專利名稱：立方氮化硼槽磨砂輪及其制造方法
技術領域：
本發明是涉及一種磨具，特別是一種立方氮化硼槽磨砂輪及其制造方法。
背景技術：
物質文明為人們的精神生活注入了新的活力，特別是飛速發展著的科學技術，使新產品、新材料不斷出現，極大的豐富了人們生活的需求，隨著人們生活和經濟條件的提高，空調、冰箱已進入千家萬戶，而空調、冰箱的壓縮機部件，如曲軸、滾套、滑塊、上、下蓋等都要求很高的精度，所采用的材料一般都為高速鋼等難磨材料，采用碳化硅、剛玉制造的磨具加工效率低，修整頻繁，粗糙，難以達到要求，生產的壓縮機噪音大，壽命短，成本高，而進口部件和磨具價格高昂，成本更高，經濟上難被接受，因此，高強度的部件加工用的磨具有待革新和提高。
發明內容
針對上述情況和實際的需要，本發明之目的就是提供一種新型的立方氮化硼槽磨砂輪及其制造方法，可有效解決空調、冰箱壓縮機等高速鋼部件的加工磨削，特別是對有槽部件的加工磨制問題，其解決的技術方案是，砂輪基體中心有安裝孔，安裝孔上下兩端與安裝孔同心開有卡槽，砂輪基體外周邊呈斜面狀的扁平面體，扁平面體外周邊上經粘結層裝有立方氮化硼磨面層，其制造方法是配制混料、再成型、干燥、燒結、經驗測整形后，再將立方氮化硼磨面層粘結在基體外圓周上，硬化加工后，檢驗包裝即可，本發明產品結構簡單，易生產，使用方便，壽命長，加工部件精度高，平整，成本低，是對現有砂輪創造性的改進，有廣闊的開發應用市場。
四
圖1為本發明砂輪的結構剖面主視圖。
圖2為本發明砂輪的俯視圖。
圖3為本發明制造工藝流程圖。
五具體實施例方式
以下結合附圖對本發明的具體實施方式
作詳細說明。
由圖1給出，本發明砂輪是砂輪基體1中心有安裝孔2，安裝孔上下兩端與安裝孔2同心開有卡槽3，砂輪基體1外周邊為呈斜面狀的扁平面體5，扁平面體5外周邊上經粘結層6固裝有立方氮化硼磨面層4。
砂輪基體1為空心金屬圓盤體，立方氮化硼即市場上所稱的超強磨削CBN材料，基體尺寸大小視需要可制成系列產品。
砂輪直徑一般為208-4000mm；基體厚一般為12.5-30mm；內固定孔直徑一般為32-203mm；砂輪磨面層寬一般為6mm；砂輪磨面層高一般為1.4-4.5mm；基層平面體直徑一般為160-345mm，具體可根據實用情況確定。
本發明砂輪其制造方法，如圖3所示，首先將金屬基體1按要求用車床加工成所需的圓片狀體(空心金屬圓盤體)，再將立方氮化硼磨面層經粘結層牢固的粘結在金屬基體外豎向周邊上，所說的立方氮化硼磨面層是由以重量百分計的立方氮化硼45.2％、糊精粉1.8％、白剛玉28.5％、濕潤劑4.1％、核桃殼粉1.8％、結合劑18.6％，總量為100％混配制成。
其中結合劑可為氧化硅或三氧化二鋁或氧化鋰或氧化鎂；濕潤劑是由每200g水中加入1g的糊精粉配制而成。組份中凡固體成份均是已加工好的或市售的粉狀物。
立方氮化硼磨面層的制造方法是，在200/230以粗料濕混時，將立方氮化硼與白剛玉混勻后，加入濕潤劑充分混合，使每顆砂粒都被濕潤劑浸潤，根據料的多少和粗細決定混料時間長短，一般500克左右的料需攪拌40分鐘，然后加入結合劑、糊精粉、核桃殼粉，用力進行充分攪拌混勻，同時要經常用毛刷清理混料工具(如研缽)，500克混料攪拌一般需40分鐘，與濕混時間基本一樣，混配好后，過30-60號篩，裝入袋中備用(最好是稱好重量，貼上標簽，寫明粒度及時間等)；若是230/270以細料濕混時，先把立方氮化硼、白剛石、結合劑、核桃粉、糊精粉混合在一起，混配時間為40-100分鐘，然后加入濕潤劑，混合攪拌40-100分鐘，再過60-80號篩，裝入袋中備用；配混料后，選擇所需成型模具，將混料裝入模具內進行成型，裝料應分次進行，一般要3-5次，投料時要進行攪拌、刮平、搗料，搗料時要由輕到重慢慢地均勻進行，最后一次無需搗料，如模具采用組合模具，成型槽磨條和六方塊時，必須進行搗料；如一次成型數種規格的砂輪，要按砂輪的粒度由細到粗的成型順序進行，而且根據砂輪的高低(即立方氮化硼圓環粒體的長短)來決定投料次數，并選擇合適的模具墊塊。
