本發明涉及超硬材料領域，具體地說，涉及一種金剛石砂輪。
背景技術：
現代機械加工朝著高精度、高速度、硬加工、干加工(無冷卻液)及降低成本等方向發展，對超硬磨具的性能提出了相當高的要求。目前常用的超硬磨削材料包括立方氮化硼（CBN）和金剛石磨料兩種。CBN磨料雖然硬度次于金剛石，但其熱穩定性和化學穩定性強，尤其是不會與鐵及鐵合金發生反應，因而在鐵基合金材料如淬硬鋼、高速工具鋼、軸承鋼、不銹鋼、模具鋼、耐熱鋼、先進高強鋼和高鉻鑄鐵，以及鈦合金與鎳基高溫合金等諸多高強韌性難加工材料的磨削中得到了廣泛應用。CBN超硬磨具（砂輪）的磨削效率、加工精度和耐磨性等性能是高速精密磨削加工中的關鍵問題。
在超硬磨具中用于固結磨粒的結合劑是影響超硬磨具性能的關鍵因素。傳統的超硬磨具(砂輪)的結合劑多采用樹脂、陶瓷、金屬等三種材料。樹脂結合劑易加工修整，然而其使用溫度低，結合強度和對磨料的把持力較低，磨料易脫落，磨削精度差；陶瓷結合劑具有較好的結合強度，把持力高，使用溫度高，然而其脆性大，導熱性差，抗沖擊和疲勞性能較差，難適用于高速加工。而現有的金屬結合劑雖然具有良好的強韌性配合和耐熱性，但是通常存在結合劑與磨粒之間不能產生化學冶金結合的問題，因而磨粒僅僅被機械包埋鑲嵌在結合劑中，把持力有限；容易因磨料呈顆粒脫落而導致砂輪的失效，在難加工材料的高效磨削時尤其明顯；另外，磨料出露高度低，容屑空間小，磨削時很容易因切屑的粘附堵塞而失效。
技術實現要素：
為了解決上述問題，本發明提出一種具有良好的抗沖擊性和形狀保持性，能承受高速磨削過程中的較大載荷的金剛石砂輪，其具體的技術方案如下：
一種金剛石砂輪，其包括鋼芯、磨料圈，鋼芯和磨料圈通過樹脂粘合劑粘合在一起，其特征在于：磨料圈由以下質量百分比的原料制成：金剛石磨料25~50%，金屬結合劑44~72%，輔助粘結劑3~6%。
優化地，金屬結合劑由以下材料組成：Cu粉 50～60%，Sn 粉30-45%，TiH2 粉5-15%；各組分質量分數之和為100%。
優化地，Cu粉、Sn粉和TiH2粉的粒徑范圍均為10-150μm。
優化地，具有以下組成與體積百分比：金剛石磨料12.5~50%，金屬結合劑5~45%，孔隙15~45%。
優化地，輔助粘結劑設置為丙烯酸乳液。
一種金剛石砂輪的生產方法，其特征在于：其包括下列步驟：
A、混料：按權利要求1、2的配方取金剛石磨料，Cu粉，Sn粉和TiH2粉混合，加入輔助粘結劑混合2~8h，得到混合料；
B、烘干：將步驟A混合均勻的原料加熱至100~150oC，保溫3~4小時；
C、成型：將步驟B烘干后的原料過篩，均勻投入模具內，于液壓機冷壓成型，壓力為70~110 MPa， 保壓30~60分鐘；
D、燒結：將步驟C砂輪磨料圈生坯在氬氣保護氣氛下燒結，其燒結溫度為850~950 oC，升溫速率3~10 oC/分鐘，保溫時間30~120 分鐘，之后冷卻，低于50 oC出爐；
E、粘結：使用樹脂膠粘劑將燒結后的砂輪磨料圈坯體與鋼芯粘合，在砂輪修整磨床上去除毛邊，修整成型。
優化地，Cu粉、Sn粉和TiH2粉的粒徑范圍設置為10-150μm。
優化地，步驟A用混合機混料，步驟B中用烘干機烘干，步驟D中用燒結爐燒結。
本發明的金剛石砂輪具有良好的熱導率有利于降低磨削溫度，從而降低功率損耗，提高磨削速度；配方中的輔助粘結劑有利于孔隙的形成，結合金屬結合劑把持力強的特點，可以有效增大容屑空間，磨料的利用更加充分；砂輪具有磨削效率高、磨削溫度低、功率損耗低、加工精度好、使用壽命長等特點。
本發明提供的制備方法，燒結時間短，有利于保持磨料特性，金屬結合劑、孔隙率和燒結溫度、時間的控制，使砂輪在工作過程中具有良好的熱導率和較大的容屑空間，在高速磨削過程中也不易堵塞，磨削鋒利，磨削精度高，且具有自銳性。
具體實施方式
下面結合具體實施案例對本發明作進一步說明，但本發明并不局限于這些實施例。
