CN102059658B - 一种用于曲轴法兰端面外圆整体磨削的cbn陶瓷砂轮制备方法 - Google Patents

一种用于曲轴法兰端面外圆整体磨削的cbn陶瓷砂轮制备方法 Download PDF

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Abstract

一种用于曲轴法兰端面外圆整体磨削的CBN陶瓷砂轮制备方法，按下列份数比将原料混合，硼酐15-20、锂云母35-45、钠长石30-40、Na2CO35-10，高温烧成；将纳米AL2O3粉、纳米莫来石粉，预熔陶瓷粉按2：2：6质量比球磨混合均匀，所得制品为结合剂；端面磨料层和由低温结合剂35％、白刚玉5％、AL2O3空心球10％、CBN50％体积百分比混匀预压成片；外圆磨料层由结合剂35％、白刚玉8％、AL2O3空心球7％、CBN50％体积百分比混匀预压成片；将端面磨料层和外圆磨料层两料片叠摞加入聚乙烯醇水溶液压制成固定形状，进高温炉烧结。本发明的优点：结合剂烧成温度低、抗折强度高、对磨料粘结性好；提高了结合剂对磨料的润湿性；提高磨粒切削效率、降低成本；提高了结合剂对磨料的包裹能力、强度、烧结温度；CBN强度不变化，表面无烧损。

Description

一种用于曲轴法兰端面外圆整体磨削的CBN陶瓷砂轮制备方法
技术领域
本发明涉及一种砂轮制备方法，尤其是一种用于汽车曲轴法兰端面外圆整体磨削的CBN陶瓷砂轮制备方法。
技术背景
作为发动机重要零部件曲轴，其法兰部位精密程度直接影响发动机性能效果，国内目前没有法兰外圆与端面同时磨削的砂轮制备技术，迫切需要研制出一种用于汽车曲轴法兰端面整体磨削的CBN陶瓷高速砂轮制备技术。
CBN砂轮也叫立方氮化硼砂轮，CBN是除金刚石外的又一种超硬材料，主要用来制作砂轮及刀具等，CBN砂轮颗粒锋利适合磨削各类硬材料，如金刚石复合片等，按照结合剂的不同，可分为树脂砂轮、陶瓷砂轮等。
CBN陶瓷砂轮主要由钢基体和工作磨料层两部分组成，工作磨料层主要成分为陶瓷结合剂和CBN，传统CBN陶瓷结合剂的烧成温度一般为900-950℃，抗折强度一般为75MPa，此温度下CBN强度损失10％左右，且CBN磨料尖角钝化。陶瓷结合剂强度越大，砂轮修整周期越长，寿命越高。CBN尖角和强度，影响砂轮切削效率。
发明内容
为提高砂轮整体性能，本发明的目的是提供一种低温陶瓷结合剂CBN高速砂轮制备方法。陶瓷结合剂烧成温度为750℃，但抗折强度能达到115MPa，此温度下CBN强度基本不损失且棱角分明，显著提高了CBN砂轮切削性能，满足对曲轴法兰外圆与端面同时磨削的加工要求。
具体技术方案为：
结合剂制备
1、预熔陶瓷粉料
a、原料混制：按照下列体积份数比硼酐15-20、锂云母35-40、钠长石35-45、Na2CO35-10将原料混合；
b、1600℃高温烧成；
c、水冷至常温；
d、破碎、过240目标准筛；
e、筛下粉末烘干，所得粉末即为预熔陶瓷粉。
2、结合剂混制
将纳米级AL2O3粉、纳米级莫来石粉、预热陶瓷粉按2：2：6质量比球磨混合均匀，所得制品为低温结合剂。
陶瓷磨料层制备
a、按下列体积百分比量取端面磨料层物料：低温结合剂35％、白刚玉5％、三氧化二铝空心球10％、CBN50％，将量好物料混合均匀预压成片。
b、按下列体积百分比量取外圆磨料层物料：低温结合剂35％、白刚玉8％、三氧化二铝空心球7％、CBN50％，将量好物料混合均匀预压成片，将端面磨料层预压片与外圆磨料层预压片叠摞加聚乙烯醇水溶液，压制成固定形状，干燥后进高温炉烧结。
陶瓷CBN砂轮工作层高温烧结过程中采取氮气保护焙烧方式，保证CBN强度无变化，表面无烧损。
本发明的优点是：结合剂烧成温度低，抗折强度高，对磨料粘结性好，高温预熔陶瓷的加入降低了结合剂烧成温度，并提高了结合剂对磨料的润湿性；CBN陶瓷工作层中加入适量的金刚石，能在一定程度上提高磨粒切削效率，并能降低成本；纳米材料的引入显著提高了结合剂对磨料的包裹能力、降低烧结温度；陶瓷CBN砂轮工作层高温烧结过程中采取氮气保护焙烧方式，保证CBN强度不变化，表面无烧损。
实施例1
结合剂制备
1、预熔陶瓷粉料
a、原料混制：按照下列体积份数比硼酐20、锂云母35、钠长石40、Na2CO35将原料混合；
b、1600℃高温烧成；
c、水冷至常温；
d、破碎、过240目标准筛；
e、筛下粉末烘干，所得粉末即为预熔陶瓷粉
2、结合剂混制
将纳米级AL2O3粉、纳米级莫来石粉、预热陶瓷粉按2：2：6质量比球磨混合均匀，所得制品为低温结合剂。
陶瓷磨料层制备
a、按下列体积百分比量取端面磨料层物料：低温结合剂35％、白刚玉5％、三氧化二铝空心球10％、CBN50％，将量好物料混合均匀预压成片。
b、按下列体积百分比量取外圆磨料层物料：低温结合剂35％、白刚玉8％、三氧化二铝空心球7％、CBN50％，将量好物料混合均匀预压成片，将端面磨料层预压片与外圆磨料层预压片叠摞加聚乙烯醇水溶液，压制成固定形状，干燥后进高温炉烧结。
陶瓷CBN砂轮工作层高温烧结过程中采取氮气保护焙烧方式，保证CBN强度无变化，表面无烧损。
实施例2
结合剂制备
1、预熔陶瓷粉料
a、原料混制：按照下列体积份数比硼酐15、锂云母40、钠长石35、Na2CO310将原料混合；
b、1600℃高温烧成；
c、水冷至常温；
d、破碎、过240目标准筛；
e、筛下粉末烘干，所得粉末即为预熔陶瓷粉
2、结合剂混制
将纳米级AL2O3粉、纳米级莫来石粉、预热陶瓷粉按2：2：6质量比球磨混合均匀，所得制品为低温结合剂。
陶瓷磨料层制备
a、按下列体积百分比量取端面磨料层物料：低温结合剂35％、白刚玉5％、三氧化二铝空心球10％、CBN50％，将量好物料混合均匀预压成片。
b、按下列体积百分比量取外圆磨料层物料：低温结合剂35％、白刚玉8％、三氧化二铝空心球7％、CBN50％，将量好物料混合均匀预压成片，将端面磨料层预压片与外圆磨料层预压片叠摞加聚乙烯醇水溶液，压制成固定形状，干燥后进高温炉烧结。
陶瓷CBN砂轮工作层高温烧结过程中采取氮气保护焙烧方式，保证CBN强度无变化，表面无烧损。
表1为本发明的CBN陶瓷砂轮与日本丰田万磨砂轮加工同类产品实测参数比较：
参数名称 节拍 休整周期 砂轮寿命 直线度 粗糙度Ra
日本丰田 16s 70法兰/修 10000 0.0015mm 0.2-0.4
本发明 16s 80法兰/修 12000 0.0012mm 0.15-0.3

