CN103770034A - 一种陶瓷结合剂超硬材料砂轮磨料层高效制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于砂轮制造工艺技术领域，本发明要解决的技术问题是传统砂轮块制备工艺过程中劳动量大、效率低、人工投入成本高、工艺稳定性差，为解决上述问题，提供一种陶瓷结合剂超硬材料砂轮磨料层高效制备工艺。包括如下步骤：（1）压制工序：采用卧式整体模具，一次压制成型磨料层；（2）烧结：用烧结炉将磨料层烧结成磨料块；（3）切割：将磨料块放置到专用夹具上，利用激光切割设备，将磨料块切割成形状尺寸符合要求的砂轮用磨料层。本发明操作简便，砂轮块的压制成型次数减少，成型成功率得到提高，保证了成型工艺稳定性，同时减少了劳动量，节约了人工投入成本，较大程度地提高了生产效率。

Description

一种陶瓷结合剂超硬材料砂轮磨料层高效制备工艺
技术领域
本发明属于砂轮制造工艺技术领域，具体涉及一种陶瓷结合剂超硬材料砂轮磨料层高效制备工艺。 
背景技术
激光切割设备利用高能量的激光束使工件表面在短时间内迅速达到极高的温度，从而使材料熔化或汽化，其辅助的高速气流将熔融物质吹除实现工件的切割。由于激光切割速度快、精度高，在轻工业的钣金加工以及建筑机械、桥梁、造船等重工业领域有着广泛地应用，尤其是对于硬脆的陶瓷结合剂超硬材料砂轮磨料层的切割，激光切割是一种较为理想的加工方法。
磨料层是陶瓷结合剂超硬材料砂轮参与磨削加工的主体部分，其制备工艺不仅直接影响砂轮的使用性能和工件的表面质量，一定程度上也决定着产品的投入成本和生产效率。通常情况下，陶瓷结合剂超硬材料砂轮磨料层生产工艺采用成型模具将混好的粉料压制成接近成品要求的尺寸和形状，最后利用烧结工序制备出砂轮磨料层。
目前，在陶瓷结合剂超硬材料砂轮磨料层的制备工艺中，砂轮块的压制工序大多采用手工操作完成。根据砂轮结构、形状以及压制方向的不同，磨料层的成型模具也不同，现有陶瓷结合剂超硬材料砂轮磨料层制备工艺的压制工序通常采用立式分段模具，属于单块砂轮块压制成型工艺，即一次压制只能成型一块砂轮块。首先，从组装磨具、添加垫铁到投料，再到压制，最后到卸模，整个压制成型工艺程序较为复杂，操作较为繁琐，尤其是在砂轮块尺寸较小的条件下，成品率较低，且劳动强度较大。其次，此工艺条件下，由于每片砂轮均由若干砂轮块组成，每块砂轮块都要经过压制成型工艺，批量生产情况下，人工成本投入较高，生产效率较低。最后，由于操作人员的熟练程度、设备稳定性等差异，压制成型砂轮块数量较大的条件下，成型工艺稳定性较差，砂轮块的成型质量一致性难以保证。
发明内容
本发明要解决的技术问题是传统砂轮块制备工艺过程中劳动量大、效率低、人工投入成本高、工艺稳定性差，为解决上述问题，提供一种陶瓷结合剂超硬材料砂轮磨料层高效制备工艺。
本发明的目的是以下述方式实现的：
   一种陶瓷结合剂超硬材料砂轮磨料层高效制备工艺，包括如下步骤：
（1）压制工序：采用卧式整体模具，一次压制成型磨料层；
（2）烧结：用烧结炉将磨料层烧结成磨料块；
（3）切割：将磨料块放置到专用夹具上，利用激光切割设备，将磨料块切割成形状尺寸符合要求的砂轮用磨料层。
所述压制工序为，首先调整模腔的尺寸，然后将混合好的粉料投入模腔内，最后上压头和下压头在压机的驱动下同时向模腔内的粉料移动施压。
所述卧式整体模具，包括紧固外壳，紧固外壳内部设置有用于组成模腔的前侧板、后侧板、左侧板和右侧板，模具设置有上压头和下压头。
一种专用夹具，它包括底座，底座上固定隔板，隔板两侧设置支撑板，支撑板滑动安装在底座上，且隔板和支撑板的顶端设置有相对应的台阶。
所述底座上还设置有用于压紧支撑板的压板。
所述压板滑动安装在底座上。
相对于现有技术，本发明采用了压制成型-烧结固化-切割高效制备工艺，在压制成型工序中利用卧式整体模具取代了立式分段模具，操作简便，砂轮块的压制成型次数减少，成型成功率得到提高，保证了成型工艺稳定性，同时减少了劳动量，节约了人工投入成本，较大程度地提高了生产效率。
附图说明
图1是卧式整体模具的结构示意图。
图2是不带有压头的卧式整体模具结构示意图。
图3是专用夹具的结构示意图。
图4是图3的俯视图。
具体实施方式
 一种陶瓷结合剂超硬材料砂轮磨料层高效制备工艺，包括如下步骤：
（1）压制工序：采用卧式整体模具，首先调整模腔的尺寸，然后将混合好的粉料投入模腔内，最后上压头和下压头在压机的驱动下同时向模腔内的粉料移动施压，一次压制成型磨料层；
（2）烧结：用烧结炉将磨料层烧结成磨料块；根据不同的产品来确定温度工艺曲线主要有升温阶段、保温阶段、冷却阶段组成。
（3）切割：将磨料块放置到专用夹具上，利用激光切割设备，将磨料块切割成形状尺寸符合要求的砂轮用磨料层。
如图1和图2所示，卧式整体模具，包括紧固外壳1，紧固外壳1内部设置有用于组成模腔的前侧板2、后侧板3、左侧板4和右侧板5，模具设置有上压头6和下压头7。
如图3和图4所示，一种专用夹具，它包括底座9，底座9上固定隔板10，隔板10两侧设置支撑板11，支撑板11滑动安装在底座9上，且隔板和支撑板的顶端设置有相对应的台阶12。底座上还设置有用于压紧支撑板的压板13。压板13滑动安装在底座上。
本发明采用卧式整体模具压制磨料层，卧式整体模具由模腔、压头和紧固机构组成。模腔由左侧板、右侧板、前侧板、后侧板组成，模腔的尺寸可根据需要进行调整，压制出的磨料层的尺寸具有成品磨料层尺寸的整数倍的叠加，即一次压制成型的磨料层可切割为整数块成品砂轮磨料层。压头由上压头和下压头组成，上压头和下压头均具有一定弦长的圆弧，通过上下压头保证压制的磨料块具有与成品砂轮磨料层相同的形状。成型过程中，将混合好的粉料投至到模腔内，经摊料、刮料使粉料8在模腔内分布均匀，由于模腔空间较大，投料、刮料工序能够方便进行；上下压头在压机驱动下同时向模腔中部的粉料8移动施压，由于压制厚度较小，保证了压实密度均匀性；压制结束后将模腔内的整体磨料层取出。
在相同批量磨料层生产条件下，与传统采用立式模具制备砂轮磨料层工艺相比，采用卧式整体模具大大减少了成型次数，减少了压制工序的劳动量，减少了人为因素的影响，简便了后续的烧结工序，缩短了产品生产周期，提高了成型效率。同时卧式整体模具具有投料方便、刮料均匀的优点，降低了操作难度，保证了成型工艺稳定性。
利用卧式整体模具压制出的磨料层在烧结后需经过切割处理成为成品砂轮块。根据磨料层的形状和激光切割工艺，本发明专利采用专用夹具实现了磨料层的高效切割。
如图3和图4所示，专用夹具由底座、侧板、隔板、支撑板等组成。在使用过程中，将工件14置于隔板和支撑板的台阶12上，并将工件排列整齐，隔板位置固定，支撑板可沿着底座的导向槽进行移动。通过压板施压使支撑板向隔板靠近，从而将工件夹紧，避免在激光切割过程中压缩空气改变工件的位置。隔板和支撑板均有台阶，并且具有一定的高度，便于观察激光能否切穿工件，同时避免激光损伤底座。此专用夹具，一次装夹条件下，激光光束按照设定的轨迹，可实现较大数量工件的切割，且切割精度较高。切割后的磨料层即为形状尺寸符合要求的磨料层。利用磨料层烧结后的激光切割工序可实现多种结构尺寸磨料层的制备。
本发明对陶瓷结合剂超硬材料砂轮磨料层压制成型-烧结强化的传统制备工艺进行了改进，采用了压制成型-烧结固化-切割高效制备工艺。在压制成型工序中利用卧式整体模具取代了立式分段模具，操作简便，砂轮块的压制成型次数减少，成型成功率得到提高，保证了成型工艺稳定性，同时减少了劳动量，节约了人工投入成本，较大程度地提高了生产效率。采用激光切割设备将卧式整体模具压制的烧结后的磨料层切割为成品砂轮磨料层，不但能够简化压制模具结构，使不同结构形状的砂轮块的生产变得更为简洁，而且能够保证较高的切割精度，尤其是在批量生产模式下，符合高产高效的生产趋势，具有很高的经济效益和实用价值。

