CN109794862B - 不锈钢髓腔铰刀用复合结合剂cbn砂轮及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于CBN砂轮领域,具体涉及一种医疗器械不锈钢髓腔铰刀用复合结合剂CBN砂轮及其应用,其中CBN磨料、复合结合剂、氧化铝晶须的体积比为20~25%,60~70%,10~15%;复合结合剂由合金粉及树脂粉组成,其中合金粉为机械合金化制得,各组分重量百分比为:铜Cu 50~60%,锡Sn 40~50%,银Ag 5~10%;树脂粉为改性聚酰亚胺树脂。采用上述复合结合剂制备的CBN砂轮在五轴数控机床上加工不锈钢髓腔铰刀时,既具有树脂结合剂锋利性好,自锐性优的特点,又具有金属结合剂强度高,耐磨性好,型面保持性佳的特点。加工不锈钢髓腔铰刀时,综合加工效率提升200~300%。
Description
技术领域
本发明涉及不锈钢加工,具体为医疗器械不锈钢髓腔铰刀用复合结合剂CBN砂轮,属于CBN砂轮领域。
背景技术
医疗器械是指直接或者间接用于人体的仪器、设备、器具、体外诊断试剂及校准物、材料以及其他类似或者相关的物品。手术器械是指在进行手术时需要用到的各种医疗器械的总称,手术器械的种类非常繁杂,我国手术器械有6000个品种规格,经过50多年的发展,我国手术器械的产量也由1949年的47万件发展到现在的上亿件。而且手术器械在产品质量上也有全面的提高,已由低档向中高档发展,而微创手术器械的出现使我国手术器械产业进入到一个新的阶段。在几年前,我国还很少实施微创手术,主要是因为国内缺乏配套的微创手术器械产品,然而随着我国科技水平的不断提高,我国逐渐开发出一批具有自主知识产权的微创手术器械产品,填补了国内微创手术器械市场空白。这些微创手术器械包括各种专科器械,如内窥镜、自动缝合器、微创整容器械等等,无疑,它的进一步发展与模具和高端的精密加工密不可分。
由于不锈钢的防锈特性给人一种它更易消毒或者更“卫生”的感觉,同时热处理后可以获得较高屈服强度及可加工性能,通常用于医疗器械刀具,最常见的就是用作手术刀的440C不锈钢。全球范围对精密医疗零部件的需求在不断增长中,特别是对整形外科及牙科植入物的需求。人口老龄化对此产生了一定的影响;人类寿命越长,对医疗零部件的需求就越多。因此涌现出越来越多的不锈钢加工问题。
不锈钢是不锈钢和耐酸钢的简称或统称,是在空气和淡水中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的一种高合金钢。通俗地说,不锈钢就是不容易生锈的钢。不锈钢的不锈性和耐蚀性是由于其表面上富铬(Cr)氧化膜(钝化膜)的形成。不锈钢牌号分组:200系列—铬-镍-锰奥氏体不锈钢,300系列—铬-镍奥氏体不锈钢,400系列—铁素体和马氏体不锈钢,500系列—耐热铬合金钢,600系列—马氏体沉淀硬化不锈钢。
髓腔铰刀属于管理Ⅰ类的矫形(骨科)外科用刀、锥,属于矫形外科(骨科)手术器械,多用630不锈钢材料制备而成。不锈钢材料在加工过程中易出现砂轮磨损加快、加工表面完好性差、切屑排除困难等共性问题,严重影响了此类材料零件的加工质量、生产周期及加工成本。普通不锈钢加工难的原因:1、高温强度高,加工硬化倾向大;2、切削力大;3、切屑与砂轮粘结现象严重;4、切屑不易卷曲与折断;5、线膨胀系数大;6、导热系数小。虽然对于普通不锈钢的加工已经十分困难,但随着不锈钢的发展,对于沉淀硬化性(600系列)不锈钢的加工变得更加困难。因此会出现许多例如:砂轮不够锋利而引起的加工硬化、切屑易卷曲缠绕、切削温度增高而引起的工具寿命缩短、溶着等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于医疗器械不锈钢髓腔铰刀用复合结合剂CBN砂轮,该复合结合剂中的金属组分与树脂组分有接近的烧结硬化温度,金属组分与树脂组分在同一烧结温度下能够成键,并且相互填充,互为增强相。采用该复合结合剂制备的CBN砂轮兼备优异的锋利性、自锐性及超强的刚性、耐磨性,在加工过程中具备超高的磨削效率。
