专利名称：一种磨具及其制作方法
一种磨具及其制作方法 技术领域发明关于一种具有固定了单层的超硬磨料粒的骨架体的磨具，以及制作该 种磨具的方法。
背景技术：
以超硬磨料制作的磨具已广泛应用于各类材料的加工，所加工的材料例如 建筑材料(如石材、混凝土、沥青等)、金属材料(例如硬质合金、硬金属等)、 陶瓷(例如氧化铝、碳化硅、氮化硅等)、玻璃、以及复合材料。为了适应广泛 不同的材料属性和各种加工状况，满足经济性加工(例如刀具寿命和效率的综 合指标)和各种技术要求(例如尺寸公差、轮廓要求、和表面光洁度)，目前已 采用了多种多样形式的磨具。从磨具的磨料分布状况来看，磨具的分类主要有 两种形式 一种是磨料以埋置形式分布、对工件呈多层磨料出露的孕镶磨具； 另一种是磨料呈单层的表镶磨具。典型的孕镶磨具中，磨料以随机模式分布于胎体(例如金属、树脂、陶瓷、 或橡胶)，胎体对磨料起到了支撑和把持的作用。由于超硬磨料具有很强的化学 惰性，因此胎体对磨料的把持仅仅是薄弱的机械镶嵌式把持，在胎体和磨料的 界面处不能形成有效的化学粘接。即便尝试采用在胎体粉末中添加对磨料活性 的元素，例如Ti、 Cr、 Mo、 W等，或对磨料进行活性金属的镀层处理(例如Ti、 Cr、 W、 Mo等)，但实际结果却往往不尽人意。由于磨料只是靠机械式把持，因 此磨料的出露状态始终处于低的水平，呈较低的磨削或切削效率。并因对磨料 的把持力弱，磨料倾向于脱落消耗，磨料利用率低，进而使磨具的相对寿命偏 低(例如以单位重量磨料核算加工材料的平方米或延长米数)。孕镶磨具的另一突出缺点是必须根据工件材质和加工状况，调整磨料与胎 体结合剂的搭配，使胎体骨架的磨损率等于或略高于磨料，来保持磨料的有效 更替和恒定的加工状态。胎体过软或过硬将使磨具消耗过快或磨具钝化，因此 这样的调配限定了磨具适用性的广度。如果以单一技术条件的磨具来应对各种 不同的材质，必将带来其它附加成本的提高。在原技术中，与孕镶磨具呈鲜明对比的是单层磨具， 一般是通过电镀技术 (例如Ni)将磨料机械式的附着于基体的工作面。这类磨具一般比孕镶磨具有更高的初始效率(金刚石磨料可以出露至磨料直径的约1/3)，但随着加工的持 续，因磨料钝化、破碎或脱落，将使磨具的效率迅速降低。并且因为只有单层 磨料，使磨具的寿命总体处于低的水平。单层磨具的另一种形式，是通过使用 可固化树脂或胶(例如酚醛树脂、环氧树脂等)，将磨料固定于基体底层的磨削 面构成磨具。由于对磨料的粘接只是低水平把持的机械包裹，并且任何胶都存 在高温下的降解性，因此不能承受高的冲击和高温条件，从而限定了这类磨具 只用于极低材料切除量并在冷却条件下加工，例如低温研磨或抛光。表镶磨具还有一种形式是钎焊刀具，即通过含有对超硬磨料活性成分的钎 料(例如钎料含碳化物形成元素或氮化物形成元素)，将超硬磨料粒钎焊于基体 磨削面。通过钎焊，在磨料与底层的界面处产生了高强度的化学粘接，工作面 的磨料出露高度可以达2/3以上的磨料直径尺寸，使磨料与工件形成大面积接 触，极大的提高了材料切除率，并产生了良好的容屑和冷却空间。在许多难加 工材料的实验表明，这种化学粘接极大提高了磨料的把持力，本质上不产生磨 料脱落。但这类刀具毕竟只有单层磨料，使其寿命限定在一定的范围。并因随 着磨料的钝化程度加剧和磨料因磨损使其出露高度下降，将使切削效率呈线性 下降趋势。此外，在磨具的制造方法中，也存在一些不足之处。这些钎焊的工 艺和方法限定了只适合于小型磨具或者厚的基体，例如基体直径4)200mm以下或 者基体厚度大于10mm以上，否则将带来很高的初期设备投入、运行成本或高的 废品率。