專利名稱：新型陶瓷結(jié)合劑立方氮化硼研磨盤及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種扁平和薄片形合金鋼工件磨加工用的新型陶瓷結(jié)合劑立方氮化 硼研磨盤及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
扁平和薄片形合金鋼工件是機械行業(yè)不可少的一種精密零件，它涉及汽車、液壓、 制冷、軸承等多種行業(yè)。這些零件材質(zhì)為高速鋼、不銹鋼、粉末冶金、軸承鋼等。工件如 轉(zhuǎn)子、滑片、葉片等。長期以來，研磨扁平和薄片形合金鋼工件的方法是，采用碳化硅、剛玉 砂輪和在旋轉(zhuǎn)的鑄鐵盤上撒研磨砂，磨除工件的加工余量。這種方法，加工效率低、加工精 度差、加工成本高、工人勞動強度大、勞動環(huán)境差，又因砂輪或鑄鐵盤直徑小無法加工大直 徑的工件，因此阻礙了機械行業(yè)的發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的發(fā)展，扁平和薄片形合金鋼 工件的直徑越來越大，品種越來越多，磨加工精度、磨削效率要求越來越高(如工件精度要 求粗糙度Rao. 1 μ m，平行度1 μ m，平面度1 μ m)，現(xiàn)有磨加工方法難以滿足這種要求，也不 能滿足現(xiàn)代化工業(yè)大批量生產(chǎn)的需求，從國外進口此類工件，又將耗費大量的外匯，難以承 受。因此，迫切需要解決扁平和薄片形合金鋼工件的高精度、高效率、大直徑、大批量磨加工 問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供新型陶瓷結(jié)合劑立方氮化硼研磨盤及其生產(chǎn)方法，有效解決 扁平和薄片形合金鋼工件在磨加工方面存在的問題。該研磨盤使用壽命長，易修整，耐磨性 好、操作方便，安全性能好，無污染，成本低；可滿足高精度、高效率、多品種、大直徑、大批量 磨加工需求，應(yīng)用市場非常廣泛，具有巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。為了解決背景技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案利用立方氮化硼、陶 瓷結(jié)合劑及填充劑(簡稱陶瓷CBN，下同)制成陶瓷結(jié)合劑立方氮化硼圓柱形磨塊(簡稱 圓柱形磨塊，下同)，將圓柱形磨塊按間隔要求粘接在圓形金屬基體上并呈多環(huán)排布，且每 環(huán)圓柱形磨塊數(shù)量相等；在圓柱形磨塊四周間隔中填充樹脂材料，形成陶瓷CBN-樹脂二元 結(jié)構(gòu)磨削層。由金屬基體和陶瓷CBN-樹脂二元結(jié)構(gòu)磨削層組成新型陶瓷結(jié)合劑立方氮化 硼研磨盤。本技術(shù)方案中涉及的圓柱形磨塊是經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成的；在圓柱形磨塊四周間隔 中填充的樹脂材料可為樹脂膠，也可為樹脂類粉料；研磨盤直徑視磨床要求確定，一般為 630-1000mm(如630mm、700mm、840mm、1000mm)；視工件材質(zhì)調(diào)整圓柱形磨塊的配方即可滿 足多品種工件磨削要求。本發(fā)明具有以下特點采用陶瓷CBN新材料，提高了研磨盤耐用度和磨削效率；圓 柱形磨塊在圓形金屬基體上呈多環(huán)排布，且每環(huán)數(shù)量相等，有效解決了內(nèi)外線速度不等的 磨削問題；與其他形狀(如六方形、扇形、方形)磨塊緊密拼接式布局相比，立方氮化硼主磨 塊體積減少20-30%，因而降低了制造成本；研磨盤直徑大，可滿足大直徑工件加工要求。


圖1是本發(fā)明的磨削層結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的研磨盤剖視圖；圖3是本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施例方式參看圖1-2，本具體實施方式
