專利名稱：粘結(jié)磨具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及粘結(jié)磨具，特別是砂輪。它一般由分散的、不同粒度的磨料與不同性質(zhì)的連續(xù)粘結(jié)材料，例如玻璃、固化樹脂或金屬混合而成。其中某些磨料是一種稱之為“超級(jí)磨料”的材料，例如金剛石、立方氮化硼(CBN)或類似物。金剛石和立方氮化硼(CBN)可以是單晶體或多晶體。超級(jí)磨料比某些傳統(tǒng)磨料，例如氧化鋁、氧化鋯-氧化鋁和碳化硅，硬得多，但也貴得多。
每單位體積的超級(jí)磨料的價(jià)格一般是其它傳統(tǒng)磨料的一千倍，但是在磨削某些材料例如工具鋼時(shí)，這種花費(fèi)是值得的。采用超級(jí)磨料的粒度范圍主要約為100-400。一般來說，在現(xiàn)有技術(shù)中，已發(fā)現(xiàn)雖然在一個(gè)含有超級(jí)磨料的砂輪中，通常要求有一定量的氣孔，但是含有超級(jí)磨料的磨具的整個(gè)磨削性能與超級(jí)磨料在該磨具中所占的體積百分?jǐn)?shù)密切相關(guān)。在現(xiàn)有技術(shù)中，已把超級(jí)磨料與傳統(tǒng)磨料在磨具中一起使用，但是在這種產(chǎn)品中傳統(tǒng)磨料的功能主要是作為一種填料，若作為磨料在磨具用于硬工件例如工具鋼磨削時(shí)，對(duì)整個(gè)磨具的壽命沒有什么作用。例如1987年3月24公告的馬可霍夫(Makhouf)等人的美國專利US4652277指出，使用碳化硅和氧化鋁有助于使僅在輪緣部分有立方氮化硼(CBN)的砂輪輪緣部分和心部的熱膨脹系數(shù)盡可能相互接近。但是它沒有提出這些傳統(tǒng)磨料做為磨料對(duì)砂輪的磨削性能直接有所貢獻(xiàn)的建議。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，把一種特殊類型的燒結(jié)氧化鋁磨料與超級(jí)磨料一起使用，可使含有給定體積百分比的超級(jí)磨料的粘結(jié)磨具的磨削效率在很多應(yīng)用中得到明顯提高。適合于本發(fā)明的鋁土磨料磨粒在此被稱之為“微晶氧化鋁”或“MCA”。這些磨料可以用例如美國專利US4623364和US4314827所述的溶膠、凝膠工藝制造。而以前一項(xiàng)專利的工藝最佳，它把十分細(xì)小的“晶種”加到溶膠中，晶種材料的量不超過最終產(chǎn)品中氧化鋁總重量的5%，最好不超過2%。與不采用晶種的美國專利US4314827的工藝相比，采用引晶技術(shù)獲得的晶體結(jié)構(gòu)細(xì)小得多，而且引晶產(chǎn)品制造的磨料具有更高的密度和硬度。MCA在砂輪成分中可以占到砂輪體積的大約47%，到少至占砂輪體積的10%。顯然，MCA的量越大，所節(jié)省的成本越多。
用于本發(fā)明的微晶氧化鋁的特征在于它最好是一種微結(jié)構(gòu)，正如通過在光學(xué)或電子顯微鏡下放大5000～20000倍作傳統(tǒng)的橫截面檢查所揭示的那樣，它主要含有致密的十分細(xì)小的α氧化鋁晶體或鋁尖晶石例如鋁酸鎂的晶體。大多數(shù)微晶的最大尺寸不超過0.7微米，而且經(jīng)常是不超過0.3微米。大多數(shù)微晶在放大約5000倍時(shí)，一般很少或沒有規(guī)則面而且大致等軸，縱橫比不大于2，通常小于1.5。
除上述主要微晶特征外，本發(fā)明所用的微晶氧化鋁MCA能夠達(dá)到其它材料體積的大約40%。所說的其它材料，例如粗氧化鋁條狀晶體，據(jù)信是由一些主要是更細(xì)小的微晶生長形成的，或由具有粗劣晶界的尖晶石基體形成的。
本發(fā)明所用的微晶氧化鋁磨料MCA最好具有至少90%的密度，更好是具有與它們的化學(xué)分析相一致的至少95%的理論密度，而且最好具有至少16千兆帕的硬度，更好是至少18千兆帕，最最好是至少19千兆帕的硬度。
