CN103286701B - 制造用于研磨陶瓷球的研磨板的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制造用于研磨陶瓷球的研磨板的工艺，包括如下步骤：利用车床将胚料加工成中心有圆孔的第一圆板和第二圆板；在第一圆板上加工出V型槽，在第二圆板上加工出凸出物，凸出物与V型槽数量相等，形状完全贴合；将金刚石微粉和铜粉混合，分多次倒入V型槽内，利用液压机预压第一圆板和第二圆板；最后一次预压第一圆板和第二圆板前，在凸出物上涂脱模剂；预压成型后放入加热炉在600～900℃烧结，保温3小时；冷却后，放到热压机上进一步加压固化，保压4～8小时；冷却至常温，取下第二圆板，清除打磨掉V型槽内残留的脱模剂。采用本发明的制造工艺生产的用于研磨陶瓷球的研磨板具有使用寿命长，生产周期短，减低劳动强度的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种加工工具的制造工艺，具体为一种制造用于研磨陶瓷球的研磨板的工艺。
技术背景
随着技术的发展，陶瓷球尤其是氮化硅陶瓷球以其优越的物理和化学性能，广泛地应用到石油开采、化工泵阀、海洋船舶、风力发电等设备上。但是其目前面临着高昂的制造成本，价格很难达到市场预期的目标，因而使其应用由于其价格因素受到一定的限制，如何以更加低的成本制造陶瓷球是每个陶瓷球生产厂家不可回避的问题，一般来说陶瓷球制造成本研磨部分占总成本的70%以上，如何减少粗研磨工序制造成本就成了解决陶瓷球成本问题的关键点，而在陶瓷球研磨工序过程中，粗研工序成本最高，如何提高粗研工序效率成了解决问题关键所在。目前大多数我们常常使用陶瓷球磨板作为粗研的工具，现有工艺生产的陶瓷球磨板工作情况基本如下：采用普通铸铁V型槽磨板，加工时添加研磨液，同时人工加入碳化硼磨料或者金刚石磨料来磨削，一个周期至少在7天，随着陶瓷球直径尺寸的增大耗时越长，例如直径63.5mm陶瓷球粗研加工周期在30天左右。现有工艺生产的陶瓷球存在如下缺陷：
1、效率低下，耐磨性差，磨板在研粗陶瓷球过程，使用寿命短，加工一个批次陶瓷球要更换几次磨板，陶瓷球的尺寸越大，更换次数越多；
2、生产周期长，单台设备产能受到严重限制，耗电量大，成本居高不下；
3、生产周期长，占用企业大量流动资金；
4、占用大量劳动力，不符合新材料技术密集型产业发展要求。
发明内容
本发明目的是提供一种制造用于研磨陶瓷球的研磨板的工艺，克服制造出的研磨板效率低下，耐磨性差，生产周期长，占用大量劳动力的缺点。
为达上述目的，提供了如下的技术方案：
一种制造用于研磨陶瓷球的研磨板的工艺，其特征在于：包括如下步骤：
（1）利用车床将坯料车加工成中心有圆孔的第一圆板，所述圆孔与所述第一圆板为同心圆，所述第一圆板的厚度为所述陶瓷球直径的2～5倍；
（2）利用机床在所述第一圆板上加工出V型槽；
（3）利用步骤（1）制作第二圆板；
（4）利用机床在所述第二圆板上加工出凸出物，所述凸出物与所述V型槽数量相等，所述第一圆板与所述第二圆板贴合时，所述凸出物与所述V型槽完全贴合；
（5）将金刚石微粉和铜粉进行混合；
（6）将混合好的金刚石和铜粉分多次倒入所述V型槽内，每次倒入混合好的金刚石和铜粉后，将所述第二圆板贴合在所述第一圆板上，利用液压机预压制所述第一圆板和所述第二圆板；
（7）最后一次预压制所述第一圆板和所述第二圆板前，在所述凸出物上涂脱模剂；
（8）预压成型后的所述第一圆板和所述第二圆板放入加热炉内在600～900℃烧结，保温3小时；
（9）将所述第一圆板和所述第二圆板冷却后，放到热压机上进一步加压固化，保压时间4～8小时；
（10）将所述第一圆板和所述第二圆板冷却至常温后，取下所述第二圆板，清除打磨掉所述V型槽内残留的所述脱模剂。
作为一个优选的方案，所述脱模剂为石墨。
作为另一个优选的方案，所述坯料为耐热不锈钢。
作为另一个优选的方案，所述步骤（9）中的所述第一圆板和所述第二圆板冷却至600℃后，放到热压机上进一步加压固化。
作为另一个优选的方案，所述步骤（5）中的所述金刚石微粉为80～120目，所述金刚石微粉占所述金刚石微粉和所述铜粉总重量的7.4～9.9%。
作为另一个优选的方案，所述V型槽的两槽面的夹角为90°
