CN104308755A - 一种用于加工锯片基体的树脂cbn砂轮 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种加工锯片基体的树脂CBN砂轮，包括基体和磨料层，所述磨料层的原料组成与体积百分比为，CBN磨料15%～30%、酚醛树脂粉30%～45%、氟盐助磨材料3%～6%、导热材料5%～15%、金属氧化物5%～25%、固体润滑材料2%～5%、造孔剂4%～8%。相比于普通白刚玉砂轮，本发明CBN砂轮的磨削量大，加工效率高，修整间隔长，砂轮损耗慢，降低了工人换砂轮的次数。由于砂轮有良好的自锐性，能够消除CBN砂轮在磨削过程中出现的烧伤以及磨不动现象。在1450转/分钟的低转速磨床上，在不改变机床结构的情况下，利用CBN砂轮代替普通白刚玉砂轮，能够快速的将锯片基体磨削到规定尺寸。
Description
技术领域
本发明属于超硬磨料砂轮领域，具体涉及一种用于加工锯片基体的树脂CBN砂轮。
背景技术
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。树脂砂轮即结合剂为树脂的砂轮，具有磨削力小、磨削温度低、自锐性好、磨削效率高等优点，被广泛用于硬质合金、陶瓷、玻璃等硬脆性材料的磨削加工中。
锯片是制品加工中最长用的刃具，由锯片基体与刀头组成。在国内市场上，目前普遍是利用普通白刚玉砂轮来加工锯片基体，但普通白刚玉砂轮加工效率低，修整频繁，砂轮损耗快；由其加工的锯片基体的尺寸不稳定并且表面粗糙度大。
为了提高生产效率，降低砂轮的修整次数，提高砂轮的使用效率，有人采用树脂CBN（立方氮化硼）砂轮来代替普通白刚玉砂轮。然而，现有的树脂CBN砂轮必须要求有较高的线速度才能体现出树脂CBN砂轮的锋利性，因此，需要对目前厂家现有设备进行改造，提高机床主轴转速来提升砂轮的线速度。这样，又需要花费较多的资金进行改进，提高了厂家的运行成本。
所以，需要研发一种新的树脂CBN砂轮，能够在不改变机床结构的基础上，替代普通白刚玉砂轮，来加工锯片基体。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于加工锯片基体的树脂CBN砂轮，其能够在不改变现有机床结构的基础上，替代普通白刚玉砂轮，提高砂轮的加工效率，延长砂轮的修整间隔。
为达到上述目的，本发明具体的技术方案是：一种用于加工锯片基体的树脂CBN砂轮，包括基体和磨料层，所述磨料层的原料组成与重量百分比为，CBN磨料15%～30%、酚醛树脂粉30%～45%、氟盐助磨材料3%～6%、导热材料5%～15%、金属氧化物5%～25%、固体润滑材料2%～5%、造孔剂4%～8%；所述金属氧化物为氧化锌与氧化铬的混合物；所述造孔剂为氧化铝空心球。
上述技术方案中，所述氟盐助磨材料为六氟合铝酸钠，导热材料为电解铜粉，固体润滑材料为石墨粉。
上述技术方案中，所述酚醛树脂粉的平均粒径为40μm，六氟合铝酸钠的平均粒径为45μm，电解铜粉的平均粒径为20μm，金属氧化物的平均粒径为45μm，石墨粉的平均粒径为10μm，氧化铝空心球的平均粒径为30μm。
上述技术方案中，所述CBN磨料由质量比为(3～1)∶1的表面镀镍的CBN磨料与表面不镀镍的CBN磨料组成；可以加强砂轮的形状持性能和耐磨性，从而砂轮的修整时间增长，砂轮的修整频率降低，砂轮的寿命进一步提高。
上述技术方案中，所述基体为铝基体。
本发明还公开了上述用于加工锯片基体的树脂CBN砂轮的制备方法，包括以下步骤：
（1）将酚醛树脂粉、氟盐助磨材料、导热材料、金属氧化物、固体润滑材料、造孔剂过80#筛后混合1小时，再通过120#筛得到混合后的结合剂；
（2）CBN磨料经KH-550处理后与上述混合后的结合剂混合过80#筛，得到成型料；
（3）将步骤（2）所得的成型料缓慢加入已放置基体的模具中，刮平，在150MPa压力下冷压60秒；然后热压成型，再烧结出模得到砂轮胚体；热压成型时的压力为200MPa，热压温度170±5℃，保温时间为45min；
