專利名稱：立方氮化硼外圓磨砂輪及其制造方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明是涉及一種磨具，特別是一種立方氮化硼外圓磨砂輪及其制造方法。
背景技術(shù)：
科學技術(shù)的發(fā)展，為人們提供了豐富的物質(zhì)條件和歡樂。眾所周知，隨著人們生活和經(jīng)濟條件的提高，空調(diào)、冰箱已進入千家萬戶，而空調(diào)、冰箱的壓縮機部件，如曲軸、滾套、滑塊、上、下蓋等都要求很高的精度，所采用的材料一般都為高速鋼等難磨材料，采用碳化硅、剛玉制造的磨具加工效率低，修整頻繁，粗糙，難以達到要求，生產(chǎn)的壓縮機噪音大，壽命短，成本高，而進口部件和磨具價格高昂，成本更高，經(jīng)濟上難被接受，因此，高速鋼難磨部件加工用的磨具有待革新和提高。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述情況和實際的需要，本發(fā)明之目的就是提供一種新的立方氮化硼外圓磨砂輪及其制造方法，可有效解決空調(diào)、冰箱壓縮機等高速鋼部件的加工磨削問題，其解決的技術(shù)方案是，利用新興起的立方氮化硼作磨面層，在砂輪基體中心開有安裝孔，安裝孔兩頭的砂輪基體上開有固定槽，砂輪基體下部有縱向的螺絲孔，砂輪基體豎向周邊上經(jīng)粘結(jié)層固裝有立方氮化硼磨面層，其制造方法是依次為配混料、成型、干燥、燒結(jié)、測驗、整形、粘結(jié)、硬化、加工、檢驗及包裝，本發(fā)明產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單，易生產(chǎn)，使用方便，壽命長，加工部件精度高，平整，成本低，是對現(xiàn)有砂輪創(chuàng)造性的改進，是一種超硬磨具，有廣闊的開發(fā)應用市場。
四

圖1為本發(fā)明砂輪的結(jié)構(gòu)剖面主視圖。
圖2為本發(fā)明砂輪的俯視圖。
圖3為本發(fā)明制造工藝流程圖。
五具體實施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作詳細說明。
由圖1給出，本發(fā)明砂輪是砂輪基體1中心有安裝孔2，安裝孔2兩頭的砂輪基體1上開有固定槽3，砂輪基體1下部有縱向的螺絲孔4，砂輪基體1豎向周邊上經(jīng)粘結(jié)層6固裝有立方氮化硼磨面層5。砂輪基體1為金屬圓盤體，立方氮化硼即市場上所稱的CBN材料。本發(fā)明砂輪根據(jù)需要可制成系列產(chǎn)品，其直徑D為250-650mm，安裝孔直徑H為20-203mm，金屬基體厚度為21-46.6mm，立方氮化硼磨面層外厚5-13mm。
本發(fā)明砂輪其制造方法，如圖3所示，首先將金屬基體1按要求用車床加工成所需的圓片狀體(空心金屬圓盤體)，再將立方氮化硼磨面層經(jīng)粘結(jié)層牢固的粘結(jié)在金屬基體外豎向周邊上，所說的立方氮化硼磨面層是由以重量百分計的立方氮化硼45.2％、糊精粉1.8％、白剛玉28.5％、濕潤劑4.1％、核桃殼粉1.8％、結(jié)合劑18.6％，總量為100％混配制成。
其中結(jié)合劑可為氧化硅或三氧化二鋁或氧化鋰或氧化鎂；濕潤劑是由每200g水中加入1g的糊精粉配制而成。組份中凡固體成份均是已加工好的或市售的粉狀物。
立方氮化硼磨面層的制造方法是，在200/230以粗料濕混時，將立方氮化硼與白剛玉混勻后，加入濕潤劑充分混合，使每顆砂粒都被濕潤劑浸潤，根據(jù)料的多少和粗細決定混料時間長短，一般500克左右的料需攪拌40分鐘，然后加入結(jié)合劑、糊精粉、核桃殼粉，用力進行充分攪拌混勻，同時要經(jīng)常用毛刷清理混料工具(如研缽)，500克混料攪拌一般需40分鐘，與濕混時間基本一樣，混配好后，過30-60號篩，裝入袋中備用(最好是稱好重量，貼上標簽，寫明粒度及時間等)；若是230/270以細料濕混時，先把立方氮化硼、白剛石、結(jié)合劑、核桃粉、糊精粉混合在一起，混配時間為40-100分鐘，然后加入濕潤劑，混合攪拌40-100分鐘，再過60-80號篩，裝入袋中備用；配混料后，選擇所需成型模具，將混料裝入模具內(nèi)進行成型，裝料應分次進行，一般要3-5次，投料時要進行攪拌、刮平、搗料，搗料時要由輕到重慢慢地均勻進行，最后一次無需搗料，如模具采用組合模具，成型槽磨條和六方塊時，必須進行搗料；如一次成型數(shù)種規(guī)格的砂輪，要按砂輪的粒度由細到粗的成型順序進行，而且根據(jù)砂輪的高低(即立方氮化硼圓環(huán)粒體的長短)來決定投料次數(shù)，并選擇合適的模具墊塊。
成型后的立方氮化硼磨面層(體)置于烤箱內(nèi)進行干燥，若是小砂輪采用槽磨條和六方塊成型后可當天進行分級干燥，其干燥溫度為40-140℃，累計時間為8小時，具體見下表干燥曲線1

