CN101745877B - 金刚石磨料有序排布系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金刚石磨料有序排布系统与方法，属磨料磨具制造领域。该系统包括缸套(3)，通过活塞杆(1)安装于缸套内的可上下移动的活塞(4)，活塞与缸套间靠密封环(5)密封，缸套下端面通过螺钉(7)和压板(8)固定有弹性板(6)，弹性板中有序排列着台阶孔；还包括工作台(14)、通过磁铁块(13)置于工作台(14)上的支撑板(12)。该系统及方法可高效、精确、有序排布金刚石磨料，成本低，易于推广。
Description
技术领域
本发明涉及金刚石磨料有序排布系统及方法，属磨料磨具制造领域。
背景技术
花岗岩、大理石、混凝土、沥青等材料是采用金刚石锯片切割的典型例子。金刚石锯片在锯片基体周边上有着金刚石磨料的切削层。锯切刀头通常由金刚石颗粒和把持住金刚石的金属胎体组成。目前，金刚石锯片刀头普遍采用的生产工艺：将金属结合剂(如铁粉、铜粉、锡粉、镍粉、钴粉等)加上一定浓度的金刚石，采用机械混料的方式，将金刚石与金属结合剂混合在一起，装入模具内进行制坯和烧结。该工艺存在以下问题：(1)机械混料无法保证金刚石磨料在金属结合剂中均匀分布，致使一些区域金刚石磨料浓度过高，一些区域过低，一些区域无金刚石磨料；(2)因金刚石磨料分布不均，锯片切割效能下降，金刚石磨料浓度高的区域切割阻力大，切屑易堵塞，切割效率低。在金刚石稀少区，金刚石也不能有效锯切，由于承受工作负荷过大，冲击力大，金刚石易于破碎与脱落。无金刚石的区域，结合剂磨损快，切割阻力大；(3)因切割阻力大，切割温度高，结合剂与金刚石易烧伤。总之，金刚石磨料在刀头中的无序排布常导致锯片切割效率低、切割寿命短、切割质量差等问题。采用制粒工艺后，虽然金刚石磨料的分布有所改善，但是仍然不能从根本上解决问题。
近年来，在金刚石工具行业中，推出了刀头金刚石磨料有序排布的新工艺，提高了锯切效率，延长了工具寿命。同时，可节约金刚石，降低金刚石浓度，节约了成本。
我国台湾的中国砂轮公司宋健民博士首先将金刚石有序排布应用于锯片刀头，其提出的专利技术(U.S.Patent6039641)是用模板法实施金刚石磨料的有序排布。该法的第一步：将胎体粉末混合均匀，加上适当的有机粘结剂和溶剂的混合物，做成“面团”，然后通过滚压的方法做成薄层。第二步，按金刚石磨料的粒径与排布方式 制作带有通孔的模板，孔径大于单颗金刚石粒径，小于两颗金刚石磨料粒径和，确保单颗金刚石进入模板孔中，模板厚度为金刚石平均粒径的1/3-2/3。第三步，将金刚石布于模板通孔中。第四步，移去模板，孔中的金刚石落在薄层的表面，形成有序排布阵列，多余的金刚石随同模板一起移去。第五步，用平钢板将金刚石压入胎体薄层中。该工艺可精确有序排布金刚石磨料，但每道工序人工操作，费时费力，效率低。
瑞士ETH机床与加工研究所G.Burkhard博士提出的专利技术(EP1208345A)是利用点胶工艺排布磨料，点胶装置由贮胶瓶、输胶管、微计量头组成，当施加一个电压脉冲，微计量头排出一个胶滴，可有序排布胶点，然后将金刚石撒布在胶滴上，形成金刚石的有序排布。该工艺生产效率低，一个胶滴易粘附不等的磨料数，排布精度差。
韩国新韩(Shinhan)金刚石工业公司开发的ARIX自动排布系统，可在刀头中均匀有序排布金刚石磨料。其工艺是在压制胎体薄坯的同时，在薄坯中冲出有序排布的孔，然后将金刚石磨料填充到孔中。该工艺自动化程度高，但由于是逐片排布，生产效率低，另外，设备价格昂贵，不易推广。
我国成都中豪超硬材料有限公司研制的“真空布料机(专利号2008200616561656.4)”是将布料通孔模板中的金刚石磨料通过振动器振动落料，该设备的优势是布料效率高，但布料模板与胎体薄坯间存在一定间距，在孔模板中有序排布的金刚石磨料在振动落料过程中发生错乱，落在胎体薄层表面的金刚石排布不整齐，影响了刀头的切割效能与美观。
总之，由于磨料有序排布技术研究时间不长，现有的金刚石磨料有序排布工艺明显存在不足，主要表现在生产效率低、排布精度低、设备昂贵等方面。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型金刚石磨料有序排布系统及方法，以实现金刚石磨料的高效、精确、有序排布，同时降低设备成本，以利推广。该系统和方法可以用于锯片刀头加工。
该系统包括金刚石磨料吸附装置和刀头冷压薄坯支撑平台。
