一種用于加工異質(zhì)金屬構(gòu)件的超硬磨料砂輪的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于加工異質(zhì)金屬構(gòu)件的超硬磨料砂輪，其由基體與環(huán)狀磨削層組成，沿基體軸向，所述環(huán)狀磨削層由第一環(huán)狀磨削層、第二環(huán)狀磨削層與石墨紙組成；石墨紙位于第一環(huán)狀磨削層、第二環(huán)狀磨削層之間；所述第一環(huán)狀磨削層、第二環(huán)狀磨削層都是由磨料與樹脂結(jié)合劑組成，并且第一環(huán)狀磨削層所含的磨料與第二環(huán)狀磨削層所含的磨料材質(zhì)不同。本發(fā)明公開的砂輪相比于常規(guī)砂輪提高了生產(chǎn)效率，延長了砂輪修整的時間，提高了砂輪的自銳性，消除了砂輪由于堵塞造成的工件燒傷現(xiàn)象，提高了砂輪的形狀保持能力，降低了砂輪在加工工件中修整的次數(shù)；并且保證了構(gòu)件加工的精度；并且其形狀可以根據(jù)加工對象的形狀調(diào)整，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】一種用于加工異質(zhì)金屬構(gòu)件的超硬磨料砂輪
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于超硬磨料砂輪領(lǐng)域，具體涉及一種用于加工異質(zhì)金屬構(gòu)件的超硬磨料砂輪，其可以同時加工包含兩種金屬的焊接棒料。
【背景技術(shù)】
[0002]砂輪是磨削的主要工具，它是由磨料和結(jié)合劑構(gòu)成的多孔物體。樹脂砂輪即結(jié)合劑為樹脂的砂輪，具有磨削力小、磨削溫度低、自銳性好、磨削效率高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于硬質(zhì)合金、陶瓷、玻璃等硬脆性材料的磨削加工中。隨著磨料的不同，砂輪特性差別很大，往往一種磨料砂輪有特定的加工對象。
[0003]比如傳統(tǒng)的工藝中，金剛石砂輪主要用于加工硬脆非金屬材料以及鎢鋼、鋁、銅等非鐵族金屬材料，而立方氮化硼砂輪則由于熱穩(wěn)定性和化學(xué)惰性比金剛石好，被廣泛用于加工如不銹鋼、合金鋼、工具鋼等鐵族金屬材料。金剛石在磨削不銹鋼材質(zhì)時，由于金剛石與鐵族元素有一種特殊的親和作用，能夠使金剛石在高溫下發(fā)生炭化，從而降低了金剛石的強(qiáng)度；而立方氮化硼磨料在加工鎢鋼時，鋒利性及強(qiáng)度都不及金剛石。
[0004]然而，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、材料部件需求的多樣化以及出于節(jié)約成本的需要，在越來越多的應(yīng)用中會把兩種不同的金屬焊接在一起組成異質(zhì)金屬構(gòu)件，比如目前高爾夫球桿頭的發(fā)展趨勢傾向由數(shù)個異質(zhì)金屬的桿頭構(gòu)件組成高爾夫球桿頭。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中，對異質(zhì)金屬構(gòu)件的加工為分步法，就先用一種磨料砂輪對一種金屬進(jìn)行加工，再換另一種磨料砂輪對另一種金屬進(jìn)行加工。比如在加工鎢鋼與不銹鋼的焊接棒料時，往往是利用金剛石砂輪與立方氮化硼砂輪分步驟磨削鎢鋼和不銹鋼。現(xiàn)有加工方式的缺點(diǎn)在于:加工效率低，砂輪修整間隔短，易粘削從而造成砂輪出現(xiàn)堵塞、工件易燒傷等現(xiàn)象；并且由于是分步進(jìn)行加工，會導(dǎo)致各步驟的加工精度不一致。
