CN108971635A - 超硬材料切割片及其基体 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了超硬材料切割片及其基体，以解决现有技术中超硬材料刀头容易脱落的问题。超硬材料切割片包括基体和设于基体外周的多个超硬材料刀头，所述基体和超硬材料刀头上设有位于两者之间的互相适配结合的凹槽和凸齿，所述凹槽和凸齿通过粘接或焊接或机械压入的方式结合为一体。基体和超硬材料刀头之间设有互相适配结合的凹槽和凸齿，基体和超硬材料刀头之间的结合线为沿基体周向多次折弯相连的多段线，加大了基体和超硬材料刀头之间的结合面积，使超硬材料刀头不易脱落。
Description
技术领域
本发明涉及超硬材料切割片及其基体。
背景技术
现有技术中，对金属材料尤其是金属线材进行切割加工时所采用的切割片仍然是传统的树脂切割片，树脂切割片在生产过程和使用过程中，随着树脂的挥发会产生大量有害气体，有害气体会逸散到空气中，对生产环境造成极大的影响，由于该有害气体相对分散，难以集中处理，只能直接对大气排放，对空气环境质量造成一定的影响。目前国内的很多企业和科研人员都致力于切割金属材料的金刚石切割片的研究。
现有技术中存在的金刚石切割片主要用于石材、陶瓷、水泥地面的切割，金刚石切割片包括基体和设于基体外周的多个超硬材料刀头（或称为超硬材料烧结块），现有技术中超硬材料刀头和基体之间的结合线为弧形线，用高频焊接方式使其结合为一体。由于基体中与超硬材料刀头之间的结合处被加热的部分温度较高，基体中未被加热的部分温度较低，会在基体上形成一个明显的环状温度梯度（过渡）区，使用时，当超硬材料刀头切削金属材质时会受到较大的摩擦力和强烈震动作用，上述的温度梯度区容易断裂，最终会导致超硬材料刀头的脱落。
发明内容
本发明的目的在于提供超硬材料切割片，以解决现有技术中超硬材料刀头容易脱落的问题；目的还在于提供一种超硬材料切割片所用基体。
为实现上述目的，本发明超硬材料切割片的技术方案是：超硬材料切割片，包括基体和设于基体外周的多个超硬材料刀头，所述基体和超硬材料刀头上设有位于两者之间的互相适配结合的凹槽和凸齿，所述凹槽和凸齿通过粘接或焊接或机械压入的方式结合为一体。
更进一步地，相邻两个超硬材料刀头之间焊接或粘接在一起。
更进一步地，所述基体的材质为碳纤维或铝合金材料，凹槽和凸齿的结合方式为粘接。
更进一步地，所述凸齿的侧面长度不小于顶面长度。凸齿的平面形状没有限制，正梯形、倒梯形、圆弧形、矩形均可。
更进一步地，所述凸齿为顶部大根部小的燕尾形状，所述凹槽和凸齿的结合方式为机械压入或激光焊接。
更进一步地，所述凸齿为顶部大根部小的燕尾形状，所述凸齿采用机械压入的方式嵌入凹槽内，机械压入后的凹槽和凸齿采用激光焊接的方式结合为一体。借助机械压力使两者相互嵌入，如果强度不足，还可以再施以激光焊接。
本发明超硬材料切割片所用基体的技术方案是：超硬材料切割片所用基体的外周上设有多个沿基体周向布置的用于与超硬材料刀头的凹槽和凸齿适配结合的基体凸齿和基体凹槽。
更进一步地，所述基体凸齿的侧面长度不小于顶面长度。基体凸齿的形状可以是任何平面形状。
更进一步地，所述基体凸齿为顶部大根部小的燕尾形状，基体凹槽和超硬材料刀头的凸齿、基体凸齿和超硬材料刀头的凹槽的结合方式为机械压入或激光焊接。
更进一步地，所述基体的材质为碳纤维或铝合金材料，所述基体凸齿通过粘接的方式与超硬材料刀头凹槽结合为一体。
本发明的有益效果是：基体和超硬材料刀头上设有互相适配结合的凹槽和凸齿，基体和超硬材料刀头通过凹槽和凸齿的相互结合而固定为一体。基体和超硬材料刀头之间的结合线为沿基体周向多次折弯相连的多段线，加大了基体和超硬材料刀头之间的结合面积，在切割片的周向上互相挡止配合，不同于现有技术中弧形的结合线，超硬材料刀头与基体不会产生周向上的相对运动，加大了刀头脱落难度。凸齿和凹槽的这种偶合结构，无法使用常规高频焊接方式，实际制造时，选用热效应几乎可以忽略的机械压力、激光焊接以及粘接这几种固定方式，从根本上消除热效应对基体材料的影响。
