CN103331826A - 一种新型金刚石刀头及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种新型金刚石刀头，包括依次交错叠合在一起的金刚石层和胎体结合剂层，金刚石层包括金刚石颗粒和对金刚石颗粒进行固结的胎体结合剂；金刚石层的厚度与该层所有金刚石颗粒中粒径最大的金刚石颗粒的粒径相等。如此，本发明，由于其金刚石层的厚度为该层所有金刚石颗粒中的最大尺寸，突破现有金刚石刀头的金刚石层的尺寸构造形式，整个刀头的刀刃呈规则、均匀、致密、线条分明的齿纹状，克服现有金刚石刀头的刀刃模糊、错落无致而带来的不锋利、耐磨性弱、切割或磨削加工质量差等缺陷，与现有技术相比，本发明的刀刃锋利，耐磨性强寿命长，加工质量好；本发明还提出一种制备金刚石刀头的方法，操作简单，效率高，利于扩大生产。

Description

一种新型金刚石刀头及其制备方法

技术领域

本发明涉及切割加工或磨平、定厚磨削加工陶瓷、石材等硬质材料的切割、磨削工具领域，具体涉及一种加工效率和质量显著提高的新型金刚石刀头及其制备方法。

背景技术

金刚石刀头以其优越的切削、磨削和耐磨等性能被广泛应用于陶瓷、石材加工等行业中。金刚石刀头是由金刚石颗粒与胎体结合剂固结在一起形成，金刚石颗粒主要起到切削刃的作用，胎体结合剂主要起到固定金刚石颗粒的作用，以充分高效地发挥金刚石颗粒的切削、磨削作用，胎体结合剂通常由金属单质粉末或金属合金粉末构成，不同的组成形成不同的配方，根据实际用途，确定配方和金刚石颗粒尺寸的组成。

传统的金刚石刀头通常是金刚石颗粒与胎体结合剂按一定质量比例等参数直接混合并充分搅拌均匀制得混合物料，然后经热压成型，根据实际要求也可先经冷压成型再经热压成型，总之该种金刚石刀头会成型成一整块错乱分布有金刚石颗粒的刀头，虽然工艺简单，但是会导致刀头的刃面的金刚石颗粒分布混乱，在实际切割或磨削过程中，排屑、冷却、抑制震动效果差，刀刃不够锋利进而带来耐磨性弱、使用寿命短，切割或磨削效率低，加工质量差等缺陷。

为了解决上述传统问题，市场上出现了一种分层式金刚石刀头，其包括依次交错叠合在一起的金刚石层和胎体结合剂层，所述金刚石层包括金刚石颗粒和对金刚石颗粒进行固结的胎体结合剂，刀头为分层式结构，由于胎体结合剂层的耐磨性远低于金刚石层，在实际切割或磨削加工工件过程中，胎体结合剂层会较两侧金刚石层磨损快，刀头的刀刃始终呈现以金刚石层处为波峰，胎体结合剂层处为波谷的锯齿状波纹形式，相比传统金刚石刀头，不但可以保证排屑、冷却，抑制震动，延长使用寿命，还提高了刀刃锋利度，增大了切割和磨削量，提高了切割、磨削效率和质量，但是由于该种金刚石刀头的金刚石层具有一定的厚度，并且同样是金刚石颗粒与胎体结合剂按一定质量比例等参数直接混合并充分搅拌均匀，然后经热压成型，根据实际要求也可先经冷压成型再经热压成型，所以其在一定程度上仍存在刃面的金刚石颗粒分布混乱，在实际切割或磨削过程中，排屑、冷却、抑制震动效果不足，刀刃不够锋利进而带来耐磨性弱、使用寿命短，切割或磨削效率低，加工质量差等缺陷，结构和工艺有待进行突破性改进。

鉴于此，本案发明人对上述问题进行深入研究，遂有本案产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种刀刃分布规则、均匀、致密，线条分明的新型金刚石刀头，刀刃更加锋利，耐磨性强，切割或磨削加工效率高质量好且使用寿命长，实用性强。

