本發(fā)明涉及一種砂輪，屬于磨具領(lǐng)域，具體的說，涉及了一種新型單層超硬磨料成形砂輪，還涉及一種制造該砂輪的方法。

背景技術(shù)：

目前，新型單層超硬磨料成形砂輪主要有電鍍和釬焊兩種制造方式。電鍍砂輪的優(yōu)勢(shì)在于成形精度高，但缺點(diǎn)是外鍍工藝尚無法有效控制砂輪表面磨粒的分布密度，砂輪容屑空間不充裕致使其鋒利性差，同時(shí)結(jié)合劑對(duì)磨粒的機(jī)械鑲嵌把持力較弱，從而造成電鍍砂輪在進(jìn)行高效磨削加工時(shí)易出現(xiàn)工件表面熱損傷、砂輪堵塞以及磨粒過早脫落的問題。釬焊砂輪的優(yōu)勢(shì)在于可以有條件實(shí)現(xiàn)砂輪表面地貌優(yōu)化，再加上磨粒與活性釬料之間存在化學(xué)冶金結(jié)合能夠保證砂輪對(duì)磨粒高的把持力，所以砂輪的鋒利性、使用壽命可獲得大幅提高，但缺點(diǎn)是高溫釬焊過程不可避免的會(huì)引起砂輪基體熱變形，導(dǎo)致砂輪制造精度降低，并難以用于精密磨削加工。

由此可見，電鍍砂輪和釬焊砂輪存在的上述弊病，即無法同時(shí)滿足砂輪工具高成形精度和高鋒利性要求，造成新型單層超硬磨料成形砂輪無法充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)，這已成為制約高效精密成形磨削加工技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用的關(guān)鍵。因此，如何獲得集高成形精度、高鋒利性以及高使用壽命于一體的砂輪已成為成形磨削加工中亟待解決的問題。

為了解決以上存在的問題，人們一直在尋求一種理想的技術(shù)解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，從而提供一種精度高、鋒利性好、使用壽命長(zhǎng)的新型單層超硬磨料成形砂輪，以及一種磨料等高性控制好、磨料層形面精度控制好、磨料把持強(qiáng)度高的成形砂輪制造方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種新型單層超硬磨料成形砂輪，包括砂輪基體和通過粘接層粘結(jié)在所述砂輪基體外周的砂輪工作層、所述砂輪工作層包括粘結(jié)在所述粘結(jié)層外周的釬料層和固定在所述釬料層外周的磨料層，所述磨料層通過內(nèi)鍍方法固結(jié)在所述陰模內(nèi)形面后獲得，所述釬料層通過釬料粉末液相燒結(jié)形成，所述磨料層在液相燒結(jié)過程中與所述釬料層發(fā)生化學(xué)冶金反應(yīng)并固定。

一種制造上述新型單層超硬磨料成形砂輪的砂輪工作層的模具，包括同軸設(shè)置的陰模和芯模，所述陰模呈環(huán)狀，所述陰模的內(nèi)形面上設(shè)置與磨料層形面相反的形面，所述芯模呈圓筒狀，所述陰模的上部向上延伸形成參照面。

一種制造所述的新型單層超硬磨料成形砂輪的方法，包括以下步驟：

1)、制造陰模，所述陰模呈環(huán)狀，所述陰模的內(nèi)形面上加工出與磨料層形面相反的形面，同時(shí)根據(jù)加工所述內(nèi)形面的加工基準(zhǔn)，在所述陰模上設(shè)置參照面；

2)、制造磨料層，將磨粒采用點(diǎn)膠的方式粘結(jié)在所述陰模的內(nèi)形面上，然后通過電鍍的方法將所述磨粒固定在所述內(nèi)形面上；

3)、制造釬料層，將芯模按照參照面固定在所述陰模中部，保持同軸度，將釬料粉末填置于芯模與陰模之間的空隙，進(jìn)行液相燒結(jié)；

4)、去除芯模，對(duì)釬料層整形；

5)、制造砂輪基體，將釬料層與砂輪基體通過粘結(jié)層粘結(jié)在一起；

6)、利用陰模上的參照表面對(duì)砂輪基體內(nèi)孔及端面進(jìn)行二次加工，保證砂輪基體內(nèi)孔、端面與陰模內(nèi)形面之間的同軸度、垂直度要求；

