CN108115546B - 一种珩磨油石及其制备方法和应用 - Google Patents

一种珩磨油石及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种珩磨油石及其制备方法和应用，珩磨油石的原料包括铜、锡、锌、银和超硬材料，还包括锑、磷铁合金、六氟合铝酸钠、青铜、润滑剂和湿润剂，其中，所述铜、锡、锌、银、锑、磷铁合金、六氟合铝酸钠、青铜、润滑剂和湿润剂的投料质量比为40~80︰10~30︰1~10︰1~5︰1︰1~3︰1~10︰1~3︰1~3︰0.1~1，珩磨油石由上述原料混合烧结而成；制备：按配方称取除超硬材料外的各原料，然后将称取的各原料与超硬材料相混合，烧结，即得；应用：其在加工不锈钢材料中的应用；本发明制备的珩磨油石对不锈钢等类似难加工材料进行加工时能够不粘刀、精度高、加工表面完整性好，且其制备简单，成本低，加工效率高。

Description

一种珩磨油石及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于珩磨磨削领域，尤其适用于对硬度大和/或粘接性强等性能较突出的类似不锈钢的难加工材料，具体涉及一种珩磨油石及其制备方法和应用。
背景技术
珩磨是用镶嵌在珩磨杆或珩磨头上的油石对精加工内孔表面进行的精整加工，其具有加工精度高、表面完整性好、加工范围广等特点。因此，珩磨油石是影响加工质量的重要因素之一，其质量的好坏直接影响着产品的质量，然而目前市面上的一些珩磨油石对于一些难加工材料(如不锈钢)的加工磨削效果并不好，例如在磨削过程中经常出现粘刀、拉伤、加工表面完整性差、难以较好的露出新刃等现象，极大的影响了磨削效率、精度等，虽然目前进口的一些珩磨油石在这些方面取得了一些改善，但总体效果而言仍然不是很理想，同时价格还很昂贵。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，提供一种对不锈钢等类似难加工材料进行加工时能够不粘刀、精度高、加工表面完整性好的珩磨油石，同时其制备简单，成本较低，加工效率高。
本发明还提供了一种珩磨油石的制备方法。
本发明还提供一种珩磨油石在加工不锈钢材料中的应用。
为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案如下：
一种珩磨油石，所述珩磨油石的原料包括铜、锡、锌、银和超硬材料，所述原料还包括锑、磷铁合金、六氟合铝酸钠、青铜、润滑剂和湿润剂，其中，所述铜、锡、锌、银、锑、磷铁合金、六氟合铝酸钠、青铜、润滑剂和湿润剂的投料质量比为40～80︰10～30︰1～10︰1～5︰1︰1～3︰1～10︰1～3︰1～3︰0.1～1，所述珩磨油石由所述原料混合烧结而成。
优选地，所述铜、锡、锌、银、锑、磷铁合金、六氟合铝酸钠、青铜、润滑剂和湿润剂的投料质量比为40～70︰15～30︰1～8︰2～5︰1︰1～3︰1～8︰1～3︰1～3︰0.1～0.7。
更优选地，所述铜、锡、锌、银、锑、磷铁合金、六氟合铝酸钠、青铜、润滑剂和湿润剂的投料质量比为50～70︰15～25︰2～6︰2～4︰1︰1～3︰2～6︰1～3︰1～3︰0.3～0.5。
根据本发明的一些具体且优选的方面，在所述原料中，所述超硬材料的加入量y通过如下公式计算得出：
y＝0.88×k×V；
其中，y的单位为克，V为所需制备珩磨油石的体积，V的单位为立方厘米，k为超硬材料在珩磨油石中的质量分数，其中在所述珩磨油石中以一立方厘米中含有0.88克所述超硬材料为100％，k小于等于75％。
根据本发明的一些具体方面，所述珩磨油石为用于粗磨的珩磨油石，所述k的值优选30～75％，所述珩磨油石为用于精磨的珩磨油石，所述k的值优选为小于等于30％。具体可根据实际需要具体选择。
本发明中，粗磨：粗磨是指工件余量较大时，前期主要为去余量的磨削，通常余量在5-20丝时要先选用粗磨磨削，将余量控制在3-5丝以下，再进行精磨，效率又高，精度又好。
本发明中，“精磨”：精磨是指工件加工余量少，精度要求高时所采用的磨削方式，精磨磨削去除余量少，工件表面应力残留少，表面完整性好，粗糙度低，精度高。