本发明的另一目的在于提供一种新型金刚石刀头的制备方法，操作简单，效率高，利于扩大生产。

为了达到上述目的，本发明采用这样的技术方案：

一种新型金刚石刀头，包括依次交错叠合在一起的金刚石层和胎体结合剂层，所述金刚石层包括金刚石颗粒和对金刚石颗粒进行固结的胎体结合剂；所述金刚石层的厚度与该层所有金刚石颗粒中粒径最大的金刚石颗粒的粒径相等。

两侧外层均为金刚石层。

一种新型金刚石刀头的制备方法，包括冷压制坯环节和热压成型环节；其中冷压制坯环节包括如下步骤：

(1)确定预置的各金刚石层中所有金刚石颗粒的最大粒径；根据实际设计要求，确定金刚石刀头中金刚石层的层数和胎体结合剂层的层数；

(2)以上述最大粒径作为相应金刚石层的厚度，从而得到各金刚石层的厚度；

(3)根据预设金刚石刀头的总厚度和步骤(1)中确定的胎体结合剂层的层数，结合步骤(2)所得的各金刚石层的厚度，计算得出各胎体结合剂层的厚度；并根据预设金刚石刀头的长度和宽度，分别计算得出各金刚石层和各胎体结合剂层的体积；

(4)根据各金刚石层和各胎体结合剂层的已知密度，结合步骤(3)计算得出的体积，分别计算出各金刚石层和各胎体结合剂层的质量，进而得出各金刚石层和各胎体结合剂层分别所需物料的重量；

(5)根据各金刚石层所需的物料的量布设相应的金刚石层物料，根据各胎体结合剂层所需的物料的量布设相应的胎体结合剂层物料，所述金刚石层物料和胎体结合剂层物料的长度和宽度，分别与金刚石刀头的长度和宽度相同；

(6)以侧压方式分别对每一上述金刚石层物料和胎体结合剂层物料进行冷压，并分别制成金刚石层坯和胎体结合剂层坯。

在上述热压成型环节中，逐层交替罗列上述金刚石层坯和胎体结合剂层坯得到层状坯体，并同时组装模具，使层状坯体处于模具内部，采用侧压方式对所述层状坯体进行热压，直至各金刚石层的厚度达到所属层中所有金刚石颗粒的最大粒径尺寸。

采用上述技术方案后，本发明的新型金刚石刀头，为分层式结构，由于胎体结合剂层的耐磨性远低于金刚石层，在实际切割或磨削加工工件过程中，胎体结合剂层会较两侧金刚石层磨损快，刀头的刀刃始终呈现以金刚石层处为波峰，胎体结合剂层处为波谷的锯齿状波纹形式，相比传统金刚石刀头，不但可以保证排屑、冷却，抑制震动，延长使用寿命，还提高了刀刃锋利度，增大了切割和磨削量，提高了切割、磨削效率和质量，并且在此基础上，由于其金刚石层的厚度为该层所有金刚石颗粒中最大粒径的尺寸，突破现有分层式金刚石刀头的金刚石层的尺寸构造形式，整个刀头的刃面的金刚石颗粒分布规则、均匀、致密，线条分明，进一步克服现有分层式金刚石刀头的刃面的金刚石颗粒分布混乱、错落无致，排屑、冷却、抑制震动、刀刃锋利度不够而带来的耐磨性弱、使用寿命短，切割或磨削加工效率低质量差等缺陷，与现有技术相比，本发明的新型金刚石刀头的刀刃更加锋利，耐磨性强，切割或磨削加工效率高质量好且使用寿命长，实用性强；并且在保证切削、磨削效果的同时，金刚石颗粒的浓度可适当降低，有效降低原材料成本。

本发明还提出一种制备上述新型金刚石刀头的方法，操作简单，效率高，利于扩大生产。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明在切割或磨削过程中的结构示意图。

