專利名稱：陶瓷結(jié)合劑金剛石修整輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于各類磨床使用的磨削加工工具，尤其涉及磨削加工工具的滾輪修整
O
背景技術(shù)：
磨削加工技術(shù)是先進制造技術(shù)中的重要領(lǐng)域，是現(xiàn)代機械制造中實現(xiàn)高速加工、 精密加工、超精密加工最有效、應(yīng)用最廣泛的基本工藝技術(shù)。磨削加工量占機械加工總量的 309Γ40%。在磨削加工中依靠的是磨削工具(砂輪)對工件實現(xiàn)磨削和完成加工精度要求的， 磨削加工過程中砂輪經(jīng)過磨耗磨損、磨粒磨損、脫落磨損三個周期以后，在它的表面會形成 砂粒蛻化不鋒利，并且還留下許多磨削顆粒堵塞砂輪氣孔，這樣就難以對工件進行磨削加 工。所以，在磨削的過程中要不斷地對砂輪進行表面修整或?qū)Τ尚紊拜喰螤畹男拚?，達到去 除鈍化磨粒，保證有新磨粒和足夠數(shù)量的有效切削刃，從而保證工件的尺寸精度和表面的 粗糙度。每一臺專用磨床都會有一套對本身砂輪進行修整的砂輪修整器，而修整器是通過 修整輪(滾輪)對砂輪完成修整的。另一方面，不同的磨床，不同的加工工件形狀、尺寸精度等，要求不同規(guī)格尺寸和 形狀的砂輪，因此在砂輪制備工藝中，大多數(shù)在應(yīng)用于磨床前，砂輪制造廠家都要按照磨削 用戶提供的砂輪形狀、尺寸等對砂輪進行修整、修形和修銳，而這些都要靠修整輪來實現(xiàn)。隨著加工效率、加工精度要求的不斷提高和難加工材料的不斷涌現(xiàn)，超硬材料 (金剛石或立方氮化硼)砂輪在磨削中的應(yīng)用越來越廣泛，而超硬材料砂輪因其材料硬 度特點，對其修形、修整難度較大，目前市場上應(yīng)用最廣泛的是電鍍金剛石滾輪(如ZL 200520029838. X旋轉(zhuǎn)式金剛石修整器、CN101663133A內(nèi)齒輪狀金剛石修整器)，而電鍍滾輪 中起修整作用的金剛石只有一薄層，所以其使用時間即耐用度有限，尤其是對金剛石或立 方氮化硼超硬材料砂輪進行修整時，滾輪的磨損和消耗更加明顯，有時需要幾個電鍍金剛 石滾輪才能完成一個超硬材料砂輪的修整。同時，電鍍滾輪不能根據(jù)加工對象進行硬度等 性能調(diào)整以達到最佳的修整效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提高修整輪的使用壽命和加工效率，提供一種具有良好自銳 性、工作層硬度和厚度可調(diào)的陶瓷結(jié)合劑金剛石修整輪。本發(fā)明的金剛石修整輪由金屬芯(金屬基體)和陶瓷結(jié)合劑金剛石工作層以及粘
結(jié)層三1
部分組成，其規(guī)格尺寸可以按照磨床和修整器的規(guī)格尺寸要求，其工作層的厚度可以 任意調(diào)節(jié)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于現(xiàn)有技術(shù)的電鍍金剛石滾輪的工作層厚度，而陶瓷結(jié)合劑本身具有硬 度高、耐溫好、自銳性好、鋒利等特點，因此，可以不用頻繁更換修整輪而大大提高修整輪的 使用壽命和加工效率。金剛石修整輪的工作層的由陶瓷結(jié)合劑和金剛石復(fù)合燒結(jié)而成。本發(fā)明通過如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。
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本發(fā)明陶瓷結(jié)合劑金剛石修整輪，由金屬芯、粘結(jié)層和陶瓷結(jié)合劑金剛石工作 層組成；其特征在于，所述陶瓷結(jié)合劑金剛石工作層的原料組分及其重量百分比含量為 25 40%陶瓷結(jié)合劑和60 75%金剛石磨料；所述的陶瓷結(jié)合劑的原料組分及其重量百 分比含量為45 60% SiO2,0 3% Al2O3, 30 45% B2O3, 2 — 5% Zn0，3 5% P2O5， 1 4% Li2O。所述金剛石磨料粒度為50 300mm之間的任一粒度或任一混合粒度。所述金屬芯為鋼或鋁合金金屬芯。 所述陶瓷結(jié)合劑金剛石工作層的厚度和硬度可調(diào)。所述陶瓷結(jié)合劑金剛石修整輪的規(guī)格尺寸不限。所述陶瓷結(jié)合劑金剛石修整輪的燒結(jié)溫度低于800°C。