为达到上述目的,本发明具体的技术方案是:
一种不锈钢髓腔铰刀用复合结合剂CBN砂轮,由基体及设置在基体上的磨削层构成,所述磨削层由磨削层混合料制备;所述磨削层混合料由CBN磨料、复合结合剂、氧化铝晶须组成;所述复合结合剂由合金粉、树脂粉组成。
一种不锈钢髓腔铰刀用复合结合剂CBN砂轮磨削层,其特征在于,所述磨削层由磨削层混合料制备;所述磨削层混合料由CBN磨料、复合结合剂、氧化铝晶须组成;所述复合结合剂由合金粉、树脂粉组成。
本发明进一步公开了上述不锈钢髓腔铰刀用复合结合剂CBN砂轮的制备方法包括以下步骤:
(1)将合金粉球磨、过筛后与树脂粉混合,再次过筛,取筛下物为复合结合剂;
(2)将复合结合剂与CBN磨料混合后过筛,然后取筛下物与氧化铝晶须混合,再次过筛,取筛下物为磨削层混合料;
(3)将磨削层混合料加入带有基体的模具,冷压得到砂轮坯体;
(4)砂轮坯体在还原气氛中烧结,得到砂轮成型体;
(5)砂轮成型体经过机加工得到不锈钢髓腔铰刀用复合结合剂CBN砂轮。
上述技术方案中,步骤(3)中,将铜粉、锡粉、银粉、改性聚酰亚胺树脂粉混合后过筛,取筛下物加入模具中,冷压得到带有基体的模具,优选冷压的压力为50 Mpa。本发明的基体由铜粉、锡粉、银粉、改性聚酰亚胺树脂粉混合过筛后的基体混合料冷压得到,再与磨削层一起冷压,两者之间由于松装,界面处还残留有较多的孔隙,当两者一起烧结时,基体与磨削层中的金属组分,树脂组分会同时互相渗透,达到更好的交联键合的作用,减少脱圈的风险。
上述技术方案中,筛的目数为320目;步骤(3)中,冷压的压力为100 Mpa;步骤(4)中,还原气氛为氢气,烧结的温度曲线为从室温开始0.5~1 h升温至200℃,保温1~2 h,然后1~2h升温至300~500 ℃,保温2~3 h;步骤(5)中,机加工包括车床加工、磨床加工;步骤(2)中,所述CBN磨料为树脂粉处理CBN磨料,将树脂粉溶液与CBN磨料混合,得到树脂粉处理CBN磨料,优选的,树脂粉溶液中,溶剂为丙酮,树脂粉为改性聚酰亚胺树脂粉;所述树脂粉溶液的浓度为1g/mL。
上述技术方案中,所述磨削层混合料中,CBN磨料、复合结合剂、氧化铝晶须的体积百分数分别为20~25%、60~70%、10~15%;所述复合结合剂中,合金粉、树脂粉的体积百分数分别为70~80%、20~30%;所述合金粉包括铜粉、锡粉、银粉;所述基体由基体混合料制备,所述基体混合料包括铜粉、锡粉、银粉、改性聚酰亚胺树脂粉;所述CBN磨料为树脂粉处理CBN磨料;所述树脂粉为改性聚酰亚胺树脂粉。
上述技术方案中,按质量百分数,所述合金粉由50~60%的铜粉、40~50%的锡粉、5~10%的银粉组成;所述基体混合料由铜粉、锡粉、银粉、改性聚酰亚胺树脂粉组成,所述基体混合料中,铜粉、锡粉、银粉、改性聚酰亚胺树脂粉的质量百分数分别为50~58%、10~15%、2~5%、30~38%。
本发明所述改性聚酰亚胺树脂粉为淡黄色固体粉末,玻璃化温度(Tg)为300~350℃,优选320-330℃,热失重5%的温度为525℃左右;将树脂粉溶液与CBN磨料混合,得到树脂粉处理CBN磨料。
本发明公开了上述不锈钢髓腔铰刀用复合结合剂CBN砂轮在制备不锈钢髓腔铰刀用加工工具中的应用。