上述金刚石磨料吸附装置包括缸套，通过活塞杆安装于缸套内的可上下移动的活塞，活塞与缸套间靠密封环密封，缸套下端面通过螺钉和压板固定有弹性板，弹性板中有序排列着台阶孔；该台阶孔由在上方的小孔和在下方的大孔组合而成，且小孔直径为0.2d-0.4d，大孔直径为1.05d-1.2d，大孔高度为0.55d 1.4d，其中d为金刚石磨料直径；上述刀头冷压薄坯支撑平台，包括工作台、通过磁铁块置于工作台上的支撑板。
上述弹性板由具有弹性和韧性材料制成。
所述金刚石磨料有序排布系统的排布方法包括以下步骤：①胚胎置于支撑板的上表面；②利用支撑板下方的磁铁块使胚胎被吸附固定；③在胚胎上表面均匀涮涂压敏胶；④将金刚石磨料吸附装置移动到金刚石磨料供料区附近，活塞上移，气流通过弹性板中的台阶孔将金刚石磨料吸附固定于台阶孔中；⑤将金刚石磨料吸附装置移动到刀头冷压薄坯支撑平台上方，缸套下移，金刚石磨料与胚胎表面的胶接触；⑥活塞下移，形成的气流从弹性板中的台阶孔中排出，活塞下端面下压弹性板，使金刚石磨料牢固粘附在胶的表面；⑦缸套上移，金刚石磨料脱离弹性板，金刚石磨料有序排布在胚胎表面。
上述小孔直径、大孔直径、大孔高度与金刚石磨料直径的关系，是为了保证一个台阶孔内正好吸附一颗金刚石磨料，同时小孔直径的设置便于产生足够大的吸力。当大孔高度小于金刚石磨料直径时，被吸附进台阶孔的金刚石磨料有一部分会露在大孔外面，在之后的工艺中露出部分易于粘附在压敏胶里。但由于弹性板具有一定弹性加之缸套下移产生的压力，当大孔高度大于金刚石磨料直径的时候也能保证在之后的工艺中金刚石磨料粘附在压敏胶上。
与现有金刚石磨料排布技术相比，本发明具有以下特点：
①高效率，系统工作一次可排布40片以上，每分钟可工作2次，排布80片以上，是目前生产效率最高的金刚石磨料排布系统。
②排布精度高，由于排布板中有序排列的金刚石磨料与胎体薄片为接触式黏附固定，金刚石磨料无错动，有很高的排布精度。
③自动化程度高，磨料排布的关键动作全由设备联动完成。
④设备成本低，易于推广。
附图说明
图1为金刚石磨料有序排布系统的结构示意图；
图2为磨料排布板结构示意图。
图中：1、活塞杆，2、进出气孔，3、缸套，4、活塞，5、密封环，6、磨料有序排布弹性板，7、螺钉，8、压板，9、金刚石磨料，10、胶，11、胎体薄坯，12、支撑板，13、磁铁块，14、工作台。
具体实施方式
一种磨料有序排布金刚石锯片刀头的系统，其操作步骤为：
①胚胎置于支撑板的上表面；
②利用支撑板下方的磁铁块使胚胎被吸附固定；
③在胚胎上表面均匀涮涂压敏胶；
④将金刚石磨料吸附装置移动到金刚石磨料供料区附近，活塞上移，气流通过弹性板中的台阶孔将金刚石磨料吸附固定于台阶孔中；
⑤将金刚石磨料吸附装置移动到刀头冷压薄坯支撑平台上方，缸套下移，金刚石磨料与胚胎表面的胶接触；
⑥活塞下移，形成的气流从弹性板中的台阶孔中排出，活塞下端面下压弹性板，使金刚石磨料牢固粘附在胶的表面；
⑦缸套上移，金刚石磨料脱离弹性板，金刚石磨料有序排布在胚胎表面。
Claims (3)
1.一种金刚石磨料有序排布系统，其特征在于：
该系统包括金刚石磨料吸附装置和刀头冷压薄坯支撑平台；
上述金刚石磨料吸附装置包括缸套(3)，通过活塞杆(1)安装于缸套内的可上下移动的活塞(4)，活塞与缸套间靠密封环(5)密封，缸套下端面通过螺钉(7)和压板(8)固定有弹性板(6)，弹性板中有序排列着台阶孔；该台阶孔由在上方的小孔和在下方的大孔组合而成，且小孔直径为0.2d-0.4d，大孔直径为1.05d-1.2d，大孔高度为0.55d-1.4d，其中d为金刚石磨料直径；
上述刀头冷压薄坯支撑平台，包括工作台(14)、通过磁铁块(13)置于工作台(14)上的支撑板(12)。
2.根据权利要求1所述的金刚石磨料有序排布系统，其特征在于上述弹性板(6)由具有弹性和韧性材料制成。
3.一种利用权利要求1所述金刚石磨料有序排布系统的排布方法，其特征在于包括以下步骤：
①胚胎置于支撑板的上表面；
②利用支撑板下方的磁铁块使胚胎被吸附固定；
③在胚胎上表面均匀涮涂压敏胶；
④将金刚石磨料吸附装置移动到金刚石磨料供料区附近，活塞上移，气流通过弹性板中的台阶孔将金刚石磨料吸附固定于台阶孔中；
⑤将金刚石磨料吸附装置移动到刀头冷压薄坯支撑平台上方，缸套下移，金刚石磨料与胚胎表面的胶接触；
⑥活塞下移，形成的气流从弹性板中的台阶孔中排出，活塞下端面下压弹性板，使金刚石磨料牢固粘附在胶的表面；
⑦缸套上移，金刚石磨料脱离弹性板，金刚石磨料有序排布在胚胎表面。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20110824 Termination date: 20131216 |