修整輪在工作時，與磨削工具相互作用，其修整磨削工具的同時，自身也會受到磨 鈍或在應(yīng)力作用下產(chǎn)生脫落，而影響修整效果或失去作用。對于現(xiàn)有技術(shù)的電鍍金剛石修 整輪，其只有一薄層金剛石，很容易完全脫落，失去作用；而對于陶瓷結(jié)合劑金剛石修整輪， 陶瓷結(jié)合劑本身屬脆硬性材料，其外層磨鈍顆粒很容易脫落，磨鈍顆粒脫落的同時會露出 內(nèi)層的沒有磨損的新的更鋒利的金剛石磨粒，使其始終保持良好的修整效果和效率，如此 往復(fù)，直到用盡金剛石整個修整輪的工作層。因此，其本身具有的良好的自銳性和較厚的 工作層厚度，使其具有良好的修整效率和使用壽命，其使用壽命可達電鍍金剛石修整輪的 10 30倍。此外，為適應(yīng)磨床的發(fā)展和新材料的不斷涌現(xiàn)，磨削工具的性能越來越豐富，修 整工具的性能自然也要不斷變化以適應(yīng)磨削工具發(fā)展的需求，而電鍍金剛石修整輪中電鍍 金剛石層的硬度、組織、氣孔、金剛石濃度等是不可調(diào)的，但陶瓷結(jié)合劑金剛石修整輪的工 作層硬度、組織、氣孔、金剛石濃度等均可根據(jù)需要進行設(shè)計和調(diào)整，可以針對不同的磨削 工具的硬度和性能特點，進行有針對性地個性化地制備和調(diào)節(jié)，亦使其能更有效地、有針對 性地進行磨削工具的修整。本發(fā)明的有益效果是，提供了一種具有良好自銳性、工作層硬度和厚度可調(diào)的陶 瓷結(jié)合劑金剛石修整輪，其相比于現(xiàn)有技術(shù)修整輪的耐用度(使用壽命)和修整效率大大提 尚。


圖1是陶瓷結(jié)合劑金剛石修整輪示意圖的主視圖。附圖標(biāo)記說明如下 2
1 -陶瓷結(jié)合劑金剛石工作層2 -粘結(jié)層3 -金屬芯
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步描述。隨著制造技術(shù)的發(fā)展，對各種零部件的尺寸精度、幾何精度、表面狀態(tài)等要求越來 越高，而磨削加工是實現(xiàn)各種零部件高精加工的一種重要機械加工方法，尤其是近年來隨 著磨床制備技術(shù)的發(fā)展和機加工要求的提高，磨削加工被越來越廣泛地應(yīng)用于機械加工領(lǐng)域。磨削加工一般是屬于零件的后道工序，即零件的精加工。困此零件的尺寸精度和相關(guān)面 的位置精度以及有關(guān)表面的形狀精度和表面光潔度，都要在磨削中得到最后控制和保證。 而這些保證除了磨床本身的性能外，最關(guān)鍵的就是用來實現(xiàn)磨削加工的砂輪的形狀和尺寸 精度以及表面狀態(tài)。砂輪在磨削加工工件的同時自身亦受到擠壓、磨損、熱損傷等，砂輪表 面磨粒亦會脫落、鈍化，累積廢屑，堵塞氣孔等，因此，需要根據(jù)不同的砂輪和磨削條件定期 地對砂輪表面進行修形、修銳等表面修整。金剛石是目前工業(yè)上得以應(yīng)用的最硬的材料，因此責(zé)無旁貸地承擔(dān)起了對各種磨 料砂輪的修整任務(wù)。但金剛石磨料本身屬于脊性材料，要依靠其它材料相互結(jié)合和定型并 保證一定的結(jié)合強度，由于技術(shù)上的原因，過去均是在金屬基體表面電鍍一層金剛石作為 修整輪，而電鍍層很薄，很容易磨損消耗且不能針對不同的修整對象而有效地調(diào)節(jié)工作層 的硬度。隨著陶瓷結(jié)合劑金剛石制品制備技術(shù)的成熟和發(fā)展，完全可以采用陶瓷結(jié)合劑金 剛石滾輪作為修整輪。陶瓷結(jié)合劑金剛石修整輪結(jié)合了陶瓷材料和金剛石各自的優(yōu)點，并 且可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)金剛石修整輪工作層的硬度，以達到最佳的修整效率和效果，而且金 剛石工作層的厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于現(xiàn)有技術(shù)電鍍層的厚度，并且陶瓷結(jié)合劑金剛石工作層厚度根 據(jù)需要可調(diào)，大大提高了修整輪的使用壽命。
具體實施方式
為
步驟(1)首先根據(jù)修整砂輪的材料和硬度設(shè)計修整輪(滾輪)的組織、金剛石和結(jié)合劑 的組成比例、密度。步驟(2)根據(jù)修整輪的規(guī)格尺寸計算金剛石滾輪的成型單重。步驟(3)根據(jù)步驟(1)、(2)的配方進行配料、混料并成型。制備陶瓷結(jié)合劑金剛石修正輪的工作層的具體實施例詳見表1。表 1
