CN104440598A - 一种复合结合剂金刚石磨轮及其制作方法 - Google Patents

一种复合结合剂金刚石磨轮及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种复合结合剂金刚石磨轮及其制作方法，复合结合剂包含一种或一种以上的一维金属纤维，并通过一维金属纤维的自然搭接形成纤维或晶须的连续网络。所述复合结合剂由下列重量比的原料组成：树脂粉30～60份、一维金属纤维20～55份、铜粉0～35份、氧化锌粉5～8份、铁红粉5～6份、氧化钙粉2～3份。本发明还提供了该金刚石磨轮的制作方法。本发明在传统的含金属树脂结合剂中逐步用一维金属纤维代替金属粉，不仅保持了树脂结合剂金刚石磨轮自锐性好、磨削力小等特点，由于金属纤维的加入，导热性能更好，磨轮使用寿命显著提高。

Description

一种复合结合剂金刚石磨轮及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种磨具及磨具加工技术，尤其涉及一种复合结合剂金刚石磨轮及其制作方法。
背景技术
磨轮是磨削加工中一类重要的磨具。磨轮用结合剂主要有陶瓷、金属、树脂结合剂三种，其中树脂结合剂使用最广。树脂结合剂具有强度高、弹性大、耐冲击等特点，树脂结合剂金刚石磨轮具有磨削表面质量好、磨削力小、磨削温度低、自锐性好、磨削效率高等优点，被广泛应用于硬质合金、陶瓷、玻璃等硬脆性材料的磨削加工中。但是，树脂结合剂磨轮在磨削过程中，由于树脂导热性差，磨削产生的热量来不及散发出去，树脂容易烧蚀，影响磨轮寿命和表面质量。
专利号201110179231.X的中国发明一种树脂金属复合结合剂以及复合结合剂金刚石砂轮。所述树脂金属复合结合剂由以下重量比的原料组成：聚酰亚胺树脂粉、铜粉、锡粉、锌粉、磷粉、铅粉；所述复合结合剂金刚石砂轮由以下体积比的原料购成：复合结合剂、金刚石磨料、树脂液的体积百分比各为：65-85%、15-35%、0.5-1%。采用上述树脂金属复合结合剂制备的金刚石砂轮，既保持了树脂结合剂金刚石砂轮原有的磨削效率高、自锐性好的特点，同时也具有金属结合剂金刚石砂轮高刚性、高耐热性、型面保持好的优点。
但是近年来，磨削加工行业的磨削加工速度越来越高，某些领域甚至出现了干磨工艺，也即在磨削加工时不采用任何冷却液，这就对磨轮结合剂提出了更高的耐热要求。因此有必要开发一种能更好改善磨轮结合剂耐热性能和使用寿命的新型复合结合剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合结合剂金刚石磨轮及其制作方法，在传统的结合剂中加入一维金属纤维代替部分或全部金属粉，并通过纤维的自然搭接形成纤维的连续网络，由于金属纤维的加入，结合剂导热性能更好，使用寿命更长，解决了磨轮的耐热性差和使用寿命不长的问题。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：
一种复合结合剂金刚石磨轮，由磨轮基体、复合结合剂和磨料构成，所述的复合结合剂包含一种或一种以上导热性能优良的金属纤维，金属纤维在复合材料基体中相互搭接成网络。
现有技术中，如果磨轮采用颗粒金属和树脂，颗粒金属与树脂均匀混合，树脂导热率低，包裹住金属粉，使得磨轮接触面的热量很难散发出去。而加入一维金属纤维，或是使用一维金属纤维代替金属颗粒，因为金属纤维是长条状，混合后互相搭接交叉，形成热量的高速传导通道，可以把磨削热快速的从磨削面传导到其他区域，有效的提高了磨轮的耐热性能，适应更高的磨削速度或磨削量（磨削速度或磨削量越高，发热越大），避免树脂轮因过热导致的磨削表面发黑现象。
进一步地，所述的复合结合剂包含下列组分及重量份：
树脂粉 30～60份；
一维金属纤维 20～55份；
铜粉 0～35份；
氧化锌粉 5～8份；
铁红粉 5～6份；
氧化钙粉 2～3份。
其中，随着一维金属纤维含量的增加，所述的金刚石磨轮的耐热性能越好，使用寿命越高。