本發(fā)明所用的微晶氧化鋁MCA可以利用各種工藝制造。最好是利用美國專利US4623364;4314827;4744802所述和要求權(quán)利的那些工藝制造。因此它們被參考寫入本說明書。根據(jù)第一和第三篇專利所制成的磨料是通過把十分細(xì)小的晶體晶種顆粒與溶膠或凝膠相混合制成的，溶膠或凝膠含有水化形式的氧化鋁，例如勃姆石，而且也可以任意含有其它能夠與部分氧化鋁成份形成尖晶石的材料，例如氧化鎂。然后使加了晶種的溶膠或凝膠干燥，并把干的加了晶種的凝膠經(jīng)過適當(dāng)?shù)臅r(shí)間加熱到一適當(dāng)?shù)臏囟龋援a(chǎn)生所要求的微結(jié)構(gòu)。磨料磨粒的微結(jié)構(gòu)最好是無晶格的。在最后加熱之前或之后，都能完成磨粒的分選，但最好在加熱之前進(jìn)行，因?yàn)檩^容易。
美國專利US4623364清楚指出，任何有效的晶種材料，例如氧化鐵，都可以替換α氧化鋁晶種，而且雖然一般最好用考垂哥(Cottringer)指出的溶膠和晶種，但任何形式的水化氧化鋁溶膠或凝膠都可以引晶。在使用考垂哥指出的最佳材料時(shí)，晶種最好細(xì)小到實(shí)際所能夠獲得的程度，晶種的總量不超過最終產(chǎn)品中全部氧化鋁重量的5%，不超過2%更好。
根據(jù)本發(fā)明，把細(xì)小微晶氧化鋁磨粒和一起使用的超級(jí)磨料磨粒與普通粘結(jié)劑配料混合，并任意加入多孔結(jié)構(gòu)的形成料，壓成適當(dāng)?shù)男螤?，再?jīng)加熱形成成分大致均勻的磨具。所有這些都是按照傳統(tǒng)的磨料粘結(jié)方法和實(shí)踐進(jìn)行的。該技術(shù)中普通的任何一般類型的粘結(jié)劑，例如玻璃或陶瓷、熱固樹脂、或金屬，都可以有效地使用，也可用混合粘結(jié)劑，如金屬填充熱固樹脂粘結(jié)劑和樹脂浸漬陶瓷粘結(jié)劑。所有公知的填料，活性的和非活性的，都可用于本發(fā)明，例如，在超級(jí)磨料砂輪中的聚四氟乙烯、石墨和銀，以及硫酸鉀、冰晶石、蘭晶石等。另外，本發(fā)明的混合磨料的特征是能夠集中分布在磨具的外部，例如通過電鍍把磨粒夾在支撐面上的金屬電鍍層之中，或通過把混合磨料放在釬焊型金屬合金的周圍，然后在真空爐中局部軟化或熔化合金，使磨料充分滲進(jìn)合金之中，以便在磨具冷卻后能夠固定住它們。這也是傳統(tǒng)的適合于使用在本發(fā)明上的制造技術(shù)。一般來說，根據(jù)本發(fā)明，現(xiàn)有技術(shù)中公知的任何傳統(tǒng)類型或形狀的采用相當(dāng)數(shù)量的超級(jí)磨料的粘結(jié)磨具，都可用本發(fā)明提供的用具有細(xì)小微晶氧化鋁磨料取代部分超級(jí)磨料的方法，以另一種常規(guī)方式有利地制造出來。
本發(fā)明的實(shí)踐和價(jià)值可從以下不受限制的實(shí)例中進(jìn)一步得到理解。
實(shí)例1-5與對(duì)比實(shí)例C1-C6這些實(shí)例所述的砂輪是用一種特殊類型的陶瓷粘結(jié)劑制造的，它具有表1所示的組分。
表1陶瓷粘結(jié)劑Ⅰ的組分氧化物分子式Na2O K2O MgO CaO SiO2Al2O3B2O3Fe2O3TiO2克分子數(shù)0.470.070.250.213.770.580.650.010.03配料以傳統(tǒng)方式混合之后，壓成半成品，放在窯中以每小時(shí)60℃的速度加熱到1100℃，然后在無外來熱輸入的條件下閉窯冷卻，直到窯達(dá)到室溫為止。使用了三種類型的磨料來源于通用電氣公司的普通單晶立方氮化硼，在下表中以CBN表示由馬薩諸塞洲烏司德的諾頓公司(NortonCompanyofWorcester，Massachusetts)制造的并稱為SG的微晶鋁土磨料，在下表中以MCA表示;以及來自諾頓公司的牌號(hào)為32A的高純度熔凝氧化鋁磨料，在下表中以32A表示。全部所用磨料粒度等級(jí)是ANSI標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的150或180。為這些實(shí)例所制砂輪，外徑大約19mm，中心安裝孔直徑大約6.35mm，厚度大約15.9mm。砂輪的具體組分見表2。