采用以下技術(shù)方案它是由金屬基體1和陶瓷 CBN-樹脂二元結(jié)構(gòu)磨削層組成；陶瓷CBN-樹脂二元結(jié)構(gòu)磨削層粘接在金屬基體1上。所述的金屬基體1為鑄鐵、鋼、鋁，金屬基體1中心設(shè)有軸孔1-1，金屬基體1底 面均布六個安裝孔1-2，在金屬基體6個方位走向上4設(shè)有多個排除磨削液的孔1-3，孔徑 4-6mm，可呈直線或錯位排布。也可設(shè)計為放射弧形排除磨削液的槽。所述的陶瓷CBN-樹脂二元結(jié)構(gòu)磨削層，由陶瓷結(jié)合劑立方氮化硼圓柱形磨塊2和 樹脂層3組成，樹脂層3在圓柱形磨塊2間隙中。所述的圓柱形磨塊2呈多環(huán)式排布，環(huán)與環(huán)之間的圓柱形磨塊2等間隔錯位交叉， 每環(huán)排布的圓柱形磨塊2數(shù)量相同，每環(huán)圓柱形磨塊2之間具有相等的間距。本具體實施方式
磨削工件時，圓柱形磨塊2起主磨削作用，圓柱形磨塊間的樹脂 材料3起輔助磨削作用。參看圖3，所述的主要工藝流程為按要求加工制成金屬基體1，制作圓柱形磨塊 2，按設(shè)計要求把圓柱形磨塊2粘接在金屬基體1上，然后在圓柱形磨塊2間隙中填入樹脂 材料3，形成陶瓷CBN-樹脂二元結(jié)構(gòu)磨削層，經(jīng)固化、修磨、檢測、包裝入庫。具體生產(chǎn)方法1、金屬基體及加工要求金屬基體為圓形，材質(zhì)為鑄鐵、鋼或鋁。直徑 630-1000mm,圓形金屬基體厚度為45_50mm，圓形金屬基體中心有軸孔。中心軸孔直徑視研 磨盤直徑而定。如直徑為700mm，中心軸孔為300mm。基準(zhǔn)底面平面度< 0. 03mm，端面圓跳 動彡0. 03mm,內(nèi)孔精度為H7，兩面平行度彡0. 10mm?；w一側(cè)的粘接端面要挑槽，槽為60° 或方槽，加工完后，用丙酮、酒精或其他清洗劑仔細清洗，確保粘接面無銹、無異物。2、制作圓柱形磨塊的工藝流程立方氮化硼、陶瓷結(jié)合劑、添加劑的選擇_配方設(shè) 計_配混料_壓制_自然干燥_烘烤_燒結(jié)-檢測_清洗_烘干。圓柱形磨塊制作方法圓柱形磨塊成型密度為1. 5-2. 6g/cm3,濃度為 100%-200%。圓柱形磨塊直徑為10-30mm，高度為3-10mm。將CBN、陶瓷結(jié)合劑、添加劑混 合60分鐘，過40#標(biāo)準(zhǔn)篩，裝入模具中壓制成型，自然干燥后放入烘箱烘干，然后放入燒結(jié) 爐燒結(jié)而成。本方法所述壓制壓力為20_25Mpa，保壓時間1_2分鐘，壓制完成后自然干燥 20-24小時，然后放入烘箱烘干，在60°烘7-9小時，然后放入燒結(jié)爐燒結(jié)，燒結(jié)溫度為 830-900°，保溫時間7-8小時，燒結(jié)完成后自然冷卻到室溫，然后檢測、清洗備用。3、陶瓷CBN-樹脂二元結(jié)構(gòu)磨削層的生產(chǎn)方法(1)采用環(huán)氧樹脂膠固結(jié)成型的方法在圓形金屬基體粘接面上布膠，組裝模具， 把圓柱形磨塊放入模具孔中，在圓柱形磨塊頂部施加壓力，使圓柱形磨塊與圓形金屬基體相連接；樹脂膠可為環(huán)氧樹脂膠粘劑，將樹脂膠充分混合后均勻的澆注入圓柱形磨塊四周 的間隙中。然后加熱固化，一般可為50_60°C，固化時間10_12小時。固化完成后，樹脂層 和圓柱形磨塊及金屬基體則粘接成為一體。(2)采用粉體樹脂材料固結(jié)成型的方法組裝模具，把圓柱形磨塊放入模具孔中， 將樹脂類材料均勻裝入圓柱形磨塊的間隙中，加溫加壓固化成型，然后粘接在圓形金屬基 體上。4、圓柱形磨塊在陶瓷CBN-樹脂二元結(jié)構(gòu)磨削層中的布局方法圓柱形磨塊呈多環(huán)式排布，環(huán)與環(huán)之間的圓柱形磨塊等間隔錯位交叉，每環(huán)圓柱 形磨塊之間具有相等的間距，每環(huán)的周長不同，但排布的圓柱形磨塊數(shù)量相同。環(huán)數(shù)視研磨 盤直徑、圓柱直徑而定，每環(huán)圓柱形磨塊個數(shù)視每環(huán)周長、圓柱直徑而定。本方法所述布局中的環(huán)數(shù)與研磨盤直徑(一般為630mm、700mm、840mm、IOOOmm等) 有關(guān)，如研磨盤直徑為700mm時，環(huán)數(shù)為10-12。本方法所述布局中每環(huán)圓柱形磨塊個數(shù)視每環(huán)周長而定。如直徑為700mm的研 磨盤，每環(huán)圓柱形磨塊為60個。5、陶瓷CBN-樹脂二元結(jié)構(gòu)磨削層的修磨方法為確保陶瓷結(jié)合劑立方氮化硼研 磨盤的磨削層有較高的平面度和平行度，需對磨削層進行修整。