CN103753413A

CN103753413A - 一种加工pcbn刀片用周边磨砂轮

Info

Publication number: CN103753413A
Application number: CN201410011753.2A
Authority: CN
Inventors: 李伟超; 王凯平
Original assignee: Suzhou Saili Precision Tools Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Saiyang Precision Tools Technology Co ltd
Priority date: 2014-01-10
Filing date: 2014-01-10
Publication date: 2014-04-30
Anticipated expiration: 2034-01-10
Also published as: CN103753413B

Abstract

本发明公开了一种加工PCBN刀片用周边磨砂轮，包括砂轮基体和位于砂轮基体上的磨料层，所述磨料层包括金刚石、陶瓷结合剂、造孔剂和酚醛树脂液，所述磨料层中各原料的重量百分比含量为，金刚石44～65%，陶瓷结合剂22.5～40.5%，造孔剂0.5～10%，酚醛树脂液5～10%；所述陶瓷结合剂的原料组成及其重量百分比含量为，二氧化硅40%～60.5%，氧化铝5.5～17%，硼酸25～35%，碳酸钠2～7%，氢氧化锂8～11%，氧化钙2～6%；所述造孔剂为氧化铝空心球。本发明的周边磨砂轮锋利性好、磨削质量高、使用寿命长。

Description

一种加工PCBN刀片用周边磨砂轮

技术领域

本发明涉及一种周边磨砂轮，具体涉及一种用于加工PCBN刀片的陶瓷结合剂金刚石周边磨砂轮。

背景技术

近年来，机械加工业向高速、高效、高精方向发展，PCBN刀片由于切削效率高，加工工件精度高的特点，在金属材料的高速切削中体现出优良的切削性能，已广泛用于汽车、航空、航天、建材等工业领域。然而，PCBN刀片的高硬度、高耐磨性使刀具刃磨相当困难，主要体现在材料磨除率小、砂轮损耗大、刃磨效率低、刃口呈锯齿状等。PCBN刀具的刃磨工艺性已成为其推广应用的障碍之一，为了突破这一工艺瓶颈，国内外学者进行了大量研究开发工作。常用的PCBN刀具刃磨工艺有金刚石砂轮机械刃磨、放电刃磨、电解刃磨等，其中机械刃磨虽然刃磨效率较低、加工成本较高，但可获得良好的刀具刃口质量和完整、光洁的前后刀面，所以金刚石砂轮机械刃磨在技术上最为成熟，在目前使用也最为广泛。为了达到对PCBN刀具的高效优质磨削，除了制造生产出先进的数控磨床设备，还更需要研制出性能优异的陶瓷结合剂金刚石砂轮。

现在市场上用于磨削PCBN刀具的金刚石砂轮，其加工效率、加工精度、耐用度、形状保持性、使用寿命都较低，需频繁修整或更换。因此修整工具损耗快，辅助时间和劳动强度大，影响了生产效率，加大了生产成本。随着PCBN刀具行业生产力的提高，对金刚石砂轮加工PCBN刀具的效率和精度、砂轮的耐用度、使用寿命、修整频次等要求越来越高，目前的砂轮难以满足其要求。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种锋利性好、磨削质量高、寿命长的加工PCBN刀片用周边磨砂轮。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种加工PCBN刀片用周边磨砂轮，包括砂轮基体和位于砂轮基体上的磨料层，所述磨料层包括金刚石、陶瓷结合剂、造孔剂和酚醛树脂液，所述磨料层中各原料的重量百分比含量为，金刚石44～65%，陶瓷结合剂22.5～40.5%，造孔剂0.5～10%，酚醛树脂液5～10%；所述陶瓷结合剂的原料组成及其重量百分比含量为，二氧化硅40%～60.5%，氧化铝5.5～17%，硼酸25～35%，碳酸钠2～7%，氢氧化锂8～11%，氧化钙2～6%；所述造孔剂为氧化铝空心球。

