粘，在所述胎膜內表面涂膠。

結合第一方面，在第一種可能的實現方式中，其特征在于，所述夾具采用階梯軸。

第二方面，本發明實施例提供了一種釬焊單層金剛石工具，包括：胎模(1)、夾具壓板(2)、金剛石磨料(3)、釬料(4)、夾具輔助部分(5)、工具基體(6)、壓緊螺母(7)、夾具定位支撐部分(8)；

在胎模(1)內表面與工具基體對應部分，通過涂膠粘合有有序排列的金剛石磨料；

胎膜(1)在夾具定位支撐部分(8)外側，工具基體(6)沿著夾具定位支撐部分(8)裝配，安裝夾具輔助部分；

在胎模(1)與工具基體(6)間隙中填充釬料(4)并夯實，在夾具輔助部分(8)與釬料(4)接觸區域涂抹有脫模劑；

夾具壓板(2)由壓緊螺母(7)固定并壓緊在胎模(1)、金剛石磨料(3)、釬料(4)、夾具輔助部分(5)上。

結合第二方面，在第二方面第一種可能的實現方式中，所述釬焊單層金剛石工具沿軸向垂直放置于真空爐中加熱釬焊；

作為切削刃的磨料為通過電解去除部分釬料后露出。

結合第二方面，在第二方面第一種可能的實現方式中，胎膜內孔圓柱度小于等于2μm；在胎膜與砂輪機體之間預留1—2mm間隙。

結合第二方面，在第二方面第一種可能的實現方式中，在釬焊完成之后脫模被取出，胎膜通過車削加工后的厚度為0.5-1mm的；

結合第二方面，在第二方面第一種可能的實現方式中，所述胎膜采用熱膨脹系數低的合金制作。(如，Invar合金)；所述胎模采用合金制作，熔點高，熱膨脹系數低，燒結時胎模的變形小；

所述夾具采用階梯軸。

本發明的實施例提供一種釬焊金剛石工具的制造方法及制造設備，采用胎模，工具精度以及磨料等高性均由胎模內孔精度決定，故制造出的釬焊金剛石工具在對磨料把持力大的同時，磨粒等高性好，精度高；采用電解方法進行開刃，磨料出露高度可做到精確控制，達到最佳高度，且釬料層厚度均勻一致，有利于提高工具的磨削性能；開刃過程中，在電解液中添加香豆素等電解添加劑，可實現釬料沿磨料爬升的形貌，增大工具容屑空間。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為本發明實施例提供的一種釬焊單層金剛石工具制造方法流程示意圖；

圖2為依照本發明實施例方法的一種實施方式示意圖，制造的工具為釬焊金剛石砂輪；

圖3為依照本發明實施例方法的另一種實施方式示意圖，制造的工具為釬焊金剛石磨頭，其中，1為工具基體，2為釬料，3為胎模，4為金剛石磨料，5為夾具定位部分；

圖4為本發明實施例提供的一種釬焊單層金剛石工具制造方法種電解脫模及開刃實施示意圖；

圖5為本發明實施例提供的一種釬焊單層金剛石工具制造方法的磨削效果示意圖；

具體實施方式

為使本領域技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細描述。下文中將詳細描述本發明的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。

本技術領域技術人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)具有與本發明所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語應該被理解為具有與現有技術的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。

本發明的實施例提供一種釬焊金剛石工具的制造方法，克服了現有釬焊工具磨粒出露高度一致性差的缺點，融合了內鍍法電鍍工具的優點，能夠保證工具磨粒等高性好，精度高。

為達到上述目的，本發明的實施例采用如下技術方案：

第一方面，本發明的實施例提供一種釬焊單層金剛石工具制造方法，如圖1所示，包括：

制作胎模，所述胎模為內孔胎模；；在制作胎模時，根據釬料融化后的體積收縮比，胎模長度應超出工具基體長度一定尺寸。

將金剛石磨粒有序排布在所述胎膜內表面；

用工裝夾具將所述胎模與工具基體精確定位，預留1—2mm間隙；

在間隙中填滿配制的釬料并夯實；

將所述胎模、工具基體與夾具沿軸向，垂直放置于真空爐中加熱釬焊；

釬焊完成之后取出脫模，車削胎膜至0.5-1mm的厚度；

采用電解去除部分釬料，露出金剛石磨粒作為切削刃。采用電解開刃，相較于采用酸腐蝕，開刃過程更加可控，在電解液中添加香豆素等電解添加劑，吸附在凸起磨料表面，降低磨料附近釬料溶解速率，進而實現釬料沿磨料爬升的形貌，增大工具容屑空間。