[0006]所以，需要研發(fā)一種新的樹脂砂輪以滿足異質(zhì)金屬構(gòu)件的加工需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種用于加工異質(zhì)金屬構(gòu)件的超硬磨料砂輪，其能同時加工含有兩種不同材質(zhì)的金屬棒料，從而解決了一款砂輪不能同時加工兩種金屬材質(zhì)構(gòu)件的問題，提高了生產(chǎn)效率，延長了砂輪的修整間隙，降低了砂輪在磨削時產(chǎn)生燒傷、堵塞、磨不動的情況。
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明具體的技術(shù)方案是:一種用于加工異質(zhì)金屬構(gòu)件的超硬磨料砂輪，其由基體與環(huán)狀磨削層組成，沿基體軸向，所述環(huán)狀磨削層由第一環(huán)狀磨削層、第二環(huán)狀磨削層與石墨紙組成；石墨紙位于第一環(huán)狀磨削層、第二環(huán)狀磨削層之間；所述第一環(huán)狀磨削層、第二環(huán)狀磨削層都是由磨料與樹脂結(jié)合劑組成，并且第一環(huán)狀磨削層所含的磨料與第二環(huán)狀磨削層所含的磨料材質(zhì)不同。
[0009]上述技術(shù)方案中，所述基體為鋁基體；所述第一環(huán)狀磨削層中磨料為金剛石磨料，優(yōu)選為表面鍍鎳的金剛石磨料；所述第二環(huán)狀磨削層中磨料為立方氮化硼磨料，優(yōu)選為表面鍍鎳的立方氮化硼磨料。表面鍍鎳可以增加磨料與樹脂結(jié)合劑的把持能力。
[0010]上述技術(shù)方案中，所述第一環(huán)狀磨削層中磨料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%?32% ;所述第二環(huán)狀磨削層中磨料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%?32%。
[0011]上述技術(shù)方案中，所述石墨紙的厚度為0.05mm。
[0012]上述技術(shù)方案中，所述第一環(huán)狀磨削層所含的樹脂結(jié)合劑與第二環(huán)狀磨削層所含的樹脂結(jié)合劑組成一致；所述樹脂結(jié)合劑由以下重量配比的原料混合得到:
砂輪粘結(jié)劑10?50 導(dǎo)熱劑 15?70 潤滑劑 3?10 補(bǔ)強(qiáng)劑 5?30。
[0013]上述技術(shù)方案中，所述砂輪粘結(jié)劑為聚酰亞胺樹脂粉；所述導(dǎo)熱劑為電解銅粉；所述潤滑劑為石墨粉；所述補(bǔ)強(qiáng)劑為氧化鋅；優(yōu)選的，所述聚酰亞胺樹脂粉的平均粒徑為45um；電解銅粉的平均粒徑為45 y m ;氧化鋅的平均粒徑為45 y m ;石墨粉的平均粒徑為10 u m0
[0014]本發(fā)明還公開了一種用于加工異質(zhì)金屬構(gòu)件的超硬磨料砂輪的制備方法，包括以下步驟:
(1)將樹脂結(jié)合劑過60#篩后置入球磨機(jī)中混合I?2小時，再通過200#篩得到混合后的結(jié)合劑；
(2)分別將A磨料、B磨料與上述混合后的結(jié)合劑混合過篩，分別得到A成型料、B成型料；所述A磨料、B磨料的材質(zhì)不同；
(3)將步驟(2)所得的A成型料、B成型料中的一種成型料緩慢加入已放置鋁基體的模具中，刮平，用液壓機(jī)在IOOMPa壓力下冷壓30秒；然后鋪上石墨紙，再加入另一種成型料，刮平，用液壓機(jī)熱壓成型，出模得到砂輪胚體；熱壓的壓力為100?120MPa，熱壓溫度230°C?250°C，保溫時間 40min ?90min ；
(4)將步驟(3)所得的砂輪胚體置入烘箱中，0.5h升溫至170°C ±5°C ;保溫Ih ;然后
