CN104647225A - 一种立方氮化硼砂轮及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种立方氮化硼砂轮及其制备方法，属于砂轮技术领域。本发明立方氮化硼砂轮，以酚醛树脂粉、立方氮化硼、氧化铬、氧化锌、石墨、碳化硅、聚铝硅酸钙为原料制成，原料中加入聚铝硅酸钙无机高分子材料，力学强度高，与磨料之间的表面活性大，界面能效，浸润性好，能充分包裹磨料，提高酚醛树脂粉对磨料的把持力，而且还可渗透到有裂纹磨料的裂缝内修补磨料，增强磨料性能，使砂轮具有高的自锐性，能够同时磨削不同硬度的钢合金件。本发明立方氮化硼砂轮磨削软硬不同的钢合金件时均具有较高的磨削效率和工件表面质量，产品质量稳定。本发明立方氮化硼砂轮的制备方法，工艺过程简单，便于实现，适于工业化推广应用。
Description
技术领域
本发明属于砂轮技术领域，具体涉及一种立方氮化硼砂轮及其制备方法。
背景技术
随着中国机械制造业的飞速发展，国内压缩机部件、液压件、密封件以及汽车发动机、变速箱、转向泵等部件中的多种零件日益增多的采用立方氮化硼(CBN)砂轮进行双端面磨削加工。工件材质包括铸铁、不锈钢、轴承钢、高速钢和铁基粉末冶金等多种材质类型，这些不同材质的工件对端面磨砂轮的磨削性能要求不同，其中砂轮的普适性是指用同一种配方、工艺制作出来的砂轮具备可用于磨削加工三种及以上不同材质工件的能力，并具有较高的耐用度和使用寿命。但是现有的砂轮产品只能满足磨削单一材质的工件，不具有能够兼顾磨削多种材质工件的磨削性能。现有的树脂砂轮产品，可分别满足压缩机隔板(材质铸铁)、叶片(材质高速钢)、滑片(材质不锈钢)、轴承套圈(材质轴承钢)的磨削加工要求，但是一种砂轮不能够同时磨削多种材质的工件，不具有“普适性”。
中国专利CN202010956U公开了一种扁平和薄片型合金钢工件磨加工用的陶瓷结合剂立方氮化硼研磨盘，解决了高效率、高精度、大直径、大批量磨加工难题，然而这种砂轮磨盘依然不能够同时磨削不同材质的工件，不具有普适性。但零部件制造工艺过程中通常需要磨削加工不同材质的工件，加工不同材质的工件而更换砂轮则消耗了较多的时间成本和人力成本。因此，研制出一种具有高“普适性”，可同时满足三种及以上材质工件磨削要求，保证磨削的不同材质工件均具有良好的表面质量和较高的加工效率，且具有较高的耐用度和使用寿命的砂轮，从而解决目前零部件生产线上一对砂轮磨盘不能加工多种材质工件的难题。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的之一在于提供一种可同时满足多种材质工件磨削加工要求的立方氮化硼砂轮。
同时，本发明还在于提供一种立方氮化硼砂轮的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种立方氮化硼砂轮，主要由以下质量百分含量的原料制成：酚醛树脂粉30％～60％，立方氮化硼磨料5～50％，氧化铬0～15％，氧化锌0～15％，石墨0～10％，碳化硅12％～60％，聚铝硅酸钙5％～30％。
所述的立方氮化硼磨料为两种以上不同牌号或品级的立方氮化硼磨料的混合物。
所述立方氮化硼磨料为裸料和镀敷料的混合物；其中裸料为两种以上不同牌号或品级的立方氮化硼磨料的混合物；镀敷料为表面具有金属镀敷层的立方氮化硼磨料。
所述裸料为两种不同牌号或品级相同粒度的立方氮化硼磨料的混合物；裸料与镀敷料的质量比为1：1。
所述金属镀敷层为镍。
上述立方氮化硼砂轮的制备方法，包括以下操作步骤：
1)称取酚醛树脂粉、立方氮化硼磨料、氧化铬、氧化锌、石墨、碳化硅和聚铝硅酸钙混合，即得混料；
2)将步骤1)制备的混料加入砂轮模具中，压制成型，即得砂轮毛坯；
3)砂轮毛坯外形加工，即得立方氮化硼砂轮。
步骤2)中压制成型为采用热压机在8MPa压力185℃温度下压制成型。
步骤3)中所述砂轮毛坯外形加工包括磨料层端面修整、砂轮外圆修整。