7)、去除陰模和電鍍層。

基上所述，步驟1)中，所述陰模采用高純石墨制造。

基上所述，步驟2)中，所述磨粒為金剛石或立方氮化硼，所述磨粒的粒徑大于100μm，點(diǎn)膠材料為導(dǎo)電膠，用于固定單顆磨粒的點(diǎn)膠面積為0.001～0.01mm²。

基上所述，步驟2)中，電鍍材料為金屬鎳，鍍層厚度為所述磨粒粒徑大小的50％～70％。

基上所述，步驟3)中，在釬料填裝時(shí)在其上部空間留有補(bǔ)償量。

基上所述，步驟3)中，所述芯模采用陶瓷或耐熱玻璃制造，所述芯模外周面與所述陰模上最近磨粒之間的距離為1～3mm。

基上所述，步驟5)中，所述粘結(jié)層材料為A/B膠與金屬鋁粉的混合物，所述A/B膠與所述金屬鋁粉按體積比1：(0.5～1)進(jìn)行配制，所述粘結(jié)層的厚度為0.025～0.1mm。

基上所述，步驟7)中，采用磨削方法去除所述陰模，采用電化學(xué)方法去除所述電鍍層。

本發(fā)明相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步，具體的說，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、利用內(nèi)鍍方法控制磨料層的等高性及其形面精度，利用釬焊方法增強(qiáng)對(duì)磨料層的把持力，進(jìn)而提高磨料層的鋒利性和使用壽命，最終獲得磨料層等高性好、磨料層形面精度高、鋒利性好、使用壽命長(zhǎng)的成形砂輪工作層。具有這種成形砂輪工作層的砂輪特別適用于一些復(fù)雜型面工件的高效精密成形磨削加工。

2、所述砂輪的制造方法中，磨料層采用陰模內(nèi)形面固結(jié)，即點(diǎn)膠初步固定、電鍍進(jìn)一步加固的方式制造，獲得對(duì)磨料層等高性和磨料層形面精度的有效控制；而后再用釬料粉液相燒結(jié)的方式實(shí)現(xiàn)磨料出露部分與釬料層之間的化學(xué)冶金結(jié)合，獲得砂輪工作層對(duì)磨粒的高把持力，進(jìn)而獲得砂輪工作層高的鋒利性和使用壽命；之后再通過粘結(jié)的方式將獲得的砂輪工作層與砂輪基體連接為一體，以及對(duì)砂輪基體的內(nèi)孔及端面進(jìn)行二次加工，最終將陰模和電鍍層去除后，獲得成形砂輪。該方法具有步驟簡(jiǎn)單可靠，精度控制好、可操作性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

3、陰模采用熱穩(wěn)定性好的石墨材料制作，其燒結(jié)過程的熱形變小，所以燒結(jié)高溫對(duì)于磨料層形面精度的影響可大幅降低。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中新型單層超硬磨料成形砂輪的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明中釬料填裝及芯模使用狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明中新型單層超硬磨料成形砂輪未去除陰模及電鍍層狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1.砂輪基體；2.粘結(jié)層；3.釬料層；4.磨料層；5.電鍍層；6.陰模；7.芯模；8.參照面。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

如圖1所示，一種新型單層超硬磨料成形砂輪，包括砂輪基體1、粘結(jié)在所述砂輪基體1外周面的粘結(jié)層2、粘結(jié)在所述粘結(jié)層2外周的釬料層3和固定在所述釬料層3外周的磨料層4，所述磨料層4通過內(nèi)鍍方法固結(jié)在所述陰模內(nèi)表面后獲得，所述釬料層3通過釬料粉末液相燒結(jié)形成，所述磨料層4在液相燒結(jié)過程中與所述釬料層3發(fā)生化學(xué)冶金反應(yīng)并固定。所述釬料層和所述磨料層構(gòu)成所述的砂輪工作層。

如圖2所示，制造上述新型單層超硬磨料成形砂輪的砂輪工作層的模具，包括同軸設(shè)置的陰模6和芯模7，所述陰模6呈環(huán)狀，所述陰模6的內(nèi)形面上設(shè)置與磨料層形面相反的形面，所述芯模7呈圓筒狀，所述陰模6的上部向上延伸形成參照面8。

上述的新型單層超硬磨料成形砂輪通過以下步驟制造：

1)、制造陰模6，取高純石墨材料制造陰模6，所述陰模6呈環(huán)狀，所述陰模6的內(nèi)形面上加工出與磨料層形面相反的形面。將磨料在該形面上固結(jié)，由于基準(zhǔn)統(tǒng)一，所述陰模的內(nèi)形面能有效保證所述新型成形砂輪上磨料層的等高性與形面精度。同時(shí)根據(jù)加工所述內(nèi)形面的加工基準(zhǔn)，在所述陰模6上設(shè)置參照面8，參照面8是為了作為后續(xù)矯正磨料層形面與砂輪基體內(nèi)孔之間同軸度和垂直度的基準(zhǔn)。