0.5h升溫至200°C ±5°C，保溫Ih ;接著Ih升溫至220°C ±5°C，保溫Ih ;最后10分鐘升溫至240°C ±5°C，保溫10?14h ;冷卻至室溫取出，得到砂輪成型體；然后將砂輪成型體加工至圖紙要求的形狀和尺寸即得到所述用于加工異質(zhì)金屬構(gòu)件的超硬磨料砂輪。
[0015]上述技術(shù)方案中，所述樹脂結(jié)合劑由以下重量配比的原料混合得到:
聚酰亞胺樹脂粉10?50
電解銅粉 15?70 石墨粉 3?10 氧化鋅 5?30。
[0016]上述技術(shù)方案中，所述A磨料為金剛石磨料，優(yōu)選為表面鍍鎳的金剛石磨料；所述B磨料為立方氮化硼磨料，優(yōu)選為表面鍍鎳的立方氮化硼磨料。
[0017]本發(fā)明中，兩個環(huán)狀磨削層所含的樹脂結(jié)合劑組成一致以保證砂輪在工作時的膨脹系數(shù)保持一致；兩個環(huán)狀磨削層所含的磨料的粒度可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇；用于加工異質(zhì)金屬構(gòu)件的超硬磨料砂輪的兩個環(huán)狀磨削層的形狀可以根據(jù)加工件的形狀在車床和磨床上進(jìn)行加工調(diào)整。[0018]在上述砂輪制備過程中，步驟(2)中的篩網(wǎng)號根據(jù)磨料的粒度進(jìn)行選擇，本發(fā)明優(yōu)選表1所示的選擇方式。
[0019]表1磨料粒度與篩網(wǎng)號之間的關(guān)系

磨料粒度 / 目 |60 ~801100 ~150 1180 ~400 |>400
篩網(wǎng)號|40# |80#|l20# |l50# 由于上述方案的應(yīng)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、本發(fā)明首次公開了一種包含有兩種磨料環(huán)狀磨削層的樹脂砂輪，可用于加工異質(zhì)金屬構(gòu)件，相比于常規(guī)砂輪提高了生產(chǎn)效率，延長了砂輪修整的時間，降低工人換砂輪的頻率，提高了砂輪的自銳性，消除了砂輪由于堵塞造成的工件燒傷現(xiàn)象，提高了砂輪的形狀保持能力，降低了砂輪在加工工件中修整的次數(shù)；并且保證了構(gòu)件加工的精度；
2、本發(fā)明在不同磨料環(huán)狀磨削層之間設(shè)置石墨紙，從而避免了在砂輪坯體成型過程中，不同磨料在加熱加壓時的相互竄料；
3、本發(fā)明所公開的樹脂砂輪的制備工藝簡單，原料無特殊要求，所制得的用于加工異質(zhì)金屬構(gòu)件的超硬磨料砂輪的形狀可以根據(jù)加工對象的形狀調(diào)整，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為實(shí)施例中制備用于加工異質(zhì)金屬構(gòu)件的超硬磨料砂輪的流程圖示意圖；
圖2為實(shí)施例一中制備得到的用于加工異質(zhì)金屬構(gòu)件的超硬磨料砂輪與加工件的結(jié)構(gòu)示意圖；
其中:1、異質(zhì)金屬構(gòu)件，11、不銹鋼，12、鎢鋼，13、焊接部位，2、砂輪，21、金剛石磨削層，22、CBN磨削層，23、石墨紙，24、鋁基體。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
實(shí)施例一:參見附圖1所示，制備用于加工異質(zhì)金屬構(gòu)件的超硬磨料砂輪的方法包括:混料、裝模熱壓、燒結(jié)硬化，再將硬化后的砂輪成型體加工至圖紙要求的形狀和尺寸，按超硬砂輪國家標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)合格后入庫。