（4）将步骤（3）所得的砂轮胚体置入烘箱中，0.5h升温至120℃±5℃，保温1h；然后0.5h升温至140℃±5℃，保温1h；最后1h升温至170℃±5℃，保温10h；冷却至室温取出，得到砂轮成型体；然后将砂轮成型体加工至图纸要求的形状和尺寸即得到所述用于加工锯片基体的树脂CBN砂轮。
上述技术方案中，步骤（1）中，先将酚醛树脂粉、氟盐助磨材料、导热材料、金属氧化物、固体润滑材料置入球磨机中机械混合；然后再加入造孔剂手工混合。以防止空心球在机械混合中出现破裂，造成砂轮锋利性降低。
上述技术方案中，步骤（1）中，所述氟盐助磨材料为六氟合铝酸钠，导热材料为电解铜粉，固体润滑材料为石墨粉。
上述技术方案中，步骤（2）中，所述CBN磨料由质量比为(3～1)∶1的表面镀镍的CBN磨料与表面不镀镍的CBN磨料组成。
上述技术方案中，步骤（2）中，所述基体为铝基体。
由于上述方案的应用，本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明首次公开了一种加工锯片基体的树脂CBN砂轮，原料组成合理，相比于常规砂轮提高了生产效率，延长了砂轮修整的时间，降低工人换砂轮的频率，提高了砂轮的自锐性，消除了砂轮由于堵塞造成的工件烧伤或者停磨现象，提高了砂轮的形状保持能力，降低了砂轮在加工工件中修整的次数；并且保证了构件加工的精度。
2、本发明的树脂CBN砂轮锋利性优越，在1450转/分钟的低转速磨床上，能够快速的将锯片基体磨削到规定尺寸，加工效率高，并且无需改变现有机床结构，大大降低了生产难度与运行成本。
3、本发明的树脂CBN砂轮自锐性好，修整间隙长，砂轮在磨削过程中，结合剂能够在CBN磨钝的情况下快速脱落，让新的CBN刃口重新参与磨削；延长了砂轮的修整间隙，降低了砂轮的被修整次数，提高了生产效率与砂轮的寿命。
4、本发明采用一部分表面镀镍的CBN磨料，CBN磨料镀镍之后，表面变成凹凸不平，可以增加CBN磨料表面积，从而使树脂粉对CBN的包裹性能进一步提高，增加了砂轮的形状保持性和耐磨性；并选用KH-550润湿剂对CBN颗粒进行润湿，增加了树脂粉与CBN颗粒的把持力度。
5、本发明所公开的树脂CBN砂轮的制备工艺简单，原料无特殊要求，所制得的用于加工锯片基体的树脂CBN砂轮的形状可以根据加工对象的形状调整，适合与工业化生产。
附图说明
图1为实施例中制备用于加工锯片基体的树脂CBN砂轮的流程图示意图；
图2为实施例一中制备得到的用于加工锯片基体的树脂CBN砂轮的结构示意图；
其中：1、铝基体，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：
实施例一：参见附图1 所示，制备用于加工锯片基体的树脂CBN砂轮的方法包括：混料、装模热压、烧结硬化，再将硬化后的砂轮成型体加工至图纸要求的形状和尺寸，按超硬砂轮国家标准检验合格后入库。
磨料层的原料组成与重量百分比为，CBN磨料20%、酚醛树脂粉30%、六氟合铝酸钠5%、电解铜粉10%、氧化锌15%、氧化铬10%、石墨粉5%、氧化铝空心球5%。
所述酚醛树脂粉的平均粒径为40μm，六氟合铝酸钠的平均粒径为45μm，电解铜粉的平均粒径为20μm，金属氧化物的平均粒径为45μm，石墨粉的平均粒径为10μm，氧化铝空心球的平均粒径为30μm。
（1）、混料：把酚醛树脂粉、电解铜粉、六氟合铝酸钠、石墨粉、氧化锌、氧化铬手混过80#筛后利用球磨机进行机械混合，混合时间为60分钟。氧化铝空心球不需进行机械混合，以防止氧化铝空心球在机械混合中出现破裂，造成砂轮锋利性降低。将混好的料子加入氧化铝空心球，过120#筛网，手混3遍，使氧化铝空心球分散均匀，得到混合后的结合剂，装袋备用；
先将CBN（CBN均不镀镍）用KH-500润湿，摊开，然后加入混合后的结合剂，手工过80#筛网两遍得到成型料。上述所有的材料为市售商品，质量符合国家标准；