更进一步地，采用焊接或粘接的方式使相邻的超硬材料刀头连续布置，使超硬材料切割片实现连续切割，减少震动。
更进一步地，当选择燕尾状的凹槽和凸齿并用压力机等机械方式使其相互镶嵌，可以满足高速度的要求，若采用机械压入的方式强度不足时，再进行激光焊接，增大凹槽和凸齿的结合力。
更进一步地，碳纤维材料和铝合金材料不适于采用焊接的方式进行固定，对于噪声限制较高的场所，选用碳纤维能够减少工作时的噪声，更适合制造高端的超硬材料切割片。
更进一步地，凸齿的侧面长度不小于顶面长度而使凸齿具有一定的高度，凹槽有一定的深度，能够增加周向上的相互挡止的作用力。
附图说明
图1为本发明超硬材料切割片实施例1的示意图；
图2为本发明超硬材料切割片实施例1中基体的示意图；
图3为本发明超硬材料切割片实施例1中超硬材料刀头的示意图；
图4为本发明超硬材料切割片实施例2中超硬材料刀头和基体的配合示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明的超硬材料切割片的具体实施例1，如图1至图3所示，1为基体，2为刀头组件，刀头组件由金刚石或立方氮化硼以及金属粉末烧结而成，刀头组件2包括了多个沿基体1周向布置的超硬材料刀头3。基体1的外周上设有多个沿基体的周向间隔布置的基体凸齿11，基体凸齿11与基体1一体设置。任意两个相邻的基体凸齿11之间形成了基体凹槽12。本实施例中，在基体1上开设有多个排屑槽13，排屑槽13能够在切割时起到排屑以及供冷却液通过的作用。排屑槽13将基体1的外周分成了多个部分。超硬材料刀头3与两个排屑槽13之间的基体1的部分对应。每个超硬材料刀头3内周面上一体设置有多个与基体凹槽12相适配的刀头凸齿31，相邻两个刀头凸齿31之间形成了与基体凸齿11相适配的刀头凹槽32。
加工时，超硬材料刀头通过凸齿和凹槽的相互适配结合的方式安装在基体的外周的凹槽和凸齿上，通过焊接或粘接或机械压入的方式使超硬材料刀头和基体固定为一体。由于采用了凹槽和凸齿相匹配的结合方式，基体和超硬材料刀头之间的结合面积为各超硬材料刀头所对应的各凸齿的顶面面积和侧面面积之和，与现有技术中超硬材料刀头和基体的结合面为弧面相比，结合面面积增大，结合强度呈线性增加。同时采用了凸齿和凹槽的结合方式，会加大基体带动超硬材料刀头转动的驱动力。
由于基体通过凸齿和凹槽的沿周向的挡止作用带动刀头组件进行转动，与现有技术中基体与刀头组件的结合线为弧形线相比，结合力增大，不易出现现有技术中刀头组件受切向力较大而由基体上脱落的现象。因此，本发明的基体和超硬材料刀头之间可以采用粘接的方式进行固定。同样的，也可以使用压力机等施压设备将凸齿直接压入凹槽内，实现两者的镶嵌连接，使凹槽和凸齿结合为一体。
本实施例中，刀头凸齿和基体凸齿为矩形的窄而高的凸齿，即在凸齿的垂直于超硬材料刀头或基体厚度方向的横截面上，凸齿的侧边长度大于顶边的长度。窄而高的凸齿形状能够使基体凸齿和刀头凸齿在周向上的挡止面面积更大，能够产生更大的周向挡止驱动作用力，加大了基体和超硬材料刀头之间的结合力，防止超硬材料刀头和基体沿周向分离。在其他实施例中，凸齿的侧边长度可以等于或小于顶边的长度，当侧边长度不小于顶边长度时，周向上的挡止作用力较大。
本实施例中，超硬材料刀头的厚度大于基体的厚度，使得刀头凸齿在厚度方向上的端部裸露在空气中，使用时，当基体和超硬材料刀头高速旋转时，刀头凸齿中裸露在空气中的部分形成了迎风面，有利于超硬材料刀头的降温，降低了超硬材料刀头的工作温度，使超硬材料刀头不容易发生受热变形，超硬材料刀头更耐用。