本发明公开的不锈钢髓腔铰刀用复合结合剂CBN砂轮具体制备方法可以如下:
(1)将合金粉球磨、过320目标准筛后与树脂粉混合,再次过320目标准筛,取筛下物为复合结合剂;
(2)将改性聚酰亚胺树脂粉用丙酮稀释,得到浓度为1g/mL的树脂粉溶液,均匀滴于CBN磨料上;再将复合结合剂加入CBN磨料中,混合均匀后过320目标准筛,向筛下物中加入氧化铝晶须,混合后再过320目标准筛,得到磨削层混合料;
(3)将基体各组分按照比例混合均匀后过320目标准筛,得到基体混合料;
(4)将基体混合料均匀投置于模具中于50 Mpa压力冷压成型;然后将磨削层混合料均匀投入装配好的模具(带有基体)中,于100 Mpa冷压成型;出模后得到砂轮坯体;
(5)将砂轮坯体置入真空烧结炉中,H2还原气氛烧结,从室温分段升温至300~500℃烧结2~3 h,冷却后出模得到砂轮成型体;
(6)将砂轮成型体机加工后得到医疗器械不锈钢髓腔铰刀用复合结合剂CBN砂轮。
本发明的砂轮制备技术混料中增加树脂粉溶液,滴液在CBN磨料上,能够增加磨料的润湿性,在烧结过程中树脂液中的丙酮挥发,残留的树脂会与结合剂中的树脂交联键合,增强结合剂对磨料的把持力。砂轮制备工艺为先冷压基体,再与磨削层一起冷压,两者之间由于松装,界面处还残留有较多的孔隙,当两者一起烧结时,基体与磨削层中的金属组分、树脂组分会同时互相渗透,达到更好的交联键合的作用,减少脱圈的风险。与一般的树脂工艺相比,本工艺具有的优点:一、效率高,普通树脂砂轮一个工位一天一炉可以烧结30片砂轮,而本工艺一个工位一天一炉可烧结50~100片,效率提高;二、砂轮一致性好,同一炉烧结产品温差小,性能波动小;普通树脂工艺砂轮会因为个人操作问题而产生投料多少差异、时间控制差异,设备的新旧问题等引起温度、压力不一致,从而导致批量产品性能波动。而本工艺同一烧结炉,其炉腔内温差小,批量产品性能差异不大;三、使用本工艺制作的产品,磨削层与基体之间的粘接力更强。
本发明将CBN磨料、复合结合剂、氧化铝晶须混合制备复合结合剂CBN砂轮。采用上述复合结合剂制备的CBN砂轮在五轴数控机床上加工不锈钢髓腔铰刀时,既具有锋利性好、自锐性优的特点,又具有强度高、型面保持性佳的特点。加工不锈钢髓腔铰刀时线速度可达50 m/s,相较其他树脂砂轮提高67%;单次进给量可达4.0~5.0 mm,相较其他树脂砂轮提高100~150%;进给速度可达90~100 mm/min,相较其他树脂砂轮提高50~67%;修整间隔为300~500支,相较其他树脂砂轮提高100~230%;寿命相较其他树脂砂轮提高150~200%。在同等的测试条件下,本发明的复合结合剂CBN砂轮相较市场的树脂砂轮综合加工效率提升200~300%。
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、采用该复合结合剂制备的复合结合剂CBN砂轮兼备优异的锋利性、自锐性及超强的刚性、耐磨性,在加工过程中具备超高的磨削效率。
2、采用该复合结合剂制备的复合结合剂CBN砂轮由于磨削层与基体之间的粘接力更强,加工中不会存在磨削层从基体上脱落的风险。同时粉末基体内部会存在微孔,能很好的吸收加工中刀具对与砂轮之间的作用力,减少加工中不锈钢工件的变形。
3、本发明公开的复合结合剂CBN砂轮性能优异,与现有树脂砂轮相比,在同等测试条件下,加工线速度可提高67%;单次进给量可提高100~150%;进给速度可提高50~67%;修整间隔提高100~230%;寿命提高150~200%,综合加工效率提升200~300%。