[0022](I)混料:按照重量配比稱取聚酰亞胺樹脂粉20份，銅粉60份，石墨粉5份，氧化鋅15份，先手工預(yù)混，過60#篩網(wǎng)，然后放入球磨機(jī)中機(jī)械混合。選用陶瓷材質(zhì)的滾筒，球料比2: I，滾筒轉(zhuǎn)速60轉(zhuǎn)/分，混料時間設(shè)定為5小時?；炝贤瓿珊?，過200#篩網(wǎng)，得到結(jié)合劑；按照結(jié)合劑的密度和砂輪的體積，混合75份結(jié)合劑與25份金剛石，混合75份結(jié)合劑與25份立方氮化硼(CBN)，分別過80#篩網(wǎng)，得到金剛石成型料、CBN成型料。所述金剛石與CBN的表面均鍍鎳。上述所有的材料為市售商品，質(zhì)量符合國家標(biāo)準(zhǔn)；
(2)裝模熱壓:將加工好的鋁基體放入模具中，然后稱取步驟(1)中配好的金剛石成型料，緩慢均勻地加入到模具中，刮平，在IOOMPa的液壓機(jī)上冷壓30s，鋪上石墨紙，然后再加入CBN成型料，刮平放置在液壓機(jī)中定模熱壓得到砂輪胚體；熱壓壓力為lOOMPa，熱壓溫度為230°C，熱壓時間為60min ；
(3)燒結(jié)硬化:將壓制好的砂輪胚體放在烘箱中，進(jìn)行燒結(jié)硬化。硬化工藝為:0.5h升溫至170°C，然后分階段升溫(升溫工藝如下:170°C 0.5h升溫到200°C，然后200°C保溫lh，200°C Ih升溫到220°C，220°C保溫lh，220°C升溫到240°C ) 240°C然后保溫IOh ;硬化完成后，自然冷卻到室溫，取出砂輪成型體；將砂輪成型體按照圖紙的要求，在車床和磨床上加工到規(guī)定尺寸和形狀，按超硬砂輪國家標(biāo)準(zhǔn)JB/T 7425-94檢驗(yàn)合格后得到用于加工異質(zhì)金屬構(gòu)件的超硬磨料砂輪，包裝、入庫。所得用于加工異質(zhì)金屬構(gòu)件的超硬磨料砂輪的結(jié)構(gòu)參見附圖2，圖中異質(zhì)金屬構(gòu)件I由不銹鋼11與鎢鋼12焊接制得，并且不銹鋼接近焊接部位13處有一斜面，本實(shí)施例制備的砂輪2由金剛石磨削層21、CBN磨削層22、石墨紙23、鋁基體24構(gòu)成，其中金剛石磨削層用于加工鎢鋼，CBN磨削層用于加工不銹鋼，所以CBN磨削層的形狀與構(gòu)件中不銹鋼的形狀相配；這樣一款砂輪就可以同時加工兩種金屬材質(zhì)構(gòu)件，提高了生產(chǎn)效率，延長了砂輪的修整間隙，降低了砂輪在磨削時產(chǎn)生燒傷、堵塞、磨不動的情況。
[0023]實(shí)施例二:制備砂輪的工藝與實(shí)施例一相同，具體為:
(1)混料:按照重量比稱取:聚酰亞胺樹脂粉30份，銅粉55份，石墨粉5份，氧化鋅10份，先手工預(yù)混，過60#篩網(wǎng)，然后放入球磨機(jī)中機(jī)械混合。選用陶瓷材質(zhì)的滾筒，球料比2: 1，滾筒轉(zhuǎn)速60轉(zhuǎn)/分，混料時間設(shè)定為5小時?；炝贤瓿珊?，過200#篩網(wǎng)，得到結(jié)合劑；按照結(jié)合劑的密度和砂輪的體積，混合70份結(jié)合劑與30份金剛石，混合70份結(jié)合劑與30份立方氮化硼(CBN)，分別過120#篩網(wǎng)，得到金剛石成型料、CBN成型料；所述金剛石與CBN的表面均鍍鎳；
(2)裝模熱壓:將加工好的鋁基體放入模具中，然后稱取步驟(I)中配好的金剛石成型料，緩慢均勻地加入到模具中，刮平，在IOOMPa的液壓機(jī)上冷壓30s，鋪上石墨紙，然后再加入CBN成型料，刮平放置在液壓機(jī)中定模熱壓得到砂輪胚體；熱壓壓力為120MPa，熱壓溫度為230°C，熱壓時間為50min ；