成型后的立方氮化硼磨面層(體)置于烤箱內進行干燥，若是小砂輪采用槽磨條和六方塊成型后可當天進行分級干燥，其干燥溫度為40-140℃，累計時間為8小時，具體見下表干燥曲線1
當外直徑D＞30mm時，需涼至24小時后再進行干燥，干燥分級進行，干燥溫度40-140℃，累計時間11小時，具體見下表干燥曲線2
當烘箱(干燥箱)溫度降至40℃以下后，取出所干燥后的砂輪磨面層體，即立方氮化硼磨面層4；干燥好后的砂輪磨面層裝入窖及燒爐中進行燒結，燒結時，耐火板要平整無粗大顆粒，墊砂要撒均勻，所有CBN制品放平整后，再在制品上均勻撒一層墊砂；小磨頭砂輪必須全部埋砂；凸輪軸砂輪塊及類似制品，需放在相應的砂輪上擺放整齊。耐火板及CBN制品要平穩地放入高溫爐中，以避免碰撞而造成CBN制品的移動和錯位。CBN制品直徑在25mm以下時，溫度為100-770℃，分12級燒結，累計時間為8小時35分鐘，詳見下表
CBN制品直徑Φ≥30mm時，溫度為100-770℃，分13級燒結，累計時間為9小時45分鐘，詳見下表
燒結好后，經測驗，包括重量、尺寸、強度合格后，再進行整形，使之符合形體要求，然后將金屬基體與(CBN)立方氮化硼制成的砂輪磨面層進行粘結，使其成為一體，粘結具體是1、準備好粘接胎具，調整好尺寸，做好粘結的前期準備工作；2、基體檢查合格后，進行噴砂、清洗，放烘箱干燥，干燥溫度在55-60℃；3、對CBN砂輪體進行詳細檢查后，進行噴砂(視情況而定)、清洗、干燥，干燥溫度55-60℃；4、先把粘接用膠進行預熱，溫度不高于60℃，其膠可為市售的二合一膠合劑或膠結劑，嚴格按照1∶1的比例調膠，并在膠內加入膠重量的6％的填料，填料是由白剛玉、核桃殼粉、結合劑、糊精粉制成，配比為白剛玉28.5份，核桃殼粉1.8份，結合劑18.6份和糊精粉1.8份。充分調均勻后，即可進行粘接；5、粘接好的制品，在室溫下放置1-2小時后，再放入烘箱進行硬化，硬化溫度為55-60℃；硬化時間12小時。硬化后的制品經測驗合格的制品再進行細加工，之后即可檢驗入庫，包裝待售(用)。
本發明產品經國家權威的質檢部門檢測，其質量完全達到或超過規定標準，磨頭表面無裂紋，凹坑，發泡及2個以上長、寬大于1mm的崩刃，基體內孔的極限偏差為h7；砂輪外徑極限偏差為±0.2mm；立方氮化硼層砂輪厚度的極限偏差為±0.03mm；砂輪基體厚度的極限偏差為±0.2mm；砂輪外圓和端面對基準內孔面的跳動不超過0.02mm；砂輪對基體的對稱度不超過0.02mm；基體內孔表面和端面粗糙值不大于Ra0.8外，其余表面粗糙度最大允許值為Ra3.2。
本發明砂輪磨具磨削鋒利，耐磨性能好，單位磨損量極小。磨削鋼材時的磨削比為4000-10000，是普通磨料高速磨料的120-150倍，被磨削工件的耐用度提高30-50％，而且經試用，本發明產品立方氮化硼砂輪還具有以下突出的優點1、立方氮化硼對黑色金屬，特別是硬度大，韌性大，高溫強度高，熱傳導率低的材料具有良好的磨削性能，其金屬磨除率是金剛石的10倍，解決了硬而韌的難磨材料的加工問題。
2、同一磨具可以磨削不同材料，不同規格工件，不必更換磨具，機床參數，加工條件不必經常變更，且磨具壽命長，特別適用于多品種、中、小批量磨具生產和CNC、FMS、CIM以及FA加工使用。
3、表面質量得到提高，一般無裂紋，不易燒傷，并且可獲得殘余壓應力，顯著地提高工件的疲勞強度。
4、立方氮化硼磨具磨削容易保持尺寸精度，更重要的是其導熱性比剛玉大得多，因而能將磨削熱迅速導出，減少工件熱變形。
5、立方氮化硼雖然初始成本高，但因磨損小，壽命長，效率高，分攤到每一個工件的磨具成本費反而比普通磨具低。
