CN100393466C - 用于切割金属的金刚石-立方氮化硼锯片及其制作方法 - Google Patents

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CN100393466C CNB2004100229977A CN200410022997A CN100393466C CN 100393466 C CN100393466 C CN 100393466C CN B2004100229977 A CNB2004100229977 A CN B2004100229977A CN 200410022997 A CN200410022997 A CN 200410022997A CN 100393466 C CN100393466 C CN 100393466C
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Abstract

本发明属于机械加工领域,锯片含金属基体、胎体、普通磨料和超硬磨料,金属基体为合金钢或碳素钢,且表面均布8~10mm的散热孔;胎体含氧化铝、氧化锆、石英、碳化钨、二硼化锆、二硅化钼,普通磨料含棕刚玉、碳化硅、绿碳化硅、立方碳化硅、碳化硼;超硬磨料含金刚石、立方氮化硼;制作工艺为:胎体粉末混料-工作层料的配混工艺-焊接层料的配混工艺-冷压成型-热压烧结成型-磨弧-焊接-修整和开刃。本发明不会对人体和环境造成危害,利于提高切割加工效率,降低生产成本;适于小直径金属圆棒、金属圆管、金属板、金属丝等材料的切割,其切割加工效率高,加工质量好,使用寿命长。

Description

用于切割金属的金刚石一立方氮化硼锯片及其制作方法 技术领域
本发明属于机械加工领域,尤其涉及一种用于切割金属的金刚石一立方氮 化硼锯片及其制作工艺。
背景技术
传统的切割加工方法是用树脂砂轮进行,如对小直径金属圆棒、金属圆管、 金属板、金属丝等材料均利用该方法进行。由于树脂是一种有机材料,在使用 时会分解产生有害成分,对人体造成危害,给环境带来污染,因此限制使用树 脂砂轮进行金属切割加工。阻碍了切割加工金属材料的发展。
发明内容
本发明的目的就是提供一种金刚石-立方氮化硼锯片以替代树脂砂轮使用, 它不仅不会对人体和环境造成危害,还有利于提高切割加工效率、改善加工质 量、降低生产成本;尤其适于小直径金属圆棒、金属圆管、金属板、金属丝等 材料的切割,其切割加工效率高,加工质量好,使用寿命长。
本发明的技术方案是:用于切割金属的金刚石-立方氯化硼锯片,含金属基 体、胎体、普通磨料和超硬磨料。其中,
① 金属基体为合金钢或碳素钢,且表面均布4>8〜4> 10mm的散热孔;
② 胎体含钴粉、镍粉、铁粉、铜粉、锰粉、锡粉、铬粉、氧化铝、氧化锆、 石英、碳化钨、二硼化锆、二硅化钼,其中,钴粉、镍粉、铁粉、锰粉、铬粉 占40%,铜粉和锡粉共占30%,氧化铝、氧化锆、石英、碳化钨、二硼化锆和二 硅化钼共占30%,颗粒度为200目以细;
③ 普通磨料含棕刚玉、白刚玉、黑刚玉、铬刚玉、锆刚玉、碳化硅、绿碳 化硅、立方碳化硅和碳化硼,体积浓度在10%〜60%之间,颗粒度为200目以细;
@超硬磨料含金刚石、立方氮化硼,体积浓度在10%〜70%之间,颗粒度为 40〜230目。