4、本发明所公开的复合结合剂CBN砂轮的制备工艺简单,生产效率高,原料无特殊要求,生产过程对环境不产生污染,适合于工业化生产与应用。
附图说明
图1为实施例一加工工件的图片;
图2为实施例二加工工件的图片;
图3为实施例三加工工件的图片;
图4为对比例一加工工件的图片;
图5为对比例二加工工件的图片。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述:
本发明的原料都是市购产品,相关特性符合砂轮应用要求。
实施例一 制备复合结合剂CBN砂轮,包括以下步骤:
1、制备合金粉:
将下列重量百分比的金属粉原料:铜粉55%、锡粉40%、银粉5%混合球磨、过320目标准筛后制得合金粉。
2、制备基体混合料:
将下列体积百分比的粉末原料:改性聚酰亚胺树脂粉(牌号PI-KF-1,市售) 35%,铜粉52%,锡粉10%,银粉3%置于三维混料机混合1 h后再过320目标准筛,制得基体混合料。
3、制备复合结合剂CBN砂轮:
(1) 将体积百分比为80%的合金粉、20%的改性聚酰亚胺树脂粉(牌号PI-KF-1,市售)置于三维混料机混合1 h后,再过320目标准筛,得到复合结合剂;
(2)将0.5 g改性聚酰亚胺树脂粉用0.5 ml丙酮稀释,均匀滴于CBN磨料上,再加入复合结合剂,混合均匀后过320目标准筛,向筛下物中加入氧化铝晶须,混合后再过320目标准筛,得到磨削层混合料;
其中,CBN磨料、复合结合剂、氧化铝晶须的体积百分比各为:25%、65%、10%。
(3)将基体混合料均匀投置于模具中于50 Mpa压力冷压成型;然后将磨削层混合料均匀投入装配好的模具中,于100 Mpa冷压成型;出模后得到砂轮坯体;
(4)将砂轮坯体置入真空烧结炉中,H2还原气氛中烧结,烧结温度曲线为从室温0.5 h升温至200 ℃,200 ℃保温1 h;然后1h升温至400 ℃,400 ℃保温2 h,冷却后出模得到砂轮成型体;
(5) 将检验合格的砂轮成型体在车床和磨床上加工至图纸要求的形状和尺寸,按CBN砂轮国家标准JB/T 7425-94检验合格后包装、入库,得到医疗器械不锈钢髓腔铰刀用复合结合剂CBN砂轮。
所用CBN为不镀覆磨料,粒度为140/170,市场有售,质量符合国家标准。氧化铝晶须长度5~120μm,直径<5μm,长径比L/D:8~100,松装密度:0.1~0.3。
本砂轮实际应用的进给量达到4.5 mm,较树脂砂轮提升125%;进给速度为90 mm/min,较树脂砂轮提升50%;修整间隙为300支修整,较树脂提升100%,寿命比树脂砂轮提升150%,综合加工效率提高200%。如果步骤(2)中,采用没有滴加树脂液的CBN磨料,得到的砂轮进给量达到3.9mm,进给速度为81 mm/min,修整间隙为260支修整。
参见附图1,本发明砂轮加工工件表面粗糙度、亮度、纹路优异,同时产品的加工效率大幅度提升。
实施例二 制备复合结合剂CBN砂轮,工艺与实施例一相同,具体步骤为:
1、制备合金粉:
将下列重量百分比的金属粉原料:铜粉50%、锡粉40%、银粉10%混合球磨、过320目标准筛后制得合金粉。
2、制备基体混合料:
将下列体积百分比的粉末原料:改性聚酰亚胺树脂粉31%,铜粉56%,锡粉11%,银粉2%置于三维混料机混合1 h后再过320目标准筛,制得基体混合料。
3、制备复合结合剂CBN砂轮:
(1) 将体积百分比为75%、25%的合金粉及树脂粉置于三维混料机混合1 h后,再过320目标准筛,得到复合结合剂;
(2)将0.5 g改性聚酰亚胺树脂粉用0.5 ml丙酮稀释,均匀滴于CBN磨料上;再将复合结合剂加入CBN磨料中,混合均匀后过320目标准筛,向筛下物中加入氧化铝晶须,混合后再过筛,得到磨削层混合料;