結合第一方面，在第一種可能的實現方式中，所述胎膜采用熱膨脹系數低的合金工具鋼制作。

結合第一方面，在第一種可能的實現方式中，所述將金剛石磨粒有序排布在所述胎膜內表面，采用膠粘，在所述胎膜內表面涂膠。

結合第一方面，在第一種可能的實現方式中，其特征在于，所述夾具采用階梯軸。

結合第一方面，在第一種可能的實現方式中，其特征在于，所述采用電解去除部分釬料，在電解液中添加電解添加劑，其中所述添加的電解添加劑包括：香豆素。

第二方面，本發明實施例提供了一種釬焊單層金剛石工具，如圖2所示，包括：胎模(1)、夾具壓板(2)、金剛石磨料(3)、釬料(4)、夾具輔助部分(5)、工具基體(6)、壓緊螺母(7)、夾具定位支撐部分(8)；

在胎模(1)內表面與工具基體對應部分，通過涂膠粘合有有序排列的金剛石磨料；

胎膜(1)在夾具定位支撐部分(8)外側，工具基體(6)沿著夾具定位支撐部分(8)裝配，安裝夾具輔助部分；

在胎模(1)與工具基體(6)間隙中填充釬料(4)并夯實，在夾具輔助部分(8)與釬料(4)接觸區域涂抹有脫模劑；

夾具壓板(2)由壓緊螺母(7)固定并壓緊在胎模(1)、金剛石磨料(3)、釬料(4)、夾具輔助部分(5)上。

結合第二方面，在第二方面第一種可能的實現方式中，所述釬焊單層金剛石工具沿軸向垂直放置于真空爐中加熱釬焊；

作為切削刃的磨料為通過電解去除部分釬料后露出。

結合第二方面，在第二方面第一種可能的實現方式中，胎膜內孔圓柱度小于等于2μm，胎模內孔的圓柱度直接影響到所制造的金剛石砂輪的磨料等高性；在胎膜與砂輪機體之間預留1—2mm間隙。

結合第二方面，在第二方面第一種可能的實現方式中，在釬焊完成之后脫模被取出，胎膜通過車削加工后的厚度為0.5-1mm的；

結合第二方面，在第二方面第一種可能的實現方式中，所述胎膜采用熱膨脹系數低的合金工具鋼制作。

圖3為依照本發明實施例方法的實施的一種釬焊金剛石工具的制造設備，制造設備用于生產釬焊金剛石磨頭。1為磨頭基體，2為釬料，3為胎模，4為金剛石磨料，5為夾具定位部分。

制造圖3所示釬焊金剛石磨頭時，為便于裝夾，在工具基體1頂端設計了階梯軸，與夾具5內孔配合實現定位。拆除夾具之后，通過車削將其去除。

將胎模、基體、夾具按圖3所示方位上下放置于真空爐中燒結。(圖3)

取出，拆除夾具部分，并將胎模車削至厚度0.5mm左右。

進行電解，去除胎模及部分釬料，實現工具開刃。

圖4為本發明實施例提供的一種釬焊單層金剛石工具制造方法種電解脫模及開刃實施示意圖。其中，1為磨頭基體或刀桿，2為釬料熔融并凝固后形成的結合劑層，3為金剛石磨料，4為胎模車削后殘余部分；

如圖4所示，將工具作為陽極，陰極、陽極之間沖電解液，陰極5向陽極進給，陽極殘余胎膜先溶解，完成脫膜；繼續進給，外層釬料溶解，磨料露出，實現開刃。

依照本專利實施例提供的方法制造出的釬焊金剛石工具精度高，磨料等高性好，而且磨料排布可控。如圖5所示，在磨削時，單顆磨粒實際切厚均勻可控，與理論計算值接近，采取合適的工藝參數，粗粒度磨料工具也可以實現低表面粗糙度的精密磨削。

本發明的實施例提供一種釬焊單層金剛石工具制造方法，采用胎模，工具精度以及磨料等高性均由胎模內孔精度決定，故制造出的釬焊金剛石工具在對磨料把持力大的同時，磨粒等高性好，精度高；采用電解方法進行開刃，磨料出露高度可做到精確控制，達到最佳高度，且釬料層厚度均勻一致，有利于提高工具的磨削性能；開刃過程中，在電解液中添加香豆素等電解添加劑，可實現釬料沿磨料爬升的形貌，增大工具容屑空間。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。