表2實(shí)例1-5和對(duì)比實(shí)例C1-C6的砂輪組分實(shí)例號(hào)體積百分比備注氣孔率CBNMCA32AC137 0 0 48C238 0 48 0C338 0 48 0 ＊13834502386420338939042525230C425 25 0 23 ＊52537.59.50＊C525 37.5 0 9.5 ＊C625 50 0 0 ＊＊這些砂輪的粘結(jié)劑中使用了普通高鋁紅柱石填料。
具有表2所示組分的砂輪，用具有外徑大約70mm，中心孔直徑大約25.4mm，厚度大約9.5mm的圓盤工件進(jìn)行磨削試驗(yàn)。在一種在此簡(jiǎn)稱為“ID磨削”類型的試驗(yàn)中，這種圓盤的內(nèi)徑在砂輪以每分鐘10，000英尺的圓周速度下迴轉(zhuǎn)，以每分鐘磨去金屬2.43cm3/min(低)和5.74cm3/min(高)兩種特定體積去除量為進(jìn)給率，并假定砂輪無磨損的條件下進(jìn)行內(nèi)圓磨削。磨削時(shí)用一迴轉(zhuǎn)的金剛石工具以傳統(tǒng)方法定期修整砂輪。砂輪和工件在磨削時(shí)用充足的普通油流(無色或Bagley 1572型)冷卻。砂輪用普通磨床(Bryant 263型)驅(qū)動(dòng)。工件由A.I.S.I.52100號(hào)工具鋼制成，淬硬到洛氏硬度Rc60，磨削試驗(yàn)結(jié)果見表3?！癎比”是磨掉的金屬體積與磨去該數(shù)量的金屬時(shí)砂輪磨損的體積之比。所示的相對(duì)G比和相對(duì)吸收功率值是取砂輪C1的數(shù)值為100，其它砂輪的數(shù)值與之相比較，所得的與砂輪C1這一值的相應(yīng)比值。
表3用實(shí)例1-5和對(duì)比實(shí)例C1-C6的砂輪在淬硬的52100號(hào)鋼上進(jìn)行磨削試驗(yàn)結(jié)果砂輪工件金屬去除率相對(duì)標(biāo)稱實(shí)際G比吸收CBN型號(hào) Cm3/min 絕對(duì)相對(duì)功率體積%C1低 2.38 1166 100 100 0高5.24426100100C2低 2.29 1250 107 164 0高5.421688396147C3低 2.16 1981 170 211 0高5.1960814319831低2.2940003421983高5.01426610002092低2.2968295861466高5.1111，45226881723低2.2886227391299高5.29867320351374低2.3942213629625高5.344241995129C4低 2.43 4802 412 60 255低2.3485227318637.5高5.4948451137111C5低 2.39 16890 1448 79 37.5高5.52113592666168C6低 2.34 11329 972 93 50高5.46112342637111
這些結(jié)果表明，僅有6%CBN(立方氮化硼)的混有微晶氧化鋁磨料的2型砂輪，卻具有和現(xiàn)有技術(shù)中含10倍以上昂貴CBN磨料的C5型砂輪大致相同的G比和吸收功率。其G比比任何其它試驗(yàn)砂輪好得多，不會(huì)吸收如此之多的功率而喪失G比方面的優(yōu)勢(shì)。在低進(jìn)給率時(shí)，3型砂輪的G比高于任何其它CBN少于37.5%的試驗(yàn)砂輪，而不吸收過多的功率，因此具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，甚至CBN少到3%的砂輪也具有比沒有一點(diǎn)CBN的試驗(yàn)砂輪更好的性能。
對(duì)比實(shí)例C8-C9除MCA被32A磨料替換外，實(shí)例C8和C9完全按上述實(shí)例1、2和3一樣制造和試驗(yàn)。這些砂輪的磨削效率比1、2和3型砂輪的十分之一還低。