其中,CBN磨料、复合结合剂、氧化铝晶须的体积百分比各为:23%、62%、15%。
(3)将基体混合料均匀投置于模具中于50 Mpa压力冷压成型;然后将磨削层混合料均匀投入装配好的模具中,于100 Mpa冷压成型;出模后得到砂轮坯体;
(4)将砂轮坯体置入真空烧结炉中,H2还原气氛中烧结,烧结温度曲线为0.5 h从室温升温至200 ℃,200 ℃保温1 h;然后2 h升温至500 ℃,500 ℃保温2 h,冷却后出模得到砂轮成型体;
(5) 将检验合格的砂轮成型体在车床和磨床上加工至图纸要求的形状和尺寸,按CBN砂轮国家标准JB/T 7425-94检验合格后包装、入库,得到医疗器械不锈钢髓腔铰刀用复合结合剂CBN砂轮。
所用CBN为不镀覆磨料,粒度为140/170,市场有售,质量符合国家标准。氧化铝晶须长度5~120μm,直径<5μm,长径比L/D:8~100,松装密度:0.1~0.3。
本砂轮实际应用的进给量达到5.0 mm,较树脂砂轮提升150%;进给速度为100 mm/min,较树脂砂轮提升67%;修整间隙为500支修整,较树脂提升230%,寿命比树脂砂轮提升200%,综合加工效率提高300%。如果采用已经完全固化的基体结合胶粘磨削层的工艺,得到的砂轮进给速度很小,到35 mm/min就会脱圈,修整间隙为80支修整;铝基体性能更差。
参见附图2,本发明砂轮加工工件表面粗糙度、亮度、纹路优异,同时产品的加工效率大幅度提升。
实施例三 制备复合结合剂CBN砂轮,工艺与实施例一相同,具体步骤为:
1、制备合金粉:
将下列重量百分比的金属粉原料:铜粉52%、锡粉41%、银粉7%混合球磨、过320目标准筛后制得合金粉。
2、制备基体混合料:
将下列体积百分比的粉末原料:改性聚酰亚胺树脂粉38%,铜粉50%,锡粉10%,银粉2%置于三维混料机混合1 h后再过320目标准筛,制得基体混合料。
3、制备复合结合剂CBN砂轮:
(1) 将体积百分比70%、30%的合金粉及树脂粉置于三维混料机混合1 h后,再过320目标准筛,得到复合结合剂;
(2)将0.5 g改性聚酰亚胺树脂粉用0.5 ml丙酮稀释,均匀滴于CBN磨料上;再将复合结合剂加入CBN磨料中,混合均匀后过320目标准筛,向筛下物中加入氧化铝晶须,混合后再过筛,得到磨削层混合料;
其中,CBN磨料、复合结合剂、氧化铝晶须的体积百分比各为:20%、67%、13%。
(3)将基体混合料均匀投置于模具中于50 Mpa压力冷压成型;然后将磨削层混合料均匀投入装配好的模具中,于100 Mpa冷压成型;出模后得到砂轮坯体;
(4)将砂轮坯体置入真空烧结炉中,H2还原气氛中烧结,烧结温度曲线为从室温0.5 h升温至200 ℃,200 ℃保温1 h;然后1.5h升温至450 ℃,450 ℃保温2 h,冷却后出模得到砂轮成型体;
(5) 将检验合格的砂轮成型体在车床和磨床上加工至图纸要求的形状和尺寸,按CBN砂轮国家标准JB/T 7425-94检验合格后包装、入库,得到医疗器械不锈钢髓腔铰刀用复合结合剂CBN砂轮。
所用CBN为不镀覆磨料,粒度为140/170,市场有售,质量符合国家标准。氧化铝晶须长度5~120μm,直径<5μm,长径比L/D:8~100,松装密度:0.1~0.3。
本砂轮实际应用的进给量达到4.0 mm,较树脂砂轮提升100%;进给速度为95 mm/min,较树脂砂轮提升58%;修整间隙为400支修整,较树脂提升167%,寿命比树脂砂轮提升200%,综合加工效率提高250%。如果磨削层不加入银粉,制备的砂轮进给量达到2.9 mm,进给速度为75 mm/min。