（2）、准备铝基体：严格控制尺寸、型位公差，务必保证铝基体的动态平衡；
（3）、装模：将加工好的铝基体放入模具中，然后称取步骤（1）中配好的成型料，缓慢均匀地加入到模具中，刮平，在150MPa的液压机上冷压，然后放置在200MPa的热压机上，定模压制，以保证砂轮中的氧化铝空心球完整性；
烧结：在热压机中，在150MPa热压压力，170±5℃热压温度下热压45min，得到砂轮胚体；
（4）、硬化：将压制好的砂轮胚体放在烘箱中，进行后续硬化。硬化工艺：0.5h升温至120℃±5℃，保温1h；然后0.5h升温至140℃±5℃，保温1h；接着1h升温至170℃±5℃，保温10h；冷却至室温取出，得到砂轮成型体；将砂轮成型体按照图纸的要求，在车床和磨床上加工到规定尺寸和形状，按超硬砂轮国家标准JB/T 7425-94检验合格后包装、入库，得用于加工锯片基体的树脂CBN砂轮。所得用于加工锯片基体的树脂CBN砂轮的结构参见附图2，包括基体1和磨料层2。
实施例二：制备砂轮的工艺与实施例一相同，具体为：
磨料层的原料组成与重量百分比为，CBN磨料25%、酚醛树脂粉33%、六氟合铝酸钠5%、电解铜粉12%、氧化锌8%、氧化铬7%、石墨粉4%、氧化铝空心球6%；CBN磨料中包含25%的镀镍CBN磨料和75%的不镀镍CBN磨料。
所述酚醛树脂粉的平均粒径为40μm，六氟合铝酸钠的平均粒径为45μm，电解铜粉的平均粒径为20μm，金属氧化物的平均粒径为45μm，石墨粉的平均粒径为10μm，氧化铝空心球的平均粒径为30μm。
（1）、混料：把树脂粉、电解铜粉、石墨粉、氧化锌、氧化铬利用球磨机进行机械混合，混合时间为60分钟。氧化铝空心球不需进行机械混合，以防止氧化铝空心球在机械混合中出现破裂，造成砂轮锋利性降低。将混好的料子加入氧化铝空心球，过120#筛网，手混3遍，使氧化铝空心球分散均匀，得到混合后的结合剂，装袋备用；
先将CBN用KH-500润湿，摊开，然后加入结合剂，手工过80#筛网两遍得到成型料。上述所有的材料为市售商品，质量符合国家标准；
（2）、准备铝基体：严格控制尺寸、型位公差，务必保证铝基体的动态平衡；
（3）、装模：将加工好的铝基体放入模具中，然后称取步骤（1）中配好的成型料，缓慢均匀地加入到模具中，刮平，在150MPa的液压机上冷压，然后放置在200MPa的热压机上，定模压制，以保证砂轮中的氧化铝空心球完整性；
烧结：在热压机中，在150MPa热压压力，170±5℃热压温度下热压45min，得到砂轮胚体；
（4）、硬化：将压制好的砂轮胚体放在烘箱中，进行后续硬化。硬化工艺：0.5h升温至120℃±5℃，保温1h；然后0.5h升温至140℃±5℃，保温1h；接着1h升温至170℃±5℃，保温10h；冷却至室温取出，得到砂轮成型体；将砂轮成型体按照图纸的要求，在车床和磨床上加工到规定尺寸和形状，按超硬砂轮国家标准JB/T 7425-94检验合格后包装、入库，得用于加工锯片基体的树脂CBN砂轮。
表1为本发明的CBN砂轮与现有砂轮加工锯片基体的性能参数比较，其中树脂CBN砂轮1为实施案例一中的砂轮，树脂CBN砂轮2为实施案例二中的砂轮。在相同的转速下，进刀量越大，砂轮的锋利性越好；砂轮锋利性好，同样的加工余量情况下，砂轮加工锯片基体的时间就越短，这样，砂轮的加工效率就会提高。同时，砂轮的修整间隔延长，修整频率降低，砂轮的加工效率同样得到提升。锯片基体在加工完成后，锯片基体平面度明显优于普通砂轮，提高了锯片质量。从表1中，明显可以看出，本发明的加工锯片基体的树脂CBN砂轮，相比于常规砂轮提高了生产效率，延长了砂轮修整的时间，降低工人换砂轮的频率，提高了砂轮的自锐性，消除了砂轮由于堵塞造成的工件烧伤或者停磨现象，提高了砂轮的形状保持能力，降低了砂轮在加工工件中修整的次数；并且保证了构件加工的精度；本发明的CBN砂轮锋利性优越，在1450转/分钟的低转速磨床上，能够快速的将锯片基体磨削到规定尺寸，加工效率高，并且无需改变现有机床结构，大大降低了生产难度与运行成本。
