CN103170921A - 一种磨削硬质合金刀具用金刚石磨具 - Google Patents

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姜蓉蓉
朱玉梅
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Abstract

本发明公开了一种磨削硬质合金刀具用金刚石磨具，其原料组成及重量份数为：金刚石磨料70～80份，碳化硅磨料20～30份，陶瓷结合剂15～30份，造孔剂1～15份，粘结湿润剂7份；所述低温陶瓷结合剂的原料组分及其质量百分比含量为：35～50%SiO2，20～33%B2O3，5～10%Al2O3，8～15%Na2O，1～5%Li2O，2～8%Na3AlF6，0～10%SnO2。该陶瓷结合剂金刚石磨具具有气孔可调性好，不易堵塞和烧伤工件，磨削效率高，使用寿命长，工件的综合磨削成本低的特点，有效解决了硬质合金刀具存在的磨削加工问题。

Description

一种磨削硬质合金刀具用金刚石磨具
技术领域
本发明是关于磨削加工工具的，尤其涉及一种用于磨削加工硬质合金刀具的低温高强陶瓷结合剂金刚石磨具。 
背景技术
硬质合金刀具因其优异的力学性能、良好的化学稳定性等在航空航天业、模具制造业、汽车制造业、机床制造业等领域中应用越来越广泛，提高硬质合金刀具的磨削加工质量，增加硬质合金刀具的使用寿命具有重要意义。硬质合金刀具材料脆性大、导热性差、热收缩率大、硬度高，采用普通砂轮进行磨削加工时，砂轮磨粒极易钝化，磨屑容易堵塞、粘结而失去应有的切削能力，剧烈的摩擦使刀片表面产生局部高温，形成附加热应力，引起热变形，很容易产生热裂纹，而刀具的裂纹将直接影响刀具的使用寿命和加工质量。目前，普通砂轮在磨削加工硬质合金刀具中因为造成刀具刃口质量差、表面粗糙度差和废品率高等缺点已逐渐被淘汰使用。 
金刚石硬度高，为碳化硅的3倍，导热系数也很高，为碳化硅的17.5倍，用金刚石磨具磨削硬质合金刀具具有磨削效率高、耐磨性好、磨削力小、磨削温度低，磨削的工件精度高、表面质量好等优点。因此，金刚石磨具在硬质合金的磨削加工中应用越来越广泛。 
目前，对于硬质合金的磨削加工，市场上大多采用的是树脂结合剂金刚石磨具，树脂结合剂金刚石磨具具有磨削精度高、表面光洁度好的优点，但是树脂结合剂磨具在磨削过程中产生的磨削热较多，这影响了刀具表面质量以及限制了金刚石磨具的磨削效率，并且树脂结合剂对金刚石的粘结强度较低，使得树脂结合剂金刚石磨具的使用寿命较短，随着硬质合金刀具设计、制造和使用技术的快速发展，以及刀具产量的不断增加，树脂结合剂金刚石磨具已经不能完全满足大批量生产硬质合金刀具的要求，难以满足不断增加的市场需求。 
陶瓷结合剂金刚石磨具与树脂结合剂金刚石磨具相比，具有形状保持性好、自锐性能好、气孔率可调，有利于冷却和排屑，不易堵塞和烧伤工件等优点，并且陶瓷结合剂比树脂结合剂粘结金刚石更牢固，这使得陶瓷结合剂金刚石磨具的磨削效率与使用寿命较树脂结合剂金刚石磨具都有很大提高。但是目前陶瓷结合剂金刚石磨具的发展仍不能满足硬质合金的磨削加工要求，因此，根据国际高速磨削加工发展趋势以及中国刀具市场的需求，研制出适合磨削硬质合金刀具的陶瓷结合剂金刚石磨具，提高磨具的磨削效率及使用寿命具有重要意义。 
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种气孔可调性好，不易堵塞和烧伤工件，磨削效率高，使用寿命长，工件的综合磨削成本低的磨削硬质合金刀具用陶瓷结合剂金刚石磨具。本发明主要通过设计和调整陶瓷结合剂的配方以及磨具配方，控制磨具的烧结温度、强度以及气孔率，提高磨具的磨削效率以及使用寿命，有效解决硬质合金刀具存在的磨削加工问题。 
本发明通过如下技术方案予以实现。 
一种磨削硬质合金刀具用金刚石磨具，其原料组分及其重量份数为：金刚石磨料70～80份，碳化硅磨料20～30份，陶瓷结合剂15～30份，造孔剂1～15份，粘结湿润剂7份； 
所述陶瓷结合剂为低温高强陶瓷结合剂，其原料组分及其质量百分比含量为：35～50%SiO2，20～33%B2O3，5～10%Al2O3，8～15%Na2O，1～5%Li2O，2～8%Na3AlF6，0～10%SnO2。 