它的制作工艺为:胎体粉末混料,工作层料的配混工艺,焊接层料的配混 工艺,冷压成型,热压烧结成型,磨弧,焊接,休整和开刃。
本发明不仅不会对人体和环境造成危害,还有利于提髙切割加工效率、改
善加工质量、降低生产成本;尤其适于小直径金属画棒、金属圆管、金属板、 金属丝等材料的切割,其切割加工效率高,加工质量好,使用寿命长。
具体实施方式
下面详细描述本发明的技术方案和具体实施方式。
一种用于切割金属的金刚石一立方氮化硼锯片含金属基体、胎体、普通磨 料和超硬磨料。金属基体为合金钢或碳素钢,表面为多孔状以便于散热;胎体 含钴粉、镍粉、铁粉、铜粉、锰粉、锡粉、铬粉、氧化铝、氧化锆、石英、碳 化钨、二硼化锆、二硅化钼,其中,钴粉、镍粉、铁粉、锰粉和铬粉共占40%, 铜粉和锡粉共占30%,氧化铝、氧化锆、石英、碳化钨、二硼化锆和二硅化钼共 占30%,颗粒度为200目以细;普通磨料含棕刚玉、白刚玉、黑刚玉、铬刚玉、 锆刚玉、碳化硅、绿碳化硅、立方碳化硅和碳化硼,体积浓度在10%〜60%之间, 颗粒度为200目以细;超硬磨料含金刚石和立方氮化硼,体积浓度在10%〜70% 之间,颗粒度为40〜230目。
本发明的制作工艺如下:
① 确定胎体成分和普通磨料、超硬磨料配方
胎体成分和普通磨料、超硬磨料配方主要是根据产品的加工对象和要求来 确定,胎体粉料中用到的主要成分为钴粉、镍粉、铁粉、铜粉、锰粉、锡粉、 铬粉、氧化铝、氧化锆、石英、碳化钨、二硼化锆和二硅化钼等,其中钴粉、 镍粉、铁粉、锰粉和铬粉共占20%〜60%,铜粉和锡粉共占20%〜40%,氧化铝、 氧化锆、石英、碳化钨、二硼化锆和二硅化钼共占20%〜40%,要求上述粉末的 颗粒度在200目以细。普通磨料主要包括棕刚玉、白刚玉、黑刚玉、铬刚玉、 锆刚玉、碳化硅、绿碳化硅、立方碳化硅和碳化硼所用的体积浓度在10%〜60% 之间,颗粒度为200目以细。所用的金刚石和立方氮化硼超硬磨料的体积浓度 在10%〜70%之间,颗粒度为40〜230目。
② 胎体粉末混料
根据配方计算出胎体粉料中每种成分的用量,用药物天平或台称准确称量, 放入各自的盛器皿中,复核确认无误后,倒在一起进行混和,再将称量好的混 料装入混料设备中进行机械混合,混料设备为球磨混料机,混好后的胎体粉料 立即装入干燥器皿内密封保存。 球磨混料工艺为:
第一步:将准确称量的胎体粉末先用手工在盛器皿中搅拌;
第二步:根据混料总量,依据料和球的总体积为球罐容积的50%〜70%选择 合适的球磨机;
第三步:根据料重,称取硬质合金球,按球料比l: 1到1.5: 1称取,为 使料混得均匀,球径采用大中小搭配。混料球采用硬质合金或瓷质的,要求球 的耐磨性要好,不能影响和改变结合剂的配方成分;
第四步:按工艺要求,选择好混料机的转速,确定好时间,开机混料。一
般转速选择为30〜100RPM,混料时间3〜6h;
第五步:停机,将料和球用粗筛分开,将料准确称量,估算损耗并复核是 否与第一步的量吻合。
③ 工作层料的配混工艺
本发明中的金属切割圆锯片,在制造起节块时,分成工作层和焊接层两部 分,工作层是胎体粉末中含有普通磨料和超硬磨料的部分,焊接层则用作与基 体焊接的部分,为不含普通磨料和超硬磨料的纯胎体粉末成分。
按配方要求称取普通磨料、超硬磨料和胎体粉末,按胎体粉末总量的1%〜 2%称取润湿剂,润湿剂可用甘油、石腊、机油、酒精或它们的混合物,其作