其方法是將研磨盤放在專 用的研磨機上對磨削層表面進行修磨，修磨工具可為普通砂輪或金剛石砂輪，修磨砂輪的 粒度視被磨的砂輪粒度而定，一般粒度為46#-180#，修磨時間在8-10小時左右，修磨后要 保證砂輪的平面度< 0. 05mm，平行度< 0. 05mm。修磨完成后，把表面清洗干凈，自然晾干。6、檢測按照國家標(biāo)準(zhǔn)，對砂輪的外觀和尺寸形位公差進行詳細的檢測，合格后， 對表面進行潔凈處理，然后包裝入庫。本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、適用的機床廣泛，不僅適用于雙端面磨床、還適用于單端 面磨床，不僅適用于國內(nèi)設(shè)備，還適用于進口的精磨磨床；2、砂輪的耐用度好，修整頻率低， 可較長時間磨削，減少了待機時間和修整時間；3、同一種砂輪可以磨削材質(zhì)相近的工件，如 氮化前和氮化后的高速鋼和氮化后的不銹鋼；4、適合國內(nèi)加工企業(yè)中的多品種、中小批量 的生產(chǎn)，更適合于大批量的生產(chǎn)要求；5、磨削的工件精度很高，粗糙度可達RaO. Ιμπι，平行 度lym，平面度Ιμπι，單盤零件之間尺寸誤差為1 2 μ m，提高了產(chǎn)品的品級，增強了在國 際市場的競爭力。該研磨盤使用壽命長，易修整，耐磨性好、操作方便，安全性能好，無污染，成本低； 可滿足高精度、高效率、多品種、大直徑、大批量磨加工需求，應(yīng)用市場非常廣泛，具有巨大 的經(jīng)濟效益和社會效益。附研磨盤實例1、磨高速鋼的研磨盤實 圓形金屬基體尺寸(mm)基體直徑X基體厚度X中心軸孔直徑X研磨層寬X研磨層厚度700X50X300X200X7圓柱形磨塊配方圓柱形磨塊直徑為20mm，高度為4mm ；磨料為立方氮化硼，結(jié)合劑為陶瓷，添加劑 為剛玉、糊精粉；成型密度為2. 5g/cm3,濃度為150%，圓柱形磨塊的體積為1. 256cm3 ；各引入材料的重量為立方氮化硼1. 64g，陶瓷結(jié)合劑0. 96g，剛玉0. 56g，糊精粉0. 16g，水 0. 32g，壓制單重為3. 64g。圓柱形磨塊制作方法把各物料混合60分鐘，過40#標(biāo)準(zhǔn)篩，然后投入相配套的模 具中，經(jīng)過刮料、搗料等步驟，用45t四柱壓機進行壓制，壓制壓力為25Mpa，保壓時間1分 鐘，壓制完成后自然干燥24小時，然后放入烘箱烘干，在60°烘9小時，然后放入燒結(jié)爐燒 結(jié)，燒結(jié)溫度為900°，保溫時間7小時，燒結(jié)完成后自然冷卻到室溫，然后檢測、清洗備用。采用環(huán)氧樹脂膠固結(jié)方法在圓形金屬基體粘接面上布膠，組裝模具，把圓柱形磨 塊放入模具孔中，在圓柱形磨塊頂部施加壓力，使圓柱形磨塊與圓形金屬基體相連接；樹脂 膠可為環(huán)氧樹脂膠粘劑，將樹脂膠充分混合后均勻的澆注入圓柱形磨塊四周的間隙中。然 后加熱固化，一般可為50-60°C，固化時間10-12小時。固化完成后，樹脂層和圓柱形磨塊 及金屬基體則粘接成為一體。2、磨粉末冶金的研磨盤實例圓形金屬基體尺寸(mm)基體直徑X基體厚度X中心軸孔直徑X研磨層寬X研磨層厚度1000X50X350X225X7圓柱形磨塊配方圓柱形磨塊直徑為20mm，高度為4mm ；磨料為立方氮化硼，結(jié)合劑為陶瓷，添加劑 為剛玉、糊精粉；成型密度為2. 5g/cm3,濃度為100%，圓柱形磨塊的體積為1. 256cm3 ；各 引入材料的重量為立方氮化硼1.09g，陶瓷結(jié)合劑1.02g，剛玉1.05g，糊精粉0. 16g，水 0. 32g，壓制單重為3. 64g。制作方法把各物料混合60分鐘，過40#標(biāo)準(zhǔn)篩，然后投入相配套的模具中，經(jīng)過 刮料、搗料等步驟，用45t四柱壓機進行壓制，壓制壓力為25Mpa，保壓時間1分鐘，壓制完成 后自然干燥25小時，然后放入烘箱烘干，在60°烘8小時，然后放入燒結(jié)爐燒結(jié)，燒結(jié)溫度 為850°，保溫時間7小時，燒結(jié)完成后自然冷卻到室溫，然后檢測、清洗備用。采用粉體樹脂材料固結(jié)成型的方法組裝模具，把圓柱形磨塊放入模具孔中，將樹 脂類材料均勻裝入圓柱形磨塊的間隙中，加溫加壓固化成型，然后粘接在圓形金屬基體上。