實施例1：
本實施例的金屬結合劑，由以下質量百分比的原料組分組成：Cu 55%，Sn 37%，TiH28%；各組分質量分數之和為100%；上述原料為Cu粉、Sn粉和TiH2粉；上述原料粉粒徑均為20μm。
本實施例的金剛石砂輪，由以下質量百分比的原料制成：金剛石磨料50%，金屬結合劑粉44%，輔助粘結劑6%。上述金剛石磨料的粒徑為10μm。
上述金剛石砂輪的制備方法如下：
（1）混料：按配方取金剛石磨料，Cu粉，Sn粉和TiH2粉放入混合機中，加入輔助粘結劑混合4h，得到混合料；
（2）烘干：將步驟1混合均勻的原料放入烘干機中加熱至100oC，保溫6h；
（3）成型：將步驟2烘干后的原料過篩，均勻投入模具內，于液壓機冷壓成型，壓力為70MPa，保壓30min；
（4）燒結：將砂輪磨料圈生坯置入燒結爐內，在氬氣保護氣氛下燒結，其燒結溫度為850oC，升溫速率10oC/min，保溫時間30min，之后隨爐冷卻，低于50oC出爐；
（5）粘結：使用樹脂膠粘劑將燒結后的砂輪磨料圈坯體與鋼芯粘合，在砂輪修整磨床上去除毛邊，修整成型。
實施例2：
本實施例的金屬結合劑，由以下質量百分比的原料組分組成：Cu 50%，Sn 44%，TiH26%；各組分質量分數之和為100%；上述原料為Cu粉、Sn粉和TiH2粉；上述原料粉粒徑均為80μm。
本實施例的金剛石砂輪，由以下質量百分比的原料制成：金剛石磨料33%，金屬結合劑粉62%，輔助粘結劑5%。上述金剛石磨料的粒徑為60μm。
金剛石砂輪的制備過程如下：
（1）混料：按配方取金剛石磨料，Cu粉，Sn粉和TiH2粉放入混合機中，加入輔助粘結劑混合4h，得到混合料；
（2）烘干：將步驟1混合均勻的原料放入烘干機中加熱至150oC，保溫5h；
（3）成型：將步驟2烘干后的原料過篩，均勻投入模具內，于液壓機冷壓成型，壓力為90MPa，保壓45min；
（4）燒結：將砂輪磨料圈生坯置入燒結爐內，在氬氣保護氣氛下燒結，其燒結溫度為900oC，升溫速率5 oC /min，保溫時間40min，之后隨爐冷卻，低于50oC出爐；
（5）粘結：使用樹脂膠粘劑將燒結后的砂輪磨料圈坯體與鋼芯粘合，在砂輪修整磨床上去除毛邊，修整成型。
實施例3：
本實施例的金屬結合劑，由以下質量百分比的原料組分組成：Cu 54%，Sn 31%，TiH215%；各組分質量分數之和為100%；上述原料為Cu粉、Sn粉和TiH2粉；上述原料粉粒徑均為150μm。
本實施例的金剛石砂輪，由以下質量百分比的原料制成：金剛石磨料25%，金屬結合劑粉72%，輔助粘結劑3%。上述金剛石磨料的粒徑為150μm。
金剛石砂輪的制備過程如下：
（1）混料：按配方取金剛石磨料，Cu粉，Sn粉和TiH2粉放入混合機中，加入輔助粘結劑混合4h，得到混合料；
（2）烘干：將步驟1混合均勻的原料放入烘干機中加熱至120oC，保溫5h；
（3）成型：將步驟2烘干后的原料過篩，均勻投入模具內，于液壓機冷壓成型，壓力為110MPa，保壓60min；
（4）燒結：將砂輪磨料圈生坯置入燒結爐內，在氬氣保護氣氛下燒結，其燒結溫度為950oC，升溫速率10 oC /min，保溫時間50min，之后隨爐冷卻，低于50oC出爐；
（5）粘結：使用樹脂膠粘劑將燒結后的砂輪磨料圈坯體與鋼芯粘合，在砂輪修整磨床上去除毛邊，修整成型。
實施例4：
本實施例和實施例1的區別在于，本實施例的金屬結合劑：Cu 粉60%，Sn 粉20%，TiH2粉20%；各組分質量分數之和為100%；上述原料粉粒徑均為100μm。
實施例5：
本實施例和實施例1的區別在于，本實施例的金屬結合劑：Cu 粉40%，Sn粉40%，TiH2粉20%；各組分質量分數之和為100%；上述原料粉粒徑均為30μm。
以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。