本发明立方氮化硼砂轮，以酚醛树脂粉、立方氮化硼、氧化铬、氧化锌、石墨、碳化硅、聚铝硅酸钙为原料制成，原料中加入聚铝硅酸钙无机高分子材料，力学强度高，与磨料之间的表面活性大，界面能效，浸润性好，能充分包裹磨料，提高酚醛树脂粉对磨料的把持力，而且还可渗透到有裂纹磨料的裂缝内修补磨料，增强磨料性能，使砂轮具有高的自锐性，能够同时磨削不同硬度的钢合金件。本发明立方氮化硼砂轮磨削软硬不同的钢合金件时均具有较高的磨削效率和工件表面质量，产品质量稳定。
进一步，采用不同牌号或品级的立方氮化硼磨料混用，或与表面镀敷镍的改性立方氮化硼磨料混用作为立方氮化硼磨料，克服单一种类立方氮化硼磨料的使用缺陷，而且更进一步的优选两种不同牌号或品级同种粒度的立方氮化硼磨料与同等重量的表面镀敷镍的改性立方氮化硼磨料混用，使砂轮在保持高耐用度的同时又具有很好的自锐性，提高砂轮的磨削性能。
本发明立方氮化硼砂轮的制备方法，工艺过程简单，便于实现，适于工业化推广应用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
实施例1
本实施例立方氮化硼砂轮，由以下质量百分含量的原料制成：酚醛树脂粉25％，立方氮化硼磨料18％，氧化铬15％，碳化硅12％，聚铝硅酸钙30％；
本实施例立方氮化硼砂轮的制备方法，具体操作步骤为：
1)称取酚醛树脂粉、立方氮化硼磨料、氧化铬、氧化锌、石墨、碳化硅和聚铝硅酸钙混合，即得混料；
2)将步骤1)制备的混料加入砂轮模具中，采用热压机在8MPa压力185℃温度下压制成型，即得砂轮毛坯；
3)砂轮毛坯进行磨料层端面修整、砂轮外圆修整，即得立方氮化硼砂轮。
实施例2
本实施例立方氮化硼砂轮，由以下质量百分含量的原料制成：酚醛树脂粉30％，立方氮化硼磨料5％，碳化硅60％，聚铝硅酸钙5％；
其中立方氮化硼磨料为；粒度为80目的FNK800和粒度为100目的FM B1500的立方氮化硼的混合物；其中FNK800购于富耐克超硬材料股份有限公司；FM B1500购于河南飞孟超硬材料有限公司。
本实施例立方氮化硼砂轮的制备方法，具体操作步骤为：
1)称取酚醛树脂粉、立方氮化硼磨料、氧化铬、氧化锌、石墨、碳化硅和聚铝硅酸钙混合，即得混料；
2)将步骤1)制备的混料加入砂轮模具中，采用热压机在8MPa压力185℃温度下压制成型，即得砂轮毛坯；
3)砂轮毛坯进行磨料层端面修整、砂轮外圆修整，即得立方氮化硼砂轮。
实施例3
本实施例立方氮化硼砂轮，由以下质量百分含量的原料制成：酚醛树脂粉60％，立方氮化硼磨料5％，氧化铬4％，氧化锌4％，石墨10％，碳化硅12％，聚铝硅酸钙5％；
其中立方氮化硼磨料为裸料和镀敷料的混合物；其中裸料为粒度为80目的FNK800和粒度为100目的FM B1500的立方氮化硼的混合物；其中FNK800购于富耐克超硬材料股份有限公司；FM B1500购于河南飞孟超硬材料有限公司；镀敷料为表明镀敷有镍层的立方氮化硼磨料。
本实施例立方氮化硼砂轮的制备方法，具体操作步骤为：
1)称取酚醛树脂粉、立方氮化硼磨料、氧化铬、氧化锌、石墨、碳化硅和聚铝硅酸钙混合，即得混料；
2)将步骤1)制备的混料加入砂轮模具中，采用热压机在8MPa压力185℃温度下压制成型，即得砂轮毛坯；
3)砂轮毛坯进行磨料层端面修整、砂轮外圆修整，即得立方氮化硼砂轮。
实施例4
本实施例立方氮化硼砂轮，由以下质量百分含量的原料制成：酚醛树脂粉30％，立方氮化硼磨料50％，碳化硅15％，聚铝硅酸钙5％；
其中立方氮化硼磨料为裸料和镀敷料的混合物；其中裸料为粒度为80目的FNK800和FM B1500的立方氮化硼的混合物；其中FNK800购于富耐克超硬材料股份有限公司；FM B1500购于河南飞孟超硬材料有限公司；镀敷料为表面镀敷镍层的立方氮化硼磨料；其中裸料与镀敷料的质量比为1：1。
本实施例立方氮化硼砂轮的制备方法，具体操作步骤为：
1)称取酚醛树脂粉、立方氮化硼磨料、氧化铬、氧化锌、石墨、碳化硅和聚铝硅酸钙混合，即得混料；
2)将步骤1)制备的混料加入砂轮模具中，采用热压机在8MPa压力185℃温度下压制成型，即得砂轮毛坯；
3)砂轮毛坯进行磨料层端面修整、砂轮外圆修整，即得立方氮化硼砂轮。