参见附图3,本发明砂轮加工工件表面粗糙度、亮度、纹路优异,同时产品的加工效率大幅度提升。
对比例一 制备金属结合剂CBN砂轮,包括以下步骤:
1、制备合金粉:
将下列重量百分比的金属粉原料:铜粉52%、锡粉41%、银粉7%混合球磨、过320目标准筛后制得合金粉。
2、制备基体混合料:
将下列体积百分比的粉末原料:铜粉80%,锡粉15%,银粉5%置于三维混料机混合1h后再过320目标准筛,制得基体混合料。
3、制备金属结合剂CBN砂轮:
(1)将金属粉与CBN磨料混合均匀后过筛,向筛下物中加入氧化铝晶须,混合后再过筛,得到磨削层混合料;
其中,CBN磨料、金属结合剂、氧化铝晶须的体积百分比各为:20%、67%、13%。
(2)将基体混合料均匀投置于模具中于50 Mpa压力冷压成型;然后将磨削层混合料均匀投入装配好的模具中,于100 Mpa冷压成型;出模后得到砂轮坯体;
(3)将砂轮坯体置入真空烧结炉中,H2还原气氛中烧结,烧结温度曲线为0.5 h升温至200 ℃,200 ℃保温1 h;2h升温至500 ℃,500 ℃保温2 h,冷却后出模得到砂轮成型体;
(4) 将检验合格的砂轮成型体在车床和磨床上加工至图纸要求的形状和尺寸,按CBN砂轮国家标准JB/T 7425-94检验合格后包装、入库,得到金属结合剂CBN砂轮。
所用CBN为不镀覆磨料,粒度为140/170,市场有售,质量符合国家标准。氧化铝晶须长度5~120μm,直径<5μm,长径比L/D:8~100,松装密度:0.1~0.3。
本砂轮实际应用的进给量为1.8 mm;进给速度为50 mm/min。参见附图4,本对比例砂轮加工工件表面粗糙度差,纹路明显,工件上肉眼可见的烧伤,同时伴随有刀具刃口的卷曲、崩口等缺陷,对工件损伤严重,无法用于加工产品医疗器械不锈钢髓腔铰刀。
对比例二 制备树脂结合剂CBN砂轮,包括以下步骤:
1、制备基体混合料:
将下列体积百分比的粉末原料:改性聚酰亚胺树脂粉38%,铜粉50%,锡粉10%,银粉2%置于三维混料机混合1 h后再过320目标准筛,制得基体混合料。
3、制备树脂结合剂CBN砂轮:
(1) 将0.5 g改性聚酰亚胺树脂粉用0.5 ml丙酮稀释,均匀滴于CBN磨料上,然后加入改性聚酰亚胺树脂粉,混合均匀后过320目标准筛,向筛下物中加入氧化铝晶须,混合后再过320目标准筛,得到磨削层混合料;
其中,CBN磨料、树脂结合剂改性聚酰亚胺树脂粉、氧化铝晶须的体积百分比各为:25%、65%、10%。
(2)将基体混合料均匀投置于模具中于50 Mpa压力冷压成型;然后将磨削层混合料均匀投入装配好的模具中,于100 Mpa冷压成型;出模后得到砂轮坯体;
(3)将砂轮坯体置入真空烧结炉中,H2还原气氛中烧结,烧结温度曲线为0.5 h升温至200 ℃,200 ℃保温1 h;1h升温至400 ℃,400 ℃保温2 h,冷却后出模得到砂轮成型体;
(4) 将检验合格的砂轮成型体在车床和磨床上加工至图纸要求的形状和尺寸,按CBN砂轮国家标准JB/T 7425-94检验合格后包装、入库,得到医疗器械不锈钢髓腔铰刀用树脂结合剂CBN砂轮。
所用CBN为不镀覆磨料,粒度为140/170,市场有售,质量符合国家标准。氧化铝晶须长度5~120μm,直径<5μm,长径比L/D:8~100,松装密度:0.1~0.3。
本砂轮实际应用的进给量为2.1 mm,进给速度为60 mm/min,与市售用于加工铰刀的砂轮近似;进给量增大,进给速度加快容易产生震纹,甚至烧伤。修整间隙(150支)及寿命较市售用于加工铰刀的砂轮略差10%,综合加工效率与市售用于加工铰刀的砂轮近似。参见附图5,本对比例砂轮加工工件表面粗糙度稍差,纹路较实施例明显,存在略微烧伤。
