專利名稱：一種金剛石磨削磨具及其制造裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金剛石磨削磨具，本發(fā)明還涉及該金剛石磨削磨具的制造裝置。
背景技術(shù)：
對(duì)機(jī)械零件進(jìn)行磨削加工已經(jīng)成為一種常規(guī)的技術(shù)要求，目前廣泛使用的磨削磨具主要采用SiC、剛玉等制造。SiC、剛玉磨削磨具耐磨性差，使用壽命短，在磨削加工過(guò)程中自身消耗較快、尺寸穩(wěn)定性差，導(dǎo)致被加工零件的尺寸、形狀和精度發(fā)生變化，需要經(jīng)常對(duì) SiC、剛玉磨削磨具進(jìn)行修正。同時(shí)，SiC、剛玉磨削磨具具有硬、脆特點(diǎn)，強(qiáng)韌性差，特別是一些異形砂輪，在使用過(guò)程中容易出現(xiàn)突發(fā)性破裂，因高速旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致安全事故。在用于大批量加工耐磨材料制備的零件時(shí)，SiC、剛玉磨削磨具的上述問(wèn)題尤為突出，嚴(yán)重影響被加工零件的質(zhì)量和性能，生產(chǎn)效率低下，安全隱患突出。例如，目前剎車片生產(chǎn)線上使用的是一種SiC制造的磨具，由于制備剎車片采用的是一種具有較好耐磨性能的摩擦材料，SiC磨具的使用壽命嚴(yán)重不足，一般僅磨削加工 6000 8000片剎車片就需更換，費(fèi)時(shí)費(fèi)力；另一方面，因磨削設(shè)備加裝有SiC磨具破裂防護(hù)罩，無(wú)法直接在線實(shí)時(shí)觀察磨具的磨損狀況，直到磨具因過(guò)度使用、在被磨削加工零件的較小徑向外力作用下破裂時(shí)才被動(dòng)更換，高速旋轉(zhuǎn)的磨具破裂易引發(fā)安全事故，另一方面易導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢。由于SiC磨具的使用壽命嚴(yán)重不足，使其更換周期短(一般3 4天)， 費(fèi)時(shí)費(fèi)力，增加產(chǎn)品廢品率，安全隱患無(wú)法消除。對(duì)于上述問(wèn)題，除了加強(qiáng)安全防護(hù)、定期停機(jī)檢查、提前更換磨具外，目前沒(méi)有更好的解決方法。本發(fā)明提出了一種金剛石磨削磨具及其制造裝置，可有效的解決目前采用SiC、剛玉等制造的磨削磨具存在的耐磨性差、使用壽命短和強(qiáng)韌性差、容易出現(xiàn)突發(fā)性破裂等問(wèn)題，提高生產(chǎn)的安全性、生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量與性能，降低廢品率，同時(shí)也可為加工企業(yè)節(jié)約成本、提高經(jīng)濟(jì)效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種磨削性能優(yōu)異、耐磨性好、使用壽命長(zhǎng)和具有高強(qiáng)韌性、不容易出現(xiàn)突發(fā)性破裂的金剛石磨削磨具。本發(fā)明要解決的第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種提高金剛石磨削磨具制造效率，降低制造成本的制造金剛石磨削磨具的裝置。為了解決上述第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的金剛石磨削磨具，包括中空杯形圓柱狀基體，所述的中空杯形圓柱狀基體的高/直徑比為1 3 1 5，所述的中空杯形圓柱狀基體的外表面設(shè)有一層與所述的中空杯形圓柱狀基體經(jīng)熱等靜壓燒結(jié)成為冶金結(jié)合的整體的金剛石粉末胎體，所述的金剛石粉末胎體均勻、致密，所述的中空杯形圓柱狀基體采用碳素結(jié)構(gòu)鋼制造。