CN103962978A - 一种砂轮制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种砂轮制作方法，包括如下步骤：混料，取定量磨料和结合剂按照工艺配方混合配制；加压成型，将配制好的混合料添入模具腔，压制成型；固化烧结，将成型的砂轮置于固化炉或固化窑中进行固化；其中，在上述混料过程中，还添加有一定比例的功能性填充料，与所述磨料和结合剂共同混合。在对上述混合料在常温下进行压制成型之后，在进行中温软化后，再进行至少一次重新压制。与现有技术相比，本发明在现有砂轮生产工艺上，通过在混料过程中添加新的功能性添加料，提高砂轮磨料的利用率，且在进行初次冷压成型的基础上，增加了中温软化工序和高温高压定型工序，采用流水线生产模式，提高了生产效率，生产出的砂轮具有粘结力好，磨削效率高、耐磨度高、粉尘少等优点。

Description

一种砂轮制作方法

技术领域

本发明涉及砂轮的生产制造领域，具体涉及一种砂轮制作方法。

背景技术

砂轮是磨削加工中最主要的一类磨具，是磨具中用量最大、使用面最广的一种，使用时高速旋转，可对金属或非金属工件的外圆、内圆、平面和各种型面等进行粗磨、半精磨和精磨以及开槽和切断等。

目前现有的传统式砂轮，基本是由三部分构成，即磨料、结合剂、气孔，也就是通常所称的砂轮的三要素，其是通过磨料加结合剂压制成型(或浇注成型)后通过硬化(焙烧)后制成的，由于磨料、结合剂及制造工艺不同，砂轮的特性差别很大，因此对磨削的加工质量、生产率和经济性有着重要影响。砂轮的特性主要是由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸等因素决定。图1为现有技术中常采用的一种砂轮制造工艺流程示意图，如图1所示，根据不同类型的砂轮，先将磨料与结合剂通过不同的配比混合，然后压坯成型，干燥固化再进行烧成，或固化，再对平面、内孔、外圆进行适当加工，最后入库，整个处理流程结束。

然而，利用传统的这种方式制成的砂轮，其磨料利用率低(一般在5-30％之间)耗能大、效率低、工作环境恶劣、资源消耗大、劳动力消耗多，制成的砂轮粘结力也不够强。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供了一种砂轮制作方法，以解决原有的砂轮制造过程中能耗大、效率低、成本高、砂轮粘结力不够强等问题。

本发明所公开的一种砂轮制作方法，包括如下步骤：

混料，取定量磨料和结合剂按照工艺配方混合配制；

加压成型，将配制好的混合料添入模具腔，压制成型；

固化烧结，将成型的砂轮置于固化炉或固化窑中进行烧结；

其中，在上述混料过程中，还添加有一定比例的功能性填充料，与所述磨料和结合剂共同混合。

进一步地，所述功能性填充料包括增强型填充料、耐磨型填充料、耐热型填充料、抗氧化型填充料以及散热型填充料，其中，所述增强型填充料占磨料的重量比为5-25％之间；所述耐磨型填充料占磨料的重量比为3-15％之间；所述耐热型填充料占磨料的重量比为2-12％之间；所述抗氧化型填充料占磨料的重量比为1-5％之间；所述散热型填充料占磨料的重量比为3-21％之间。