實(shí)例6和對(duì)比實(shí)例7-96型砂輪具有3型砂輪同樣的組分。但是壓成的砂輪半成品被加熱到最高930℃而不是1100℃。對(duì)比實(shí)例7具有25%體積的CBN，25%體積的氣孔率和23%體積的粒度為150的熔凝氧化鋁磨料，并加熱到最大930℃，其它方面與4型砂輪一樣。對(duì)比實(shí)例C8和C9除C8中的CBN磨料被MCA磨料全部替換，以及C9中的CBN磨料被32A全部替換外，和C7一樣。所有這四種類型的組分都制成外圓磨削試驗(yàn)用的直徑為127mm的砂輪，和內(nèi)圓磨削試驗(yàn)用的直徑為76.2mm的砂輪。除了工件選用的鉻鎳鐵合金718和A.I.S.I.-M7號(hào)工具鋼，以及前面選用的A.I.S.I-52100號(hào)鋼外，磨削的試驗(yàn)條件與前面所述實(shí)例完全相同，工件的內(nèi)、外圓均以多種金屬去除率進(jìn)行磨削，從這些試驗(yàn)得到的具有代表性的數(shù)據(jù)，在油(無色和Bagly 1572號(hào))中磨削的由表4給出;在水和水溶性油乳化液中磨削的由表5給出。
表46型和C7-C9型砂輪在油中的磨削性能砂輪磨削型號(hào)鉻鎳鐵合金718A.I.S.I52100A.I.S.TM7G比RMRG比RMRG比RMR磨內(nèi)圓C71600 1 3000-4000 4-6 1500 6680012250410503C8150 1 300 8 90 6C950 1 150 4 30 3磨外圓C72130 1 2000-3200 1 1000 2627012000-320016001C890 1 320 8 100 3C930 1 80 2 20 1注RMR＝relativemetalremovalrate(相對(duì)金屬去除率)一般來說，在表4和表5所示的試驗(yàn)類型中，G比值隨金屬去除率的增加而減小。表中既給出金屬去除率范圍又給出相應(yīng)的G比值范圍時(shí)，應(yīng)理解為最高G比值通常與最低的金屬去除率對(duì)應(yīng)。表中僅給出G比值的范圍，說明實(shí)際結(jié)果變化可以是很大的。這種可變性可能是由于所試驗(yàn)的那批金屬的變化或是未知因素制成的。
表4說明，根據(jù)本發(fā)明的砂輪在磨削52100材料的外圓時(shí)，在性能上基本與幾乎三種類型含有同樣多的昂貴超級(jí)磨料的砂輪等效。而且或許除鉻鎳鐵合金的外圓磨削外，全部試驗(yàn)表明，與富集超級(jí)磨料的砂輪比較，本發(fā)明的砂輪是有經(jīng)濟(jì)效益的。本發(fā)明的砂輪較所試驗(yàn)的不含任何超級(jí)磨料的現(xiàn)有技術(shù)的砂輪優(yōu)越得多。
表56型和C7-C9型砂輪在水溶性油中的磨削性能磨削砂輪鉻鎳鐵合金718A.I.S.I-52100A.I.S.IM7型號(hào)G比RMRG比RMRG比RMR磨內(nèi)圓C740 0.2 400-1200 1-1.5 200-700 0.4-16120.153000.6700.25C88 0.3 120 1.0 12 1.0C98 0.3 80 0.6 8 0.6磨外圓C730 0.15 1000 0.6 150 0.4650.11500.4250.15C87 0.6 60 2.0 10 0.8C95 0.6 25 1.0 6 0.6注RMR＝relativemetalremovalrate(相對(duì)金屬去除率)表5中的數(shù)據(jù)說明，根據(jù)本發(fā)明的砂輪的相對(duì)性能用水溶性油乳化液冷卻劑不如直接用油冷卻劑好。即便如此，根據(jù)本發(fā)明的砂輪與無超級(jí)磨料的砂輪相比也是有經(jīng)濟(jì)效益的。
實(shí)例7-8和對(duì)比實(shí)例C10-C11這些實(shí)例說明本發(fā)明應(yīng)用到磨料集中分布在外表面基本成一單層的磨具上的情況，在這些特定情況下，粘結(jié)劑是一種釬焊合金，并按如下步驟應(yīng)用1)在預(yù)成形件典型地是鋼時(shí)，先進(jìn)行清理并噴砂;
2)在預(yù)成形件上涂上釬焊膏，釬焊層厚度隨粒度大小、濃度、磨粒暴露程度等因素變化;