上述技术方案中，所述砂轮基体和磨料层经环氧树脂胶粘接固定。

上述技术方案中，所述基体为圆环形，所述基体直径为200～400mm，厚度为22～100mm。

上述技术方案中，所述磨料层为圆环形，所述磨料层外径为200～400mm，环宽为5～25mm，厚度为3～15mm。

优选的技术方案，所述基体直径为400mm，厚度为33mm。

优选的技术方案，所述磨料层外径为400mm，环宽为15mm，厚度为7mm。

上述技术方案中，所述氧化铝空心球抗压强度为21～40MPa。

上述技术方案中，所述磨料层的气孔率为30%～60%，气孔孔径为40～100μm。

优选的技术方案，所述磨料层的气孔率为45%，气孔孔径为60～80μm。

上述技术方案中，所述氧化铝粒度为600目，所述二氧化硅粒度为800目。

上述技术方案中，所述周边磨砂轮的制备方法包括以下步骤：

（1）将金刚石、陶瓷结合剂、造孔剂按照配比称重后，通过180目标准筛3次，置于研钵中；将酚醛树脂液与50ml丙酮充分溶解，均匀倒向研钵中的混合料，使用研钵棒进行搅拌，直至所有原料混匀为止；

（2）将步骤（1）所得砂轮混合料缓慢倒入模具中并刮平，使用冷压机成型，成型压力25MPa，无需保压，出模后得到磨料层坯体；

（3）将磨料层坯体放入100℃的恒温烘箱中，保温2小时，取出后放入烧结炉中，采用分段式升温至最高烧结温度680℃，保温1小时后，随炉冷却至室温；

（4）使用环氧树脂胶将烧结后的磨料层与所需基体粘接在一起，得到砂轮坯体；

（5）将砂轮坯体分别经过内圆磨加工，外圆磨加工，端面磨加工，精车加工，达到图纸所要求的形状和尺寸，得到所述周边磨砂轮。

其中，所述陶瓷结合剂的制备流程如下：

（a）将原料按照以下质量百分比混合均匀：二氧化硅40%～60.5%，氧化铝5.5%～17%，硼酸25%～35%，碳酸钠2%～7%，氢氧化锂8%～11%，氧化钙2%～6%；

（b）将所得混合料在熔块炉中1380℃～1400℃熔炼，急速冷却后球磨成粉体，通过240目标准筛，即为陶瓷结合剂。

本发明的砂轮基体可以是钢基体、铝基体、硬质合金基体、铝合金基体或钛合金基体。

本发明中，氧化铝空心球、酚醛树脂液、丙酮、氧化铝、二氧化硅、硼酸、碳酸钠、氢氧化锂、氧化钙均为市售商品；酚醛树脂液、丙酮、氧化铝、二氧化硅须符合国家标准；硼酸、碳酸钠、氢氧化锂、氧化钙为分析纯级别，市场有售，须符合国家标准。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1．本发明的周边磨砂轮采用氧化铝空心球作为造孔剂，相比碳粉造孔的普通陶瓷结合剂金刚石砂轮，具有气孔为球形，且气孔分布均匀，孔径均匀，孔径可控的优点，有利于磨屑的排出，无堵塞现象，砂轮非常锋利。

2.本发明采用的金刚石晶型规则，粒度均匀，能够加工出高质量、高精度的PCBN刀片，且金刚石强度中等，砂轮使用中可自行破碎，保证砂轮锋利性的同时降低修整间隙。

3.本发明的陶瓷结合剂熔点低，结合度高，砂轮使用过程中金刚石不易脱落，提高了砂轮寿命。

附图说明

图1是实施例一中本发明的周边磨砂轮结构俯视图。

图2是图1中砂轮的剖面图。

图3是图2中A处的局部放大示意图。

其中：1、基体；2、磨料层。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：参见图1至3所示，一种加工PCBN刀片用周边磨砂轮，包括砂轮基体和位于砂轮基体上的磨料层，所述磨料层经环氧树脂胶与基体粘接固定。