用是使普通磨料、超硬磨料和胎体粉末之间混合均匀,不因两者之间的密度不 同产生偏析和浮选。 混制步骤为-
第一步:将称量好的胎体粉末倒入料筒,扒平后用钢勺在料中间压出一凹
坑;
第二步:把普通磨料、超硬磨料倒入凹坑中,再把润湿剂倒在普通磨料、 超硬磨料中,使普通磨料、超硬磨料全部湿润;
第三步:用钢勺将料反复搅拌,倒出过筛,再倒回料筒中;
第四步:放入长度为200ram钢链3〜4根,盖好料筒盖,开机混料。 一般混 料时间为30〜60分钟,混料机的转速40〜100RPM;
第五步:停机检测,目测粉料有无色斑、结团、磨料是否均匀等。
④ 焊接层料的配混工艺
焊接层料在使用前也需要进行机混,其润湿剂的加入量比工作层的少,混
合时间为20〜30分钟。混料时,按生产工艺单要求准确称取胎体粉末,放入料 筒中,扒平后用钢勺在料中间压出一凹坑,将润湿剂倒凹坑中,在用钢勺将料 搅拌,放入长度为200mm钢链3〜4根,盖好料筒盖,开机混料。⑤冷压成型
冷压成型即预压,它是用冷压机压制出节块主坯,供热压烧结时用。其工 艺歩骤为:先按节块计算的工作层料和焊接层料,称量工作层料和焊接层料。 然后按下列程序操作:模具检査,在和成型料接触的面上涂脱模剂,模具装配, 投焊接层料,刮平,用压头轻压,投工作层料,装压头,送入压力机压制,保 压,卸压,卸模。将卸出的节块毛坯整齐排列在料盘内待用。采用的冷压成型
压力为100〜200MPa。冷压时既要保证节块毛坯有一定强度,有要时节块毛坯高 度方向尺寸比成品尺寸大40%〜50%。
⑥ 热压烧结成型
热压烧结成型设备选用国内制造节块圆锯片的自动成型压机,其工艺步骤 为:石墨模具检査,在模壁上涂脱模剂,冷压毛坯与模板组装,套上模框,垫
上绝热隔板,拧紧固紧螺钉,送入热压机预压,通电加热,保温保压,卸压,冷
却,卸模。采用的热压单位压力为20〜30MPa。当模具尚未通电加热时,先置于 初始压力下,初始压力为热压压力的1/3左右。当模具保温保压完毕开始降温 时,其压力也下调至热压压力的l/3左右。
⑦ 磨弧
磨弧的具体操作规程如下:
第一步:节块磨弧前,先手持节块在砂轮上将热压烧结形成的毛刺、废边 打磨掉;
第二步:用肉眼或卡尺将节块按高度分成不同等级;
第三步:将高度相近的节块弓背部朝向夹钳口底部,预夹紧后,用专用木 锤轻敲节块中部,使每个节块都能紧贴钳口底部基准面,再用力夹紧之;
第四步:调整砂轮立轴支架和丝杠,使砂轮摆动弧度与节块要求的磨弧一 致,开启冷却泵,开动砂轮磨弧。
⑧ 焊接
本发明采用激光焊接工艺,其工作过程为: 首先用自动装置对锯片基体进行测量,再转送到固定装置上固定,同时节 块也被固定在支撑体上并靠紧在基体边缘,然后数控装置沿两条轴线的方向操 纵激光光束沿施焊线移动,待激光关闭后,该锯片焊接完成,可装上新的待焊 锯片。
⑨ 修整和开刃
圆锯片焊接完成后,需对其进行修整和开刃。修整是通过磨加工作业,使 锯片的尺寸、外圆和端面跳动达到规定的公差值,满足使用要求,修整和开刃 是在锯片修整开刃机上完成的,其操作过程为:
第一步:修磨前必须检査设备运行情况;
第二步:先修磨基体与节块焊接处两側面,再修磨节块两侧面,然后再修 磨锯片外圆。要求节块侧面、外圆90%以上面积被磨到;
第三步:修磨基体和节块两侧面时,调整两砂轮位置,使两砂轮的进刀量 相等,修磨外圆时进刀量不宜太大;
