一種超硬磨料打磨工具及制備方法技術

本發明專利技術公開了一種超硬磨料打磨工具及制備方法，包括同軸設置的打磨頭和接柄，打磨頭為軸對稱的回轉結構，打磨頭包括中空的殼體、布灑在殼體外表面上的超硬磨料和填充在殼體中空腔內的氣孔泡沫金屬；接柄為T型接柄，T型接柄包括圓盤和與圓盤同軸固定連接的接柄軸；圓盤外周與殼體內壁面相連接。采用上述結構與方法后，能有效減輕打磨工具的重量，降低對打磨設備的影響。提高超硬磨料工具的適用性，在金屬與非金屬打磨領域可發揮更大的功效。此外，打磨頭為殼體結構，內置的孔泡沫金屬材料可以有效地達到散熱、減振的效果，使用手感更佳，更利于推廣，對于占領價值數百億人民幣的金屬與非金屬打磨工具市場極為有利。

Superhard abrasive grinding tool and preparation method thereof

The invention discloses a super abrasive grinding tool and a preparation method thereof, comprising a coaxial set grinding head grinding head and the connecting handle, rotary axially symmetric structure, the grinding head comprises a hollow shell, cloth sprinkled on the shell on the surface of the super hard abrasive and filling the cavity in the shell pores in the metal foam the handle is T type; T type connecting handle, the connecting handle includes a disc and disc coaxial fixed connection shaft is connected with the peripheral surface of disk; the inner wall of the shell. After adopting the structure and the method, the weight of the grinding tool can be effectively reduced, and the influence on the grinding equipment can be reduced. Improve the applicability of ultra hard abrasive tools, in the field of metal and non-metallic grinding can play a greater role. In addition, the grinding head is a shell structure, foam metal materials can effectively achieve the built-in heat dissipation and damping effect, with better hand, more conducive to the promotion, to occupy the value of tens of billions of yuan of metal and non metal grinding tool market is very favorable.