Na金剛石磨料(％)陶瓷結(jié)合劑(％)實施例17525實施例26535實施例36040
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為了使陶瓷結(jié)合劑中的成分進行充分、均勻地相互作用，以期能夠更有效地控制陶瓷 結(jié)合劑金剛石修整輪的組織均勻性，首先將按配比稱取的原料，經(jīng)混合、1200°C熔煉、淬冷、 粉碎而制得陶瓷結(jié)合劑粉料。陶瓷結(jié)合劑原料均為常規(guī)化工原料，具體實施例詳見表
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表2
NaSiO2Al2O3B2O3ZnOP2O5Li2O實施例1451. 5452. 551實施例251335533實施例360030244
步驟(4)將步驟(3)成型的坯件在800°C以下進行燒結(jié)。步驟(5)加工金屬芯，并保證金屬芯之內(nèi)孔尺寸精度和修整器的機械連接，之外 徑和步驟(4)燒結(jié)體內(nèi)經(jīng)剛好吻合。步驟(6)將步驟(5)加工的金屬芯粘結(jié)鑲嵌在步驟(4)的燒結(jié)體內(nèi)，粘結(jié)層采用環(huán) 氧有機膠粘劑。粘結(jié)層要保證陶瓷結(jié)合劑金剛石修整輪與金屬芯之間不存有大的縫隙，然
5后加壓、固化。步驟(7)將固化好的修整輪卸壓，進行表面清理和外觀的修整。本發(fā)明并不局限于上述實施例，很多細(xì)節(jié)的變化是可能的，但這并不因此違背本 發(fā)明的范圍和精神。
權(quán)利要求
1.一種陶瓷結(jié)合劑金剛石修整輪，由金屬芯、粘結(jié)層和陶瓷結(jié)合劑金剛石工作層組成； 其特征在于，所述陶瓷結(jié)合劑金剛石工作層的原料組分及其重量百分比含量為25 40% 陶瓷結(jié)合劑和60 75%金剛石磨料；所述的陶瓷結(jié)合劑的原料組分及其重量百分比含量 為45 60% SiO2,0 3% Al2O3, 30 45% B2O3, 2 5% ZnO, 3 5% P2O5，1 4% Li2O0
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷結(jié)合劑金剛石修整輪，其特征在于，所述金剛石磨料粒 度為50 300mm之間的任一粒度或任一混合粒度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷結(jié)合劑金剛石修整輪，其特征在于，所述金屬芯為鋼或 鋁合金金屬芯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷結(jié)合劑金剛石修整輪，其特征在于，所述陶瓷結(jié)合劑金 剛石工作層的厚度和硬度可調(diào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷結(jié)合劑金剛石修整輪，其特征在于，所述陶瓷結(jié)合劑金 剛石修整輪的規(guī)格尺寸不限。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷結(jié)合劑金剛石修整輪，其特征在于，所述陶瓷結(jié)合劑金 剛石修整輪的燒結(jié)溫度低于800°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種陶瓷結(jié)合劑金剛石修整輪，由金屬芯、粘結(jié)層和陶瓷結(jié)合劑金剛石工作層組成；所述陶瓷結(jié)合劑金剛石工作層的原料組分及其重量百分比含量為25～40％陶瓷結(jié)合劑和60～75％金剛石磨料；所述的陶瓷結(jié)合劑的原料組分及其重量百分比含量為45～60％SiO2，0～3％Al2O3，30～45％B2O3，2～5％ZnO，3～5％P2O5,1～4%Li2O。本發(fā)明提供了一種高硬度、高自銳性、工作層厚度和硬度可調(diào)的陶瓷結(jié)合劑金剛石修整輪，其使用壽命和修整效率大大提高，用于各類磨床使用的磨削加工工具的修整。
文檔編號B24D3/14GK102092009SQ201010583049
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月10日
發(fā)明者朱玉梅, 李志宏 申請人:天津大學(xué)