一种金刚石刀具及其制备方法、金刚石复合刀具

摘要

本发明公开了一种金刚石刀具及其制备方法、金刚石复合刀具，所述金刚石刀具包括刀体，所述刀体上开设有多条有序排列的切缝，所述切缝中钎焊固定有金刚石颗粒。本发明的金刚石刀具，刀体上开设有多条有序排列的切缝，切缝中钎焊固定有金刚石颗粒，利用多条有序排列的切缝实现了金刚石颗粒在刀体中的三维分布，刀具的切削面上金刚石颗粒的排列情况相比于现有技术的随机排列更均匀有序，提高了刀具的切削性能及切削效率，使刀具使用寿命延长、耐磨性提高，同时节省了原料，降低了生产成本，避免了金刚石的浪费；该金刚石刀具切削效率高、使用寿命长，适用于钢筋混凝土、石材等材料的切割加工。

说明书

技术领域

本发明属于非金属硬脆材料的切削刀具技术领域，具体涉及一种金刚石刀具，同时还涉及一种金刚石刀具的制备方法及使用上述金刚石刀具的金刚石复合刀具。

背景技术

金刚石具有极高的硬度、高导热性和低热膨胀系数，是制造切削和磨削工具的最佳材料，应用广泛。采用金刚石制成的金刚石刀具具有高硬度和耐磨性、低摩擦系数、高弹性模量、高热导、低热膨胀系数，以及与非铁金属亲和力小等优点，可以用于非金属硬脆材料如石墨、高耐磨材料、复合材料、高硅铝合金及其它韧性有色金属材料的精密加工。但是，金刚石本身既硬又脆，单独制作刀具难度大、成本高，必须与其它韧性较好的材料连接制成刀具使用。

现有的金刚石工具根据制备工艺的不同可分为电镀金刚石工具、孕镶烧结金刚石工具以及钎焊金刚石工具。电镀金刚石工具中，金刚石仅能用镍金属作机械包镶，故易于脱落；在孕镶烧结金刚石工具中，金刚石与粉料也很难实现冶金结合。钎焊金刚石工具采用金刚石表面金属化技术，以活性钎料或镍基钎料将金刚石焊接在工具胎体(刀体)上，通过强碳化物形成元素或合金，使金刚石与工具胎体(刀体)实现冶金化学结合。但是，上述金刚石工具中金刚石在刀体表面都是随机分布的，金刚石的无序排列和不规则分布，不能充分有效地利用金刚石的切割性能，金刚石刀具的切削效率低、金刚石的利用率低，造成了金刚石资源的浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种金刚石刀具，金刚石均匀有序排列，切削效率高。

本发明的第二个目的是提供一种金刚石刀具的制备方法。

本发明的第三个目的是提供一种使用上述金刚石刀具的金刚石复合刀具。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种金刚石刀具，包括刀体，所述刀体上开设有多条有序排列的切缝，所述切缝中钎焊固定有金刚石颗粒。

所述切缝的宽度均相同，切缝的宽度一般为0.5～2mm。切缝的宽度大于金刚石颗粒的粒径。

所述切缝的深度均相同；切缝的深度大于金刚石颗粒的粒径。

所述切缝的底部与刀体边缘保持一定距离。所有切缝的底部与刀体边缘的距离相等。优选的，切缝的底部与刀体边缘的距离为1.5～5mm。所述切缝的深度一般不超过刀体厚度的3/4。

所述切缝贯穿刀体前后两侧面。切缝的底部与刀体上远离切削面的一面的距离相等。

所述切缝平行排列；切缝开设在刀体的切削面上，切缝与刀体底平面的夹角为20°～80°。优选的，切缝与刀体底平面的夹角为35°～45°。

本发明的金刚石刀具，一般情况下，切缝开设在刀体的切削面；当切缝与刀体底平面的夹角为20°～80°时，为保证切缝在刀体内部的均匀分布，可在刀体上远离切缝倾斜方向的侧面开设补充切缝；切缝的底部与刀体上靠近切缝的倾斜方向的侧面保持一定距离。

本发明的金刚石刀具，刀体上开设有多条有序排列的切缝，切缝中钎焊固定有金刚石颗粒，利用多条有序排列的切缝实现了金刚石颗粒在刀体中的三维分布，刀具的切削面上金刚石颗粒的排列情况相比于现有技术的随机排列更均匀有序，提高了刀具的切削性能及切削效率，使刀具使用寿命延长、耐磨性提高，同时节省了原料，降低了生产成本，避免了金刚石的浪费；该金刚石刀具切削效率高、使用寿命长，适用于钢筋混凝土、石材等材料的切割加工。

一种上述的金刚石刀具的制备方法，包括下列步骤：

1)在刀体上开设切缝，得切缝刀体；

2)将金刚石颗粒与钎料、混合后填入步骤1)所得切缝刀体的切缝中，得半成品；

3)将步骤2)所得半成品进行加热钎焊，即得。

步骤1)中所述开设切缝是指采用机加工的方式开设切缝；优选的，采用锯切的方法在刀体上开设切缝。

步骤2)中，所述金刚石颗粒的粒径为40～100目。

步骤2)中所述钎料为镍基钎料、银基钎料或铜基钎料与相应的钎剂混合制成的钎料软膏。

所述镍基钎料、银基钎料、铜基钎料为100～300目的钎料粉；所述镍基钎料为BNi2系钎料或BiNi7系钎料；所述银基钎料为AgCuTi系钎料；所述铜基钎料为CuSnTi系钎料。

