一種磨齒砂輪及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于砂輪制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種磨齒砂輪及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 陶瓷微晶磨料蝸桿砂輪磨削對象為轎車變速器齒輪，蝸桿砂輪磨齒加工技術(shù)是利 用蝸桿砂輪與齒輪之間的嚙合原理開發(fā)的特殊磨加工技術(shù)，屬成形磨削方式之一，但又不 同于一般的成型磨削，由于齒根和齒頂部位砂輪的線速度差別很大，磨削不同步，磨料的脫 落速度不同，很易造成砂輪型面的變化，因此齒面的型面也隨之變化。同時，由于砂輪的磨 削面與齒面之間為曲面接觸，尤其是齒根部位，冷卻液不易進(jìn)入，因此散熱性不好，工件表 面容易燒傷，因此迫切需要研制出一種操作簡單易行、磨削效果好、安全性能好、生產(chǎn)效率 高的磨齒砂輪。
[0003] 中國專利CN103862393A公開了一種陶瓷微晶磨料齒輪磨砂輪，包括中心增強(qiáng)部 分和磨削使用部分，其中中心增強(qiáng)部分由WA100#、結(jié)合劑、粘接劑和濕潤劑組成，磨削使用 部分由CA60~120#、WA60~120#、結(jié)合劑、粘結(jié)劑、潤濕劑組成，其中結(jié)合劑由粘土、硼玻 璃和含鋰氧化物玻璃料組成，該公開的砂輪的中心增強(qiáng)部分和磨削部分采用不同的配方， 配方組成復(fù)雜，制作過程繁瑣，不適于工業(yè)化推廣應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的之一在于提供配方簡單的磨齒砂輪。
[0005] 同時，本發(fā)明還在于提供一種磨齒砂輪的制備方法。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0007] -種磨齒砂輪，由以下重量百分含量的原料制成：磨料65. 5%~82%，結(jié)合劑 8%~16. 5%，造孔劑6%~13%，粘結(jié)劑4%~7% ;其中磨料由以下重量百分含量的組分 組成：白剛玉50 %~90 %，陶瓷微晶磨料10 %~50 %。
[0008] 磨料的粒度直接決定了砂輪的加工精度，通常磨料粒度越小，加工精度越高，但是 粒度小的磨料易于在磨削過程中脫落，因此為了使砂輪具有高的加工精度的同時，避免磨 料在磨削過程中脫落，優(yōu)選的，白剛玉的粒度為46~150目，陶瓷微晶磨料的粒度為46~ 150 目。
[0009] 上述磨齒砂輪中，采用白剛玉和陶瓷微晶磨料為復(fù)配磨料，并通過調(diào)整各原料的 用量，使各組分之間相互協(xié)同作用，提高砂輪的強(qiáng)度，使制備的砂輪具有非常高的自銳性， 良好的形狀保持性，加工精度高，耐用度高，無燒傷裂紋；而且上述磨齒砂輪，配方簡單，原 料易得，易于制作。
[0010] 上述結(jié)合劑由以下重量百分含量的組分組成：硼玻璃20 %~40 %，長石22 %~ 43%，霞石粉10%~35%，粘土 5%~13%，碳酸鋰2%~5%，三氧化二鉻3%~13%。 [0011] 為了進(jìn)一步降低結(jié)合劑的燒成溫度和耐火度，提高結(jié)合劑對磨料的潤濕性能， 提高砂輪的強(qiáng)度，進(jìn)而提高砂輪磨削的線速度，優(yōu)選的，結(jié)合劑平均粒徑D5。為12. 8~ 22. 9 μL?ο
