一種加工pcbn刀片用周邊磨砂輪的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種加工PCBN刀片用周邊磨砂輪，包括砂輪基體和位于砂輪基體上的磨料層，所述磨料層包括金剛石、陶瓷結(jié)合劑、造孔劑和酚醛樹脂液，所述磨料層中各原料的重量百分比含量為，金剛石44～65%，陶瓷結(jié)合劑22.5～40.5%，造孔劑0.5～10%，酚醛樹脂液5～10%；所述陶瓷結(jié)合劑的原料組成及其重量百分比含量為，二氧化硅40%～60.5%，氧化鋁5.5～17%，硼酸25～35%，碳酸鈉2～7%，氫氧化鋰8～11%，氧化鈣2～6%；所述造孔劑為氧化鋁空心球。本發(fā)明的周邊磨砂輪鋒利性好、磨削質(zhì)量高、使用壽命長(zhǎng)。
【專利說明】—種加工PCBN刀片用周邊磨砂輪
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種周邊磨砂輪，具體涉及一種用于加工PCBN刀片的陶瓷結(jié)合劑金剛石周邊磨砂輪。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，機(jī)械加工業(yè)向高速、高效、高精方向發(fā)展，PCBN刀片由于切削效率高，加工工件精度高的特點(diǎn)，在金屬材料的高速切削中體現(xiàn)出優(yōu)良的切削性能，已廣泛用于汽車、航空、航天、建材等工業(yè)領(lǐng)域。然而，PCBN刀片的高硬度、高耐磨性使刀具刃磨相當(dāng)困難，主要體現(xiàn)在材料磨除率小、砂輪損耗大、刃磨效率低、刃口呈鋸齒狀等。PCBN刀具的刃磨工藝性已成為其推廣應(yīng)用的障礙之一，為了突破這一工藝瓶頸，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量研究開發(fā)工作。常用的PCBN刀具刃磨工藝有金剛石砂輪機(jī)械刃磨、放電刃磨、電解刃磨等，其中機(jī)械刃磨雖然刃磨效率較低、加工成本較高，但可獲得良好的刀具刃口質(zhì)量和完整、光潔的前后刀面，所以金剛石砂輪機(jī)械刃磨在技術(shù)上最為成熟，在目前使用也最為廣泛。為了達(dá)到對(duì)PCBN刀具的高效優(yōu)質(zhì)磨削，除了制造生產(chǎn)出先進(jìn)的數(shù)控磨床設(shè)備，還更需要研制出性能優(yōu)異的陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪。
[0003]現(xiàn)在市場(chǎng)上用于磨削PCBN刀具的金剛石砂輪，其加工效率、加工精度、耐用度、形狀保持性、使用壽命都較低，需頻繁修整或更換。因此修整工具損耗快，輔助時(shí)間和勞動(dòng)強(qiáng)度大，影響了生產(chǎn)效率，加大了生產(chǎn)成本。隨著PCBN刀具行業(yè)生產(chǎn)力的提高，對(duì)金剛石砂輪加工PCBN刀具的效率和精度、砂輪的耐用度、使用壽命、修整頻次等要求越來越高，目前的砂輪難以滿足其要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種鋒利性好、磨削質(zhì)量高、壽命長(zhǎng)的加工PCBN刀片用周邊磨砂輪。
[0005]為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種加工PCBN刀片用周邊磨砂輪，包括砂輪基體和位于砂輪基體上的磨料層，所述磨料層包括金剛石、陶瓷結(jié)合劑、造孔劑和酚醛樹脂液，所述磨料層中各原料的重量百分比含量為，金剛石44?65%，陶瓷結(jié)合劑22.5?40.5%，造孔劑0.5?10%，酚醛樹脂液5?10% ;所述陶瓷結(jié)合劑的原料組成及其重量百分比含量為，二氧化硅40%?60.5%，氧化鋁5.5?17%,硼酸25?35%，碳酸鈉2?7%，氫氧化鋰8?11%，氧化鈣2?6% ;所述造孔劑為氧化鋁空心球。
[0006]上述技術(shù)方案中，所述砂輪基體和磨料層經(jīng)環(huán)氧樹脂膠粘接固定。
[0007]上述技術(shù)方案中，所述基體為圓環(huán)形，所述基體直徑為200?400mm,厚度為22?IOOmm0
[0008]上述技術(shù)方案中，所述磨料層為圓環(huán)形，所述磨料層外徑為200?400mm，環(huán)寬為5?25mm，厚度為3?15mm。
[0009]優(yōu)選的技術(shù)方案，所述基體直徑為400mm，厚度為33mm。[0010]優(yōu)選的技術(shù)方案,所述磨料層外徑為400mm,環(huán)寬為15mm,厚度為7mm。