进一步地，所述的树脂粉为聚酰亚胺树脂粉。
进一步地，所述的金属纤维选用铜合金纤维。
进一步地，所述的金属纤维选用铜晶须。
进一步地，所述的金属纤维径比为8~20。
进一步地，所述的金属纤维搭接形成的网络在整个刀头结合剂范围内相互连接贯通。
进一步地，所述的复合结合剂金刚石磨轮的制备方法包括以下步骤：
S1按照所述的复合结合剂包含的组分及重量份，称取适量的各组分粉末，在混料机中混合均匀，得到复合结合剂粉末A；
S2按比例称取磨轮需要的各组分粉末待用，将适量的金刚石磨料和绿碳化硅粉等放入到糠醇等试剂中浸润，混合均匀，得到混合物B；
S3混合物B，加入复合结合剂粉末A，得到混合物C；
S4将混合物C装模，在180～220℃温度下，进行热压烧结成型，在模具成型部位涂抹脱模剂，方便脱模；
S5将成型后的半成品置入烘箱中，在230～240℃温度下，二次硬化；
S6二次硬化的半成品经过机加、开刃等后处理后，得所述的复合结合剂金刚石磨轮。
一步地，所述步骤S4中所述的热压烧结成型压力为25～50MPa，保压1～2h。
一步地，所述的步骤S5中所述的二次硬化保温时间为1～2h。
其中，所述的磨料不局限于金刚石磨料，在现有技术上的基础上还可以做多种修改和变化，如可以采用CBN等其他磨料。
与现有技术相比，本发明所述的复合结合剂金刚石磨轮，其复合结合剂中含有一种或多种一维金属纤维。一维金属纤维在复合材料基体中相互搭接成网络，形成散热通道，提高了磨轮的耐热性能。随着一维金属纤维含量的增加，磨轮的耐热性能越好，使用寿命越久。树脂复合磨轮在磨床上使用时，既保持了树脂结合剂金刚石磨轮原有的磨削效率高、自锐性好等特点，同时由于金属纤维材料的加入，磨轮耐热性更高、耐磨性能更好，使用寿命更久。
附图说明
图1是本发明复合结合剂磨轮的结构剖面示意图。
具体实施方式
如图1所示，其中1-磨轮金属基体，2-金属纤维，3-金刚石刀头。
实施例1
称取聚酰亚胺树脂粉60份，长径比18的铜纤维20份，铜粉5份，氧化锌7份，铁红粉5份，氧化钙粉3份，混料机内充分混合2h；称取金刚石磨料47份、绿碳化硅粉10份、糠醇5份，以及混合好的复合结合剂粉末38份，放入混料机内充分混合1h。将液体石蜡均匀地涂抹在模具成型表面，倒入适量的成型料并摊平，使成型料厚度均匀。将模具放入热成型机内，加压到25 MPa，在210℃保压1h，自然冷却。取出模具置于玻璃板上进行脱模；将成型好的磨轮，放入烘箱内,在230℃下保温1h，自然冷却。经过机加、开刃等后处理后，即得耐热性能较好的树脂结合剂金刚石磨轮。
实施例2
称取聚酰亚胺树脂粉42份，长径比12的铜纤维35份，铜粉10份，氧化锌粉5份，铁红粉5份，氧化钙粉3份，放入混料机内充分混合2h；称取金刚石磨料50份、绿碳化硅粉10份、糠醇2份，以及混合好的复合结合剂粉末38份，将混料机内充分混合1h。将硬脂酸锌脱模剂均匀地涂抹在模具成型表面，然后倒入适量的成型料并摊平，使成型料厚度均匀。将模具放入热成型机内，加压到30 MPa，在215℃保压1h，自然冷却。取出模具置于玻璃板上进行脱模；将成型好的磨轮，放入烘箱内,在230℃下保温1h，自然冷却。经过机加、开刃等后处理后，即得耐热性能较好的树脂结合剂金刚石磨轮。
实施例3
称取聚酰亚胺树脂粉30份，长径比15的铜纤维45份，铜粉10份，氧化锌粉7份，铁红粉6份，氧化钙粉2份，放入混料机内充分混合2h；称取金刚石磨料48份、绿碳化硅粉15份、糠醇3份，以及混合好的复合结合剂粉末34份，放入混料机内充分混合1h。将液体石蜡均匀地涂抹在模具成型表面，然后倒入适量的成型料并摊平，使成型料厚度均匀。将模具放入热成型机内，加压到40 MPa，在215℃保压1h，自然冷却。取出模具置于玻璃板上进行脱模；将成型好的磨轮，放入烘箱内,在230℃下保温1h，自然冷却。经过机加、开刃等后处理后，即得耐热性能较好的树脂结合剂金刚石磨轮。
实施例4