[0012] 上述結(jié)合劑由硼玻璃、長石、霞石粉、粘土、碳酸鋰、三氧化二鉻復(fù)配組成，該結(jié)合 劑中加入了霞石粉與硼玻璃復(fù)配使用，降低結(jié)合劑的脆性，同時加入三氧化二鉻與其他組 分協(xié)同作用，提高結(jié)合劑的強(qiáng)度，降低結(jié)合劑的燒成溫度；該結(jié)合劑對磨料的潤濕性好，把 持力高，砂輪燒結(jié)過程中保持陶瓷微晶磨料的晶型完整性，使磨料具有最佳的磨削效果，且 砂輪回轉(zhuǎn)強(qiáng)度高，線速度可達(dá)到63m/s以上，安全性能好，磨削效率高。
[0013] 上述結(jié)合劑由以下方法制備而得：具體操作步驟為：
[0014] a :按配方量取硼玻璃、霞石粉、碳酸鋰、三氧化二鉻，混合均勻，制得混合物A ;
[0015] b :加熱熔融步驟a制備的混合物A，制得混合物B ;
[0016] c :水淬步驟b制備的混合物B，制得混合物C ;
[0017] d :將步驟c制備的混合物C干燥后球磨破碎，過600-800目篩，制得混合物D ;
[0018] e :在步驟d制備的混合物D中按配方量加入長石和粘土，混合均勻，過600-800目 篩，即得。
[0019] 步驟a中所述混合均勻的具體方法為：按配方取硼玻璃、霞石粉、碳酸鋰和三氧化 二鉻混合均勻后再球磨研磨均勻。
[0020] 步驟b中加熱熔融的具體方法為：將混合物A在空氣氣氛中加熱至1200°C~ 1250°C熔煉至完全熔融。
[0021] 所述粘結(jié)劑為糊精溶液，糊精溶液為砂輪制作過程中常用的粘結(jié)劑，具體為由糊 精溶液加水配制成的具有粘性的溶液。
[0022] 所述造孔劑為核桃殼。
[0023] 砂輪制造中添加使用造孔劑使砂輪中形成大小均一的空隙，用于排肩和儲存冷卻 液，提高砂輪的散熱性能，造孔劑的粒度大小決定了砂輪的組織細(xì)密程度。造孔劑粒度大， 砂輪組織疏松不易堵塞，磨削效率高，但是砂輪強(qiáng)度低，易磨損；造孔劑粒度小，砂輪組織緊 密，砂輪形狀保持性好，容肩性差，砂輪易燒傷。因此，為了平衡砂輪的強(qiáng)度和散熱性能，優(yōu) 選的造孔劑的粒度與磨料的粒度成正比，即造孔劑的粒度為46~150目。
[0024] 上述磨齒砂輪的制備方法，包括以下操作步驟：
[0025] 1)制備成型料：按重量百分含量稱取磨料、粘結(jié)劑、結(jié)合劑和造孔劑混合過篩，即 得成型料；
[0026] 2)制備砂輪毛坯：將步驟1)制備的成型料放入模具中，壓制成型，即得砂輪毛 坯；
[0027] 3)干燥步驟2)制備的砂輪毛坯，制得干燥砂輪毛坯；
[0028] 4)燒結(jié)步驟3)制備的干燥砂輪毛還，即得。
[0029] 步驟2)中壓制成型為壓制到規(guī)定尺寸后，卸壓并頂出砂輪毛坯。
[0030] 步驟2)中成型料放入磨具后攤刮平整后進(jìn)行壓制成型。
[0031] 步驟3)中干燥溫度程序為：以6. 75分鐘/度升溫速率，9小時內(nèi)升溫至80°C，保 溫18小時；再以9分鐘/度升溫速率，3小時內(nèi)升溫至KKTC，保溫15小時；再以6分鐘/ 度降溫速率，7小時內(nèi)降至室溫。
[0032] 優(yōu)選的干燥溫度曲線如下：
[0033]
[0034] 步驟4)中燒結(jié)溫度程序為：以I. 26分鐘/度升溫速率，12小時內(nèi)由30°C升溫至 600°C，保溫10小時；以1. 5分鐘/度升溫速率，10小時內(nèi)升溫至1000°C，保溫9小時；再以 2分鐘/度降溫速率，35小時內(nèi)降溫至30°C。
[0035] 優(yōu)選的燒結(jié)溫度曲線如下：