由于钎焊一般在650'C至105(TC下实施，钎料在加热和收縮时将产生 很高的拉应力，易于造成基体变形(钎焊材料冷却收縮产生牵引力引起的变形)， 或者基体材料内部的杂质、缺陷、内应力等造成的基体自身热变形，这实际制 约了钎焊制品的应用范围。因此，针对于上述磨具中存在的不足和缺陷，进行以下改进。发明内容为了弥补现有磨具技术的上述不足和缺陷，本发明目的是提出一种改进的 超硬磨料磨具，该种磨具具有与所述的底层表面相平行的多层磨削面或者与所 述的底层表面同轴心线的回转等高多层磨削面，以及该种磨具的制作方法，利 用该方法制得的磨具具有适应性强、高效率、长寿命的特点。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是一种磨具，该磨具实施磨削的主体由磨具的基体的底层表面上固定设置的 多个固定了单层的超硬磨料粒的骨架体构成，在所述的基体上固定设置的骨架体以齿形伸出于所述的底层表面，通过在骨架体的长度L和高度H方向上设定 相对于预定的运行方向W倾斜呈0°至90°范围负角a的主磨削面，构成与所述 的底层表面相平行的多层磨削面或者与所述的底层表面同轴心线的回转等高多 层磨削面。所述的磨料粒与所述的骨架体之间的固定方法可以是钎焊、电镀、 粘接中的任意一种。一种如上所述的一种磨具的制作方法，包括如下步骤-(a) 加工符合预设条件的骨架体本体，将超硬磨料粒单层固定到所述的骨 架体本体的主磨削面上，形成骨架体，准备基体；(b) 将多个骨架体固定设置于基体，形成磨具，所形成的磨具中，固定了 磨料粒的骨架体以齿形伸出于所述的基体的底层表面，通过在骨架体的长度L 和高度H方向上设定相对于预定的运行方向W倾斜呈0。至90°范围负角a的主 磨削面，构成与所述的底层表面相平行的多层磨削面或者与所述的底层表面同 轴心线的回转等高多层磨削面。其中，所述的磨料粒与所述的骨架体之间的固定方法可以是钎焊、电镀、 粘接中的任意一种。另一种如上所述的一种磨具的制作方法，包括如下步骤(a) 加工符合预设条件的骨架体本体，将超硬磨料粒单层固定到所述的骨 架体本体的主磨削面上，形成骨架体，准备基体， 准备胎体材料；(b) 将预定数量和位置的骨架体埋置于胎体中，构成刀头，其中所述的刀 头中包括至少一个骨架体；(c) 将多个刀头固定设置于基体，形成磨具，所形成的磨具中，固定了磨 料粒的骨架体以齿形伸出于所述的基体的底层表面，通过在骨架体的长度L和 高度H方向上设定相对于预定的运行方向W倾斜呈0°至90°范围负角a的主磨 削面，构成与所述的底层表面相平行的多层磨削面或者与所述的底层表面同轴 心线的回转等高多层磨削面。其中，所述的磨料粒与所述的骨架体之间的固定方法可以是钎焊、电镀、粘接中的任意一种。以上发明通过发明者所作的试验证明，以单层磨料骨架体构成的具有多层 磨削面特征的磨具，具有效率和寿命的双重优势，有广阔的应用前景。
图1为本发明优选的第一方案，钎焊了单层的磨料粒2的骨架体1固定于 磨具的基体5;图2为本发明优选的第二方案，埋置了骨架体1的刀头10固定于基体5; 图3为骨架体1上钎焊的磨料粒2的特征放大图；图4A、图4B、图4C表示了磨具使用期间，固定于基体5上的骨架体1的 磨耗过程；图5A、图5B、图5C、图5D、图5E表示了骨架体1的各种形状；图6A、图6B、图6C、图6D表示了刀头10的各种形状；图7为发明第一方案构成的圆锯片700;图8为发明第二方案构成的取芯钻头800;图9为发明第一方案构成的带锯900;图10为发明第一方案构成的直边砂轮100;图11为发明第二方案构成的杯形砂轮110;图12为发明第一方案构成的仿形砂轮120; 图13为发明第二方案构成的可装卸的螺纹连接式刀头130; 图14为设置了图13的螺纹连接式刀头130的磨盘134。 