3)把磨料散布在釬焊膏上;
4)把工件放進(jìn)最小真空度為1×10-4乇的真空爐中;
5)根據(jù)所涂釬焊膏，把工件加熱到釬焊溫度;
6)在真空中冷卻工件。
除進(jìn)行裝飾工藝外，工件已完成。
釬焊膏是一種可買到的AWSBVAg-86改良型合金，適用于粘結(jié)濕材料例如陶瓷、金剛石、CBN等難粘結(jié)材料。
這些實(shí)例的所有類型的磨具在有效的外層中的全部磨料具有相同的體積百分比。C10型的磨料都是CBN;C11型是一半CBN，一半38A;C7型是一半CBN，一半MCA;C8型是3/4的CBN，1/4的MCA。SG/CBN試驗(yàn)所用的磨料濃度以100%表示，它表示用散布方法可獲得的最高密度，實(shí)際上這相當(dāng)磨料覆蓋磨具橫截面積的75%左右，或在粒度為80的情況下，大致為1.4ct/in·Sg(克拉/平方英寸)。
這些實(shí)例的產(chǎn)品中，磨料從成品磨具表面突出的程度比所有前述工藝方法制造的砂輪高得多。這就使這種類型的產(chǎn)品具有快的初切削，并相應(yīng)地具有快的初磨損，這使得精確測(cè)定磨具的體積磨損很困難。因此，對(duì)這些實(shí)例，測(cè)量性能的方法改為測(cè)量去除的金屬體積與相應(yīng)的砂輪半徑的變化，而不是測(cè)量其體積的變化。在一個(gè)具有代表性的試驗(yàn)條件下的結(jié)果表示在表6中。
表6實(shí)例7-8和C10-C11型磨具的磨損和去除的金屬體積的比較相對(duì)累積磨具直徑累積減小mm切削金屬體積 7 8 C10C1130.1010.1010.0960.12340.1040.1400.1030.18260.1210.1730.1210.17790.1270.2030.1270.208表6說明7型和C10型幾乎可以匹敵，而其他類型則不如。因?yàn)?型所含超級(jí)磨料僅僅是C10型的一半，這清楚表明7型更經(jīng)濟(jì)。
實(shí)例9和對(duì)比實(shí)例C12這些實(shí)例說明本發(fā)明的具有熱固樹脂粘結(jié)劑的磨具和干磨時(shí)的試驗(yàn)。對(duì)比實(shí)例C12具有25%體積的涂鎳CBN磨料(這種具有涂層的氮化硼以下用CB表示)。實(shí)例9有同樣量的CBN，但還有4.75%體積的粒度為100MCA。兩種砂輪的半成品粘結(jié)物組成如下CBN+磨料涂層+六氟硅酸鈉47.0%體積長流酚樹脂+石灰36.7%體積液態(tài)啡 #160; 2.3%體積銀粉14.0%體積為制造粘結(jié)磨料，磨料和粘結(jié)劑以傳統(tǒng)方式混合，然后裝入鋼模中并且在大約160℃、40兆帕的壓力下模壓30分鐘左右，以生產(chǎn)出成品砂輪。
以3600英尺/分的圓周速度磨削由A.I.S.I.M-2型鋼制成的淬硬到洛氏硬度Rc65的工件，用表7所示的四種不同的固定進(jìn)給量進(jìn)行試驗(yàn)。
表79型和C12型砂輪的相對(duì)G比和相對(duì)吸收功率進(jìn)給深度mm0.0250.0760.1270.1789型的G比/C12型的G比1.3 1.37 1.44 1.479型的吸收功率/C12型的吸收功率1.21 1.20 1.11 1.05由于兩種類型的砂輪的G比之比總是高于功率吸收速率之比，因此根據(jù)本發(fā)明的砂輪隨著進(jìn)給深度的增加，其優(yōu)越性也愈明顯。
實(shí)例10-11這些實(shí)例說明使用陶瓷型粘結(jié)劑對(duì)本發(fā)明的砂輪的性能有重要作用。
陶瓷粘結(jié)砂輪外徑為127mm，厚16mm，中心孔徑22mm，是按傳統(tǒng)方式制造的。以10型表示的一套砂輪用3GF259A型玻璃料粘結(jié)，它可從賓夕法尼亞州皮塔斯堡的O.霍麥公司(O.HommelCo.，Pittsburgh，Pennsylvania)購得，并在900℃下焙燒，以燒熟粘結(jié)劑。另一套砂輪以11型表示，它用從馬薩諸塞州烏斯特的諾頓公司(NortonCompanyofWorcester，Massachusetts)購得的HA4型粘結(jié)劑粘結(jié)，這些砂輪也在900℃下焙燒。該砂輪是可廣泛用于很多磨削方式的直環(huán)型砂輪，其上的磨料是金剛石或CBN。砂輪的環(huán)或砂輪的磨削部分是由下列混合成分組成的，并形成所示的成品體積百分比組分。