作为另一个优选的方案，所述步骤（6）中所述液压机作用在所述V型槽上的单位面积压强为50～80MPa。
与现有技术相比，采用本发明的制造工艺生产的用于研磨陶瓷球的研磨板，使用寿命长，加工至少5个批次的陶瓷球才需要更换。生产周期缩短到原来的20～30%，陶瓷球的尺寸规格越大，效果越明显。采用本发明的研磨板加工陶瓷球不需要添加磨料，减低劳动强度和较少劳动力。
具体实施方式
为使本发明的技术手段、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
本发明的一个实施例为：
（1）选用基体材料为耐热不锈钢制作第一圆板，圆板厚度为设计加工陶瓷球的直径尺寸的2倍。利用立式车床车好两平面，然后在第一圆板中心车好一个圆孔，保证内、外圆的同轴度符合小于0.1mm的要求。
（2）车好的第一圆板选任意一平面，利用成型刀具车三个V型槽。V型槽的两个槽面夹角呈90°，V型槽开口宽度比要加工的陶瓷球直径宽6～14mm，该宽出的6～14mm是作为填充混合好的金刚石微粉和铜粉用，相邻两个V型槽的槽与槽之间的中心距比要加工的陶瓷球直径宽9～17mm。该第一圆板作为制造用于研磨陶瓷球的研磨板的下模。
（3）利用步骤（1）制作第二圆板。
（4）利用数控机床在第二圆板上加工三个凸出物，第一圆板与第二圆板贴合时，凸出物与V型槽完全贴合，第二圆板作为制造用于研磨陶瓷球的研磨板的上模用。
（5）将80目的金刚石微粉和铜粉，按照金刚石微粉占金刚石微粉和铜粉总重量的7.4%的配比进行充分混合。
（6）将混合好的金刚石微粉和铜粉按照计算的体积量，分多次，均匀倒入作为下模的第一圆板的V型槽内，然后再用作为上模的第二圆板，按照每条V型槽对应的位置将第二圆板压在第一圆板之上，在液压机内分多次预压制成型，作用在V型槽上的单位面积压强为50MPa。添加一次混好的金刚石和铜粉，压制一次。直至按照计算量把全部混好的金刚石和铜粉压制到底模V型槽内。
（7）最后一次预压制前在第二圆板的凸出物上涂上少量石墨作为脱模剂。
（8）预成型后的两块圆板同时放入加热炉内高温烧结，设置温度为900°，保温3小时。
（9）冷却到600°，开炉取出第一圆板和第二圆板，将第一圆板和第二圆板放到热压机上加压进一步加压固化，保压时间8小时。
（10）冷却至室温后，取下第二圆板，清除打磨掉第一圆板的V型槽内残留的石墨，便制造出耐磨的陶瓷球研磨板。
本发明的另一个实施例为：
（1）选用基体材料为耐热不锈钢制作第一圆板，圆板厚度为设计加工陶瓷球的直径尺寸的5倍。利用立式车床车好两平面，然后在第一圆板中心车好一个圆孔，保证内、外圆的同轴度符合小于0.1mm的要求。
（2）上述车好的第一圆板选任意一平面，利用成型刀具车三个V型槽。V型槽的两个槽面夹角呈90°，V型槽开口宽度比要加工的陶瓷球直径宽6～14mm，该宽出的6～14mm是作为填充混合好的金刚石微粉和铜粉用，相邻两个V型槽的槽与槽之间的中心距比要加工的陶瓷球直径宽9～17mm。该第一圆板作为制造用于研磨陶瓷球的研磨板的下模。
（3）利用步骤（1）制作第二圆板。
（4）利用数控机床在第二圆板上加工三个凸出物，第一圆板与第二圆板贴合时，凸出物与V型槽完全贴合，第二圆板作为制造用于研磨陶瓷球的研磨板的上模用。
（5）将120目的金刚石微粉和铜粉，按照金刚石微粉占金刚石微粉和铜粉总重量的9.9%的配比进行充分混合。
（6）将混合好的金刚石微粉和铜粉按照计算的体积量，分多次，均匀倒入作为下模的第一圆板的V型槽内，然后再用作为上模的第二圆板，按照每条V型槽对应的位置将第二圆板压在第一圆板之上，在液压机内分多次预压制成型，作用在V型槽上的单位面积压强为80MPa。添加一次混好的金刚石和铜粉，压制一次。直至按照计算量把全部混好的金刚石和铜粉压制到底模V型槽内。
（7）最后一次预压制前在第二圆板的凸出物上涂上少量石墨作为脱模剂。
（8）预成型后的两块圆板同时放入加热炉内高温烧结，设置温度为600°，保温3小时。
（9）开炉取出第一圆板和第二圆板，将第一圆板和第二圆板放到热压机上加压进一步加压固化，保压时间4小时。
（10）冷却至室温后，取下第二圆板，清除打磨掉第一圆板的V型槽内残留的石墨，便制造出耐磨的陶瓷球研磨板。
本发明的另一个实施例为：
