CN108161721B - 一种多层钎焊金刚石磨头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多层钎焊金刚石磨头，属于磨削加工工具领域，金刚石磨头包括金属基体，金属基体的顶端设置有薄壁圆筒和圆台，薄壁圆筒和圆台被金刚石层包覆；金刚石层分为多层金刚石层以及单层金刚石层；以薄壁圆筒与的底面为界，上部为多层金刚石层下部为单层金刚石层；薄壁圆筒内部的金刚石也为多层金刚石层；本发明在金属基体顶部设置薄壁圆筒，可为薄壁圆筒外部的多层金刚石层提供支撑，避免多层金刚石层由于刚性不够而脱落，而且可以在内部储存多层金刚石层，当外部的金刚石脱落时，薄壁圆筒可被逐渐磨除，并提供新的金刚石参与加工，有效的提高了金刚石磨头的整体使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于磨削加工工具领域，涉及一种金刚石磨头，具体是指一种多层钎焊金刚石磨头。
背景技术
目前，金刚石磨头的制备主要基于高温钎焊工艺将金刚石颗粒与金属基体、金刚石颗粒之间的连接，制成单层钎焊金刚石磨头。在高温钎焊过程中，金属焊料分别与金刚石颗粒和金属基体、金刚石颗粒之间产生冶金结合，使得金刚石获得极高把持力。因此单层钎焊金刚石磨头可实现高速高效加工。磨头的单层金刚石结构使得金刚石能够准确反映金属基体的廓形，使得磨头具有高的形状精度保持性。
鉴于金刚石磨头的使用场合和使用特点，磨头顶部的使用频率远高于其它部位。这造成顶部金刚石颗粒的磨削工作量远大于其他部位的金刚石颗粒的磨削工作量，因此金刚石磨头顶部磨粒较其他部位磨粒过早磨钝或脱落，降低了金刚石磨头的整体使用寿命。为此，制备了多层金刚石磨头。
然而，在磨削载荷作用下，多层金刚石自身的刚度较差，容易产生裂纹，导致金刚石过早剥落，由此多层金刚石磨头并未有效提高金刚石磨头的整体使用寿命。因此，在基于多层金刚石磨头的基础上，如何提高金刚石磨头的使用寿命成为本领域的技术难题。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的问题，公开了一种多层钎焊金刚石磨头，通过在金属基体顶部设置薄壁圆筒，为多层金刚石层提供刚性支撑，当外部多层金刚石磨钝脱落后，薄壁圆筒露出将被逐渐磨除，内部的多层金刚石也渐次出露，继续参与磨削加工，以提高金刚石磨头的整体使用寿命。
本发明是这样实现的：
一种多层钎焊金刚石磨头，其特征在于，所述的金刚石磨头包括金属基体和金刚石层，所述的金属基体的顶端设置有薄壁圆筒和圆台；所述的金刚石层包括多层金刚石层和单层金刚石层；所述的薄壁圆筒和圆台被多层金刚石层包覆；以圆台12的底面为界限，上方包裹的是多层金刚石层，下方包裹的是单层金刚石层，即所述的圆台底面下方的金属基体外侧被单层金刚石层包覆；所述的薄壁圆筒内部的金刚石也为多层金刚石层。通过在金属基体顶部设置薄壁圆筒，薄壁圆筒为多层金刚石层在加工过程中提高刚性支撑。并且内部储存有与外部相同的多层金刚石。当外部多层金刚石磨钝脱落后，内部的多层金刚石层可继续参与加工。薄壁圆筒露出将被逐渐磨除，内部的多层金刚石也渐次出露，继续参与磨削加工，以提高金刚石磨头的整体使用寿命。
进一步，所述的薄壁圆筒的外径为金刚石磨头直径的1/4～3/4，薄壁圆筒的外径与圆台上底面直径相等，圆台下底面直径与金属基体的直径相等。
进一步，所述的薄壁圆筒的壁厚为0.2～2mm。
进一步，所述的薄壁圆筒的高度为多层金刚石层高度的3/8～7/8。
进一步，所述的金属基体材质为碳素钢、合金钢和不锈钢中的一种。
进一步，所述的金属基体与金刚石层之间、金刚石层中的金刚石颗粒之间是都通过焊料钎焊连接而成。
进一步，所述的金刚石磨头的整体为柱状；所述的金刚石层的几何形状为二次曲面中的一种或几种的组合，包括柱面、锥面、球面、圆台、锥面的一种或几种的组合。
本发明与现有技术相比的有益效果在于：；
1)在金属基体顶部设置薄壁圆筒，增强了金属基体上端部分金刚石层的刚性支撑；并且薄壁圆筒内部储存有与外部相同的多层金刚石。当外部多层金刚石磨钝脱落后，内部的多层金刚石层可继续参与加工。薄壁圆筒露出将被逐渐磨除，内部的多层金刚石也渐次出露，继续参与磨削加工，以提高金刚石磨头的整体使用寿命；
2)本发明在传统技术的基础上，引入了多层金刚石与单层金刚石的复合金刚石磨头，解决了传统金刚石磨头由于顶部颗粒过早失效而带来的金刚石磨头提前报废，进一步提高金刚石磨头的整体使用寿命。
附图说明
图1为本发明金刚石磨头的整体外观示意图；
图2为本发明金刚石磨头的整体剖面图；
图3为本发明金属基体以及薄壁圆筒的剖面图；