Claims (7)

1.一种陶瓷结合剂超硬材料砂轮磨料层高效制备工艺，其特征在于：包括如下步骤：
压制工序：采用卧式整体模具，一次压制成型磨料层；
烧结：用烧结炉将磨料层烧结成磨料块；
切割：将磨料块放置到专用夹具上，利用激光切割设备，将磨料块切割成形状尺寸符合要求的砂轮用磨料层。
2.根据权利要求1所述的陶瓷结合剂超硬材料砂轮磨料层高效制备工艺，其特征在于：所述压制工序为，首先调整模腔的尺寸，然后将混合好的粉料投入模腔内，最后上压头和下压头在压机的驱动下同时向模腔内的粉料移动施压。
3.根据权利要求1或2所述的陶瓷结合剂超硬材料砂轮磨料层高效制备工艺，其特征在于：所述卧式整体模具，包括紧固外壳，紧固外壳内部设置有用于组成模腔的前侧板、后侧板、左侧板和右侧板，模具设置有上压头和下压头。
4.根据权利要求3所述的陶瓷结合剂超硬材料砂轮磨料层高效制备工艺，其特征在于：所述紧固外壳为碳素钢紧固外壳。
5.一种专用夹具，其特征在于：它包括底座，底座上固定隔板，隔板两侧设置支撑板，支撑板滑动安装在底座上，且隔板和支撑板的顶端设置有相对应的台阶。
6.根据权利要求5所述的专用夹具，其特征在于：所述底座上还设置有用于压紧支撑板的压板。
7.根据权利要求6所述的专用夹具，其特征在于：所述压板滑动安装在底座上。
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