其中，1、骨架体，2、磨料粒，3、钎料层，4、固定层，5、基体，51、底 层表面，7、主磨削面，71、坡度主磨削面，72、顶层主磨削面，73、底层主磨削面， 8、次磨削面，81、侧部次磨削面，82、后部次磨削面，9、接合面， 10、刀头，11、胎体，700、圆锯片，701、圆板基体，702、装配孔，800、取芯钻头，801、圆柱管形基体，900、带锯，901、带状基体，100、直边砂轮，101、圆基体，102、装配孔，110、杯形砂轮，111、杯形基体，112、装配孔，120、仿形砂轮，121、仿形基体，130、螺纹连接式刀头，133、螺柱，134、磨盘，135、盘状基体。
具体实施方式
本发明所指的"磨具"，是指对加工材料以实现材料去除为目的的任意形式 加工的磨削工具。包括切削型磨具，例如锯片、钻头、带锯等；磨削型磨具， 例如直边砂轮、杯形砂轮、仿形砂轮、油石等。对加工材质和材料达到的要求 (例如切削、磨削、研磨或抛光等)没有限定，对组合或装配的形式没有限定。任何磨具都可以简单的概括为两个主要部分， 一个部分是与工件形成接触， 进而对材料实施加工的磨削部位；另一部分是对磨削部位形成固定支撑、用于 磨具的装夹或固定的部分，即磨具的基体。因此，对于本发明来说，钎焊、电 镀或粘接了单层磨料粒2的骨架体1构成了磨削的主体，当骨架体1通过焊接、 粘接或机械固定等方式固定于磨具的基体5，所形成的磨具构成的发明的第一方 案；当骨架体1通过烧结、固结、粘接等方式埋镶于胎体11形成刀头10，再将 刀头10以焊接、粘接或机械固定等方式固定于基体5，所形成的磨具构成的发 明的第二方案。以下将结合附图对此予以进一步详述。图1和2分别示意性说明的发明构成磨具的第一和第二方案。参见图1,所 表示的为钎焊单层超硬磨料粒2的骨架体1，通过焊接、粘接、机械固定等固定 方式固定到基体5的底层表面51，所述的骨架体1以伸出的齿状出露于基体5 的底层表面51，以此构成了磨具的第一方案。此方案中骨架体1起到了满足构 成发明磨具的几项基本功能，即(1).通过钎料层3在骨架体1设定的磨削面 上钎焊单层的超硬磨料粒2，由此骨架体l在磨具的使用过程中起到磨削作用； (2).骨架体1呈齿形伸出于基体5的底层表面51，通过骨架体1长度L和高 度H上设定相对于预定的运行方向W倾斜呈负角a为0°到90°的主磨削面7， 构成与所述的底层表面51相平行的多层磨削面或者与所述的底层表面51同轴 心线的回转等高多层磨削面；(3).骨架体1可通过固定层4焊接或粘接于基体 5的底层表面51，形成磨具。当设计的骨架体1不适合直接通过焊接、粘接或机械固定方式固定于基体5 的底层表面51时，可以通过烧结、固结、粘接等方式，将预定数量和位置的骨 架体1埋置于胎体11形成刀头10，再将刀头10通过焊接、粘接或机械固定方 式固定于基体5的底层表面51，构成磨具，以此构成了发明的第二方案。参见图2，可以将至少一个以钎料层3粘接有超硬磨料粒2的骨架体1，通过烧结、固结、粘接等形式埋置于胎体11构成刀头10;再通过固定层4将刀头10固定于基体5的底层表面51，以此构成磨具。