图中1-金属基体，11-薄壁圆筒，12-圆台，2-金刚石层，21-多层金刚石层，22-单层金刚石层。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚，明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当指出此处所描述的具体实施仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1-3所示，图1为本发明金刚石磨头的整体外观示意图，金刚石磨头的整体为柱状，金刚石磨头包括金属基体1以及上端包覆的金刚石层2，金属基体1与金刚石层2之间、金刚石层2中的金刚石颗粒之间是都通过焊料钎焊连接而成。
如图2-3所示，图2为本发明金刚石磨头的整体剖面图，图3为本发明金属基体以及薄壁圆筒的剖面图，金属基体1的顶端设置有薄壁圆筒11和圆台12；所述的金刚石层2包括多层金刚石层21和单层金刚石层22；所述的薄壁圆筒11和圆台12被多层金刚石层21包覆；所述的圆台12底面下方的金属基体1外侧被单层金刚石层22包覆；所述的薄壁圆筒11内部的金刚石也为多层金刚石层21。
本实施例采用的金属基体1材质为45#钢，薄壁圆筒11的外径为金属基体1直径的1/3；薄壁圆筒(11)的高度为多层金刚石层21高度的1/2；薄壁圆筒11的壁厚为0.2mm；金刚石层2外围的几何形状从下至上依次为柱面、圆台、半球面的组合。
实施例2
本实施例采用的金属基体1材质为40CrMn，薄壁圆筒11的外径为金属基体1直径的2/3；薄壁圆筒11的高度为多层金刚石层21高度的3/4；薄壁圆筒11的壁厚为2mm；金刚石层2的外围几何形状是由柱面、圆台和半球面组成的，按照自下而上的方向排列的组合体。
实施例3
本实施例采用的金属基体1材质为碳素钢，薄壁圆筒11的外径为金属基体1直径的1/4；薄壁圆筒11的高度为多层金刚石层21高度的3/8；薄壁圆筒11的壁厚为2mm；金刚石层2的外围几何形状是由柱面、圆台和半球面组成的，按照自下而上的方向排列的组合体。
实施例4
本实施例采用的金属基体1材质为不锈钢，薄壁圆筒11的外径为金属基体1直径的3/4；薄壁圆筒11的高度为多层金刚石层21高度的7/8；薄壁圆筒11的壁厚为0.2mm；金刚石层2的外围几何形状是由柱面、锥面组成的，按照自下而上的方向排列的组合体。
本发明的优点在于创新了金属基体顶部结构，设置了一处薄壁圆筒，不仅可为薄壁圆筒外部的多层金刚石层提供支撑，避免多层金刚石层由于刚性不够而脱落，而且可以在内部储存多层金刚石层，当外部的金刚石脱落时，薄壁圆筒可被逐渐磨除，并提供新的金刚石参与加工。这就避免了由于顶部金刚石提前失效，而其他金刚石仍然可以继续使用造成的提前报废，有效的提高了金刚石磨头的整体使用寿命。
Claims (7)
1.一种多层钎焊金刚石磨头，其特征在于，所述的金刚石磨头包括金属基体(1)和金刚石层(2)，所述的金属基体(1)的顶端自上而下依次设置有薄壁圆筒(11)和圆台(12)；圆台(12)的上底面直径与薄壁圆筒(11)外径直径相等，圆台(12)的下底面直径与金属基体(1)直径相等；所述的金刚石层(2)包括多层金刚石层(21)和单层金刚石层(22)；所述的薄壁圆筒(11)和圆台(12)被多层金刚石层(21)包覆；所述的薄壁圆筒(11)内部储存有多层金刚石层(21)，当外部的金刚石脱落时，薄壁圆筒可被逐渐磨除；圆台(12)底面下方的金属基体(1)的上端外侧被单层金刚石层(22)包覆。
2.根据权利要求1所述的一种多层钎焊金刚石磨头，其特征在于，所述的薄壁圆筒的外径为金刚石磨头直径的1/4～3/4。
3.根据权利要求1所述的一种多层钎焊金刚石磨头，其特征在于，所述的薄壁圆筒(11)的壁厚为0.2～2mm。
4.根据权利要求1所述的一种多层钎焊金刚石磨头，其特征在于，所述的薄壁圆筒(11)的高度为多层金刚石层(21)高度的3/8～7/8。
5.根据权利要求1所述的一种多层钎焊金刚石磨头，其特征在于，所述的金属基体(1)材质为碳素钢、合金钢和不锈钢中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种多层钎焊金刚石磨头，其特征在于，所述的金属基体(1)与金刚石层(2)之间、金刚石层(2)中的金刚石颗粒之间是都通过焊料钎焊连接而成。
7.根据权利要求1所述的一种多层钎焊金刚石磨头，其特征在于，所述的金刚石磨头的整体为柱状；所述的金刚石层(2)的几何形状为二次曲面中的一种或几种的组合，包括柱面、锥面、球面、圆台、锥面的一种或几种的组合。
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