TW450854B - Low-temperature press-in method for making super hard grinding tool - Google Patents

Description

4508 54 A7 B7 經濟部中央標準扃貝工消費合作社印装 五、發明説明（/ ) 本發明係為一種製造超硬研磨工具之低溫壓入法，其 係屬一種製造超硬研磨工具之方法，隸屬於研磨工具之製 造領域。 由於材料科學的發展一日千里，各式各樣的新穎材料 不斷被開發完成，為了能夠提供較佳的加工效果，超硬研 磨工具即成為市場上相當重要的一項選擇，此類含超硬磨 料的超硬研磨工具（如鋸片或砂輪）已廣泛用於工業上， 尤其是加工石材、水泥、玻璃、碑瓦、陶瓷、金屬等材料 的利器，即令是運用在塑膠乃至於木材方面亦可獲致極為 優異的加工效果，相關廠商為了提供使用者之所需，莫不 竭心盡力的開發出各種不同類型之超硬研磨工具。 惟由現有之此類超硬研磨工具的製造方法觀之，其主 要是以各種方式將超硬磨料（諸如：鑽石、立方氮化硼… 等）散布在一結合劑内，其結合劑可為有機物（例如：樹 脂）、陶瓷（例如：玻璃）或金屬（例如：鐵、鈷，或鎳 及其合金或混合物），而在製造超硬研磨工具時，常是先 將超硬磨料與結合劑混拌後加壓成型，再加溫燒結使結合 劑連成一體。 以上述文製程製造超硬度研磨工具時，超硬磨料在結 合劑内的分佈很不均勻（如第八圖之剖面圖中所示），因 此超硬磨料的加工效果無法充分發揮；尤有進者，由於製 程需加溫燒結，確常使超硬磨料受熱劣化，而且超硬度研 磨工具的形狀及尺寸常受模具的限制，無法依使用者之需 求來進行製作，此均係為現有之超硬度研磨工具製程上所 3 ^^1 — - ·1ι —^ϋ f kn i --9J (讀先閲讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) A4规格（210X297公釐） 450854 at B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印策 五、發明説明（2) 存在之缺失。 倘再進一步分析可知：一般金屬燒結需要加溫至6 0 0〜1 2 0 0 °C，其造成超硬磨料的劣化勢為必然，又以 現有之製程進行超硬研磨工具之生產時，其必須經過混拌 、加壓成形及燒結等程序，所需之成本相當高，且其加工 速度亦相當慢，其顯非一理想的加工方法。 又以前述燒結方式來進行超硬研磨工具之生產製造時 ，首必然會受到其模具的限制，以及加壓施工上的限制， 使得依此方法所生產的超硬研磨工具在形狀及尺寸上受到 相當大的限制。 另在現有的廠商中亦曾見有電鍍方式將超硬磨料被覆 至工件表層，其主要是以溶鎳酸液為電渡液，其對環境保 護而言有相當大的威脅，並且以此方法進行製作時，其電 渡的速度極慢（2 0 r )，生產效率低落；又以 此方法所製作之超硬研磨工具僅被覆有單層的超硬材料， 其使用壽命相當短，因而實用價值不高。 本發明人有鑑於現有製造超硬研磨工具之方法均未盡 完善，乃積極進行研究發展，積本發明人在此領域豐富的 專業知識及不斷的嚐試與實驗，終於發展出了突破性之本 發明方法。 本發明之主要目的在於：提供一種超硬研磨工具之低 溫壓入法，其主要係將超硬磨料置於胎體表面，再於低溫 (低於5 0 0 °C)狀態下以機械性之加壓方式將超硬磨料 壓入胎體中，用以製成含超硬磨料之超硬研磨工具者。 4 1^1 -I It— In ϊ^— i 士衣 n^i ^HB ·»11 ml ^^^1 一/^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） 經濟部中央標準局貝工消费合作社印裝 Α7 Β7 五、發明説明（3) 本發明之再一目的在於：超硬磨料可採規則性排列後 Μ入始體中，而可讓超硬磨料在胎體中擁有均勻的分佈狀 況’以獲取最佳的加工效果者。 