10型砂輪11型砂輪材料成品成品體積%混合成分體積%混合成分CBN98.2g98.19(140/170(140/170粒度)粒度)US-4623364所述粒度150的MCA磨料3939.6g3939.96gO.Hommcl公司玻璃料2716.9gHA4粘結(jié)劑14.6110.56g水4.83g甘油0.54g甲醇纖維素0.13g糊精0.21gAeromer302.08g氣孔2537.39
砂輪心部具有下列混合成份和成品體積百分比組分10型砂輪11型砂輪材料成品體積混合成分成品體積混合成分%%38A，粒度15044.8342.78g39298.97gSiC，粒度150956.32gO.Hommel公司玻璃料25.2118.05gHA4粘結(jié)劑14.6179.00g水28.04g甘油3.16g甲醇纖維素0.74g糊精1.56gAeromer3015.31g氣孔3037.39制成后的沙輪用10∶1的水和水溶性油比例配制的乳化液作冷卻液，對(duì)52100鋼進(jìn)行磨削試驗(yàn)。磨削時(shí)10型砂輪的G比幾乎是11型砂輪的兩倍，而吸收功率還稍小一些。應(yīng)當(dāng)注意，10型砂輪的磨削部分含有25%體積的氣孔，而11型砂輪是37.39%。燒結(jié)后的粘結(jié)劑性質(zhì)較軟，因此磨削時(shí)沒有頂磨現(xiàn)象，加到10型砂輪中的粘結(jié)劑較多，使得兩種砂輪具有差不多同樣的實(shí)際硬度。
實(shí)例12和對(duì)比實(shí)例C12這些實(shí)際說明本發(fā)明的沒有特別突出在外部的磨料的金屬粘結(jié)砂輪的使用情況。實(shí)例12使用了體積比為3∶1的CBN和MCA磨料，而對(duì)比實(shí)例C12全部是CBN磨料，且具有相同的總體積。粘結(jié)劑的組分是81.4%的銅和18.6%的錫。砂輪的制造是通過把銅、錫粉末與加濕劑相混合，然后加入磨料并再次混合，在大約330兆帕的壓力下冷壓入一個(gè)芯子，制成砂輪半成品。在混合了氮和氫的氣氛中燒結(jié)，經(jīng)過5小時(shí)達(dá)到550℃左右終溫，并保溫3小時(shí)。全部砂輪制造工藝，除用混合型磨料外，都是傳統(tǒng)技術(shù)。同一類型的砂輪同樣條件下的兩個(gè)試驗(yàn)的平均值表明，12型的G比高出C12型17%，而吸收的功率少大約10%，因此12型是更可取的。
實(shí)例13和對(duì)比實(shí)例C13這些實(shí)例說明本發(fā)明的磨削鋼用的以油冷卻的熱固樹脂粘結(jié)劑砂輪的使用情況。實(shí)例13類似于實(shí)例9，除了磨料的總量是體積的25%，其中1/4是MCA，其余磨料是CB之外。13型與C12型砂輪，在低進(jìn)給速度下，用油冷卻磨削淬硬到洛氏硬度Rc65的A.I.S.I.M-2型鋼的對(duì)比試驗(yàn)說明，13型砂輪的G比高于C12型砂輪，而吸收的功率還略少一些。
實(shí)例14和15這些實(shí)例與實(shí)例9密切相關(guān)，除所用MCA磨料用傳統(tǒng)的化學(xué)涂附法鍍鎳，所得鍍層厚度相當(dāng)于鍍過的磨料重量的54%之外，所用材料與那個(gè)實(shí)例相同。除這點(diǎn)變化外，實(shí)例14與實(shí)例9相似，而實(shí)例15與實(shí)例14除所用磨料的量具有6.25%體積MCA和18.70%體積CB之外也相似。在干磨實(shí)例9所說明耐種質(zhì)?，諒T├嘈偷納奧值南嘍孕閱芰性詒 中。