图中：

1-金刚石层   2-胎体结合剂层

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例进行详细阐述。

本发明的一种新型金刚石刀头，如图1和2所示，包括依次交错叠合在一起的金刚石层1和胎体结合剂层2。

金刚石层1包括金刚石颗粒和对金刚石颗粒进行固结的胎体结合剂；改进之处在于，金刚石层1的厚度与该层所有金刚石颗粒中粒径最大的金刚石颗粒的粒径相等，即刀头整体为分层式结构，刀头的刀刃呈齿纹状，由于胎体结合剂层2的耐磨性远低于金刚石层1，在实际切割或磨削加工工件过程中，胎体结合剂层2会较两侧金刚石层1磨损快，刀头的刀刃始终呈现以金刚石层1处为波峰，胎体结合剂层2处为波谷的锯齿状波纹形式，不但可以保证排屑、冷却，抑制震动，延长使用寿命，还提高了刀刃锋利度，增大了切割和磨削量，提高了切割、磨削效率和质量，并且在此基础上，由于其金刚石层1的厚度为该层所有金刚石颗粒中最大粒径的尺寸，突破现有分层式金刚石刀头的金刚石层的尺寸构造形式，通过创新的结构方案和独特的生产工艺，将作为刀头刀刃的金刚石层的厚度降至极限值，最大可能地提高锋利度，整个刀头的刀刃分布规则、均匀、致密，线条分明，进一步克服现有分层式金刚石刀头的刀刃模糊、错落无致，排屑、冷却、抑制震动、刀刃锋利度不够而带来的耐磨性弱、使用寿命短，切割或磨削加工效率低质量差等缺陷。

优选地，两侧外层均为金刚石层1，以提高其尺寸使用效率。

本发明的一种新型金刚石刀头的制备方法，包括冷压制坯环节和热压成型环节；其中冷压制坯环节包括如下步骤：

(1)确定预置的各金刚石层1中所有金刚石颗粒的最大粒径，在实际中，金刚石颗粒的尺寸具有一定范围值，且均匀程度和精度都较高，所以所述最大粒径通常是以相应金刚石层1的金刚石颗粒范围值的最大值为准，简单且高效；根据实际设计要求，确定金刚石刀头中金刚石层1的层数和胎体结合剂层2的层数，金刚石层1和胎体结合剂层2的层数根据实际要求和设计方案来确定；

(2)以上述最大粒径作为相应金刚石层1的厚度，从而得到各金刚石层1的厚度；

(3)根据预设金刚石刀头的总厚度和步骤(1)中确定的胎体结合剂层2的层数，结合步骤(2)所得的各金刚石层1的厚度，计算得出各胎体结合剂层2的厚度；并根据预设金刚石刀头的长度和宽度，分别计算得出各金刚石层1和各胎体结合剂层2的体积；

(4)根据各金刚石层1和各胎体结合剂层2的已知密度(此密度可根据金刚石颗粒和胎体结合剂的理论密度求出，也可根据经验或标准记载，直接调用即可)，结合步骤(3)计算得出的体积，利用密度与体积的乘积分别计算出各金刚石层1和各胎体结合剂层2的质量，进而得出各金刚石层1和各胎体结合剂层2分别所需物料的重量。

(5)根据各金刚石层1所需的金刚石颗粒与胎体结合剂的混合物料的量布设相应的金刚石层物料，根据各胎体结合剂层2所需的胎体结合剂的量布设相应的胎体结合剂层物料；具体可以重量分别称取混合物料和胎体结合剂，并均匀铺设相应的金刚石层物料和胎体结合剂层物料；并且所述金刚石层物料和胎体结合剂层物料的长度和宽度，分别与金刚石刀头的长度和宽度相同，以供之后进行侧压方式的冷压；

(6)以侧压方式分别对每一上述金刚石层物料和胎体结合剂层物料进行冷压，并分别制成金刚石层坯和胎体结合剂层坯，采用限制金刚石层物料和胎体结合剂层物料的长度方向和宽度方向，而对厚度方向进行施压的方式。此金刚石层坯和胎体结合剂层坯接下来进入热压成型环节进行热压成型。