權(quán)利要求
新型陶瓷結(jié)合劑立方氮化硼研磨盤及其生產(chǎn)方法，其特征在于按要求加工制成金屬基體(1)，制作陶瓷結(jié)合劑立方氮化硼圓柱形磨塊(2)(簡稱圓柱形磨塊，下同)，把圓柱形磨塊(2)粘接在金屬基體(1)上，然后在圓柱形磨塊間隙中填入樹脂材料(3)，形成陶瓷CBN 樹脂二元結(jié)構(gòu)磨削層，經(jīng)成型、固化、修磨、檢驗、包裝入庫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型陶瓷結(jié)合劑立方氮化硼研磨盤及其生產(chǎn)方法，其特征在 于金屬基體為圓形，材質(zhì)為鑄鐵、鋼或鋁；直徑630-1000mm，圓形金屬基體厚度為45_50mm， 圓形金屬基體設(shè)中心孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型陶瓷結(jié)合劑立方氮化硼研磨盤及其生產(chǎn)方法，其特征 在于圓柱形磨塊的生產(chǎn)方法立方氮化硼、陶瓷結(jié)合劑、樹脂材料的選擇_配方設(shè)計_配混 料_壓制_自然干燥_烘烤_燒結(jié)-檢測_清洗_烘干。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型陶瓷結(jié)合劑立方氮化硼研磨盤及其生產(chǎn)方法，其特 征在于圓柱形磨塊的直經(jīng)為10-30mm，高度為3-10mm;成型密度為1.5-2. 6g/cm3，濃度為 75% -200%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型陶瓷結(jié)合劑立方氮化硼研磨盤及其生產(chǎn)方法，其特征 在于陶瓷CBN-樹脂二元結(jié)構(gòu)磨削層的生產(chǎn)方法1、采用樹脂膠固結(jié)成型的方法在圓形 金屬基體粘接面上布膠，組裝模具，把圓柱形磨塊放入模具孔中，在圓柱形磨塊頂部施加壓 力，使圓柱形磨塊與圓形金屬基體相連接；膠體樹脂可為環(huán)氧樹脂膠粘劑，將膠體樹脂充分 混合后均勻的澆注入圓柱形磨塊四周的間隙中；然后加熱固化，一般可為50-60°C，固化時 間10-12小時；固化完成后，樹脂層和圓柱形磨塊及金屬基體則粘接成為一體；2、采用粉 體樹脂材料固結(jié)成型的方法組裝模具，把圓柱形磨塊放入模具孔中，將粉體樹脂材料均勻 裝入圓柱形磨塊的間隙中，加溫加壓固化成型，然后粘接在圓形金屬基體上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型陶瓷結(jié)合劑立方氮化硼研磨盤及其生產(chǎn)方法，其特征在 于圓柱形磨塊在陶瓷CBN-樹脂二元結(jié)構(gòu)磨削層中的布局方法圓柱形磨塊呈多環(huán)式排布， 環(huán)與環(huán)之間的圓柱形磨塊等間隔錯位交叉，每環(huán)圓柱形磨塊之間具有相等的間距，每環(huán)的 周長不同，但排布的圓柱形磨塊數(shù)量相同；環(huán)數(shù)視研磨盤直徑、圓柱直徑而定，每環(huán)圓柱形 磨塊個數(shù)視每環(huán)周長、圓柱直徑而定。
全文摘要
新型陶瓷結(jié)合劑立方氮化硼研磨盤及其生產(chǎn)方法，它涉及一種扁平和薄片形合金鋼工件磨加工用的新型陶瓷結(jié)合劑立方氮化硼研磨盤及其生產(chǎn)方法。按要求加工制成金屬基體，制作陶瓷結(jié)合劑立方氮化硼圓柱形磨塊，把圓柱形磨塊粘接在金屬基體上，然后在圓柱形磨塊間隙中填入樹脂材料，形成陶瓷CBN-樹脂二元結(jié)構(gòu)磨削層，經(jīng)固化、修磨、檢驗、包裝入庫；具有使用壽命長，易修整，耐磨性好、操作方便，安全性能好，無污染，成本低，磨削效率高，所磨削工件精度高等特點，應(yīng)用市場非常廣泛，具有巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。
文檔編號B24D18/00GK101934504SQ20101024984
公開日2011年1月5日 申請日期2010年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月11日
發(fā)明者李德啟 申請人:北京榮鋒精密工具有限公司