采用上述技術(shù)方案的金剛石磨削磨具，碳素結(jié)構(gòu)鋼制造的中空杯形圓柱狀基體具有高的強(qiáng)韌性，即使磨具的磨料被消耗完，也不會(huì)發(fā)生破裂，這可有效防止磨具在使用過(guò)程中發(fā)生突發(fā)性破裂；金剛石、金屬粉末粘接劑通過(guò)熱等靜壓燒結(jié)，與中空杯形圓柱狀碳素結(jié)構(gòu)鋼基體實(shí)現(xiàn)完全冶金結(jié)合，可有效防止金剛石胎體在使用過(guò)程中脫落、破裂；利用金剛石胎體中金剛石的高硬度、高耐磨性進(jìn)行磨削加工，可有效提高磨具的磨削性能、耐磨性及使用壽命。由于金剛石粉末胎體與中空杯形圓柱狀基體耐磨性的顯著差異，可以在磨具出現(xiàn)磨削性能降低時(shí)，及時(shí)在線確定磨具的繼續(xù)使用與更換問(wèn)題，避免了因過(guò)度使用導(dǎo)致的安全隱患，以及因提前更換而發(fā)生浪費(fèi)的現(xiàn)象。為了解決上述第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的制造金剛石磨削磨具的裝置，由具有約束作用的外模套、具有支撐和定位作用的底座、上模芯和壓環(huán)組成，所述的外模套的內(nèi)腔為圓柱形，在所述的外模套的內(nèi)腔下部設(shè)有底座，在所述的外模套內(nèi)設(shè)有處于所述的底座上方的上模芯，所述的底座設(shè)有對(duì)所述的中空杯形圓柱狀基體進(jìn)行定位的限位凸臺(tái)，中空杯形圓柱狀基體安裝在所述的底座和所述的上模芯之間，所述的中空杯形圓柱狀基體對(duì)所述的上模芯定位，在所述的外模套、底座、上模芯和中空杯形圓柱狀基體構(gòu)成的組合體之間形成一個(gè)用于填充金剛石粉末胎體原料的環(huán)形空間，所述的壓環(huán)套在所述的上模芯上壓入到所述的環(huán)形空間內(nèi)。所述的外模套、底座、上模芯和壓環(huán)采用石墨材料制造。采用上述技術(shù)方案的制造金剛石磨削磨具的裝置，其中外模套的內(nèi)腔為圓柱形， 底座設(shè)計(jì)了限位凸臺(tái)，對(duì)中空杯形圓柱狀基體進(jìn)行定位，并通過(guò)中空杯形圓柱狀基體對(duì)上模芯進(jìn)行定位，由外模套與底座、上模芯及中空杯形圓柱狀基體構(gòu)成的環(huán)形空間，用于填充金剛石胎體及胎體燒結(jié)成形，以及對(duì)壓環(huán)進(jìn)行導(dǎo)向，燒結(jié)壓力通過(guò)壓環(huán)施加給金剛石粉末胎體。本發(fā)明提供的一種金剛石磨削磨具的制造裝置的使用方法，將外模套、底座、中空杯形圓柱狀基體和上模芯組裝，然后將經(jīng)計(jì)算確定的混勻的金剛石胎體裝入外模套與底座、上模芯及中空杯形圓柱狀基體構(gòu)成的環(huán)形空間，并使其均勻分布于其中，然后安裝壓環(huán)。最后，將裝配好的整體放置在中頻熱壓燒結(jié)機(jī)上按編制設(shè)定的燒結(jié)工藝整體燒結(jié)，制成胎體高度、致密度與性能滿足設(shè)計(jì)要求的金剛石磨具。該裝置使用方便，利于批量化生產(chǎn)。按上述要求，可以制備出外形尺寸精確、磨削性能優(yōu)異的金剛石磨具，該磨具的耐磨性好、使用壽命長(zhǎng)，以剎車片加工量為例，金剛石磨具可將使用SiC磨具的加工量6000 8000片，提高到目前的800000片以上，更換周期從SiC磨具的3 4天(按每天二班生產(chǎn))， 提高到了目前的120天以上。同時(shí)提高了生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量與性能，解決了安全隱患，提高了效率。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果1、本發(fā)明提出的金剛石磨削磨具，金剛石、金屬粉末粘接劑通過(guò)熱等靜壓燒結(jié)，與中空杯形圓柱狀碳素結(jié)構(gòu)鋼基體實(shí)現(xiàn)完全冶金結(jié)合，解決了金剛石胎體在使用過(guò)程中脫落、破裂問(wèn)題，使用安全可靠；2、本發(fā)明提出的金剛石磨削磨具，利用金剛石胎體中金剛石的高硬度、高耐磨性進(jìn)行磨削加工，顯著提高了磨具的磨削性能、耐磨性及使用壽命；3、本發(fā)明提出的金剛石磨削磨具，磨削性能優(yōu)異，綜合使用成本低，生產(chǎn)效率高；