表814型、15型和C12型砂輪的相對(duì)G比和相對(duì)吸收功率進(jìn)給深度mm0.0760.1270.17814型G比/C12型G比1.30 1.60 2.5815型G比/C12型G比1.30 1.79 2.2314型吸收功率/C12型吸收功率1.24 1.22 1.1615型吸收功率/C12型吸收功率1.12 1.04 0.99比較表8和表7中的數(shù)據(jù)表明，在MCA磨粒鍍鎳時(shí)，用這種粘結(jié)劑的本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)更為明顯。14型和15型砂輪，除在磨削時(shí)用水乳化油冷卻工件外，也進(jìn)行了同樣類型的磨削試驗(yàn)。14型和15型與C12型砂輪相比較的G比方面的優(yōu)越性從表8所表明的水平明顯下降了，但并未全部消失。
權(quán)利要求
1.一種粘結(jié)磨具，一般由分散的、不同粒度的磨料粘結(jié)在與該磨料化學(xué)性質(zhì)不同的一種粘結(jié)材料的基體上組成，其改進(jìn)之處是磨具中具有超級(jí)磨料和鋁土兩種磨料，鋁土磨料主要由最大尺寸不超過一微米的，大致等軸的α氧化鋁或鋁尖晶石微晶體所組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粘結(jié)磨具，其中所述的微晶體的最大尺寸不超過0.7微米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粘結(jié)磨具，其中所述的微晶體的最大尺寸不超過0.3微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的一種粘結(jié)磨具，其中所述的氧化鋁磨料是無晶格的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4、5或6所述的一種粘結(jié)磨具，其中所述的氧化鋁磨料具有至少18千兆帕的硬度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的一種粘結(jié)磨具，其中所述的粘結(jié)材料基本上是由金屬氧化物組成的一種玻璃。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述的一種粘結(jié)磨具，其中超級(jí)磨料的體積不超過磨具總體積的9%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的一種粘結(jié)磨具，其中所述的粘結(jié)材料是一種酚的樹脂固化物，而且該氧化鋁磨料在被粘結(jié)進(jìn)磨具之前鍍了鎳。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的一種粘結(jié)磨具，其中所述的氧化鋁磨料的制造工藝由下列步驟組成a)把水化氧化鋁的溶膠或凝膠與亞微晶體晶種混合起來，以便有效地經(jīng)過加熱把水化氧化鋁轉(zhuǎn)化成α氧化鋁晶體，b)使步驟a)中形成的混合物干燥，c)在低于1500℃的溫度下，對(duì)步驟b)中干燥好的混合物經(jīng)過充分時(shí)間的加熱，以便把氧化鋁成分轉(zhuǎn)化成α氧化鋁或鋁尖晶石，以及d)從步驟c)的產(chǎn)品中選出適當(dāng)?shù)燃?jí)大小的磨料。
全文摘要
粘結(jié)磨具，它比現(xiàn)有技術(shù)中公知的磨削某些硬材料的磨具有更可貴的有效磨削性能。它可以通過把傳統(tǒng)的超級(jí)磨料和氧化鋁磨料結(jié)合起來制成。其特征是，微結(jié)構(gòu)主要由致密的十分細(xì)小的α氧化鋁晶體或鋁尖晶石例如鋁酸鎂組成。在最佳類型的氧化鋁磨料中的主要微晶體最大尺寸不超過0.3微米，而且一般在放大約5000倍時(shí)，顯示很少或沒有規(guī)則面，而且大致等軸，縱橫比不高于2，通常小于1.5。
文檔編號(hào)B24D3/00GK1032512SQ88107748
公開日1989年4月26日 申請(qǐng)日期1988年9月14日 優(yōu)先權(quán)日1987年9月14日
發(fā)明者查爾斯V·魯?shù)? 倫納德·K·普卡特, 克里斯奧特·薩布曼安 申請(qǐng)人:諾頓公司