為使貴審查委員進一步瞭解前述目的及本發明之特 色’茲附以圖式詳細說明如后： (一） 圖式部分： 第一圖：係本發明壓入法實施之前的狀態示意圖。 第二圖：係本發明壓入法實施中之狀態示意圖。 第三囷：係本發明壓入法實施之後的狀態示意圖。 第四圊：係以本發明壓入法製成之另一種超硬研磨工具剖 面示意圖β 第五圖：係本發明壓入法實施時之時間與破碎比率曲線示 意圖。 第六圖：係以本發明壓入法將超硬磨料壓入斷面呈圓形之 胎體中之刮面示意圖。 第七圖：係以本發明壓入法製成之具異形表面的胎體轴向 剖面示意圈。 第八圖：係現有之超硬研磨工具剖面示意圖。 (二） 圖號部分： < (10)胎體 （12)超硬磨料 (20)擋板 （30)壓板 5 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） 1^1 11 ^^^1 ^^^1 tft —1 iai ^^^1 1·ϋ (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁) 5 0854 A7 B7 五、發明説明（f) 請參閱第一圖所示，其係為本發明壓入法實施之前的 狀態示意圖，其中可以見到本發明係將超硬磨料（1 2) 置於胎體（1 0)表面，再於低溫狀態下以壓板（3 0) 採機械性之加壓方式將超硬磨料（12)壓入胎體（10 )中，用以製成含超硬磨料（1 2)之超硬研磨工具。 於圖中所示之實施例中，在胎體（1 〇)上可先設置 一層較軟材質製成之擋板（20)，然後再將超硬磨料（ 12)置於擋板（20)上方，當壓板（30)下壓時會 使超硬磨料（1 2)穿過擋板（2 0)而被壓入胎艘（1 0)中，在壓板（30)壓至第二圓中所示位置時，即遭 擋扳（2 0)阻擋而無法再行下壓，此時即完成了壓板（ 30)下壓的行程，而可移開壓板（3〇)，接著即如第 三圖中所示，將擋板（20)由胎體（1〇)表面移開， 如此即可令各超硬磨料（12)均浮凸於胎體（1〇)表 面上’同時各超硬磨料（12)能夠擁有均一的凸出高度 ’而能夠供使用者進行加工運用。 經濟部中央標準局員工消费合作社印簟 在本發明配合擋板（3 0)進行超硬磨料（1 2)的 壓入時，其超硬磨料（1 2)壓入之深度必須超過超硬磨 料（1 2)磨粒的半徑，亦即該擋板（2 〇)之厚度必須 小於超硬磨料（1 2)磨粒的半徑。 另於第四圖中所示者，係以本發明壓入法製成之另一 種超硬研磨工具剖面示意圖，其可將超硬磨料（丄2)同 時或分別由胎體（1 〇)兩面壓入，或可將兩單面壓入有 超硬磨料（1 2)的胎體（i 〇)結合構成，其具有多種 —. (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中圉國家標準（CNS ) 45〇85 Α7 Β7 五 、發明説明（女） 不同的構成方式，而可達相同之功效。 再由第五圏觀之，其係以鋼片為胎體（10),而以 錢石為超硬磨料（12)，採本發明廢入法進行實驗所得 之時間與破碎比率曲線示意圖，其中可以看出當磨入速度 愈快則破碎比率愈高，而維持速度在一定值之下，則其破 碎比率可維持在一可接受之範圍，又當適當的加熱胎體（ 1 0)以進行超硬磨料（12)的壓入時，採相同的壓入 速度則其破碎比率又會下降，由是可知，本發明所採的麼 入法可以選擇在不造成超硬磨料（i 2)受熱劣化之溫度 之下將胎趙（1 〇)作適度的加溫，一方面絶夠降低超硬 磨料（1 2)的破碎比率，另一方面則可提昇壓入之速度 ，以提昇生產效率》 再由第六圖觀之’其係以本發明壓入法將超硬磨料（ 1 2)壓入斷面呈圓形之胎體（1 〇)中之剖面示意囷， 其申可以見到本發明之壓入法不侷限於平面胎體（1〇) 的製造，同時亦可針對面呈圓形之胎體（10)進行超硬 磨料（1 2)的壓入，其壓入方式可由切線位置進行壓入 ，在該位置將超硬磨料（12)壓入至定位後再將胎體（ 1 0)作適當角度的轉動，然後進行另一階段的壓入作業 ，待整圈均壓入超硬磨料（1 2)後，即完成了一超硬研 磨工具的製造。 < 於第七圖中所示者，係以本發明壓入法製成之具異形 表面的胎體（1 0)軸向剖面示意圖’其中可以看出本發 明以適切的工具機配合，可以製成各種不同造型之超硬研 7 本纸張尺度適用中國國家標準（) A4规格（210X297公β n I n If n I n n I T 3"* (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印袈 4 5 085, A7 B7 五、發明説明（έ ) 磨工具。 在一般人的概念令鑽石是既硬且脆，故而總認為其無 法直接壓入結合劑中，但本發明人在實驗中卻證實了當錢 石不受撞擊時，確實能夠平板在壓機内緩慢的壓入適當材 質的胎體中而不破碎。 依據本發明之方法，可將超硬磨料（諸如鑽石、立方 氮化硼……等）壓入適當材質的胎體（諸如鋼片、粉未燒 結片……等）中，然後可將多片壓入有超硬磨料的胎體重 疊結合成具三度空間的超硬研磨工具，又在本發明的較佳 實施例中，該超硬磨料可包括鑽石、氮化硼'氧化鋁、礙 化矽等主要成份。 依據本發明之方法，可以配合篩網或模板的控制，精 確選擇超硬磨料的顆粒大小，同時控制排列其壓入胎體表 面的位置，如此即可讓使用的超硬磨料數量大幅減少，因 此製造超硬研磨工具的成本可急刻降低，尤有進者，由於 不用高溫燒結，不僅超硬研磨工具的尺寸及形狀不受模具 限制，而且可以大幅降低製造的成本》 I —^^1. lit 1^1 If. i ^ {請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印掣 8 本紙張尺度適用中國國家標皁（CNS >Α4规格（210X297公嫠）

Claims (1)

1. 4 5 〇3 5 4 ABCD 經濟部中央禕準局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 1 · 一種製造超硬研磨工具之低温壓入法，其主要係 將超硬磨料置於胎體表面，再於低於5 00 °C的低溫狀態 下以機械性之加壓方式將超硬磨料壓入胎體中，用以製成 含超硬磨料之超硬研磨工具者。 2·如申請專利範圍第1項所述之製造超硬研磨工具 之低溫壓入法，其中超硬磨料可包括鑽石。 3·如申請專利範圍第1項所述之製造超硬研磨工具 之低溫壓入法，其中超硬磨料可包括立方氮化硼。 4·如申請專利範圍第1項所述之製造超硬研磨工具 之低溫壓入法，其中超硬磨料可包括氧化鋁。 5·如申請專利範圍第1項所述之製造超硬研磨工具 之低溫壓入法，其中超硬磨料可包括碳化矽。 6·如申請專利範圍第1項所述之製造超硬研磨工具 之低溫壓入法，其中胎髖為金屬材質構成者。 7·如申請專利範圍第6項所述之製造超硬研磨工具 之低溫壓入法，其中胎體為金屬薄片組合構成者。 8·如申請專利範圍第6或7項所述之製造超硬研磨 工具之低溫壓入法，其中金屬成分為鐵、鈷、鎳或其合金 0 9·如申請專利範圍第1項所述之製造超硬研磨工具 之低溫壓入法，其中超硬磨料在胎體中的分佈有規則性。 10 ·如申請專利範圍第9項所述之製造超硬研磨工 具之低溫壓入法，其中超硬磨料在胎體中的分佈可以篩網 或模板導引植入而達成。 9 本紙張尺度適用中ϋ家標準「CNS ) A4現格（2丨0X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 4508 54 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 11*如申請專利範圍第1項所述之製造超硬研磨工 具之低溫壓入法，其中超硬磨料壓入胎體之深度必須超過 超硬磨料磨粒的半徑" (請先閲讀背面之注意ί項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS) Α4規格（210Χ297公釐）