[0011]上述技術(shù)方案中，所述氧化鋁空心球抗壓強(qiáng)度為21?40MPa。
[0012]上述技術(shù)方案中，所述磨料層的氣孔率為30%?60%，氣孔孔徑為40?100 μ m。
[0013]優(yōu)選的技術(shù)方案，所述磨料層的氣孔率為45%，氣孔孔徑為60?80 μ m。
[0014]上述技術(shù)方案中，所述氧化鋁粒度為600目，所述二氧化硅粒度為800目。
[0015]上述技術(shù)方案中，所述周邊磨砂輪的制備方法包括以下步驟:
(1)將金剛石、陶瓷結(jié)合劑、造孔劑按照配比稱重后，通過180目標(biāo)準(zhǔn)篩3次，置于研缽中；將酚醛樹脂液與50ml丙酮充分溶解，均勻倒向研缽中的混合料，使用研缽棒進(jìn)行攪拌，直至所有原料混勻?yàn)橹梗?br> (2)將步驟(I)所得砂輪混合料緩慢倒入模具中并刮平，使用冷壓機(jī)成型，成型壓力25MPa，無需保壓，出模后得到磨料層坯體；
(3)將磨料層坯體放入100°C的恒溫烘箱中，保溫2小時(shí)，取出后放入燒結(jié)爐中，采用分段式升溫至最高燒結(jié)溫度680°C，保溫I小時(shí)后，隨爐冷卻至室溫；
(4)使用環(huán)氧樹脂膠將燒結(jié)后的磨料層與所需基體粘接在一起，得到砂輪坯體；
(5)將砂輪坯體分別經(jīng)過內(nèi)圓磨加工，外圓磨加工，端面磨加工，精車加工，達(dá)到圖紙所要求的形狀和尺寸，得到所述周邊磨砂輪。
[0016]其中，所述陶瓷結(jié)合劑的制備流程如下:
(a)將原料按照以下質(zhì)量百分比混合均勻:二氧化硅40%?60.5%，氧化鋁5.5%?17%，硼酸25%?35%，碳酸鈉2%?7%，氫氧化鋰8%?11%，氧化鈣2%?6% ；
(b)將所得混合料在熔塊爐中1380°C?1400°C熔煉，急速冷卻后球磨成粉體，通過240目標(biāo)準(zhǔn)篩，即為陶瓷結(jié)合劑。
[0017]本發(fā)明的砂輪基體可以是鋼基體、招基體、硬質(zhì)合金基體、招合金基體或欽合金基體。
[0018]本發(fā)明中，氧化鋁空心球、酚醛樹脂液、丙酮、氧化鋁、二氧化硅、硼酸、碳酸鈉、氫氧化鋰、氧化鈣均為市售商品；酚醛樹脂液、丙酮、氧化鋁、二氧化硅須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；硼酸、碳酸鈉、氫氧化鋰、氧化鈣為分析純級(jí)別，市場(chǎng)有售，須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
[0019]由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn):
1.本發(fā)明的周邊磨砂輪采用氧化鋁空心球作為造孔劑，相比碳粉造孔的普通陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪，具有氣孔為球形，且氣孔分布均勻，孔徑均勻，孔徑可控的優(yōu)點(diǎn)，有利于磨屑的排出，無堵塞現(xiàn)象，砂輪非常鋒利。
[0020]2.本發(fā)明采用的金剛石晶型規(guī)則，粒度均勻，能夠加工出高質(zhì)量、高精度的PCBN刀片，且金剛石強(qiáng)度中等，砂輪使用中可自行破碎，保證砂輪鋒利性的同時(shí)降低修整間隙。
[0021]3.本發(fā)明的陶瓷結(jié)合劑熔點(diǎn)低，結(jié)合度高，砂輪使用過程中金剛石不易脫落，提高了砂輪壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是實(shí)施例一中本發(fā)明的周邊磨砂輪結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0023]圖2是圖1中砂輪的剖面圖。
[0024]圖3是圖2中A處的局部放大示意圖。[0025]其中:1、基體；2、磨料層。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述: 實(shí)施例一:參見圖1至3所示，一種加工PCBN刀片用周邊磨砂輪，包括砂輪基體和位于砂輪基體上的磨料層，所述磨料層經(jīng)環(huán)氧樹脂膠與基體粘接固定。
[0027]所述基體為圓環(huán)形鋼基體，直徑為400mm,厚度為33mm。
[0028]所述磨料層為圓環(huán)型，外徑為400mm,環(huán)寬為15mm,厚度為7mm。
[0029]所述磨料層原料組成及質(zhì)量百分比為:金剛石55%，陶瓷結(jié)合劑32%，造孔劑8%，酚醛樹脂液5%。
[0030]所述磨料層氣孔率45%，孔徑為60~80 μ m。