4、本發(fā)明提出的金剛石磨削磨具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造；5、本發(fā)明提出的金剛石磨削磨具制造裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，組裝簡(jiǎn)便，定位準(zhǔn)確，利于批量化生產(chǎn)。綜上所述，本發(fā)明提出的一種高性能、長(zhǎng)壽命金剛石磨削磨具，使用安全，磨削性能優(yōu)異，綜合使用成本低；金剛石磨削磨具制造裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，組裝簡(jiǎn)便，定位準(zhǔn)確，利于批量化生產(chǎn)。金剛石磨削磨具及制造裝置具有廣泛的用途。


圖1是本發(fā)明的金剛石磨具。圖2是本發(fā)明提供的金剛石磨具制造裝置組裝示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。參見(jiàn)圖1，中空杯形圓柱狀基體5的高/直徑比為1 3 1 5，中空杯形圓柱狀基體5的外表面設(shè)有一層與中空杯形圓柱狀基體5經(jīng)熱等靜壓燒結(jié)成為冶金結(jié)合的整體的金剛石粉末胎體6，金剛石粉末胎體6均勻、致密，中空杯形圓柱狀基體5采用碳素結(jié)構(gòu)鋼制造。參見(jiàn)圖2，制造金剛石磨削磨具的裝置，由具有約束作用的外模套1、具有支撐和定位作用的底座2、上模芯3和壓環(huán)4組成，外模套1、底座2、上模芯3和壓環(huán)4采用石墨材料制造，外模套1的內(nèi)腔為圓柱形，在外模套1的內(nèi)腔下部設(shè)有底座2，在外模套1內(nèi)設(shè)有處于底座2上方的上模芯3，底座2設(shè)有對(duì)中空杯形圓柱狀基體5進(jìn)行定位的限位凸臺(tái)，中空杯形圓柱狀基體5安裝在底座2和上模芯3之間，中空杯形圓柱狀基體5對(duì)上模芯3定位，在外模套1、底座2、上模芯3和中空杯形圓柱狀基體5構(gòu)成的組合體之間形成有一個(gè)用于填充金剛石粉末胎體原料的環(huán)形空間7，壓環(huán)4套在上模芯3上壓入到環(huán)形空間7內(nèi)，底座2設(shè)計(jì)了限位凸臺(tái)，對(duì)中空杯形圓柱狀基體5進(jìn)行定位，并通過(guò)中空杯形圓柱狀基體5對(duì)上模芯3進(jìn)行定位，由外模套1與底座2、上模芯3及中空杯形圓柱狀基體5構(gòu)成的環(huán)形空間7，用于填充填充金剛石粉末胎體原料及胎體燒結(jié)成形，以及對(duì)壓環(huán)4進(jìn)行導(dǎo)向，燒結(jié)壓力通過(guò)壓環(huán)4施加給填充的金剛石粉末胎體原料。實(shí)施例1 Φ 150mmX 30mm金剛石磨具將外模套1、底座2、中空杯形圓柱狀基體5和上模芯3按照?qǐng)D2進(jìn)行組裝，然后將經(jīng)計(jì)算確定的混勻的填充金剛石粉末胎體原料裝入外模套1與底座2、上模芯3及中空杯形圓柱狀基體5構(gòu)成的環(huán)形空間7，并使其均勻分布于其中，然后安裝壓環(huán)4。最后，將裝配好的整體放置在中頻熱壓燒結(jié)機(jī)上按編制設(shè)定的燒結(jié)工藝整體燒結(jié)，將填充金剛石粉末胎體原料燒結(jié)在中空杯形圓柱狀基體5上成為金剛石粉末胎體6，制成尺寸為Φ 150mmX30mm, 胎體高度、致密度與性能滿足設(shè)計(jì)要求的金剛石磨具。