由上述結構可以看出，本發明砂輪在使用時，經安裝孔和卡槽與機床相固定，被磨削件置于磨面層處，使其平穩而牢靠，因采用性能十分優異的立方氮化硼作為磨料層粘結在金屬體作為法蘭盤(磨盤)上，由于立方氮化硼(CBN)不與鐵族元素發生化學反應，因此，不僅能勝任難磨材料的加工，提高生產效率，有利于嚴格控制工件的形狀和尺寸精度，而且還能提高工件的磨削質量，顯著提高磨后工件的表面完整性，提高零件的疲勞強度，延長使用壽命，增加可靠性，加上立方氮化硼磨料生產過程在能源消耗和環境污染方面要比普通磨料生產好，立方氮化硼磨具的生產和應用是機械工業發展的大勢所趨。本發明的研制成功是對現有金剛石磨具的一大替代產品，有巨大的經濟和社會效益。
權利要求
1.一種立方氮化硼槽磨砂輪，是砂輪基體(1)中心有安裝孔(2)，其特征在于，安裝孔上下兩端與安裝孔(2)同心開有卡槽(3)，砂輪基體(1)外周邊為呈斜面狀的扁平面體(5)，扁平面體(5)外周邊上經粘結層(6)固裝有立方氮化硼磨面層(4)。
2.實現權利要求1所述的立方氮化硼外圓磨砂輪的制造方法，其特征在于是，首先將金屬基體(1)按要求用車床加工成空心金屬圓盤體，再將立方氮化硼磨面層經粘結層牢固的粘結在金屬基體外豎向周邊上，所說的立方氮化硼磨面層是由以重量百分計的立方氮化硼45.2％、糊精粉1.8％、白剛玉28.5％、濕潤劑4.1％、核桃殼粉1.8％、結合劑18.6％，總量為100％混配制成，立方氮化硼磨面層的制造方法是，在200/230以粗料濕混時，將立方氮化硼與白剛玉混勻后，加入濕潤劑充分混合，每500克的料需攪拌40分鐘，然后加入結合劑、糊精粉、核桃殼粉，攪拌40分鐘混勻，混配好后，過30-60號篩，裝入袋中備用；在230/270以細料濕混時，先把立方氮化硼、白剛石、結合劑、核桃粉、糊精粉混合在一起，混配時間為40-100分鐘，然后加入濕潤劑，混合攪拌40-100分鐘，再過60-80號篩，裝入袋中備用；配混料后，將混料分次裝入模具內成型，成型后的立方氮化硼磨面層置于烤箱內進行分級干燥，其干燥溫度為40-140℃，累計時間為8小時，干燥好后的砂輪磨面層裝入窖及燒爐中進行燒結，使其成為一體，粘結方法是先對基體、磨面層體分別進行噴砂、清洗，放入烘箱在55-60℃干燥，再由粘結層把基體與磨面層粘結在一起，在室溫下放置1-2小時后，再放入烘箱進行硬化，硬化溫度為55-60℃，硬化時間12小時。
3.根據權利要求2所述的立方氮化硼外圓磨砂輪的制造方法，其特征在于是，粘結層是由膠結劑與填料構成，填料加入量為膠重量的6％。
4.根據權利要求3所述的立方氮化硼外圓磨砂輪的制造方法，其特征在于是，所說的填料是由白剛玉28.5份，核桃殼粉1.8份，結合劑18.6份和糊精粉1.8份混配制成。
5.根據權利要求2所述的立方氮化硼外圓磨砂輪的制造方法，其特征在于是，結合劑為氧化硅或三氧化二鋁或氧化鋰或氧化鎂。
6.根據權利要求2所述的立方氮化硼外圓磨砂輪的制造方法，其特征在于是，濕潤劑是由每200g水中加入1g的糊精粉配制而成。
全文摘要
本發明是一種新型的立方氮化硼槽磨砂輪及其制造方法，可有效解決空調、冰箱壓縮機等高速鋼部件的加工磨削，特別是對有槽部件的加工磨制問題，其解決的技術方案是，砂輪基體中心有安裝孔，安裝孔上下兩端與安裝孔同心開有卡槽，砂輪基體外周邊呈斜面狀的扁平面體，扁平面體外周邊上經粘結層裝有立方氮化硼磨面層，其制造方法是配制混料、再成型、干燥、燒結、經驗測整形后，再將立方氮化硼磨面層粘結在基體外圓周上，硬化加工后，檢驗包裝即可，本發明產品結構簡單，易生產，使用方便，壽命長，加工部件精度高，平整，成本低，是對現有砂輪創造性的改進，有廣闊的開發應用市場。
文檔編號B24D18/00GK1727120SQ200510017829
公開日2006年2月1日 申請日期2005年7月28日 優先權日2005年7月28日
發明者李和聰, 張艷芳, 劉元鋒, 吳賓, 秦艷強 申請人:鄭州富萊特超硬磨具有限公司