（1）选用基体材料为耐热不锈钢制作第一圆板，圆板厚度为设计加工陶瓷球的直径尺寸的3倍。利用立式车床车好两平面，然后在第一圆板中心车好一个圆孔，保证内、外圆的同轴度符合小于0.1mm的要求。
（2）上述车好的第一圆板选任意一平面，利用成型刀具车四个V型槽。V型槽的两个槽面夹角呈90°，V型槽开口宽度比要加工的陶瓷球直径宽6～14mm，该宽出的6～14mm是作为填充混合好的金刚石微粉和铜粉用，相邻两个V型槽的槽与槽之间的中心距比要加工的陶瓷球直径宽9～17mm。该第一圆板作为制造用于研磨陶瓷球的研磨板的下模。
（3）利用步骤（1）制作第二圆板。
（4）利用数控机床在第二圆板上加工四个凸出物，第一圆板与第二圆板贴合时，凸出物与V型槽完全贴合，第二圆板作为制造用于研磨陶瓷球的研磨板的上模用。
（5）将100目的金刚石微粉和铜粉，按照金刚石微粉占金刚石微粉和铜粉总重量的8.5%的配比进行充分混合。
（6）将混合好的金刚石微粉和铜粉按照计算的体积量，分多次，均匀倒入作为下模的第一圆板的V型槽内，然后再用作为上模的第二圆板，按照每条V型槽对应的位置将第二圆板压在第一圆板之上，在液压机内分多次预压制成型，作用在V型槽上的单位面积压强为70MPa。添加一次混好的金刚石和铜粉，压制一次。直至按照计算量把全部混好的金刚石和铜粉压制到底模V型槽内。
（7）最后一次预压制前在第二圆板的凸出物上涂上少量石墨作为脱模剂。
（8）预成型后的两块圆板同时放入加热炉内高温烧结，设置温度为800°，保温3小时。
（9）冷却到600°，开炉取出第一圆板和第二圆板，将第一圆板和第二圆板放到热压机上加压进一步加压固化，保压时间6小时。
（10）冷却至室温后，取下第二圆板，清除打磨掉第一圆板的V型槽内残留的石墨，便制造出耐磨的陶瓷球研磨板。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中仅用于说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都属于本发明范围。发明要求保护的范围由附录的权利要求书及其等同物界定。
Claims (7)
1.一种制造用于研磨陶瓷球的研磨板的工艺，其特征在于：包括如下步骤：
（1）利用车床将坯料车加工成中心有圆孔的第一圆板，所述圆孔与所述第一圆板为同心圆，所述第一圆板的厚度为所述陶瓷球直径的2～5倍；
（2）利用机床在所述第一圆板上加工出V型槽；
（3）利用步骤（1）制作第二圆板；
（4）利用机床在所述第二圆板上加工出凸出物，所述凸出物与所述V型槽数量相等，所述第一圆板与所述第二圆板贴合时，所述凸出物与所述V型槽完全贴合；
（5）将金刚石微粉和铜粉进行混合；
（6）将混合好的金刚石和铜粉分多次倒入所述V型槽内，每次倒入混合好的金刚石和铜粉后，将所述第二圆板贴合在所述第一圆板上，利用液压机预压制所述第一圆板和所述第二圆板；
（7）最后一次预压制所述第一圆板和所述第二圆板前，在所述凸出物上涂脱模剂；
（8）预压成型后的所述第一圆板和所述第二圆板放入加热炉内在600～900℃烧结，保温3小时；
（9）将所述第一圆板和所述第二圆板冷却后，放到热压机上进一步加压固化，保压时间4～8小时；
（10）将所述第一圆板和所述第二圆板冷却至常温后，取下所述第二圆板，清除打磨掉所述V型槽内残留的所述脱模剂。
2.根据权利要求1所述的制造用于研磨陶瓷球的研磨板的工艺，其特征在于：所述脱模剂为石墨。
3.根据权利要求1所述的制造用于研磨陶瓷球的研磨板的工艺，其特征在于：所述坯料为耐热不锈钢。
4.根据权利要求1所述的制造用于研磨陶瓷球的研磨板的工艺，其特征在于：所述步骤（9）中的所述第一圆板和所述第二圆板冷却至600℃后，放到热压机上进一步加压固化。
5.根据权利要求1所述的制造用于研磨陶瓷球的研磨板的工艺，其特征在于：所述步骤（5）中的所述金刚石微粉为80～120目，所述金刚石微粉占所述金刚石微粉和所述铜粉总重量的7.4～9.9%。
6.根据权利要求1所述的制造用于研磨陶瓷球的研磨板的工艺，其特征在于：所述V型槽的两槽面的夹角为90°。
7.根据权利要求1所述的制造用于研磨陶瓷球的研磨板的工艺，其特征在于：所述步骤（6）中所述液压机作用在所述V型槽上的单位面积压强为50～80MPa。
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