与方案1一样，骨架体l在磨具的使 用过程中发挥了磨削主体的作用，同时，通过骨架体1呈齿形伸出于基体5的 底层表面51，并在长度L和高度H上设定相对于预定的运行方向W倾斜呈负角 a为0°到90°的主磨削面7，构成与所述的底层表面51相平行的多层磨削面 或者与所述的底层表面51同轴心线的回转等高多层磨削面。在本发明中，固定于骨架体1的磨料粒2是超硬磨料。发明所使用的超硬 磨料是指磨料的硬度至少8级，最好为9级以上的磨料，例如天然金刚石、合 成单晶或聚晶金刚石、立方氮化硼或其聚晶、或有类金刚石硬度的材料、或以 上各材料的混合料等。对于加工非黑色金属材料，磨料将优选金刚石，金刚石 的尺寸为63u m至1000 u m范围，优选250 u m至500 u m范围；对于加工黑色 金属，磨料将优选立方氮化硼，典型的粒度为lOOixm至500pm范围。并且磨 料将选择高强度、髙韧性、热稳定、结晶度优良、和高耐磨指标的磨料，例如 元素6公司SDB1000锯切级系列金刚石的SDB1085以上的品级。在应用选择中， 加入或者混配其它普通磨料(例如碳化硅或者晶种溶胶凝胶氧化铝)同样也是 符合要求的。发明用于钎焊磨料粒2的钎料层3所使用钎料将使超硬磨料粒2以化学形 式粘接于骨架体l，对磨料粒2产生出极高的把持力。因此，在钎料中将含有大 量对磨料形成化学粘结的元素，例如磨料使用金刚石时，钎料含有择自Cr、 Mo、 Ti、 Zn、 Fe、 Mn、或Si等中的至少 一种碳化物形成元素、或其合金、或其混合 物；当磨料使用立方氮化硼时，钎料含有择自Ti、 B、或Si等中的至少一种氮 化物或硼化物形成元素、或其合金、或其混合物。通过钎焊，钎料中所含的碳 化物(或氮化物或硼化物)形成元素与磨料表面的碳(或硼或氮)形成碳化物 (或氮化物或硼化物)，以此产生出极高强度的原子粘结。这种化学粘结将使磨 具的磨粒磨损产生自破碎而非脱落的模式，极大的提高了磨料利用率，使磨具 的寿命和效率俱得以提高。发明使用的骨架体1的材料可以是适合于钎焊和随后固定于基体5或胎体 11的任意材料，例如金属或陶瓷等。骨架体材料具有普通钎焊基体材料所要求 的耐热性、强度、硬度、韧性、耐磨性、可加工性、与钎料和随后烧结(或固 化)材料的兼容性等物理、化学、和机械性质。 一般按取材便利性和经济性来说，骨架体材料优选金属，例如钢、不锈钢、工具钢、铜合金等。图3出示了本发明的钎焊有磨料粒2的骨架体1的典型外貌特征，处于磨 料粒2与骨架体1之间的钎料在磨料粒2的底部形成了 "爬伏"，使磨料粒2在 获得高强度粘接的同时，也呈现出极高的出刃高度，可以达到磨料粒2直径的 2/3以上，这使磨料粒2可以对加工材料以高侵入率形式进行磨削。钎料可以使 用Ni-Cr基、Cu-Ti基或Cu-Al基等活性钎料，通过工业渠道所获得的钎料的钎 焊温度可以处于650'C至1200'C的范围，发明所优选使用的钎料熔点在850'C以 下，以此减轻对磨料粒2造成的热损伤。图4A示意性的说明本发明的磨具在使用过程中的(图1)骨架体1磨损演 变过程。对于磨具来说，在磨削过程中对工件形成接触的所有工作面统称作为 磨削面，在设定的磨削面中，对工件产生大体积去除的面可称作为主磨削面， 对工件仅少量去除、以保持磨具形状和尺寸功能为主的面可称作为次磨削面， 而与基体底层表面对接的固定面可称作为接合面。因此，在图4A基体5底层表 面51上固定的以齿形伸出的骨架体1，其主磨削面7包括了位于所述的骨架体 1的主体部分上与工件相迎的一侧部并且具有5°至90°的负角a的坡度主磨 削面71、位于所述的骨架体1的顶部并且前角a为零的顶层主磨削面72、位于 所述的骨架体1的底部并且具有90°的负角的底层主磨削面73;其次磨削面8 包括位于所述的骨架体1的侧部并且侧迎着工件的两个侧部次磨削面81、位于 所述的骨架体1的与工件相背离的一侧的后部次磨削面82;其还具有接合面9。 