所述基体为圆环形钢基体，直径为400mm，厚度为33mm。

所述磨料层为圆环型，外径为400mm，环宽为15mm，厚度为7mm。

所述磨料层原料组成及质量百分比为：金刚石55%，陶瓷结合剂32%，造孔剂8%，酚醛树脂液5%。

所述磨料层气孔率45%，孔径为60～80μm。

实施例二：一种加工PCBN刀片用周边磨砂轮，包括砂轮基体和位于砂轮基体上的磨料层，所述磨料层经环氧树脂胶与基体粘接固定。

所述基体为圆环形铝基体，直径为350mm，厚度为77.5mm。

所述磨料层为圆环型，外径为350mm，环宽为10mm，厚度为14.5mm。

所述磨料层原料组成及质量百分比为：金刚石64%，陶瓷结合剂28%，造孔剂3%，酚醛树脂液5%。

所述磨料层气孔率37%，孔径为60～80μm。

实施例三：一种加工PCBN刀片用周边磨砂轮，包括砂轮基体和位于砂轮基体上的磨料层，所述磨料层经环氧树脂胶与基体粘接固定。

所述基体为圆环形铝基体，直径为400mm，厚度为14mm。

所述磨料层为圆环型，外径为400mm，环宽为12mm，厚度为8mm。

所述磨料层原料组成及质量百分比为：金刚石50%，陶瓷结合剂35%，造孔剂10%，酚醛树脂液5%。

所述磨料层气孔率48%，孔径为80～100μm。

参见表1所示，为本发明的周边磨砂轮和现有砂轮进行相同加工过程的部分参数对比：

表1 本发明的周边磨砂轮和现有砂轮进行相同加工过程的部分参数对比

由表1可知，与现有砂轮相比，本发明的周边磨砂轮在保证相同表面磨削质量的同时，能够提供更快的进给速度，提高加工效率，且在达到与现有砂轮相近的修整效果时，本发明的周边磨砂轮单片消耗比现有砂轮少，因此，本发明的周边磨砂轮比现有砂轮更加锋利，且使用寿命可以提高30%左右。

Claims

1.一种加工PCBN刀片用周边磨砂轮，包括砂轮基体和位于砂轮基体上的磨料层，所述磨料层包括金刚石、陶瓷结合剂、造孔剂和酚醛树脂液，其特征在于：所述磨料层中各原料的重量百分比含量为，金刚石44～65%，陶瓷结合剂22.5～40.5%，造孔剂0.5～10%，酚醛树脂液5～10%；所述陶瓷结合剂的原料组成及其重量百分比含量为，二氧化硅40%～60.5%，氧化铝5.5～17%，硼酸25～35%，碳酸钠2～7%，氢氧化锂8～11%，氧化钙2～6%；所述造孔剂为氧化铝空心球。

2.根据权利要求1所述的一种加工PCBN刀片用周边磨砂轮，其特征在于：所述砂轮基体和磨料层经环氧树脂胶粘接固定。

3.根据权利要求1所述的一种加工PCBN刀片用周边磨砂轮，其特征在于：所述基体为圆环形，所述基体直径为200～400mm，厚度为22～100mm。

4.根据权利要求1所述的一种加工PCBN刀片用周边磨砂轮，其特征在于：所述磨料层为圆环形，所述磨料层外径为200～400mm，环宽为5～25mm，厚度为3～15mm。

5.根据权利要求3所述的一种加工PCBN刀片用周边磨砂轮，其特征在于：所述基体直径为400mm，厚度为33mm。

6.根据权利要求4所述的一种加工PCBN刀片用周边磨砂轮，其特征在于：所述磨料层外径为400mm，环宽为15mm，厚度为7mm。

7.根据权利要求1所述的一种加工PCBN刀片用周边磨砂轮，其特征在于：所述氧化铝空心球抗压强度为21～40MPa。

8.根据权利要求1所述的一种加工PCBN刀片用周边磨砂轮，其特征在于：所述磨料层的气孔率为30%～60%，气孔孔径为40～100μm 。

9.根据权利要求8所述的一种加工PCBN刀片用周边磨砂轮，其特征在于：所述磨料层的气孔率为45%，气孔孔径为60～80μm。

10.根据权利要求1所述的一种加工PCBN刀片用周边磨砂轮，其特征在于：所述氧化铝粒度为600目，所述二氧化硅粒度为800目。