粗粒度超硬磨料有序排布裝置及排布方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及磨料磨具制造技術領域，尤其涉及一種粗粒度超硬磨料有序排布裝置及排布方法。
【背景技術】
[0002]以金剛石和立方氮化硼為磨料的超硬磨具在高效精密加工、石材、建筑等領域有著廣泛的應用。超硬磨具一般由基體和工作層兩部分組成。工作層有磨料、結合劑、輔助材料按比例混合，經(jīng)過壓制、燒結(硬化)、加工而成。這種方法制成的工作層中磨料呈隨機分布狀態(tài)，容易形成磨料分布不均的情況。在磨料分布較多的地方，由于單顆磨料所受的切削力過小而不易出刃，影響工作效率。在磨料分布稀少的地方，單顆磨料承受較大的切削力，因而易于破碎或過早脫落。據(jù)統(tǒng)計，磨具中只有三分之一的磨料處于正常的工作狀態(tài)，磨料利用率很低。
[0003]解決磨具中磨料分布不均、利用率不高的有效辦法就是使磨料在工作層中能定向有序排布，為此，人們進行了大量的研究。磨料的有序排布有兩個方面:一是單個磨料的有序排布;二是磨料群的有序排布。
[0004]目前對于單個磨料有序排布的方法主要有點滴法、模板法。點滴法就是在基體上先噴涂上膠液，然后再將磨料一顆一顆粘上去，效率只有1粒/秒，目前已經(jīng)不再使用該方法。模板法就是通過模板將磨料顆粒有序排布，這種方法得到普遍的應用。模板法有兩種實現(xiàn)方式:方式一是利用真空負壓的方式實現(xiàn)磨料顆粒的有序分布，方式二是利用模板通過機械方式實現(xiàn)磨料顆粒有序分布。
[0005]關于模板法真空方式的國內文獻比較多。中國專利(申請?zhí)?00820061656.4)“真空布料機”公開了一種采用真空吸附，在布料模板(網(wǎng)上)加裝振動器的布料機，但其是在一個冷壓好的刀頭胎體一側表面涂一層膠液，然后將真空吸附在模板的金剛石釋放落在刀頭胎體上，需要對刀頭片體涂膠，然后烘干，其只能實現(xiàn)單層布料。
[0006]中國專利(申請?zhí)?01010040071.6)“金剛石磨料有序排布系統(tǒng)及排布工藝”公開了一種采用真空吸附有序排布系統(tǒng)，真空室下端固定磨料排布板，設有固定冷壓薄坯用磁性工作臺的有序排布系統(tǒng)，其只能實現(xiàn)單層布料。
[0007]中國專利(申請?zhí)?01410856233.1)“磨料多層有序排布的裝置和方法”公開了一種采用真空吸附有序排布系統(tǒng)，真空室底板布設有序排布的通孔，通孔中固定有吸管，吸管一端和真空氣室相通，另一端用于吸附磨料顆粒，通過控制吸管插入粉體中的深度來實現(xiàn)磨料多層有序排布。
[0008]中國專利(申請?zhí)?01410857328.5)“異形曲面回轉體磨具單層磨料的有序排布裝置和方法”公開了一種專利(申請?zhí)?01410856233.1)的改進應用，其針式吸附頭根據(jù)基體異形回轉曲面形狀和尺寸可軸向移動。該方法存在的問題是吸管多次插入粉體對成型料的密度均勻產(chǎn)生影響。
[0009]模板法機械方式公開的文獻有:中國專利(申請?zhí)?00910085453.8)“實現(xiàn)金剛石在刀頭中定向有序排布的方法”公開了一種有序排布方法，采用帶圓孔的下壓模，圓孔中放入針棒。針棒下落一顆金剛石高度，圓孔中裝入一顆金剛石的方式實現(xiàn)磨料的有序排布，該方法只能實現(xiàn)單層磨料的排布。
[0010]中國專利(申請?zhí)?01210236552.3)“一種磨料優(yōu)化排布燒結金剛石工具及其制造方法”公開了用孔模板排布金剛石，在一個冷壓好的刀頭胎體一側表面涂一層壓敏膠，然后將孔模板中的金剛石壓入刀頭胎體，該方法只能實現(xiàn)單層磨料的排布。
[0011]美國專利US pantent 6.039.641和US pantent 05092910公開了模板法實施的金剛石有序排布。歐洲專利EP120835A公開了采用靜電排布法在棒料圓盤上實現(xiàn)磨料的有序排布。
[0012]但是在現(xiàn)有技術中，模板法真空吸入方式需要抽真空裝置，工作時需要重復從吸料位置移動至卸料位置，模板法機械方式只能排布單層磨料，兩種方式效率都較低。

【發(fā)明內容】

[0013]本發(fā)明所要解決的第一個技術問題是提供一種粗粒度超硬磨料有序排布裝置，能夠使磨料在工作層中實現(xiàn)高效快速、多層有序的排布。
[0014]本發(fā)明所要解決的第二個技術問題是提供一種粗粒度超硬磨料有序排布的方法，既能夠避免真空吸附式需要往返吸取、釋放磨料時間長，必須有抽真空裝置的缺點，又能解決模板法機械方式只能排布單層磨料的缺點。