图4A出示了未投入使用的完整骨架体1,当磨具开始磨削时，离底层表面51最 远的顶层主磨削面72首先与工件接触。由于伸出的齿形结构减少了与工件接触 的磨料粒2的数目，这使单粒磨料粒2承受了很高的磨削压强和剪切力，因此， 以钎焊化学粘接特征的磨料粒2将以高侵入率形式和自破碎磨损为主要特征实 施磨削；随着磨削的进行，顶层主磨削面72的磨料粒2和顶部部分的骨架体1 将逐渐消耗，出露下伏的坡度主磨削面71的磨料，持续对工件实施高效加工(图 4B);进一步随着坡度主磨削面71的消耗，再接着出露的底层主磨削面73的磨 料粒2投入使用(图4C)，直到底层主磨削面73消耗殆尽，磨具产生钝化。因此，通过在基体5上固定的齿形骨架体1伸出于底层表面51,并通过骨 架体1的长度L和高度H上设定相对于预定的运行方向W倾斜呈负角a的主磨 削面7,构成与所述的底层表面51相平行的多层磨削面或者与所述的底层表面 51同轴心线的回转等高多层磨削面，在磨具实施磨削中，磨料粒2按层状分布呈渐进更替的模式，形成"加工一磨损--出露一加工"的循环，当首层磨料工 作并磨损后；第二层磨料出露，接着投入加工并磨损；紧接着是第二层的下伏 层磨料出露、投入加工和磨损，以此更替循环，直到最下层磨料消耗完毕，以 此实现了钎焊有单层磨料粒2的骨架体1构成多层磨具的转换，这种转换形成 了发明的最重要的钎焊多层磨具特征，使发明的磨具兼并了单层钎焊磨具的高 效率特征，和孕镶磨具的长寿命特征。按上所述，只要能使磨具底层表面51出露的齿形骨架体1构设出相对于预 定的运行方向W倾斜呈负角a的主磨削面7，构成与所述的底层表面51相平行 的多层磨削面或者与所述的底层表面51同轴心线的回转等高多层磨削面，骨架 体l可以呈任意的形式。图5A、 5B、 5C、 5D、 5E示例性的例举了发明第 一 方案 可以直接固定于基体5的几种骨架体1的形态，其中图5A所示的骨架体1呈矩 形、图5B所示的骨架体1呈三角形、图5C所示的骨架体1呈台阶形、图5D所 示的骨架体1呈仿形和图5E所示的骨架体1呈双排仿形，各所表示的骨架体1 都有固定的行进方向W，并在长度和高度上相对于预定的运行方向W倾斜呈负角 或负角趋势的钎焊有超硬磨料粒2的主磨削面7，通过焊接、粘接或机械固定方 式，将单层磨料钎焊的骨架体l固定于基体5，便构成了具有发明特征的多层磨具。当采用的骨架体1因形状、尺寸等因素不适合于直接固定于磨具基体5时， 则可以通过烧结、固结等方式，用胎体材料将骨架体1埋置形成刀头10，再采 用焊接、粘接或机械固定方式将刀头10固定于磨具基体5的底层表面51，构成 磨具，即发明形成磨具的第二方案。图6A、 6B、 6C、 6D示例性的表示了按发明 第二方案可固定于底层表面51的几种埋置有多个骨架体1的刀头10的形态。 刀头10中所埋置的骨架体1可以呈任意合理的形状或尺寸，只要能使磨具底层 表面51出露的齿形骨架体1构设出相对于预定的运行方向倾斜呈负角的主磨削 面7，构成与所述的底层表面51相平行的多层磨削面或者与所述的底层表面51 同轴心线的回转等高多层磨削面，形成具有高效和长寿命的双重特征的发明磨 具。图6A表示的为矩形刀头10，按此形状刀头10按标示的直线方向W行进； 图6B表示了按径向方向呈弧面的刀头10，刀头10适合固定于圆柱形基体5的 圆周边底层，形成例如直边砂轮形式的磨具，刀头10按标示的旋向W行进；图 6C表示了按轴向方向呈弧面的刀头10，刀头10适合固定于圆柱形基体5的端 面底层的外边沿，形成例如杯形砂轮形式的磨具，刀头IO按标示的旋向W行进；图6D表示了呈仿形面刀头10，刀头10可固定于圆柱形基体5的圆周边底层， 形成仿形砂轮，刀头按所示旋向W行进。