第四步:外圆开刃是在修整作业后才进行的。使基体顺时针方向旋转,用 外圆修整的同一砂轮对节块开刃。开刃后的锯片应在面向操作者这一面上用箭 头指向顺时针方向,代表该锯片按此方向作为其切割时的旋转方向;
第五步:锯片上节块倒梯形的修磨。在锯片较快速度旋转下,两侧面砂轮 压力由小到大,然后由大到小,重复4〜5次上述动作后,使节块截面成一倒梯 形,锥角约2〜3Q。。

Claims (2)

1.用于切割金属的金刚石-立方氮化硼锯片,含金属基体、胎体、普通磨料和超硬磨料,其特征在于: ①金属基体为合金钢或碳素钢,且表面均布置φ8~φ10mm的散热孔; ②胎体含钴粉、镍粉、铁粉、铜粉、锰粉、锡粉、铬粉、氧化铝、氧化锆、石英、碳化钨、二硼化锆和二硅化钼,钴粉、镍粉、铁粉、锰粉和铬粉共占20%~60%,铜粉和锡粉共占20%~40%,氧化铝、氧化锆、石英、碳化钨、二硼化锆和二硅化钼共占20%~40%,颗粒度为200目以细; ③普通磨料含棕刚玉、白刚玉、黑刚玉、铬刚玉、锆刚玉、碳化硅、绿碳化硅、立方碳化硅和碳化硼,体积浓度在10%~60%之间,颗粒度为200目以细; ④超硬磨料含金刚石和立方氮化硼,体积浓度在10%~70%之间,颗粒度为40~230目。
2. 用于切割金属的金刚石一立方氮化硼锯片的制作方法,包括以下步聚, 胎体粉末混料,工作层料的配混工艺,焊接层料的配混工艺,冷压成型,热压 烧结成型,磨弧,焊接,修整和开刃,其特征在于:① 确定胎体成分和普通磨料、超硬磨料配方胎体粉料中用到的主要成分为钴粉、镍粉、铁粉、铜粉、锰粉、锡粉、铬 粉、氧化铝、氧化锆、石英、碳化钨、二硼化锆和二硅化钜,其中钴粉、镍粉、 铁粉、锰粉和铬粉共占20%〜60%,铜粉和锡粉共占20%〜40%,氧化铝、氧化锆、 石英、碳化钨、二硼化锆和二硅化钼共占20%〜40%,上述粉末的颗粒度在200 目以细,普通磨料包括棕刚玉、白刚玉、黑刚玉、铬刚玉、锆刚玉、碳化硅、 绿碳化硅、立方碳化硅和碳化硼,所用的体积浓度在10%〜60%之间,颗粒度为 200目以细,所用的金刚石和立方氮化硼超硬磨料的体积浓度在10%〜70%之间, 颗粒度为40〜230目;② 胎体粉末混料根据配方计算出的胎体粉料称量,放入各自的盛器皿中,倒在一起进行混 和,再将称量好的混料装入混料设备中进行机械混合,混料设备为球磨混料机, 混好后的胎体粉料立即装入干燥器皿内密封保存; 球磨混料工艺为:第一步:将准确称量的胎体粉末先用手工在盛器皿中搅拌;第二步:根据混料总量,依据料和球的总体积为球罐容积的50%〜70%选择 合适的球磨机;第三步:根据料重,称取硬质合金球,按球料比h 1到1.5: 1称取,球 径采用大中小搭配,混料球是硬质合金或瓷质的;第四步:按工艺要求,选择好混料机的转速,确定好时间,开机混料,转 速选择为30〜100RPM,混料时间3〜6h;第五步:停机,将料和球用粗筛分开,将料准确称量,估算损耗并复核是 否与第一步的量吻合;③ 工作层料的配混工艺金属切割圆锯片,在制造起节块时,分成工作层和焊接层两部分,工作层 是胎体粉末中含有普通磨料和超硬磨料的部分,焊接层则用作与基体焊接的部 分,为不含普通磨料和超硬磨料的纯胎体粉末成分;按配方要求称取普通磨料、超硬磨料和胎体粉末,按胎体粉末总量的1%〜 2%称取润湿剂,润湿剂用甘油、石腊、机油、酒精或它们的混合物;混制步骤为:第一步:将称量好的胎体粉末倒入料筒,扒平后用钢勺在料中间压出一凹坑;第二步:把普通磨料、超硬磨料倒入凹坑中,再把润湿剂倒在普通磨料和 