步骤3)中所述加热钎焊的温度为750～1100℃。

本发明的金刚石刀具的制备方法，是在刀体上开设切缝，将金刚石颗粒与钎料混合填入切缝后，进行加热钎焊将金刚石颗粒固定在切缝中；制备过程中金刚石颗粒的用量可控，避免了金刚石的浪费；不需要特殊的设备，生产成本低；所得金刚石刀具实现了金刚石颗粒在刀体中的三维分布，刀具的切削面上金刚石颗粒的排列情况相比于现有技术的随机排列更均匀有序，提高了刀具的切削性能及切削效率；该制备方法工艺简单，操作方便，易于实现自动化控制，适合大规模工业化生产。

一种金刚石复合刀具，包括基体，所述基体上焊接有权利要求1-5任一项所述的金刚石刀具。

所述基体为圆盘形，基体的周面上间隔开设有贯穿基体上下两端面的排屑槽，基体的周面上在相邻排屑槽之间焊接有所述的金刚石刀具。

本发明的金刚石复合刀具，包括基体和焊接在基体上的金刚石刀具，金刚石刀具是用于切割的主要部件，基体对金刚石起支撑所用，同时在使用时用于安装；采用本发明的切削效率高、使用寿命长的金刚石刀具制成的金刚石复合刀具，改善了复合刀具的切割性能，降低了生产成本，具有制作过程简单、切割效率高、使用寿命长等优点。

附图说明

图1为实施例1的金刚石刀具的结构示意图；

图2为图1中刀体的正视图；

图3为图1中刀体的俯视图；

图4为实施例3的金刚石复合刀具的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。

实施例1

本实施例的金刚石刀具，如图1、2、3所示，包括刀体5，所述刀体5的切削面上开设有多条有序排列的切缝4，所述切缝4平行排列且均贯穿刀体5前后两侧面；切缝4与刀体5的底平面的夹角为45°，切缝4的宽度均为2mm；切缝4的底部与刀体5的底平面的距离均相等，为5mm；切缝的深度为刀体厚度的3/4；所述切缝4中钎焊固定有金刚石颗粒。

本实施例的金刚石刀具的制备方法，包括下列步骤：

1)在刀体上用锯切的方法开设缝宽为2mm的切缝，得切缝刀体；

2)将金刚石颗粒与钎料混合后填入步骤1)所得切缝刀体的切缝中，得半成品；所述钎料为100目的BNi钎料粉与QJ102钎剂混合制成的钎料软膏；

3)将步骤2)所得半成品放入钎焊炉中，在1020℃条件下进行加热钎焊，冷却后取出修整，即得。

实施例2

本实施例的金刚石刀具同实施例1，包括刀体，所述刀体的切削面上开设有多条有序排列的切缝，所述切缝平行排列且均贯穿刀体前后两侧面；切缝与刀体的底平面的夹角为40°，切缝的宽度均为0.5mm，切缝的底部与刀体的底平面的距离均相同，为1.5mm；所述切缝中钎焊固定有金刚石颗粒。

本实施例的金刚石刀具的制备方法，包括下列步骤：

1)在刀体上用锯切的方法开设缝宽为0.5mm的切缝，得切缝刀体；

2)将金刚石颗粒与钎料混合后填入步骤1)所得切缝刀体的切缝中，得半成品；所述钎料为300目的AgCuTi钎料粉与银钎剂混合制成的钎料软膏；

3)将步骤2)所得半成品放入钎焊炉中，在750℃条件下进行加热钎焊，冷却后取出修整，即得。

实施例3

本实施例的金刚石复合刀具，为金刚石锯片，如图4所示，包括圆盘形的锯片基体1，所述锯片基体1的中心设有用于与转轴安装配合的安装孔7及环绕所述安装孔设置的、用于在安装时起定位作用的定位孔3；所述锯片基体1的周面上间隔开设有贯穿锯片基体上下两端面的排屑槽6，锯片基体的周面上在相邻两排屑槽6之间焊接有实施例1所述的金刚石刀具2；所述金刚石刀具2上的切缝的倾斜方向保持一致，均为顺时针或逆时针。

本实施例的金刚石复合刀具的制备方法，是将所述金刚石刀具焊接在所述锯片基体的圆周面上，金刚石刀具的切削面朝外。

在本发明的其他实施例中，金刚石刀具的刀体上开设的切缝也可以与刀体的切削面垂直，其余同实施例1，也能保证钎焊固定在切缝中的金刚石颗粒在刀体中呈三维分布。

在本发明的其他实施例中，金刚石复合刀具的基体还可以为现有技术中存在的其他形式，将本发明的金刚石刀具焊接在不同形式的基体上，可制成不同形式、用于不同切削操作的金刚石复合刀具。