发明的第二方案中，可以在胎体11中按任意设计的数量和位置排布骨架体 1构成刀头10。例如图6A、 6B所示的胎体11中排布的骨架体1,按行进方向W 呈单列排布；而图6C所示的刀头IO按行进方向W呈层状排布，刀头10的主磨 削面7的骨架体52按交错位置出露。各层的骨架体1材料可以相同或不同；各 层面的骨架体1数量可以相同或不同；同时各层面的骨架体1的主磨削面7所 出露的超硬磨料粒2数也可以相同或不同。这将极大的丰富了发明磨具的设计 方式，即可以按主磨削面7要求，通过排布骨架体l，来控制主磨削面7上超硬 磨料粒2的分布稠密度，使某些易磨损部位的耐磨性得以提高，某些易钝化部 位得以耐磨性削弱，并进一步使磨具的主磨削面7能够以要求的磨损轮廓消耗， 由此提高磨具的特殊要求性能。发明第二方案构成的模式，极大拓宽和完善了 发明磨具的应用范围，与普通的孕镶多层磨具中磨料呈随机排列相比，通过发 明可易于实现超硬磨料粒2在胎体11中的有序排列，使发明磨具的效率和寿命 远优于常规技术的普通孕镶磨具。用来埋置骨架体1以形成刀头10的胎体11的材料可以由任意已知的材料 构成，只要能满足于通过烧结、固结、粘接等方式对骨架体1产生固定作用； 在使用期间对骨架体1起到支撑作用；同时满足于随后通过钎焊、焊接、粘接、 或机械连接等方式将刀头10固定于磨具基体5底层表面51，形成最终可以实施 磨削、切削、研磨和抛光作用的磨具。例如胎体材料可以是金属、陶瓷、树脂 等。在能满足骨架体1得以固定支撑形成刀头10，和满足于刀头10固定于磨具 基体5底层表面51形成磨具的前提下，胎体材料可以呈固态(如块状或粉末状) 或液态。可以通过任意已知的常规技术来形成含骨架体1的刀头10。例如通过 在合理的模具中按预定位置放置骨架体1，再装填粉末形式的胎体材料(例如可 烧结或熔合的金属、陶瓷、热固性树脂粉末、增强塑料、或其混合物等)，通过 压制一烧结或热压等普通烧结或固化工艺形成刀头；或者在模具中按预定位置 放置骨架体1，通过(加热或不加热的)液态胎体材料进行浇铸或浸渍(例如可 固化的液体金属、有机胶、无机胶等)，在加热或不加热的条件下通过固化来形 成刀头。还可以采用树脂材料，将多个骨架体1相互粘接成刀头10。为了使磨具刀头IO工作面上的磨料粒2产生高的出露并保持连续的高效加 工，可以要求胎体材料的磨损速率略高于磨料粒2的磨损率。因此，可以参照普通孕镶磨具的常规设计方式，可以在胎体材料中添加辅助或促进磨削作用、 或耐磨的任意合理的填料，例如在胎体材料内添加"软质"材料，如石墨、六 方氮化硼、云母、二硫化钼等减摩材料，来促进磨料的出露和降低阻抗力；例 如可以添加"硬质"材料，如磨料、陶瓷粉末等硬材料，来提高磨具的抗冲蚀 性等等。由于磨具的磨料粒2的把持已经由钎料的化学粘接得以保证，胎体材 料的设计可以不考虑对磨料的把持性，因此所选择胎体材料可以超出普通孕镶 刀具胎体材料的选材范围，同时可采用普通孕镶刀具常规运用的方式来增加辅 助功能，这极大的拓宽了磨具的设计空间和磨具的适用范围，并且可实施的方 法具有简单性、明确性、和易操作性。将骨架体1通过烧结或固结埋置于胎体 材料构成刀头10，和将骨架体1或刀头IO利用焊接、激光焊、点焊、胶粘接和 其它机械固定方式，固定于基体5底层表面51形成磨具，这些都是常规的普通 成熟技术，并非不构成发明的新颖特征，再此不再累述。