[0015]為解決上述第一個技術問題，本發(fā)明的粗粒度超硬磨料有序排布裝置，包括外殼，外殼由底座和固定連接在底座上的殼體組成，殼體的上端外側固定連接有儲料倉，所述殼體的上端內側固定連接有模板，模板與儲料倉的底部的出料口相連通，所述模板包括豎直設置的第一夾板、豎直設置的第二夾板、橫向設置的連接板，連接板位于第一夾板和第二夾板之間，且連接板的兩端分別與第一夾板和第二夾板固定連接，所述連接板上設有若干個孔;所述連接板的上方設有第一閘板，連接板的下方設有第二閘板，所述第一閘板和第二閘板均設有若干個孔，外殼的殼體兩側分別設有第一動力部件、第二動力部件，所述第一閘板的一端與第一動力部件固定連接，第一閘板的另一端垂直穿過第一夾板且與第二夾板卡接;所述第二閘板的一端與第二動力部件固定連接，第二閘板的另一端垂直穿過第二夾板且與第一夾板卡接，當?shù)谝粍恿Σ考寗拥谝婚l板到特定的位置時，第一閘板上的孔與連接板上的孔處于導通狀態(tài)，當?shù)诙恿Σ考寗拥诙l板到特定的位置時，第二閘板上的孔與連接板上的孔處于導通狀態(tài)。
[0016]所述外殼的底座上設有模套，模套位于模板的正下方，所述模套包括豎直設置的第一模套塊、豎直設置的第二模套塊、橫向設置的支撐模板，支撐模板位于第一模套塊和第二模套塊之間，且支撐模板的兩端分別與第一模套塊和第二模套塊滑動連接，支撐模板與外殼的底座連接有豎向的驅動裝置，支撐模板均與第一模套塊和第二模套塊的上表面設有間距，支撐模板的上方、第一模套塊的內側、第二模套塊的內側共同形成物料腔，外殼的殼體側面設有加料用的側開門。
[0017]所述的驅動裝置為氣缸或油缸。
[0018]所述連接板的寬度與儲料倉下端的出料口的寬度相等;所述連接板的寬度與支撐模板的寬度相等。
[0019]所述第一閘板上排列著30?1000個孔;所述連接板上排列著30?1000個孔;所述第二閘板上排列著30?1000個孔。
[0020]所述連接板的厚度為0.5毫米?2.0毫米。
[0021]所述連接板上的孔的直徑、第一閘板上孔的直徑、第二閘板上孔的直徑均為0.6毫米?2.1毫米。
[0022]所述第一夾板內側設有與第二閘板相配合的凹槽;所述第二夾板內側設有與第一閘板相配合的凹槽。
[0023]所述第一模套塊內側、第二模套塊內側均設有與支撐模板兩端相配合的凹槽。
[0024]所述第一動力部件、第二動力部件均為電磁鐵或微型伺服氣缸或液壓缸。
[0025]利用一種粗粒度超硬磨料有序排布裝置的加工方法，包括以下步驟:
A:向儲料倉中添加磨料，打開外殼的殼體上的側開門，向支撐模板的上方、第一模套塊的內側、第二模套塊的內側共同形成物料腔添加結合劑；
B:打開第一動力部件的開關，啟動第一動力部件，帶動第一閘板向外殼的左側殼體方向移動，當?shù)谝婚l板上的孔與連接板上的孔相導通時，此時磨料通過第一閘板上的孔進入到連接板上的孔，然后通過第一動力部件將第一閘板復位；
C:打開第二動力部件的開關，啟動第二動力部件，帶動第二閘板向外殼的右側殼體方向移動，當?shù)诙l板上的孔與連接板上的孔相導通時，此時磨料通過連接板上的孔進入到第二閘板上的孔，磨料落到物料腔的結合劑上，最后通過第二動力部件將第二閘板復位；
D:通過氣缸調整支撐模板下移，然后在支撐模板的磨料上裝入結合劑；
E:重復上述B、C、D步驟操作，最終完成粗粒度超硬磨料的有序排布。
[0026]本發(fā)明的裝置的優(yōu)勢是避免了真空吸附式需要往返吸取、釋放磨料時間長，必須有抽真空裝置的缺點，解決了模板法機械方式只能排布單層磨料，表面需涂一層膠的問題，可實現(xiàn)高效快速實現(xiàn)磨料在工作層中多層有序排布。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0028]為使本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果更加清楚，下面結合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步詳細描述。
[0029]如圖1所示，本發(fā)明所述的一種粗粒度超硬磨料有序排布裝置，包括外殼1，外殼1由底座和固定連接在底座上的殼體組成，外殼1的殼體的上端外側固定連接有儲料倉2，外殼1的殼體的上端內側固定連接有模板3，模板3與儲料倉2的底部的出料口相連通，所述模板3包括豎直設置的第一夾板31、豎直設置的第二夾板32、橫向設置的連接板33，連接板33位于第一夾板31和第二夾板32之間，且連接板33的兩端分別與第一夾板31和第二夾板32固定連接，所述連接板33的寬度與儲料倉2下端的出料口的寬度相等，所述連接板33的厚度為一顆磨料10直徑的1.1?1.2倍，本實施例中磨料10直徑的范圍為0.4毫