【技術實現步驟摘要】
一種超硬磨料打磨工具及制備方法
本專利技術涉及超硬磨料工具制備領域，特別是一種超硬磨料打磨工具及制備方法。
技術介紹
新一代的超硬磨料工具多為利用釬焊工藝的單層釬焊超硬磨料工具，它是利用焊料熔化的方式將超硬磨料與工件基體焊接在一起制作而成。目前常用的釬焊工具有釬焊鋸片、釬焊磨輪、釬焊鉆頭等。釬焊工具由于其具有磨料出露高、高把持強度、鋒利度高以及壽命長等優勢，在金屬材料、硬脆材料等領域的切割、磨削已得到了越來越多的應用，并在許多領域替代了傳統的電鍍工具。以金剛石和立方氮化硼（CBN）為主制作的超硬磨料工具被廣泛應用于各類金屬材料的切割、磨削加工，石材、微晶玻璃、塑料、碳纖維等硬脆材料的切割加工。并且在公路養護、地質鉆探、礦山開采、公共安全等領域得到了越來越多的應用，市場需求逐漸增多。本專利技術所涉及的超硬磨料打磨工具一般由固結超硬磨料的打磨頭部分與安裝于打磨設備的接柄部分組成。由于打磨對象多變，結構多變，打磨頭的外形有多種變化，而接柄一般較為固定。傳統的打磨頭多為樹脂或陶瓷固化剛玉磨料制備，采用燒結壓制原理將剛玉磨料壓制成型然后施加溫度熱固化，所制備的打磨頭磨料固結強度低，打磨時磨粒會不斷脫落以出露出新磨料，此種方式使得打磨頭消耗快，且不易保持一定形狀。此外磨料的出露高度不高，打磨效率受到一定限制。為提高打磨效率，減少打磨工具更換次數，采用釬焊、電鍍的方式固結超硬磨料制備打磨工具的方式開始出現，如前所述，相比于電鍍工具，釬焊工具更具有優勢，但釬焊與電鍍打磨工具在使用過程中逐漸暴露出一系列問題。超硬磨料打磨頭的制備是采用機加工的方式，即打磨頭部分與接柄是一體式結構，可稱之為打磨頭基體。基體加工后再進行磨料釬焊，制備出打磨工具。而在實際使用過程中，特別是手持打磨工具中，由于釬焊超硬磨料打磨工具基體為鋼材，相比于傳統樹脂剛玉或碳化硅砂輪，密度大，重量大，當打磨工具高速轉動時，不僅需要更高的握力，而且需要更大功率的設備進行配套。在目前的電動工具或氣動工具多配套于傳統剛玉或碳化硅工具的前提下，由于同樣規格下釬焊超硬磨料打磨頭遠重于剛玉或碳化硅磨頭，導致裝配時原用的打磨設備功率無法正常帶動釬焊超硬磨料打磨頭的旋轉。因此，釬焊超硬磨料工具顯示出功率不匹配、操作不舒適、手感不佳等問題。此外，過重的釬焊超硬磨料打磨工具對設備的壽命影響較大，降低了超硬磨料打磨工具的性價比。第三，由于超硬磨料工具為單層金剛石工具，使用時磨粒不會脫落，則與打磨對象為剛性接觸，打磨頭使用過程中產生的回彈較剛玉砂輪大得多（剛玉砂輪可通過磨粒的不斷脫落緩沖一定的彈力），宏觀表現為超硬磨料工具打磨振動大，手感不佳。為此，為推廣新型超硬磨料打磨工具，必須能夠從根本上減輕工具的重量，并且在減重的同時，保證焊接強度、工具強度，在此基礎上減小打磨工具的振動。目前國內外針對此問題亦展開了一定的研究，但目前未有較為可行的方式。釬焊超硬磨料工具的難題在于，首先，超硬磨料進行釬焊至少需要800度以上的溫度，在此溫度下，鋼鐵相當于進行了高溫回火，其硬度與強度均大大下降，若為減重將工具基體減薄或者鉆減重孔，基體不僅有破裂甚至斷裂的風險，而且此種方式所減輕的重量較為有限。專利（申請號：201610055555.5）申請了一種金剛石磨輪，為減重其磨輪設計了凹槽型結構，但由于壁厚仍然較厚，亦需要在底端鉆削減重孔。其次，減重結構的設計不僅面臨基體強度的問題，而且面臨著減重重量不匹配問題。另外。由于樹脂結合劑制備的剛玉砂輪或碳化硅砂輪其重量僅相當于同等釬焊超硬磨料工具的三分之一。超硬磨料工具愈大，減重的要求愈明顯。為解決超硬磨料工具適用性的問題，若將基體材料進行更換，更換為更為輕質的金屬進行制備，仍然不具有可行性，這是由于目前較為經濟的輕質金屬為鋁，而鋁的熔點僅為600多度，所使用的釬焊結合劑溫度遠高于鋁金屬，因此不具有可行性。若更換新型釬焊結合劑，則根據焊接溫度越高，結合劑強度越高的一般特點，所制備的工具強度難以達到現有工具的高性能，因此不具有性價比。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，而提供一種超硬磨料打磨工具，該超硬磨料打磨工具能解決釬焊超硬磨料打磨工具在使用過程中的適用性，能在不降低釬焊超硬磨料強度的基礎上，減輕打磨工具的總重，使其與同規格剛玉砂輪或碳化硅砂輪相比，重量基本相同。并在此基礎上達到減輕振動，提高舒適度的目的。為解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案是：一種超硬磨料打磨工具，包括同軸設置的打磨頭和接柄，打磨頭為軸對稱的回轉結構，打磨頭包括中空的殼體、布灑在殼體外表面上的超硬磨料和填充在殼體中空腔內的氣孔泡沫金屬；接柄為T型接柄，T型接柄包括圓盤和與圓盤同軸固定連接的接柄軸；圓盤外周與殼體內壁面相連接。所述氣孔泡沫金屬導熱系數不低于3w/(m·k)，密度不高于1g/cm3。所述氣孔泡沫金屬為密度為0.1~0.6g/cm3的銅。所述T型接柄整體的抗拉強度大于200MPa，T型接柄中圓盤為密度低于4g/cm3的金屬或非金屬材料。所述T型接柄中圓盤的材料為6061高硬鋁合金材料、酚醛樹脂和碳纖維復合材料中的一種。所述殼體的殼厚范圍為1.0~6.5mm，打磨頭外徑范圍為0.5~80mm，打磨工具總長范圍為6mm~160mm。所述圓盤外周與殼體內壁面兩者之間、接柄軸與圓盤兩者之間的連接方式均為螺紋連接或過盈配合或釬焊連接。本專利技術還提供一種超硬磨料打磨工具的制備方法，該超硬磨料打磨工具的制備方法能解決釬焊超硬磨料打磨工具在使用過程中的適用性，能在不降低釬焊超硬磨料強度的基礎上，減輕打磨工具的總重，使其與同規格剛玉砂輪或碳化硅砂輪相比，重量基本相同。并在此基礎上達到減輕振動，提高舒適度的目的。一種超硬磨料打磨工具的制備方法，包括如下步驟。步驟1，殼體制備：先加工出實心的打磨頭，然后采用分離式結構，將實心打磨頭內部掏空，形成中空的殼體。步驟2，T型接柄制備。步驟3，布灑超硬磨料：將超硬磨粒采用釬焊加熱的方式布灑在步驟1中的殼體外表面。步驟4，填充氣孔泡沫金屬：將氣孔泡沫金屬填充在布灑有超硬磨料的殼體的中空腔內。步驟5，殼體與T型接柄連接：氣孔泡沫金屬填充完成后，將T型接柄中的圓盤與殼體的內壁面固定連接，使氣孔泡沫金屬封裝在殼體的中空腔內；超硬磨料打磨工具制備完成。所述步驟1中，采用冷鍛的方式進行實心打磨頭的加工；冷鍛時，先根據打磨頭的結構設計出鍛壓模具。所述步驟2中，T型接柄制備時，圓盤和接柄軸單獨加工，并通過螺紋連接。本專利技術采用上述結構與方法后，具有如下有益效果：（1）上述殼體與T型接柄緊密連接，殼體內部填充的氣孔泡沫金屬能對殼體進行減振，減小打磨時磨頭的回彈振動。（2）殼體內部挖空后，質量大為減輕，加入氣孔泡沫金屬后，對總體質量增加不大，相比于實心打磨頭，總體重量大大下降。能夠有效減輕打磨工具的重量，降低打磨工具對打磨設備的影響。提高以釬焊金剛石磨頭為代表的超硬磨料工具的適用性，在金屬與非金屬打磨領域可以發揮更大的功效。（3）上述殼體選用以高鉻鋼、高錳鋼為代表的高強度鋼材，高溫后其強度仍具有一定的保持。進一步，在殼體內部加入氣孔泡沫金屬的輕質材料，不僅可以起減重、散熱的作用，亦可以起到對殼體的支撐作用，保證了殼體的強度與剛性符合使用要求。（4）本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種超硬磨料打磨工具，包括同軸設置的打磨頭和接柄，打磨頭為軸對稱的回轉結構，其特征在于：打磨頭包括中空的殼體、布灑在殼體外表面上的超硬磨料和填充在殼體中空腔內的氣孔泡沫金屬；接柄為T型接柄，T型接柄包括圓盤和與圓盤同軸固定連接的接柄軸；圓盤外周與殼體內壁面相連接。