根据本发明的一个具体且优选的方面，所述超硬材料为金刚石或立方氮化硼，向所述原料中加入的所述金刚石或所述立方氮化硼为粉末状。本发明中，“超硬材料”是指硬度可与金刚石相比拟的材料，目前使用的超硬材料主要是上述所述的立方氮化硼与金刚石。
优选地，粉末状的所述超硬材料的粒度为100-1800目。
更优选地，粉末状的所述超硬材料的粒度可以为100-120目、140-170目或270-325目、400-500目、500-600目或800-1800目。
根据本发明的一些优选方面，所述润滑剂为石墨或铅粉。根据本发明的一个具体方面，所述润滑剂为石墨。在本发明的一些具体实施方式中，所述润滑剂为铅粉，所述铅粉的粒度优选200～400目。
根据本发明的一些优选方面，所述青铜为锡青铜。根据本发明的一个具体方面，所述锡青铜为青铜663。
根据本发明的一些优选方面，所述湿润剂为石蜡、酚醛树脂乳液或水玻璃。根据本发明的一个具体方面，所述湿润剂为石蜡。在本发明的一些具体实施方式中，所述酚醛树脂乳液可以选用现有技术中的常用的一些酚醛树脂类乳液，优选黏度较低的乳液。所述水玻璃俗称泡花碱，是一种水溶性硅酸盐的水溶液。
本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的珩磨油石的制备方法，所述制备方法包括：按配方称取所述铜、锡、锌、银、锑、磷铁合金、六氟合铝酸钠、青铜、润滑剂和湿润剂，将上述称取的原料与所述超硬材料相混合，然后在600～750℃以及压力70～95KN的状态下进行烧结，即得所述珩磨油石。
本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的珩磨油石在加工不锈钢材料中的应用。
由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明通过在基料中添加复配的锑、磷铁合金、润滑剂、冰晶石、青铜和湿润剂，并与超硬磨料共同烧结，可以对结晶后的珩磨油石进行较好的造孔，使得在磨削的过程中能够及时排屑，而且使得晶粒更细小，晶面间缝隙更小，进而可以提高珩磨油石的硬度，可以极大的延长使用寿命；还可以通过复配原料的添加能够使得珩磨油石具有一定的软度和脆性，进而可以在磨削过程中及时脱出磨钝的外层，露出新的磨削层；同时还能够克服不锈钢等粘接性较强的材料对其表面的粘附，而且对高强度等难加工材料进行加工的过程中不会出现拉伤等表面完整性差的问题，且其制备方法简单，成本较低，加工效率高。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明；应理解，这些实施例是用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的范围限制；实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
下述实施例中，所有的原料如无特殊说明，均来自于商购或者通过本领域的常规方法制备而得。下述中，六氟合铝酸钠购自于德国飞羽公司，下述中使用的超硬材料的粒度均为1800目，实际操作过程中，超硬材料的粒度可根据对磨削标准的实际需要自由选取所需粒度值。
实施例1
本实施例提供一种珩磨油石(体积V为10立方厘米，用于精磨，k为10％)，其原料包括：
铜60份、锡20份、锌5份、银3份、锑1份、磷铁合金2份、六氟合铝酸钠5份、青铜663 2份、石墨2份、石蜡0.3份、金刚石粉末0.88份。
其制备方法包括：
将上述称取的各原料相混合，然后在660℃以及压力80KN的状态下进行烧结，即得所述珩磨油石。
实施例2
本实施例提供一种珩磨油石(体积V为20立方厘米，用于精磨，k为20％)，其原料包括：
铜65份、锡15份、锌4份、银4份、锑1份、磷铁合金3份、六氟合铝酸钠4份、青铜663 2份、石墨2份、石蜡0.4份、金刚石粉末3.52份。
其制备方法包括：
将上述称取的各原料相混合，然后在680℃以及压力85KN的状态下进行烧结，即得所述珩磨油石。
实施例3
本实施例提供一种珩磨油石(体积V为30立方厘米，用于精磨，k为30％)，其原料包括：
铜58份、锡22份、锌4份、银4份、锑1份、磷铁合金2份、六氟合铝酸钠6份、青铜663 1份、石墨2份、石蜡0.5份、立方氮化硼粉末7.92份。
其制备方法包括：
将上述称取的各原料相混合，然后在700℃以及压力85KN的状态下进行烧结，即得所述珩磨油石。