[0031]實(shí)施例二:一種加工PCBN刀片用周邊磨砂輪，包括砂輪基體和位于砂輪基體上的磨料層，所述磨料層經(jīng)環(huán)氧樹脂膠與基體粘接固定。
[0032]所述基體為圓環(huán)形招基體，直徑為350mm,厚度為77.5mm。
[0033]所述磨料層為圓環(huán)型，外徑為350mm,環(huán)寬為IOmm,厚度為14.5mm。
[0034]所述磨料層原料組成及質(zhì)量百分比為:金剛石64%，陶瓷結(jié)合劑28%，造孔劑3%，酚醛樹脂液5%。
[0035]所述磨料層氣孔率37%，孔徑為60~80 μ m。
[0036]實(shí)施例三:一種加工PCBN刀片用周邊磨砂輪，包括砂輪基體和位于砂輪基體上的磨料層，所述磨料層經(jīng)環(huán)氧樹脂膠與基體粘接固定。
[0037]所述基體為圓環(huán)形招基體，直徑為400mm,厚度為14mm。
[0038]所述磨料層為圓環(huán)型，外徑為400mm,環(huán)寬為12mm,厚度為8mm。
[0039]所述磨料層原料組成及質(zhì)量百分比為:金剛石50%，陶瓷結(jié)合劑35%，造孔劑10%，酚醛樹脂液5%。
[0040]所述磨料層氣孔率48%，孔徑為80~100 μ m。
[0041]參見表1所示，為本發(fā)明的周邊磨砂輪和現(xiàn)有砂輪進(jìn)行相同加工過程的部分參數(shù)對(duì)比:
表1本發(fā)明的周邊磨砂輪和現(xiàn)有砂輪進(jìn)行相同加工過程的部分參數(shù)對(duì)比
【權(quán)利要求】
1.一種加工PCBN刀片用周邊磨砂輪，包括砂輪基體和位于砂輪基體上的磨料層，所述磨料層包括金剛石、陶瓷結(jié)合劑、造孔劑和酚醛樹脂液，其特征在于:所述磨料層中各原料的重量百分比含量為，金剛石44?65%，陶瓷結(jié)合劑22.5?40.5%，造孔劑0.5?10%，酚醛樹脂液5?10% ;所述陶瓷結(jié)合劑的原料組成及其重量百分比含量為，二氧化硅40%?60.5%，氧化鋁5.5?17%，硼酸25?35%，碳酸鈉2?7%，氫氧化鋰8?11%，氧化鈣2?6% ;所述造孔劑為氧化鋁空心球。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加工PCBN刀片用周邊磨砂輪，其特征在于:所述砂輪基體和磨料層經(jīng)環(huán)氧樹脂膠粘接固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加工PCBN刀片用周邊磨砂輪，其特征在于:所述基體為圓環(huán)形，所述基體直徑為200?400mm,厚度為22?100mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加工PCBN刀片用周邊磨砂輪，其特征在于:所述磨料層為圓環(huán)形，所述磨料層外徑為200?400mm,環(huán)寬為5?25mm,厚度為3?15mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種加工PCBN刀片用周邊磨砂輪，其特征在于:所述基體直徑為400mm,厚度為33mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種加工PCBN刀片用周邊磨砂輪，其特征在于:所述磨料層外徑為400mm,環(huán)寬為15mm,厚度為7mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加工PCBN刀片用周邊磨砂輪，其特征在于:所述氧化鋁空心球抗壓強(qiáng)度為21?40MPa。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加工PCBN刀片用周邊磨砂輪，其特征在于:所述磨料層的氣孔率為30%?60%,氣孔孔徑為40?100 μ m。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種加工PCBN刀片用周邊磨砂輪，其特征在于:所述磨料層的氣孔率為45%，氣孔孔徑為60?80 μ m。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加工PCBN刀片用周邊磨砂輪，其特征在于:所述氧化鋁粒度為600目，所述二氧化硅粒度為800目。
【文檔編號(hào)】B24D5/00GK103753413SQ201410011753
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月10日
【發(fā)明者】李偉超, 王凱平 申請(qǐng)人:蘇州賽力精密工具有限公司