【技術特征摘要】
1.一種超硬磨料打磨工具，包括同軸設置的打磨頭和接柄，打磨頭為軸對稱的回轉結構，其特征在于：打磨頭包括中空的殼體、布灑在殼體外表面上的超硬磨料和填充在殼體中空腔內的氣孔泡沫金屬；接柄為T型接柄，T型接柄包括圓盤和與圓盤同軸固定連接的接柄軸；圓盤外周與殼體內壁面相連接。2.根據權利要求1所述的超硬磨料打磨工具，其特征在于：所述氣孔泡沫金屬導熱系數不低于3w/(m·k)，密度不高于1g/cm3。3.根據權利要求2所述的超硬磨料打磨工具，其特征在于：所述氣孔泡沫金屬為密度為0.1~0.6g/cm3的銅。4.根據權利要求1所述的超硬磨料打磨工具，其特征在于：所述T型接柄整體的抗拉強度大于200MPa，T型接柄中圓盤為密度低于4g/cm3的金屬或非金屬材料。5.根據權利要求4所述的超硬磨料打磨工具，其特征在于：所述T型接柄中圓盤的材料為6061高硬鋁合金材料、酚醛樹脂和碳纖維復合材料中的一種。6.根據權利要求1所述的超硬磨料打磨工具，其特征在于：所述殼體的殼厚范圍為1.0~6.5mm，打磨頭外徑范圍為0.5~80mm，打磨工具總長范圍為6mm~160mm。...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王波，周俊，李海源，
申請(專利權)人：江蘇索力德機電科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇,32