(3)燒結(jié)硬化:將壓制好的砂輪胚體，放在烘箱中，進(jìn)行燒結(jié)硬化。硬化工藝為:0.5h升溫至170°C，然后分階段升溫(升溫工藝如下:170°C 0.5h升溫到200°C，然后200°C保溫lh。200°C Ih升溫到220°C，220°C保溫lh，220°C升溫到240°C ) 240°C然后保溫IOh ;硬化完成后，自然冷卻到室溫，取出砂輪成型體；將砂輪成型體按照圖紙的要求，在車床和磨床上加工到規(guī)定尺寸和形狀，按超硬砂輪國家標(biāo)準(zhǔn)JB/T 7425-94檢驗(yàn)合格后得到用于加工異質(zhì)金屬構(gòu)件的超硬磨料砂輪，包裝、入庫。
[0024]實(shí)施例三:制備砂輪的工藝與實(shí)施例一相同，具體為:
(I)混料:按照重量比稱取:聚酰亞胺樹脂粉50份，銅粉40份，石墨粉6份，氧化鋅5份，先手工預(yù)混，過60#篩網(wǎng)，然后放入球磨機(jī)中機(jī)械混合。選用陶瓷材質(zhì)的滾筒，球料比2:1，滾筒轉(zhuǎn)速60轉(zhuǎn)/分，混料時間設(shè)定為5小時?；炝贤瓿珊?，過200#篩網(wǎng)，得到結(jié)合劑；按照結(jié)合劑的密度和砂輪的體積，混合80份結(jié)合劑與20份金剛石，混合80份結(jié)合劑與20份立方氮化硼(CBN)，分別過200#篩網(wǎng)，得到金剛石成型料、CBN成型料；所述金剛石與CBN的表面均鍍鎳。
[0025](2)裝模熱壓:將加工好的鋁基體放入模具中，然后稱取步驟(I)中配好的CBN成型料，緩慢均勻地加入到模具中，刮平，在IOOMPa的液壓機(jī)上冷壓30s，鋪上石墨紙，然后再加入金剛石成型料，刮平放置在液壓機(jī)中定模熱壓得到砂輪胚體；熱壓壓力為lOOMPa，熱壓溫度為230°C，熱壓時間為70min ；
(3)燒結(jié)硬化:將壓制好的砂輪胚體，放在烘箱中，進(jìn)行燒結(jié)硬化。硬化工藝為:0.5h升溫至170°C，然后分階段升溫(升溫工藝如下:170°C 0.5h升溫到200°C，然后200°C保溫lh。200°C Ih升溫到220°C，220°C保溫lh，220°C升溫到240°C ) 240°C然后保溫IOh ;硬化完成后，自然冷卻到室溫，取出砂輪成型體；將砂輪成型體按照圖紙的要求，在車床和磨床上加工到規(guī)定尺寸和形狀，按超硬砂輪國家標(biāo)準(zhǔn)JB/T 7425-94檢驗(yàn)合格后得到用于加工異質(zhì)金屬構(gòu)件的超硬磨料砂輪，包裝、入庫。
【權(quán)利要求】
1.一種用于加工異質(zhì)金屬構(gòu)件的超硬磨料砂輪，其由基體與環(huán)狀磨削層組成，其特征在于:沿基體軸向，所述環(huán)狀磨削層由第一環(huán)狀磨削層、第二環(huán)狀磨削層與石墨紙組成；石墨紙位于第一環(huán)狀磨削層、第二環(huán)狀磨削層之間；所述第一環(huán)狀磨削層、第二環(huán)狀磨削層都是由磨料與樹脂結(jié)合劑組成，并且第一環(huán)狀磨削層所含的磨料與第二環(huán)狀磨削層所含的磨料材質(zhì)不同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于加工異質(zhì)金屬構(gòu)件的超硬磨料砂輪，其特征在于:所述基體為鋁基體；所述第一環(huán)狀磨削層中磨料為表面鍍鎳的金剛石磨料；所述第二環(huán)狀磨削層中磨料為表面鍍鎳的立方氮化硼磨料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于加工異質(zhì)金屬構(gòu)件的超硬磨料砂輪，其特征在于:所述第一環(huán)狀磨削層中磨料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%~32% ;所述第二環(huán)狀磨削層中磨料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25% ~32%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于加工異質(zhì)金屬構(gòu)件的超硬磨料砂輪，其特征在于:所述石墨紙的厚度為0.05mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于加工異質(zhì)金屬構(gòu)件的超硬磨料砂輪，其特征在于:所述第一環(huán)狀磨削層所含的樹脂結(jié)合劑與第二環(huán)狀磨削層所含的樹脂結(jié)合劑組成一致；所述樹脂結(jié)合劑由以下重量配比的原料混合得到: 