本实施例中，凸齿的形状为矩形形状，在其他实施例中，凸齿的形状可以为顶部小根部大的梯形、圆弧形或其他形状。本发明的切割片中，基体的材料选择范围很宽，常规的锰钢、钼钢仍然可以使用，不锈钢、铝合金或其他合金钢材都可以纳入选择范围。也可以选择碳纤维材料，由于碳纤维材料强度韧性更优、质量更轻，工作时噪声更小，更适合制造高端的超硬材料切割片。根据不同的基体材料以及不同的凸齿形状，可以选择不同的固定方式。如果基体的材质为钢材或不锈钢材料，凸齿形状为矩形、顶部小根部大的梯形等形状，凹槽和凸齿的固定方式采用激光焊接或粘接。如果基体材料是碳纤维或不易焊接、不耐高温的铝合金材料，固定方式采用粘接方式更合适。
本发明的切割片能够广泛应用于金属材料加工，不仅能够解决普通的树脂切割片有害气体排放的问题，而且一片超硬材料切割片的加工能力至少相当于数百片乃至数千片的普通切割片的加工能力，使用者可减小不少的加工成本。
实施例2：本发明切割片的具体实施例2，如图4所示，与实施例1的不同之处在于，基体1和超硬材料刀头2上的凹槽和凸齿3的形状为顶部大根部小的燕尾形，此时固定方式更适合先用压力机将凸齿压入凹槽内使两者结合再激光焊接。在其他实施例中，凹槽凸齿的形状也可以为顶部大根部小的半圆弧形状等。在其他实施例中，当采用压力机将凸齿压入凹槽内的结合方式的强度足够大时，可以不采用激光焊接，或者可以直接采用激光焊接的方式进行固定。
上述的实施例中，刀头组件包括了多个沿周向间隔布置的超硬材料刀头，相邻两个刀头之间的间隙用于排屑和冷却散热，在切割金属材料时，切割量相对较小，排屑已不是主要问题，在切割较薄材料时，刀头组件的散热较快，连续的刀头组件切割效果更好。所以，在一定条件下，相邻的两个刀头之间留较小的缝隙或不留缝隙，相邻的超硬材料刀头之间采用粘接或焊接的方式固定在一起。
本发明中，根据凸齿的形状和基体的材质选择合适的固定方式，使基体和刀头组件的结合更加牢固。
上述的实施例中，凹槽和凸齿的焊接方式为激光焊接，在其他实施例中，焊接方式可以采用自动钎焊、自动弧焊或氩弧焊。
本发明超硬材料切割片所用基体的具体实施例，超硬材料切割片所用基体的结构与上述实施例中基体的结构一致，其内容在此不再赘述。
Claims (10)
1.超硬材料切割片，包括基体和设于基体外周的多个超硬材料刀头，其特征在于：所述基体和超硬材料刀头上设有位于两者之间的互相适配结合的凹槽和凸齿，所述凹槽和凸齿通过粘接或焊接或机械压入的方式结合为一体。
2.根据权利要求1所述的超硬材料切割片，其特征在于：相邻两个超硬材料刀头之间焊接或粘接在一起。
3.根据权利要求1所述的超硬材料切割片，其特征在于：所述基体的材质为碳纤维或铝合金材料，凹槽和凸齿的结合方式为粘接。
4.根据权利要求1所述的超硬材料切割片，其特征在于：所述凸齿的侧面长度不小于顶面长度。
5.根据权利要求1所述的超硬材料切割片，其特征在于：所述凸齿为顶部大根部小的燕尾形状，所述凹槽和凸齿的结合方式为机械压入或激光焊接。
6.根据权利要求1所述的超硬材料切割片，其特征在于：所述凸齿为顶部大根部小的燕尾形状，所述凸齿采用机械压入的方式嵌入凹槽内，机械压入后的凹槽和凸齿采用激光焊接的方式结合为一体。
7.超硬材料切割片所用基体，其特征在于：基体的外周上设有多个沿基体周向布置的用于与超硬材料刀头的凹槽和凸齿适配结合的基体凸齿和基体凹槽。
8.根据权利要求7所述的超硬材料切割片所用基体，其特征在于：所述基体凸齿的侧面长度不小于顶面长度。
9.根据权利要求7所述的超硬材料切割片所用基体，其特征在于：所述基体凸齿为顶部大根部小的燕尾形状，基体凹槽和超硬材料刀头的凸齿、基体凸齿和超硬材料刀头的凹槽的结合方式为机械压入或激光焊接。
10.根据权利要求7所述的超硬材料切割片所用基体，其特征在于：所述基体的材质为碳纤维或铝合金材料，所述基体凸齿通过粘接的方式与超硬材料刀头凹槽结合为一体。
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