优选地，所述功能性填充料为碳化硅细粉、刚玉粉末、冰晶石粉、硫化铁粉、莹石粉、氧化硅粉以及氧化钙粉中的一种或一种以上的组合。

进一步地，在对上述混合料在常温下进行压制成型之后，再进行至少一次重新压制。

进一步地，所述重新压制包括对压制成型后的砂轮再进行至少一次中温软化及至少一次高温压制，最终定型。

更进一步地，所述中温软化的温度为60°-120℃，所述高温压制的温度为170°-210℃。

优选地，所述磨料为锆刚玉、棕刚玉、单晶刚玉、白刚玉、烧结刚玉、碳化硅以及碳化硼中的一种或一种以上组合。

优选地，所述功能性填充料的目数与所述磨料的目数不同，且低于所述磨料目数6个以上等级。

优选地，所述功能性填充料浸渍于气孔之内，或直接在砂轮制造过程中直接加入砂轮成型料中混合。

优选地，在对所述砂轮固化烧结之后再进行加工处理，所述加工处理包括对砂轮进行平面加工、内孔加工、外圆加工以及异性加工。

与现有技术相比，本发明所提供的一种砂轮制作方法，砂轮在磨削过程中，砂轮的磨削比提高6-15倍，砂轮在磨削过程中粉尘降低了95％以上，同时提高了生产效率，节约了成本，节约了劳动工时，根据该方法制作而成的砂轮的使用效率较高，磨削效果好，寿命长，真正达到了高效、节能、环保的要求。

附图说明

图1为现有技术中采用的一种砂轮制作工艺的流程示意图；

图2为本发明实施例所述的一种砂轮制作方法的处理流程图。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，产品制造商可能会用不同名词来称呼同一个部件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分部件的方式，而是以部件在功能上的差异来作为区分的准则。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本发明的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

以下结合附图对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。

砂轮是磨削的主要工具，它是由磨料和结合剂构成的多孔物体。其中磨料、结合剂和孔隙是砂轮的三个基本组成要素。随着磨料、结合剂及砂轮制造工艺等的不同，砂轮特性可能差别很大，对磨削加工的精度、粗糙度和生产效率有着重要的影响。因此，必须根据具体条件选用合适的砂轮。

在制作砂轮的制造工艺中，通常应当包括如下步骤：

混料，按照配方，分别称量好所需要的各种原材料，按产品工艺要求把称好的磨料和结合剂按照先后顺序及时间要求，混合均匀配制；

加压成型，将配制好的混合物料过筛，将模具安装好，称所要求的量添入模具腔，刮平，在室温下，通过压力机压制成砂轮毛坯；

固化烧结，将成型的砂轮置于固化炉或固化窑中进行一段时间的烧结。

如图2所示，作为本发明一个优选的实施方式，在上述混料过程中，还添加有一定比例的功能性填充料，与所述磨料共同混合。

具体来说，所述功能性填充料包括增强型填充料、耐磨型填充料、耐热型填充料、抗氧化型填充料以及散热型填充料，其中，所述增强型填充料占混合磨料的比例为5-25％；所述耐磨型填充料占混合磨料的比例为3-15％；所述耐热型填充料占混合磨料的比例为2-12％；所述抗氧化型填充料占混合磨料的比例为1-5％；所述散热型填充料占混合磨料的比例为3-21％。所述功能性填充料可以为碳化硅微粉、刚玉粉末、冰晶石粉、硫化铁粉、莹石粉、氧化硅粉和氧化钙粉中的一种或一种以上的组合。磨料和粉末状的功能性填充料可以在混料机中进行，达到混合均匀的目的。以上比例均为重量比，是功能性填充料占其与磨料混合之和的比例。

所述磨料可以为刚玉类型，如锆刚玉、棕刚玉、单晶刚玉、白刚玉、烧结刚玉，微晶刚玉或黑刚玉等，也可以为碳化物类型，如黑碳化硅、绿碳化硅或碳化硼等，当磨削抗张强度高的材料时，优先选用韧性较大的刚玉型砂轮，磨削抗张强度低的材料时，可以选用脆性较大而硬度高的碳化物型砂轮，所述磨料可以单独采用上述刚玉类型的一种或几种组合而成，或单独采用碳化物类型的一种或几种组合而成，也可以分别选用刚玉类型和碳化物型中的一种或几种物料共同组合，可根据实际磨削材料而定，在此不作任何限定。其中，所述功能性填充料的目数与所述磨料的目数不同，且低于所述磨料目数6个以上等级，这样，能够保证磨料和填充料的均匀，所述功能性填充料可浸渍于气孔之内，或直接在砂轮制造过程中直接加入砂轮成型料中予以混合。