2)、制造磨料層4，將金剛石或立方氮化硼制造的磨粒采用點(diǎn)膠的方式粘結(jié)在所述內(nèi)形面上，所述磨粒的粒徑大于100μm，點(diǎn)膠材料為導(dǎo)電膠，用于固定單顆磨粒的點(diǎn)膠面積為0.001～0.01mm²。然后通過電鍍的方法將所述磨粒固定在所述內(nèi)形面上，同時(shí)形成電鍍層5，電鍍材料為金屬鎳，鍍層厚度為所述磨粒粒徑大小的50％～70％。

3)、制造釬料層3，如圖3所示，先在磨料層的外形面上涂抹一層釬料粉，尤其是坑洼區(qū)域，然后將陶瓷或者耐熱玻璃制造的芯模7按照參照面固定在所述陰模6中部，保持同軸度，要求所述芯模7外周面與所述陰模6上最近磨粒之間的距離為1～3mm。再將釬料粉末填置于芯模7與磨料層之間的空隙，并壓實(shí)，考慮到粉末液化后會(huì)出現(xiàn)體積收縮情況，因此，在釬料填裝時(shí)應(yīng)在其上部位置空間留有補(bǔ)償量，然后進(jìn)行液相燒結(jié)，在燒結(jié)釬料層3的過程中，釬料與磨粒之間能夠進(jìn)行化學(xué)冶金反應(yīng)，從而增強(qiáng)兩者的結(jié)合強(qiáng)度，保證磨粒不易脫落，同時(shí)獲得高的鋒利性和耐久的使用壽命，此步驟中，芯模7的主要目的在于控制釬料層3凝固后的形狀，陰模由于采用熱穩(wěn)定性好的石墨材料制作，其燒結(jié)過程的熱形變小，所以燒結(jié)高溫對(duì)于磨料層形面精度的影響大幅降低。

4)、去除芯模7，對(duì)釬料層3整形，對(duì)多余的釬料層3進(jìn)行去除。

5)、制造砂輪基體1，砂輪基體1選用碳鋼或合金鋼材料，其外徑尺寸小于上述已進(jìn)行過液相燒結(jié)陰模6最小內(nèi)徑尺寸0.05～0.2mm，所述砂輪基體1的內(nèi)孔直徑小于磨床法蘭規(guī)定尺寸1～2mm。將釬料層3與砂輪基體1通過粘結(jié)層2粘結(jié)在一起，粘結(jié)材料為A/B膠與金屬鋁粉的混合物，所述A/B膠與所述金屬鋁粉按體積比1：(0.5～1)進(jìn)行配制，所述粘結(jié)層2的厚度為0.025～0.1mm。

6)、利用陰模6上的參照面8對(duì)砂輪基體1內(nèi)孔及端面進(jìn)行加工，對(duì)砂輪基體1進(jìn)行二次修磨，修磨時(shí)，采用所述陰模6上的參照表面作為基準(zhǔn)，對(duì)砂輪基體1內(nèi)孔、端面進(jìn)行去除加工，進(jìn)而保證所述砂輪基體1內(nèi)孔、端面與陰模6內(nèi)形面之間的同軸度、垂直度要求，同時(shí)將砂輪基體1內(nèi)孔加工至磨床法蘭所規(guī)定的尺寸。

7)、采用磨削方法去除所述陰模6，采用電化學(xué)方法去除所述電鍍層5。

利用以上方法制造所得的成形砂輪，磨料層4采用內(nèi)鍍方法制造，保證了其高精度要求，而后通過釬料的液相燒結(jié)方法，形成釬料層3，釬料層3與磨料層4之間存在化學(xué)冶金結(jié)合，提高了砂輪工作層對(duì)磨料的把持力，進(jìn)而提升了其鋒利度和使用壽命，最終將形成的砂輪工作層粘結(jié)在砂輪基體1上形成完整的成形砂輪。上述制造方法成型精度控制好，流程設(shè)計(jì)合理且操作簡(jiǎn)單，最終制備的砂輪集高成形精度、高鋒利性以及高使用壽命于一身，特別適用于一些復(fù)雜型面工件的高效精密成形磨削加工。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是:以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制；盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者對(duì)部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。