實(shí)施例2 Φ 150mmX 50mm金剛石磨具將外模套1、底座2、中空杯形圓柱狀基體5和上模芯3按照?qǐng)D2進(jìn)行組裝，然后將經(jīng)計(jì)算確定的混勻的填充金剛石粉末胎體原料裝入外模套1與底座2、上模芯3及中空杯形圓柱狀基體5構(gòu)成的環(huán)形空間7，并使其均勻分布于其中，然后安裝壓環(huán)4。最后，將裝配好的整體放置在中頻熱壓燒結(jié)機(jī)上按編制設(shè)定的燒結(jié)工藝整體燒結(jié)，將填充金剛石粉末胎體原料燒結(jié)在中空杯形圓柱狀基體5上成為金剛石粉末胎體6，制成尺寸為Φ150πιπιΧ50πιπι， 胎體高度、致密度與性能滿足設(shè)計(jì)要求的金剛石磨具。
權(quán)利要求
1.一種金剛石磨削磨具，包括中空杯形圓柱狀基體(5)和金剛石粉末胎體(6)，其特征是所述的中空杯形圓柱狀基體(5)的高/直徑比為1 3 1 5，所述的中空杯形圓柱狀基體( 的外表面設(shè)有一層與所述的中空杯形圓柱狀基體( 經(jīng)熱等靜壓燒結(jié)成為冶金結(jié)合的整體的金剛石粉末胎體(6)，所述的金剛石粉末胎體(6)均勻、致密，所述的中空杯形圓柱狀基體(5)采用碳素結(jié)構(gòu)鋼制造。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造金剛石磨削磨具的裝置，由具有約束作用的外模套(1)、 具有支撐和定位作用的底座O)、上模芯⑶和壓環(huán)⑷組成，其特征是所述的外模套⑴ 的內(nèi)腔為圓柱形，在所述的外模套(1)的內(nèi)腔下部設(shè)有底座O)，在所述的外模套(1)內(nèi)設(shè)有處于所述的底座(2)上方的上模芯(3)，所述的底座(2)設(shè)有對(duì)所述的中空杯形圓柱狀基體( 進(jìn)行定位的限位凸臺(tái)，中空杯形圓柱狀基體( 安裝在所述的底座( 和所述的上模芯(3)之間，所述的中空杯形圓柱狀基體(5)對(duì)所述的上模芯(3)定位，在所述的外模套(1)、底座O)、上模芯(3)和中空杯形圓柱狀基體(5)構(gòu)成的組合體之間形成有一個(gè)用于填充金剛石粉末胎體原料的環(huán)形空間(7)，所述的壓環(huán)(4)套在所述的上模芯(3)上壓入到所述的環(huán)形空間(7)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造金剛石磨削磨具的裝置，其特征是所述的外模套(1)、 底座O)、上模芯⑶和壓環(huán)⑷采用石墨材料制造。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種金剛石磨削磨具及其制造裝置。該磨具由一個(gè)高/直徑比為1∶3～1∶5的中空杯形圓柱狀基體(5)和金剛石粉末胎體(6)組成。金剛石磨削磨具制造裝置由具有約束作用的外模套(1)、具有支撐和定位作用的底座(2)、上模芯(3)和壓環(huán)(4)組成。本發(fā)明提出的金剛石磨削磨具，磨削性能優(yōu)異，耐磨性好、壽命長(zhǎng)，使用安全，綜合使用成本低，用途廣泛。金剛石磨削磨具制造裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，組裝簡(jiǎn)便，定位準(zhǔn)確，利于批量化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)B24D18/00GK102229121SQ20111014718
公開日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2011年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月2日
發(fā)明者劉祖銘, 彭位安 申請(qǐng)人:中南大學(xué)