所述结合剂，主要用于把磨料及功能性填充料进行粘接在一起，形成砂轮状，所述结合剂可以是陶瓷结合剂、树脂结合剂、增强型树脂结合剂、橡胶结合剂或菱苦土结合剂。陶瓷结合剂：应用最广，适用于外圆、内圆、平面、无心磨削和成形磨削的砂轮等；树脂结合剂：适用于切断和开槽的薄片砂轮及高速磨削砂轮；橡胶结合剂：适用于无心磨削导轮、抛光砂轮；金属结合剂：适用于金刚石砂轮等。

本发明通过添加特殊的功能性填充料，使砂轮把持磨料的能力，得到充分的加强，从而大大提高砂轮磨料的利用率，从原来的5-30％之间提高到98％以上，让磨料充分参与磨削，避免磨料脱粒或磨料断裂造成部分脱粒，从而达到超高效磨削的目的，也降低了磨削过程中产生的粉尘，可使粉尘降低了95％以上，

作为本发明另一个优选的实施方式，在对上述混合料进行常温压制成型之后，再进行至少一次重新压制。

具体来说，所述重新压制包括对压制成型后的砂轮再进行至少一次中温软化及至少一次高温压制，最终定型。

其中，所述中温软化的温度为60°-120℃，所述高温压制的温度为170°-210℃。在中温软化和高温压制中，需要对应的软化设备和压制设备，且采用流水线生产方式，通过再次压制，使得砂轮的组织更加均匀且平衡性更好。

压制定型后，再对砂轮进行固化烧结，固化操作可以置于固定的固化炉中进行，也可以在流动的隧道式固化窑中进行。

用固化炉固化，砂轮的安放位置特别重要，一般将砂轮用钢质或陶瓷质的圆盘固定，以保证砂轮在固化过程中不变形，均匀放置于炉内，炉内要有空气循环以使各部位受热均匀，然后启动升温程序进行固化；用隧道式固化窑固化，先将砂轮用钢质或陶瓷质的圆盘固定，再放置到小车中，推入隧道内，按设定速度运行。一般初温为60-80℃，终温为160-190℃，整个固化过程需用时20-25小时，最后降温至40-60℃，打开炉门，即可取出砂轮了。

在对所述砂轮固化烧结之后，利用车床或磨床将烧后的胚体再进行加工处理，具体来说，先将烧结好的砂轮进行尺寸、重量、比重、外观、硬度和音频方面进行全方面检查；然后进行加工处理，所述加工处理包括对砂轮进行平面加工、内孔加工、外圆加工以及异型加工。平面加工，将砂轮平面进行磨削，达到要求公差范围内；内孔加工，采用水泥灌孔，塑胶孔圈，直接扩孔方法对内孔加工到要求精度；外圆加工，将砂轮外圆磨削到要求尺寸；异形加工，指特殊要求，例如单面凹凸，则要进行形状加工；加工整理之后，再进行静平衡校验以及高速回转实验，检验其安全性，符合要求的，最后贴牌入库。

以下为本发明的一个具体实施例。

配料和混料：取70％的棕刚玉和5％的碳化硅组成磨料在一个混料机中混合，然后再加入15％的刚玉粉末混匀，再将润湿好的10％陶瓷结合剂添入其中，混合均匀即可。

将混好的物料经过初步过筛后，即可以用于压制了。

压制程序如下：将模具安装好，称量所要求量的磨料添入模具空腔，刮平后压制。需要放置增强玻纤网片的按要求放入。然后在室温下加压，一般冷压的压力范围为15-30N/mm2，最好是15-25N/mm2。压力大小的选择取决于物料的可塑性和砂轮要求达到的密度。不宜使用过高的压力，否则会将磨料压碎。压制时间一般为5-50秒，最好是5-30秒，时间长短取决于砂轮要求达到的密度和形状以及物料的可塑性的好坏。

初次冷压过后进行中温软化，在设备机中将砂轮毛坯重新加热使其软化，加热温度为60°-120℃，待其全部软化完毕之后，再进行高温高压压制，压制温度为170°-210℃，压制时间为30-60秒/毫米砂轮厚度，例如压制一个60mm厚的砂轮参考以下要求：压力：20-40N/mm2；压制温度：170-190℃；压制时间：30-60分钟。在压制过程中，予压后4-8分钟内要放气一次或几次。