超硬磨料中,使普通磨料和超硬磨料全部湿润;第三步:用钢勺将料反复搅拌,倒出过筛,再倒回料筒中;第四步:放入长度为200mm钢链3〜4根,盖好料筒盖,开机混料,混料时 间为30〜60分钟,混料机的转速40〜100RPM;第五步:停机检测,目测粉料有无色斑、结团、磨料是否均匀;④ 焊接层料的配混工艺焊接层料在使用前进行机混,其润湿剂的加入量比工作层的少,混合时间为 20〜30分钟,混料时,按生产工艺单要求准确称取胎体粉末,放入料筒中,扒 平后用钢勺在料中间压出一凹坑,将润湿剂倒凹坑中,再用钢勺将料搅拌,放 入长度为200咖钢链3〜4根,盖好料筒盖,开机混料;⑤ 冷压成型冷压成型即预压,它是用冷压机压制出节块主坯,供热压烧结时用,其工艺 步骤为:先按节块计算的工作层料和焊接层料,称量工作层料和焊接层料;然 后按下列程序操作:模具检査,在和成型料接触的面上涂脱模剂,模具装配, 投焊接层料,刮平,用压头轻压,投工作层料,装压头,送入压力机压制,保 压,卸压,卸模;将卸出的节块毛坯整齐排列在料盘内待用,采用的冷压成型 压力为100〜200MPa;冷压时既要保证节块毛坯有一定强度,又要节块毛坯高度 方向尺寸比成品尺寸大40%〜50%;⑥ 热压烧结成型热压烧结成型设备选用国内制造节块圆锯片的自动成型压机,其工艺步骤为:石墨模具检査,在模壁上涂脱模剂,冷压毛坯与模板组装,套上模框,垫上绝热隔板,拧紧固紧螺钉,送入热压机预压,通电加热,保温保压,卸压,冷却,卸模,采用的热压单位压力为20〜30MPa;模具尚未通电加热时,先置于 初始压力下,初始压力为热压压力的1/3;模具保温保压完毕开始降温时,其压 力也下调至热压压力的1/3;⑦ 磨弧磨弧的操作规程如下:第一步:节块磨弧前,先手持节块在砂轮上将热压烧结形成的毛刺、废边打磨掉;第二步:用肉眼或卡尺将节块按高度分成不同等级;第三步:将高度相近的节块弓背部朝向夹钳口底部,预夹紧后,用专用木 锤轻敲节块中部,使每个节块都能紧贴钳口底部基准面,再用力夹紧之;第四步:调整砂轮立轴支架和丝杠,使砂轮摆动弧度与节块要求的磨弧一 致,开启冷却泵,开动砂轮磨弧;⑧ 焊接采用激光焊接工艺,其工作过程为: 首先用自动装置对锯片基体进行测量,再转送到固定装置上固定,同时节 块也被固定在支撑体上并靠紧在基体边缘,然后数控装置沿两条轴线的方向操 纵激光光束沿施焊线移动,待激光关闭后,该锯片焊接完成,装上新的待焊锯 片;⑨修整和开刃操作过程为:第一步:修磨前必须检査设备运行情况;第二步:先修磨基体与节块焊接处两側面,再修磨节块两侧面,然后再修 磨锯片外圆,要求节块側面、外圆90%以上面积被磨到; 第三步:修磨基体和节块两侧面时,调整两砂轮位置,使两砂轮的进刀量相等,修磨外圆时进刀量不宜太大;第四步:外圆开刃是在修整作业后才进行的,使基体顺时针方向旋转,用 外圆修整的同一砂轮对节块开刃,开刃后的锯片应在面向操作这一面上用箭头 指向顺时针方向,代表该锯片按此方向作为其切割时的旋转方向;第五步:锯片上节块倒梯形的修磨,在锯片较快速度旋转下,两侧面砂轮 压力由小到大,然后由大到小,重复4〜5次,使节块截面成一倒梯形,锥角2〜 30° 。
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