Claims (2)

1.一种用于曲轴法兰端面外圆整体磨削的CBN陶瓷砂轮制备方法，包括结合剂制备步骤、陶瓷磨料层制备步骤、陶瓷CBN砂轮工作层高温烧结步骤，其特征在于所述结合剂制备步骤为：首先预熔陶瓷粉料即按下列体积份数比硼酐15-20、锂云母35-45、钠长石30-40、Na2CO35-10将原料混合后，在1600℃高温烧成，再水冷至常温，继而破碎、过240目标准筛，筛下粉末烘干即为预熔陶瓷粉；其次结合剂混制步骤是将纳米AL2O3粉、纳米莫来石粉、预熔陶瓷粉按2：2：6质量比球磨混合均匀，所得制品为低温结合剂； 
所述陶瓷磨料层制备步骤是按下列体积百分比量取端面磨料层和外圆磨料层，其端面磨料层为低温结合剂35％、白刚玉5％、三氧化二铝空心球10％、CBN50％混合预压成片；其外圆磨料层为低温结合剂35％、白刚玉8％、三氧化二铝空心球7％、CBN50％混合预压成片；将端面磨料层和外圆磨料层两料片叠摞加入聚乙烯醇水溶液压制成固定形状，进高温炉烧结。 
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述陶瓷CBN砂轮工作层高温烧结步骤采取氮气保护焙烧方式。 
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