热压后的砂轮已经具有相当的强度，但是要达到最佳的性能仍然要进行固化处理。固化操作可以置于固定的固化炉中进行，也可以在流动的隧道式固化窑中进行。用固化炉固化，砂轮的安放位置特别重要，一般将砂轮用钢质或陶瓷质的圆盘固定，以保证砂轮在固化过程中不变形，均匀放置于炉内，炉内要有空气循环以使各部位受热均匀，然后启动升温程序进行固化；用隧道式固化窑固化，先将砂轮用钢质或陶瓷质的圆盘固定，再放置到小车中，推入隧道内，按设定速度运行。一般初温为60-80℃，终温为160-190℃，整个固化过程需用时8-20小时，最后降温至40-60℃，打开炉门，即可取出砂轮了。整个过程由曲线变化的升温、恒温、冷却的温度变化完成的。

烧成后的砂轮需要进行必要的加工处理，用车床或磨床将烧后坯体的外圆、平面、孔径加工为成品，有的还需要灌孔和渗硫、侵蜡等等。

对产品的外观、尺寸、硬度、平衡、强度等要进行严格的检验，使之符合标准的要求，并对合格的产品加盖标准要求的印章，以及按批次打印产品合格证。对合格的产品按要求进行包装，然后入库保管。

与现有技术相比，本发明在现有砂轮生产工艺上，通过在混料过程中添加新的功能性添加料，提高砂轮磨料的利用率，且在进行初次冷压成型的基础上，增加了中温软化工序和高温高压定型工序，采用流水线生产模式，提高了生产效率，生产出的砂轮粘结力好，磨削率高，耐用度大大提高，并且在磨料加工过程中粉尘较小，基本肉眼看不到。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种砂轮制作方法，依次包括如下步骤：

混料，取定量磨料和结合剂按照工艺配方混合配制；

加压成型，将配制好的混合料添入模具腔，压制成型；

固化烧结，将成型的砂轮置于固化炉或固化窑中进行烧结；

其特征在于，在上述混料过程中，还添加有一定比例的功能性填充料，其与所述磨料共同混合。

2.如权利要求1所述的一种砂轮制作方法，其特征在于，所述功能性填充料包括增强型填充料、耐磨型填充料、耐热型填充料、抗氧化型填充料以及散热型填充料，其中，所述增强型填充料占混合磨料的重量比为5-25％；所述耐磨型填充料占混合磨料的重量比为3-15％；所述耐热型填充料占混合磨料的重量比为2-12％；所述抗氧化型填充料占混合磨料的重量比为1-5％；所述散热型填充料占混合磨料的重量比为3-21％。

3.如权利要求2所述的一种砂轮制作方法，其特征在于，所述功能性填充料为碳化硅细粉、刚玉粉末、冰晶石粉、硫化铁粉、莹石粉、氧化硅粉以及氧化钙粉中的一种或一种以上的组合。

4.如权利要求3所述的一种砂轮制作方法，其特征在于，在对上述混合料在常温下进行压制成型之后，再进行至少一次重新压制。

5.如权利要求4所述的一种砂轮制作方法，其特征在于，所述重新压制包括对压制成型后的砂轮再进行至少一次中温软化及至少一次高温压制，最终定型。

6.如权利要求5所述的一种砂轮制作方法，其特征在于，所述中温软化的温度为60°-120℃，所述高温压制的温度为170°-210℃。

7.如权利要求1所述的一种砂轮制作方法，其特征在于，所述磨料为锆刚玉、棕刚玉、单晶刚玉、白刚玉、烧结刚玉、碳化硅以及碳化硼中的一种或一种以上组合。

8.如权利要求3所述的一种砂轮制作方法，其特征在于，所述功能性填充料的目数与所述磨料的目数不同，且低于所述磨料目数6个以上等级。

9.如权利要求8所述的一种砂轮制作方法，其特征在于，所述功能性填充料浸渍于气孔之内或在混料过程中直接加入砂轮料中制作而成。

10.如权利要求1-9任一所述的一种砂轮制作方法，其特征在于，在对所述砂轮固化烧结之后再进行加工处理，所述加工包括对砂轮进行平面加工、内孔加工、外圆加工以及异性加工。