在加入部分镀镍的CBN之后，砂轮的锋利性略微降低，但是砂轮的形状持性能和耐磨性加强，从而砂轮的修整时间比树脂CBN砂轮1的长，砂轮的修整频率降低，砂轮的寿命进一步提高，这样，砂轮的性价比就提高很多。
表1 本发明的CBN砂轮与现有砂轮加工锯片基体的性能参数
。
Claims (10)
1.一种用于加工锯片基体的树脂CBN砂轮，包括基体和磨料层，其特征在于：所述磨料层的原料组成与重量百分比为，CBN磨料15%～30%、酚醛树脂粉30%～45%、氟盐助磨材料3%～6%、导热材料5%～15%、金属氧化物5%～25%、固体润滑材料2%～5%、造孔剂4%～8%；所述金属氧化物为氧化锌与氧化铬的混合物；所述造孔剂为氧化铝空心球。
2.根据权利要求1所述用于加工锯片基体的树脂CBN砂轮，其特征在于：所述氟盐助磨材料为六氟合铝酸钠，导热材料为电解铜粉，固体润滑材料为石墨粉。
3.根据权利要求2所述用于加工锯片基体的树脂CBN砂轮，其特征在于：所述酚醛树脂粉的平均粒径为40μm，六氟合铝酸钠的平均粒径为45μm，电解铜粉的平均粒径为20μm，金属氧化物的平均粒径为45μm，石墨粉的平均粒径为10μm，氧化铝空心球的平均粒径为30μm。
4.根据权利要求1所述用于加工锯片基体的树脂CBN砂轮，其特征在于：所述CBN磨料由质量比为(3～1)∶1的表面镀镍的CBN磨料与表面不镀镍的CBN磨料组成。
5.根据权利要求1所述用于加工锯片基体的树脂CBN砂轮，其特征在于：所述基体为铝基体。
6.权利要求1所述用于加工锯片基体的树脂CBN砂轮的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将酚醛树脂粉、氟盐助磨材料、导热材料、金属氧化物、固体润滑材料、造孔剂过80#筛后混合1小时，再通过120#筛得到混合后的结合剂；
（2）CBN磨料经KH-550处理后与上述混合后的结合剂混合过80#筛，得到成型料；
（3）将步骤（2）所得的成型料缓慢加入已放置基体的模具中，刮平，在150MPa压力下冷压60秒；然后热压成型，再烧结出模得到砂轮胚体；热压成型时的压力为200MPa，热压温度170±5℃，保温时间为45min；
（4）将步骤（3）所得的砂轮胚体置入烘箱中，0.5h升温至120℃±5℃，保温1h；然后0.5h升温至140℃±5℃，保温1h；最后1h升温至170℃±5℃，保温10h；冷却至室温取出，得到砂轮成型体；然后将砂轮成型体加工至图纸要求的形状和尺寸即得到所述用于加工锯片基体的树脂CBN砂轮。
7.根据权利要求6所述用于加工锯片基体的树脂CBN砂轮的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，先将酚醛树脂粉、氟盐助磨材料、导热材料、金属氧化物、固体润滑材料置入球磨机中机械混合；然后再加入造孔剂手工混合。
8.根据权利要求6所述用于加工锯片基体的树脂CBN砂轮的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述氟盐助磨材料为六氟合铝酸钠，导热材料为电解铜粉，固体润滑材料为石墨粉。
9.根据权利要求6所述用于加工锯片基体的树脂CBN砂轮的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述CBN磨料由质量比为(3～1)∶1的表面镀镍的CBN磨料与表面不镀镍的CBN磨料组成。
10.根据权利要求6所述用于加工锯片基体的树脂CBN砂轮的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述基体为铝基体。
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