砂輪粘結(jié)劑10~50 導(dǎo)熱劑 15~70 潤滑劑 3~10 補(bǔ)強(qiáng)劑 5~30。`
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述用于加工異質(zhì)金屬構(gòu)件的超硬磨料砂輪，其特征在于:所述砂輪粘結(jié)劑為聚酰亞胺樹脂粉；所述導(dǎo)熱劑為電解銅粉；所述潤滑劑為石墨粉；所述補(bǔ)強(qiáng)劑為氧化鋅。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述用于加工異質(zhì)金屬構(gòu)件的超硬磨料砂輪，其特征在于:所述聚酰亞胺樹脂粉的平均粒徑為45 y m ;電解銅粉的平均粒徑為45 y m ;氧化鋅的平均粒徑為45 u m ;石墨粉的平均粒徑為10 u m。
8.一種用于加工異質(zhì)金屬構(gòu)件的超硬磨料砂輪的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將樹脂結(jié)合劑過60#篩后置入球磨機(jī)中混合I~2小時，再通過200#篩得到混合后的結(jié)合劑； (2)分別將A磨料、B磨料與上述混合后的結(jié)合劑混合過篩，分別得到A成型料、B成型料；所述A磨料、B磨料的材質(zhì)不同； (3)將步驟(2)所得的A成型料、B成型料中的一種成型料緩慢加入已放置鋁基體的模具中，刮平，用液壓機(jī)在IOOMPa壓力下冷壓30秒；然后鋪上石墨紙，再加入另一種成型料，刮平，用液壓機(jī)熱壓成型，出模得到砂輪胚體；熱壓的壓力為100~120MPa，熱壓溫度230°C~250°C，保溫時間 40min ~90min ； (4)將步驟(3)所得的砂輪胚體置入烘箱中，0.5h升溫至170°C±5°C，保溫Ih;然后`0.5h升溫至200°C ±5°C，保溫Ih ;接著Ih升溫至220°C ±5°C，保溫Ih ;最后10分鐘升溫至240°C ±5°C，保溫10~14h ;冷卻至室溫取出，得到砂輪成型體；然后將砂輪成型體加工至圖紙要求的形狀和尺寸即得到所述用于加工異質(zhì)金屬構(gòu)件的超硬磨料砂輪。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述用于加工異質(zhì)金屬構(gòu)件的超硬磨料砂輪的制備方法，其特征在于:所述樹脂結(jié)合劑由以下重量配比的原料混合得到: 聚酰亞胺樹脂粉10~50 電解銅粉 15~70 石墨粉 3~10 氧化鋅 5~30。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述用于加工異質(zhì)金屬構(gòu)件的超硬磨料砂輪的制備方法，其特征在于:所述A磨料為表面 鍍鎳的金剛石磨料；所述B磨料為表面鍍鎳的立方氮化硼磨料。
【文檔編號】B24D3/28GK103692363SQ201410006379
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2014年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月7日
【發(fā)明者】王健, 涂俊群, 葉安定 申請人:蘇州賽力精密工具有限公司