称取聚酰亚胺树脂粉31份，长径比8的铜纤维55份，氧化锌粉6份，铁红粉6份，氧化钙粉2份放入混料机内充分混合2h；称金刚石磨料55份、绿碳化硅粉8份、糠醇4份，以及混合好的复合结合剂粉末33份，放入混料机内，充分混合1h。将硬脂酸锌均匀地涂抹在模具成型表面，将倒入适量的成型料并摊平，使成型料厚度均匀。将模具放入热成型机内，加压到50 MPa，在215℃保压1h，自然冷却。取出模具置于玻璃板上进行脱模；将成型好的磨轮，放入烘箱内,在230℃下保温1h，自然冷却。经过机加、开刃等后处理后，即得耐热性能较好的树脂结合剂金刚石磨轮。
实施例5
称取聚酰亚胺树脂粉60份，长径比18的铜纤维55份，铜粉35份，氧化锌8份，铁红粉6份，氧化钙粉3份，混料机内充分混合2h；称取金刚石磨料49份、绿碳化硅粉12份、糠醇4份，以及混合好的复合结合剂粉末35份，放入混料机内充分混合1h。将液体石蜡均匀地涂抹在模具成型表面，倒入适量的成型料并摊平，使成型料厚度均匀。将模具放入热成型机内，加压到25 MPa，在210℃保压2h，自然冷却。取出模具置于玻璃板上进行脱模；将成型好的磨轮，放入烘箱内,在230℃下保温2h，自然冷却。经过机加、开刃等后处理后，即得耐热性能较好的树脂结合剂金刚石磨轮。
由于金属纤维在磨轮刀头的结合剂中相互搭接形成连续的导热网络，刀头与被加工件的摩擦产生的热量被网络迅速传导到其他区域的结合剂以及磨轮金属基体，大大提高了结合剂的导热能力，提高了整个刀头的耐热性能，本磨轮无液体冷却磨削陶瓷片时，与完全加入相同比例的铜粉复合树脂磨轮相比，磨削寿命几乎提高一倍。
以上所述仅是本发明的优选实例。应当指出对于本领域的普通技术员来说，在本发明所提供的技术启示下，还可以做出其它等同变型或改进，也应当视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种复合结合剂金刚石磨轮，由磨轮基体、复合结合剂和磨料构成，其特征在于，所述的复合结合剂包含一种或一种以上导热性能优良的一维金属纤维，金属纤维在复合材料基体中相互搭接成网络。
2.根据权利要求1所述的一种复合结合剂金刚石磨轮，其特征在于，所述的复合结合剂按重量份包含以下组分：
树脂粉 30～60份；
一维金属纤维 20～55份；
铜粉 0～35份；
氧化锌粉 5～8份；
铁红粉 5～6份；
氧化钙粉 2～3份。
3.根据权利要求2所述的复合结合剂金刚石磨轮，其特征在于，所述的树脂粉为聚酰亚胺树脂粉。
4.根据权利要求2或3所述的复合结合剂金刚石磨轮，其特征在于，所述的金属纤维选用铜合金纤维。
5.根据权利要求2或3所述的复合结合剂金刚石磨轮，其特征在于，所述的金属纤维选用铜晶须。
6.根据权利要求1或2所述的复合结合剂金刚石磨轮，其特征在于，所述的金属纤维的长径比为8~20。
7.根据权利要求1或2所述的复合结合剂金刚石磨轮，其特征在于，所述的一维金属材料自然搭接形成的网络在整个刀头结合剂范围内相互连接贯通。
8.根据权利要求2所述的复合结合剂金刚石磨轮的制备方法，其特证在于，包括下列步骤：
S1按照所述的复合结合剂包含的组分及重量份，称取适量的各组分粉末，在混料机中混合均匀，得到复合结合剂粉末A；
S2按比例称取磨轮需要的各组分粉末待用，将适量的金刚石磨料和绿碳化硅粉等放入到糠醇等试剂中浸润，混合均匀，得到混合物B；
S3混合物B，加入复合结合剂粉末A，得到混合物C；
S4将混合物C装模，在180～220℃温度下，进行热压烧结成型，在模具成型部位涂抹脱模剂，方便脱模；
S5将成型后的半成品置入烘箱中，在230～240℃温度下，二次硬化；
S6二次硬化的半成品经过机加、开刃等后处理后，得所述的复合结合剂金刚石磨轮。
9.根据权利要求8所述的复合结合剂金刚石磨轮的制作方法，其特征在于，所述步骤S4中所述的热压烧结成型压力为25～50MPa，保压1～2h。
10.根据权利要求8或9所述的复合结合剂金刚石磨轮的制作方法，其特征在于，所述的步骤S5中所述的二次硬化保温时间为1～2h。
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