以上对发明的新颖特征和构成已作了细致的描述，发明同时也提出了这种 新颖磨具的制作方法。制作发明磨具方法的第一方案包括的步骤为(a) 加工符合预设条件的骨架体本体，将超硬磨料粒2单层固定到所述的 骨架体本体的主磨削面7上，形成骨架体l，准备基体5;(b) 将骨架体1固定设置于基体5，形成磨具，所形成的磨具中，固定了 磨料粒2的骨架体1以齿形伸出于所述的基体5的底层表面51，通过在骨架体 1的长度L和高度H方向上设定相对于预定的运行方向W倾斜呈0°至90°范围 负角a的主磨削面7，构成与所述的底层表面51相平行的多层磨削面或者与所 述的底层表面51同轴心线的回转等高多层磨削面。制作发明磨具方法的第二方案包括的步骤为(a) 加工符合预设条件的骨架体本体，将超硬磨料粒2单层固定到所述的 骨架体本体的主磨削面7上，形成骨架体l，准备基体5， 准备胎体材料；(b) 将预定数量和位置的骨架体1埋置于胎体11中，构成刀头10，其中 所述的刀头10中包括至少一个骨架体1;(c) 将刀头10固定设置于基体5，形成磨具，所形成的磨具中，固定了磨 料粒2的骨架体1以齿形伸出于所述的基体5的底层表面51,通过在骨架体1的长度L和高度H方向上设定相对于预定的运行方向W倾斜呈0。至90°范围负 角a的主磨削面7，构成与所述的底层表面51相平行的多层磨削面或者与所述 的底层表面51同轴心线的回转等高多层磨削面。发明的磨具适合于广范围的加工模式，总体上可分为两类(1)切削型磨 具，例如锯片、钻头、带锯等；(2)磨削型磨具，例如平行砂轮、杯形砂轮、 仿形砂轮、油石等。发明对加工材质和材料达到的要求(例如切削、磨削、研 磨、或抛光等)没有限定，对组合或装配的形式没有限定。图7、图8、图9分别表示了运用发明原理形成的典型切削型磨具。图7所 示的为圆锯片700，通过焊接，使骨架体1按一致的方向固定于带有装配孔702 的圆板基体701的圆周边，形成了按箭头W旋向并具有负角的多层磨料特征的 锯片。图8所示的为取芯钻头800，通过烧结使骨架体1埋置于胎体11,形成 刀头10;再通过焊接，使刀头10按一致的方向固定于圆柱管形基体801的圆周 端面，形成了按箭头W旋向并具有负角的多层磨料特征的取芯钻头800。图9所 示的为带锯900，通过焊接，使骨架体1按一致的方向固定于带状基体901端侧， 形成了按箭头W方向并具有负角的多层磨料特征的带锯900。图10、图11、图12分别表示了运用发明原理形成的典型磨削型磨具。图 IO所示的为直边砂轮100，通过粘接，使骨架体1按一致的方向固定于带有装 配孔102的圆基体101的圆周边，形成了按箭头W旋向并具有负角的多层磨料 特征的直边砂轮100。图11所示的为杯形砂轮110，通过粘接，使具有骨架体1 的刀头IO按一致的方向固定于具有装配孔112的杯形基体111的圆周端面，形 成了按箭头W旋向并具有负角的多层磨料特征的杯形砂轮110。图12所示的为 仿形砂轮120，通过焊接，使骨架体1按一致的方向固定于仿形基体121的仿形 面，形成了按箭头W旋向并具有负角的多层磨料特征的仿形砂轮120。图13表示了按照发明第二方案构成的螺纹连接式刀头130，螺纹连接式刀 头130包括钎焊有单层磨料的骨架体1、胎体11和两根用于连接的螺柱133。 通过螺纹连接，可以便利的以螺纹连接式刀头130的行进方向W，按图14所示 的盘状基体135的旋向W'对应装配，形成可拆卸式磨盘134。磨盘134可以是 大尺寸磨具，例如直径超过小lm以上。通过采用具有发明特征的可拆卸螺纹连 接式刀头130，可以重复利用盘状基体135，获得高磨削效率、长寿命和节约成 本的磨具。以上参考附图的详细描述，已经体现了发明的具体特征和优势，应该理解发明的以上描述语言文字的表述方式、附图和示例，只是为了便利的说明发明， 并没有限定性含义。因此，由发明所提出的新颖的结构特征、使用特性和采用普通技术的成熟 性将可理解，在不背离上述发明范畴的前提下，可进行各种改进和变化。因此， 发明将由权力要求和构成同等意义的描述限定。