优选地，在上述热压成型环节中，逐层交替罗列上述金刚石层坯和胎体结合剂层坯得到层状坯体，并同时组装模具，使层状坯体处于模具内部，采用侧压方式对所述层状坯体进行热压，直至各金刚石层1在即将成型时的厚度达到所属层中所有金刚石颗粒的最大粒径尺寸，即在热压成型时采用限制金刚石层坯和胎体结合剂层坯交替罗列成的层状坯体的长度方向和宽度方向，而对厚度方向进行施压的方式。

本发明的新型金刚石刀头及其制备方法，金刚石层和胎体结合剂层的数量可根据实际要求进行调整；通常情况下金刚石颗粒的尺寸较均匀，即各金刚石层的厚度近似，但是各金刚石层的具体厚度也可根据实际要求进行设定和调整；胎体结合剂层的厚度可根据预设金刚石刀头的厚度、预设的金刚石层的层数(胎体结合剂层通常比金刚石层少一层)计算得出，具体是根据各金刚石层厚度与金刚石层层数计算出金刚石层厚度的总和，用金刚石刀头的厚度减去金刚石层厚度的总和即得出胎体结合剂层厚度的总和，然后除以胎体结合剂层的层数即得各胎体结合剂层的厚度，但是胎体结合剂层的具体厚度也可根据实际要求进行调整；胎体结合剂通常由金属单质粉末或金属合金粉末构成，具体材料和配方可根据实际要求进行调整和选取；各金刚石层也可根据实际要求选取不同的胎体结合剂配方，和不同的金刚石颗粒的尺寸范围值。

本发明的产品形式并非限于本案图示和实施例，任何人对其进行类似思路的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (4)

1.一种新型金刚石刀头，包括依次交错叠合在一起的金刚石层和胎体结合剂层，所述金刚石层包括金刚石颗粒和对金刚石颗粒进行固结的胎体结合剂；其特征在于：所述金刚石层的厚度与该层所有金刚石颗粒中粒径最大的金刚石颗粒的粒径相等。

2.根据权利要求1所述的一种新型金刚石刀头，其特征在于：两侧外层均为金刚石层。

3.根据权利要求1或2所述的一种新型金刚石刀头的制备方法，其特征在于，包括冷压制坯环节和热压成型环节；其中冷压制坯环节包括如下步骤：

(1)确定预置的各金刚石层中所有金刚石颗粒的最大粒径；根据实际设计要求，确定金刚石刀头中金刚石层的层数和胎体结合剂层的层数；

(2)以上述最大粒径作为相应金刚石层的厚度，从而得到各金刚石层的厚度；

(3)根据预设金刚石刀头的总厚度和步骤(1)中确定的胎体结合剂层的层数，结合步骤(2)所得的各金刚石层的厚度，计算得出各胎体结合剂层的厚度；并根据预设金刚石刀头的长度和宽度，分别计算得出各金刚石层和各胎体结合剂层的体积；

(4)根据各金刚石层和各胎体结合剂层的已知密度，结合步骤(3)计算得出的体积，分别计算出各金刚石层和各胎体结合剂层的质量，进而得出各金刚石层和各胎体结合剂层分别所需物料的重量；

(5)根据各金刚石层所需的物料的量布设相应的金刚石层物料，根据各胎体结合剂层所需的物料的量布设相应的胎体结合剂层物料，所述金刚石层物料和胎体结合剂层物料的长度和宽度，分别与金刚石刀头的长度和宽度相同；

(6)以侧压方式分别对每一上述金刚石层物料和胎体结合剂层物料进行冷压，并分别制成金刚石层坯和胎体结合剂层坯。

4.根据权利要求3所述的一种新型金刚石刀头的制备方法，其特征在于：在上述热压成型环节中，逐层交替罗列上述金刚石层坯和胎体结合剂层坯得到层状坯体，并同时组装模具，使层状坯体处于模具内部，采用侧压方式对所述层状坯体进行热压，直至各金刚石层的厚度达到所属层中所有金刚石颗粒的最大粒径尺寸。

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