[0037] 本發(fā)明微晶磨料蝸桿磨齒砂輪，由白剛玉、陶瓷微晶磨料、結(jié)合劑、粘結(jié)劑和造孔 劑為原料制成，配方簡單，原料易得，便于制作，且本發(fā)明采用白剛玉與陶瓷微晶磨料混合 使用作為磨料，既降低了成本，又能改善使用單一磨料的磨具在使用過程中的部分缺陷，提 高磨削效率和質(zhì)量；同時本發(fā)明磨齒砂輪各原料在限定的用量范圍內(nèi)協(xié)同作用，使制備的 砂輪具有非常高的自銳性，很好的形狀保持性，加工精度高，耐用度高，無燒傷裂紋。
[0038] 本發(fā)明磨齒砂輪的制備方法，操作簡便，易于控制和實現(xiàn)，并且進(jìn)一步的優(yōu)選砂輪 制備過程的干燥曲線和燒結(jié)曲線，改善砂輪的組織結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高砂輪的磨削性能。
【具體實施方式】
[0039] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限 制。
[0040] 下述實施例中糊精溶液由糊精加水制備而成，其中糊精液濃度為30-50%。
[0041] 實施例1
[0042] 本實施例微晶磨料蝸桿磨齒砂輪，由以下重量百分含量的原料制成：磨料 72. 98 %，結(jié)合劑16. 02 %，核桃殼7 %，糊精溶液4 % ;
[0043] 其中結(jié)合劑由以下重量百分含量的組分組成：硼玻璃38%，長石30%，霞石粉 15 %，粘土 7 %，碳酸鋰3 %，三氧化二鉻7 %。結(jié)合劑平均粒徑D5。為12. 8~22. 9 μ m。
[0044] 其中磨料由以下重量百分含量的組分組成：150目陶瓷微晶磨料30%，150目白剛 玉 70% ;
[0045] 其中核桃殼的粒度為150目。
[0046] 本實施例中結(jié)合劑由以下方法制備而得：具體操作步驟為：
[0047] a:按配方量取硼玻璃、霞石粉、碳酸鋰、三氧化二鉻，混合均勻裝入球磨機(jī)中研磨 均勻，制得混合物A ;
[0048] b :將步驟a制備的混合物A裝入坩堝中，在空氣氣氛中在1200°C溫度下高溫熔煉 至完全熔融，制得混合物B ;
[0049] c :將步驟b制備的混合物B倒入盛有水的容器中水淬，制得混合物C ;
[0050] d :將步驟c制備的混合物C干燥后裝入球磨機(jī)中球磨破碎，過800目篩，制得混合 物D ;
[0051] e :在步驟d制備的混合物D中按配方量加入長石和粘土，機(jī)械攪拌混合均勻，過 800目篩，即得。
[0052] 本實施例磨齒砂輪的制備方法，具體操作步驟為：
[0053] 1)制備成型料：按重量百分含量稱取白剛玉、陶瓷微晶磨料、糊精溶液、結(jié)合劑和 造孔劑混合過篩，制得成型料；
[0054] 2)制備砂輪毛坯：將步驟1)制備的成型料放入組裝好的磨具中，攤刮平整后進(jìn)行 壓制，采用定模成型，壓制到規(guī)定尺寸后，卸壓并頂出砂輪毛坯，制得砂輪毛坯；
[0055] 3)干燥：干燥步驟2)制備的砂輪毛還，制得干燥砂輪毛坯；
[0056] 干燥溫度程序為：以6. 75分鐘/度升溫速率升溫至80°C，保溫18小時；再以9分 鐘/度升溫速率升溫至l〇〇°C，保溫15小時；再以6分鐘/度降溫速率降至室溫。
[0057] 干燥溫度曲線為：
[0058]
[0059] 4)燒成：燒結(jié)步驟3)制備的干燥砂輪毛還，即得；
[0060] 燒結(jié)溫度程序為：以1. 26分鐘/度升溫速率，由30°C升溫至600°C，保溫10小時； 以1. 5分鐘/度升溫速率，升溫至KKKTC，保溫9小時；再以2分鐘/度降溫速率，降溫至 30 cC 〇
[0061] 燒結(jié)溫度曲線為：
[0063] 本實施例制備的磨齒砂輪回轉(zhuǎn)強(qiáng)度高