所述金刚石磨料与碳化硅磨料粒度均为80～120目。 
所述造孔剂为核桃壳粉，粒度为100～250目。 
所述粘结湿润剂为水玻璃或者糊精溶液。 
所述低温高强陶瓷结合剂金刚石磨具的烧结温度为730～790℃，抗弯强度可达60MPa。 
本发明的有益效果：该磨具具有烧结温度低，气孔可调性好，不易堵塞和烧伤工件，磨削效率高，使用寿命长，工件的综合磨削成本低的特点，有效解决了硬质合金刀具存在的磨削加工问题。 
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。 
本发明采用常规的化工原料和常规的制备方法，步骤如下： 
(1)制备陶瓷结合剂 
按低温陶瓷结合剂的原料组分及其质量百分比35～50%SiO2，20～33%B2O3，5～10%Al2O3，8～15%Na2O，1～5%Li2O，2～8%Na3AlF6，0～10%SnO2，称取原料，经过球磨混合均匀后，放入高温炉中加热至1300℃，保温2h进行充分熔炼，再水淬，在100℃烘箱中干燥24h，再在球磨机上干磨（600r/min，球料比2～3：1）48h，然后过250目筛，制成低温高强陶瓷结合剂，备用。 
本发明陶瓷结合剂的烧结温度低于800℃；陶瓷结合剂的具体实施例原料配比详见表1。 
表1 
Figure BDA00003022816800021
Figure BDA00003022816800031
(2)配制金刚石磨具原料 
将金刚石磨料、碳化硅磨料、步骤（1）制备的低温陶瓷结合剂、成孔剂核桃壳粉按磨具配方的份数比：金刚石磨料70～80份，碳化硅磨料20～30份，陶瓷结合剂15～30份，造孔剂1～15份，进行配料，然后混合、过筛；混合均匀后再加入7份粘结湿润剂再混合、过筛，得到所需的原料混合物，备用。 
金刚石磨具原料具体实施例的原料配比详见表2。 
表2 
Figure 2
（3）制备金刚石磨具 
将步骤（2）制备的混合原料按设计所需重量投入模具中，在液压机上于100KN条件下进行压制成型，于800℃以下烧结，保温2h后，随炉冷却至室温，将烧结后的磨具进行清理及修整，制得低温高强陶瓷结合剂金刚石磨具。具体的金刚石磨具的烧结温度与所选用的具体陶瓷结合剂的烧结温度一致；如选用表1中实施例1、3的陶瓷结合剂，则金刚石磨具的烧结温度为790℃；如选用表1中实施例2、4、5的陶瓷结合剂，则金刚石磨具的烧结温度为750℃。 
金刚石磨具特点：本发明实施例1～5在表1的烧结温度下，其磨具制品的抗弯强度、抗拉强度分别可达60MPa、18Mpa，气孔率可控制在32～45%，磨削效率较树脂结合剂金刚石磨具要提高一倍左右，使用寿命为树脂结合剂金刚石磨具的2～3倍，可有效解决硬质合金刀具存在的磨削加工问题。 
本发明并不局限于上述实施例，很多细节的变化是可能的，但这并不因此违背本发明的范围和精神。 

Claims (5)

1.一种磨削硬质合金刀具用金刚石磨具，其原料组分及其重量份数为：金刚石磨料70～80份，碳化硅磨料20～30份，陶瓷结合剂15～30份，造孔剂1～15份，粘结湿润剂7份；
所述陶瓷结合剂为低温高强陶瓷结合剂，其原料组分及其质量百分比含量为：35～50%SiO2，20～33%B2O3，5～10%Al2O3，8～15%Na2O，1～5%Li2O，2～8%Na3AlF6，0～10%SnO2。
2.根据权利要求1的一种磨削硬质合金刀具用金刚石磨具，其特征在于，所述金刚石磨料与碳化硅磨料粒度均为80～120目。
3.根据权利要求1的一种磨削硬质合金刀具用金刚石磨具，其特征在于，所述造孔剂为核桃壳粉，粒度为100～250目。
4.根据权利要求1的一种磨削硬质合金刀具用金刚石磨具，其特征在于，所述粘结湿润剂为水玻璃或者糊精溶液。
5.根据权利要求1的一种磨削硬质合金刀具用金刚石磨具，其特征在于，所述低温高强陶瓷结合剂金刚石磨具的烧结温度为730～790℃，抗弯强度可达60MPa。
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