當外直徑D＞30mm時，需涼至24小時后再進行干燥，干燥分級進行，干燥溫度40-140℃，累計時間11小時，具體見下表干燥曲線2

當烘箱(干燥箱)溫度降至40℃以下后，取出所干燥后的砂輪磨面層體，即立方氮化硼磨面層5；干燥好后的砂輪磨面層裝入窖及燒爐中進行燒結(jié)，燒結(jié)時，耐火板要平整無粗大顆粒，墊砂要撒均勻，所有CBN制品放平整后，再在制品上均勻撒一層墊砂；小磨頭砂輪必須全部埋砂；凸輪軸砂輪塊及類似制品，需放在相應的砂輪上擺放整齊。耐火板及CBN制品要平穩(wěn)地放入高溫爐中，以避免碰撞而造成CBN制品的移動和錯位。CBN制品直徑在25mm以下時，溫度為100-770℃，分12級燒結(jié)，累計時間為8小時35分鐘，詳見下表

CBN制品直徑Φ≥30mm時，溫度為100-770℃，分13級燒結(jié)，累計時間為9小時45分鐘，詳見下表

燒結(jié)好后，經(jīng)測驗，包括重量、尺寸、強度合格后，再進行整形，使之符合形體要求，然后將金屬基體與(CBN)立方氮化硼制成的砂輪磨面層進行粘結(jié)，使其成為一體，粘結(jié)具體是1、準備好粘接胎具，調(diào)整好尺寸，做好粘結(jié)的前期準備工作；2、基體檢查合格后，進行噴砂、清洗，放烘箱干燥，干燥溫度在55-60℃；
3、對CBN砂輪體進行詳細檢查后，進行噴砂(視情況而定)、清洗、干燥，干燥溫度55-60℃；4、先把粘接用膠進行預熱，溫度不高于60℃，其膠可為市售的二合一膠合劑或膠結(jié)劑，嚴格按照1∶1的比例調(diào)膠，并在膠內(nèi)加入膠重量的6％的填料，填料是由白剛玉、核桃殼粉、結(jié)合劑、糊精粉制成，配比為白剛玉28.5份，核桃殼粉1.8份，結(jié)合劑18.6份和糊精粉1.8份。充分調(diào)均勻后，即可進行粘接；5、粘接好的制品，在室溫下放置1-2小時后，再放入烘箱進行硬化，硬化溫度為55-60℃；硬化時間12小時。硬化后的制品經(jīng)測驗合格的制品再進行細加工，之后即可檢驗入庫，包裝待售(用)。
本發(fā)明產(chǎn)品經(jīng)國家權(quán)威的質(zhì)檢部門檢測，其質(zhì)量完全達到或超過規(guī)定標準，磨頭表面無裂紋，凹坑，發(fā)泡及2個以上長、寬大于1mm的崩刃，基體內(nèi)孔的極限偏差為h7；砂輪外徑極限偏差為±0.2mm；砂輪厚度的極限偏差為±0.2mm；砂輪外圓和端面對基準內(nèi)孔面的跳動不超過0.02mm；基體內(nèi)孔表面和端面粗糙值不大于Ra0.8外，其余表面粗糙度最大允許值為Ra3.2。
本發(fā)明砂輪磨具磨削鋒利，耐磨性能好，單位磨損量極小。磨削鋼材時的磨削比為4000-10000，是普通磨料高速磨料的120-150倍，被磨削工件的耐用度提高30-50％，而且經(jīng)試用，本發(fā)明產(chǎn)品立方氮化硼砂輪還具有以下突出的優(yōu)點1、立方氮化硼對黑色金屬，特別是硬度大，韌性大，高溫強度高，熱傳導率低的材料具有良好的磨削性能，其金屬磨除率是金剛石的10倍，解決了硬而韌的難磨材料的加工問題。
2、同一磨具可以磨削不同材料，不同規(guī)格工件，不必更換磨具，機床參數(shù)，加工條件不必經(jīng)常變更，且磨具壽命長，特別適用于多品種、中、小批量磨具生產(chǎn)和CNC、FMS、CIM以及FA加工使用。
3、表面質(zhì)量得到提高，一般無裂紋，不易燒傷，并且可獲得殘余壓應力，顯著地提高工件的疲勞強度。
4、立方氮化硼磨具磨削容易保持尺寸精度，更重要的是其導熱性比剛玉大得多，因而能將磨削熱迅速導出，減少工件熱變形。
5、立方氮化硼雖然初始成本高，但因磨損小，壽命長，效率高，分攤到每一個工件的磨具成本費反而比普通磨具低。