实施例5
本实施例立方氮化硼砂轮，由以下质量百分含量的原料制成：酚醛树脂粉30％，立方氮化硼磨料15％，氧化铬10％，氧化锌15％，石墨5％，碳化硅20％，聚铝硅酸钙5％；
其中立方氮化硼磨料为裸料和镀敷料的混合物；其中裸料为粒度为100目的FNK800和FM B1500的的立方氮化硼的混合物；其中FNK800购于富耐克超硬材料股份有限公司；FM B1500购于河南飞孟超硬材料有限公司；镀敷料为表面镀敷镍层的立方氮化硼磨料；其中裸料与镀敷料的质量比为1：1。
本实施例立方氮化硼砂轮的制备方法，具体操作步骤为：
1)称取酚醛树脂粉、立方氮化硼磨料、氧化铬、氧化锌、石墨、碳化硅和聚铝硅酸钙混合，即得混料；
2)将步骤1)制备的混料加入砂轮模具中，采用热压机在8MPa压力185℃温度下压制成型，即得砂轮毛坯；
3)砂轮毛坯进行磨料层端面修整、砂轮外圆修整，即得立方氮化硼砂轮。
试验例
试验方法：分别采用实施例1～5制备的立方氮化硼砂轮磨削不同材质的钢合金工件，检测磨削后钢合金工件的表面质量和磨削效率，结果如下表1和表2所示：
表1采用实施例1～5制备的立方氮化硼砂轮磨削不同材质钢合金工件后的表面平均粗糙度(μm)
| 铸钢 | 高速钢 | 不锈钢 | 轴承钢 | |
| 实施例1 | 0.3 | 0.3 | 0.4 | 0.3 |
| 实施例2 | 0.4 | 0.3 | 0.4 | 0.4 |
| 实施例3 | 0.5 | 0.4 | 0.5 | 0.4 |
| 实施例4 | 0.2 | 0.1 | 0.2 | 0.3 |
| 实施例5 | 0.2 | 0.2 | 0.3 | 0.2 |
表2采用实施例1～5制备的立方氮化硼砂轮磨削不同材质钢合金工件后的平均工件表面度(mm)
| 铸钢 | 高速钢 | 不锈钢 | 轴承钢 | |
| 实施例1 | 0.003 | 0.004 | 0.004 | 0.003 |
| 实施例2 | 0.007 | 0.006 | 0.007 | 0.008 |
| 实施例3 | 0.006 | 0.005 | 0.006 | 0.006 |
| 实施例4 | 0.003 | 0.002 | 0.003 | 0.002 |
| 实施例5 | 0.004 | 0.003 | 0.005 | 0.004 |
Claims (8)
1.一种立方氮化硼砂轮，其特征在于，主要由以下质量百分含量的原料制成：酚醛树脂粉30％～60％，立方氮化硼磨料5～50％，氧化铬0～15％，氧化锌0～15％，石墨0～10％，碳化硅12％～60％，聚铝硅酸钙5％～30％。
2.如权利要求1所述的立方氮化硼砂轮，其特征在于，所述的立方氮化硼磨料为两种以上不同牌号或品级的立方氮化硼磨料的混合物。
3.如权利要求1所述的立方氮化硼砂轮，其特征在于，所述立方氮化硼磨料为裸料和镀敷料的混合物；其中裸料为两种以上不同牌号或品级的立方氮化硼磨料的混合物；镀敷料为表面具有金属镀敷层的立方氮化硼磨料。
4.如权利要求3所述的立方氮化硼砂轮，其特征在于，所述裸料为两种不同牌号或品级相同粒度的立方氮化硼磨料的混合物；裸料与镀敷料的质量比为1：1。
5.如权利要求3所述的立方氮化硼砂轮，其特征在于，所述金属镀敷层为镍。
6.一种如权利要求1所述的立方氮化硼砂轮的制备方法，其特征在于：包括以下操作步骤：
1)称取酚醛树脂粉、立方氮化硼磨料、氧化铬、氧化锌、石墨、碳化硅和聚铝硅酸钙混合，即得混料；
2)将步骤1)制备的混料加入砂轮模具中，压制成型，即得砂轮毛坯；
3)砂轮毛坯外形加工，即得立方氮化硼砂轮。
7.如权利要求6所述的立方氮化硼砂轮的制备方法，其特征在于，步骤2)中压制成型为采用热压机在8MPa压力185℃温度下压制成型。
8.如权利要求6所述的立方氮化硼砂轮的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述砂轮毛坯外形加工包括磨料层端面修整、砂轮外圆修整。
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