实施例4
本实施例提供一种珩磨油石(体积V为30立方厘米，用于粗磨，k为75％)，其原料包括：
铜55份、锡25份、锌6份、银2份、锑1份、磷铁合金1份、六氟合铝酸钠6份、青铜6631.5份、石墨2.5份、石蜡0.5份、金刚石粉末19.8份。
其制备方法包括：
将上述称取的各原料相混合，然后在640℃以及压力75KN的状态下进行烧结，即得所述珩磨油石。
实施例5
本实施例提供一种珩磨油石(体积V为20立方厘米，用于粗磨，k为60％)，其原料包括：
铜60份、锡18份、锌5份、银4份、锑1份、磷铁合金3份、六氟合铝酸钠6份、青铜663 1份、石墨2份、石蜡0.5份、金刚石粉末10.56份。
其制备方法包括：
将上述称取的各原料相混合，然后在660℃以及压力80KN的状态下进行烧结，即得所述珩磨油石。
实施例6
本实施例提供一种珩磨油石(体积V为20立方厘米，用于粗磨，k为60％)，其原料包括：
铜68份、锡15份、锌3份、银3份、锑1份、磷铁合金2份、六氟合铝酸钠4份、青铜663 1份、石墨3份、石蜡0.5份、立方氮化硼粉末10.56份。
其制备方法包括：
将上述称取的各原料相混合，然后在650℃以及压力83KN的状态下进行烧结，即得所述珩磨油石。
对比例1
基本同实施例1，其区别仅在于，不加六氟合铝酸钠。
对比例2
基本同实施例1，其区别仅在于，不加青铜663。
对比例3
基本同实施例1，其区别仅在于，不加磷铁合金。
对比例4
基本同实施例1，其区别仅在于，不加锑。
对比例5
基本同实施例1，其区别仅在于，不加润滑剂。
对比例6
市售的珩磨油石。
性能测试
将实施例1-6以及对比例1-6所制备或购买的油石对同样的不锈钢材料进行磨削试验，当将不锈钢材料磨削至标准要求后统计其所耗费的时间(磨削速度)、磨削的质量(表面完整性、圆度/圆柱度以及粗糙度)，其中每种油石均作3次重复试验，然后求取平均值，其测试结果如表一所示。
表一
从表一的测试结果可以得知，本发明制备的珩磨油石相对于对比例1-6在表面完整性方面均取得了较好的效果，且本发明对于要求工业化高产量加工不锈钢材料的情况，在满足粗糙度、圆度/圆柱度具有较好效果的同时较好地提升了磨削速度，而对于军工等方面具有极高要求的情况，本发明的珩磨油石相对于现有技术而言在牺牲少量的磨削速度时能够极大的提高粗糙度的指标，以满足军工级别的高质量要求。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种珩磨油石，所述珩磨油石的原料包括铜、锡、锌、银和超硬材料，其特征在于，所述原料还包括锑、磷铁合金、六氟合铝酸钠、青铜、润滑剂和湿润剂，其中，所述铜、锡、锌、银、锑、磷铁合金、六氟合铝酸钠、青铜、润滑剂和湿润剂的投料质量比为55~68︰15~25︰3~6︰2~4︰1︰1~3︰4~6︰1~2︰2~3︰0.3~0.5，所述珩磨油石由所述原料混合烧结而成；在所述原料中，所述超硬材料的加入量y通过如下公式计算得出：
y=0.88×k×V；
其中，y的单位为克，V为所需制备珩磨油石的体积，V的单位为立方厘米，k为所述超硬材料在珩磨油石中的质量分数，其中在所述珩磨油石中以一立方厘米中含有0.88克所述超硬材料为100%，k小于等于75%。
2.根据权利要求1所述的珩磨油石，其特征在于，所述超硬材料为金刚石或立方氮化硼，向所述原料中加入的所述金刚石或所述立方氮化硼为粉末状。
3.根据权利要求1所述的珩磨油石，其特征在于，所述青铜为锡青铜。
4.根据权利要求1所述的珩磨油石，其特征在于，所述润滑剂为石墨或铅粉。
5.根据权利要求1所述的珩磨油石，其特征在于，所述湿润剂为石蜡、酚醛树脂乳液或水玻璃。
6.一种权利要求1-5中任一项权利要求所述的珩磨油石的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：按配方称取所述铜、锡、锌、银、锑、磷铁合金、六氟合铝酸钠、青铜、润滑剂和湿润剂，将上述称取的原料与所述超硬材料相混合，然后在640~700℃以及压力75~85KN的状态下进行烧结，即得所述珩磨油石。
7.一种权利要求1-5中任一项权利要求所述的珩磨油石在加工不锈钢材料中的应用。
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