权利要求
1、一种磨具，该磨具实施磨削的主体由磨具的基体(5)的底层表面上固定设置的多个固定了单层的超硬磨料粒的骨架体构成，其特征在于在所述的基体(5)上固定设置的骨架体以齿形伸出于所述的底层表面，通过在骨架体的长度L和高度H方向上设定相对于预定的运行方向W倾斜呈0°至90°范围负角α的主磨削面，构成与所述的底层表面相平行的多层磨削面或者与所述的底层表面同轴心线的回转等高多层磨削面。
2、 根据权利要求1所述的一种磨具，其特征在于所述的磨料粒与所述的 骨架体之间的固定方法可以是钎焊、电镀、粘接中的任意一种。
3、 一种如权利要求1所述的一种磨具的制作方法，其特征在于包括如下步骤(a) 加工符合预设条件的骨架体本体，将超硬磨料粒单层固定到所述的骨 架体本体的主磨削面上，形成骨架体，准备基体(5);(b) 将多个骨架体固定设置于基体(5)，形成磨具，所形成的磨具中，固 定了磨料粒的骨架体以齿形伸出于所述的基体(5)的底层表面，通过在骨架体 的长度L和高度H方向上设定相对于预定的运行方向W倾斜呈0。至90°范围负 角a的主磨削面，构成与所述的底层表面相平行的多层磨削面或者与所述的底 层表面同轴心线的回转等高多层磨削面。
4、 根据权利要求3所述的一种磨具的制作方法，其特征在于所述的磨料 粒与所述的骨架体之间的固定方法可以是钎焊、电镀、粘接中的任意一种。
5、 一种如权利要求1所述的一种磨具的制作方法，其特征在于包括如下步骤(a) 加工符合预设条件的骨架体本体，将超硬磨料粒单层固定到所述的骨 架体本体的主磨削面上，形成骨架体，准备基体(5)， 准备胎体材料；(b) 将预定数量和位置的骨架体埋置于胎体中，构成刀头，其中所述的刀 头中包括至少一个骨架体；(c) 将多个刀头固定设置于基体(5)，形成磨具，所形成的磨具中，固定 了磨料粒的骨架体以齿形伸出于所述的基体(5)的底层表面，通过在骨架体的 长度L和高度H方向上设定相对于预定的运行方向W倾斜呈0。至90°范围负角a的主磨削面，构成与所述的底层表面相平行的多层磨削面或者与所述的底层 表面同轴心线的回转等高多层磨削面。
6、根据权利要求5所述的一种磨具的制作方法，其特征在于所述的磨料 粒与所述的骨架体之间的固定方法可以是钎焊、电镀、粘接中的任意一种。
全文摘要
一种磨具及其制作方法，该磨具实施磨削的主体由磨具的基体的底层表面上固定设置的多个固定了单层的超硬磨料粒的骨架体构成，所述的骨架体以齿形伸出于所述的底层表面，通过在骨架体的长度L和高度H方向上设定相对于预定的运行方向W倾斜呈0°至90°范围负角α的主磨削面，构成与所述的底层表面相平行的多层磨削面或者与所述的底层表面同轴心线的回转等高多层磨削面。该种以单层磨料骨架体构成的具有多层磨削面特征的磨具，具有效率和寿命的双重优势，有广阔的应用前景。
文档编号B24D7/06GK101224563SQ20081001842
公开日2008年7月23日 申请日期2008年1月31日 优先权日2008年1月31日
发明者马若飞 申请人:马若飞