由上述結(jié)構(gòu)可以看出，本發(fā)明砂輪由于在使用時，采用多個螺絲孔經(jīng)螺絲與機床相連固定，被磨削件置于砂輪處，使其平穩(wěn)而牢靠，特別采用性能十分優(yōu)異的立方氮化硼作為磨料層粘結(jié)在金屬體作為法蘭盤上，立方氮化硼(CBN)不與鐵族元素發(fā)生化學反應，因此，不僅能勝任難磨材料的加工，提高生產(chǎn)效率，有利于嚴格控制工件的形狀和尺寸精度，而且還能提高工件的磨削質(zhì)量，顯著提高磨后工件的表面完整性，提高零件的疲勞強度，延長使用壽命，增加可靠性，加上立方氮化硼磨料生產(chǎn)過程在能源消耗和環(huán)境污染方面要比普通磨料生產(chǎn)好，即能耗低，環(huán)境污染少，立方氮化硼磨具的生產(chǎn)和應用是機械工業(yè)發(fā)展的大勢所趨。本發(fā)明的研制成功是對現(xiàn)有金剛石磨具的一大替代產(chǎn)品，有巨大的經(jīng)濟和社會效益。
權(quán)利要求
1.一種立方氮化硼外圓磨砂輪，是砂輪基體(1)中心有安裝孔(2)，其特征在于，安裝孔(2)兩頭的砂輪基體(1)上開有固定槽(3)，砂輪基體(1)下部有縱向的螺絲孔(4)，砂輪基體(1)豎向周邊上經(jīng)粘結(jié)層(6)固裝有立方氮化硼磨面層(5)。
2.實現(xiàn)權(quán)利要求1所述的立方氮化硼外圓磨砂輪的制造方法，其特征在于是，首先將金屬基體(1)按要求用車床加工成空心金屬圓盤體，再將立方氮化硼磨面層經(jīng)粘結(jié)層牢固的粘結(jié)在金屬基體外豎向周邊上，所說的立方氮化硼磨面層是由以重量百分計的立方氮化硼45.2％、糊精粉1.8％、白剛玉28.5％、濕潤劑4.1％、核桃殼粉1.8％、結(jié)合劑18.6％，總量為100％混配制成，立方氮化硼磨面層的制造方法是，在200/230以粗料濕混時，將立方氮化硼與白剛玉混勻后，加入濕潤劑充分混合，每500克的料需攪拌40分鐘，然后加入結(jié)合劑、糊精粉、核桃殼粉，攪拌40分鐘混勻，混配好后，過30-60號篩，裝入袋中備用；在230/270以細料濕混時，先把立方氮化硼、白剛石、結(jié)合劑、核桃粉、糊精粉混合在一起，混配時間為40-100分鐘，然后加入濕潤劑，混合攪拌40-100分鐘，再過60-80號篩，裝入袋中備用；配混料后，將混料分次裝入模具內(nèi)成型，成型后的立方氮化硼磨面層置于烤箱內(nèi)進行分級干燥，其干燥溫度為40-140℃，累計時間為8小時，干燥好后的砂輪磨面層裝入窖及燒爐中進行燒結(jié)，使其成為一體，粘結(jié)方法是先對基體、磨面層體分別進行噴砂、清洗，放入烘箱在55-60℃干燥，再由粘結(jié)層把基體與磨面層粘結(jié)在一起，在室溫下放置1-2小時后，再放入烘箱進行硬化，硬化溫度為55-60℃，硬化時間12小時。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的立方氮化硼外圓磨砂輪的制造方法，其特征在于是，粘結(jié)層是由膠結(jié)劑與填料構(gòu)成，填料加入量為膠重量的6％。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的立方氮化硼外圓磨砂輪的制造方法，其特征在于是，所說的填料是由白剛玉28.5份，核桃殼粉1.8份，結(jié)合劑18.6份和糊精粉1.8份混配制成。
全文摘要
本發(fā)明是一種新的立方氮化硼外圓磨砂輪及其制造方法，可有效解決空調(diào)、冰箱壓縮機等高速鋼部件的加工磨削問題，其解決的技術(shù)方案是，利用新興起的立方氮化硼作磨面層，在砂輪基體中心開有安裝孔，安裝孔兩頭的砂輪基體上開有固定槽，砂輪基體下部有縱向的螺絲孔，砂輪基體豎向周邊上經(jīng)粘結(jié)層固裝有立方氮化硼磨面層，其制造方法是依次為配混料、成型、干燥、燒結(jié)、測驗、整形、粘結(jié)、硬化、加工、檢驗及包裝，本發(fā)明產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單，易生產(chǎn)，使用方便，壽命長，加工部件精度高，平整，成本低，是對現(xiàn)有砂輪創(chuàng)造性的改進，是一種超硬磨具，有廣闊的開發(fā)應用市場。
文檔編號B24D18/00GK1727119SQ200510017830
公開日2006年2月1日 申請日期2005年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月28日
發(fā)明者李和聰, 張艷芳, 劉元鋒, 吳賓, 秦艷強 申請人:鄭州富萊特超硬磨具有限公司