立方氮化硼(CBN)磨料优良的锋利性、自锐性,优异的热稳定性及化学惰性,良好的导热性,是加工铁族材料尤其是不锈钢的上佳选择;而结合剂又是影响CBN砂轮性能的关键因素。现有树脂结合剂锋利性好,但是强度低,无法很好的保持加工形状而需频繁修整进而影响加工效率,而陶瓷结合剂有较多的气孔,加工出的工件纹路较粗,无法满足产品的质量指标,金属结合剂锋利性及自锐性差,加工产生的热量容易积聚,从而使得工件烧伤及硬化,无法很好的加工产品。现有砂轮已不能满足医疗器械不锈钢髓腔铰刀的加工需求,本发明公开了一种兼具锋利性好、自锐性优及强度高、保型性佳的新型复合结合剂CBN砂轮及其制备方法,通过组分调整,使得树脂结合剂与金属结合剂具有相近的烧结温度,同温度下,两种组分能够互相键合填充,与现有树脂砂轮相比,在同等测试条件下,加工线速度可提高67%;单次进给量可提高100~150%;进给速度可提高50~67%;修整间隔提高100~230%;寿命提高150~200%,综合加工效率提升200~300%。
Claims (6)
1.一种不锈钢髓腔铰刀用复合结合剂CBN砂轮,由基体及设置在基体上的磨削层构成,其特征在于,所述磨削层由磨削层混合料制备;所述磨削层混合料由CBN磨料、复合结合剂、氧化铝晶须组成;所述复合结合剂由合金粉、树脂粉组成;所述磨削层混合料中,CBN磨料、复合结合剂、氧化铝晶须的体积百分数分别为20~25%、60~70%、10~15%;所述复合结合剂中,合金粉、树脂粉的体积百分数分别为70~80%、20~30%;按质量百分数,所述合金粉由50~60%的铜粉、40~50%的锡粉、5~10%的银粉组成;所述基体由基体混合料制备,所述基体混合料由铜粉、锡粉、银粉、改性聚酰亚胺树脂粉组成;所述CBN磨料为树脂粉处理CBN磨料;所述树脂粉为改性聚酰亚胺树脂粉;
所述不锈钢髓腔铰刀用复合结合剂CBN砂轮的制备方法包括以下步骤:
(1)将合金粉球磨、过筛后与树脂粉混合,再次过筛,取筛下物为复合结合剂;
(2)将复合结合剂与CBN磨料混合后过筛,然后取筛下物与氧化铝晶须混合,再次过筛,取筛下物为磨削层混合料;
(3)将磨削层混合料加入带有基体的模具,冷压得到砂轮坯体;
(4)砂轮坯体在还原气氛中烧结,得到砂轮成型体;
(5)砂轮成型体经过机加工得到不锈钢髓腔铰刀用复合结合剂CBN砂轮。
2.根据权利要求1所述不锈钢髓腔铰刀用复合结合剂CBN砂轮,其特征在于,所述基体混合料中,铜粉、锡粉、银粉、改性聚酰亚胺树脂粉的质量百分数分别为50~58%、10~15%、2~5%、30~38%;所述改性聚酰亚胺树脂粉的固化温度为300~500℃;将树脂粉溶液与CBN磨料混合,得到树脂粉处理CBN磨料。
3.根据权利要求1所述不锈钢髓腔铰刀用复合结合剂CBN砂轮,其特征在于,步骤(3)中,将铜粉、锡粉、银粉、改性聚酰亚胺树脂粉混合后过筛,取筛下物加入模具中,冷压得到带有基体的模具。
4.根据权利要求1所述不锈钢髓腔铰刀用复合结合剂CBN砂轮,其特征在于,筛的目数为320目;将树脂粉溶液与CBN磨料混合,得到树脂粉处理CBN磨料;步骤(3)中,冷压的压力为100 Mpa;步骤(4)中,还原气氛为氢气,烧结的温度曲线为0.5~1 h升温至200℃,保温1~2h,然后1~2h升温至300~500 ℃,保温2~3 h;步骤(5)中,机加工包括车床加工、磨床加工。
5.根据权利要求4所述不锈钢髓腔铰刀用复合结合剂CBN砂轮,其特征在于,树脂粉溶液中,溶剂为丙酮,树脂粉为改性聚酰亚胺树脂粉;所述树脂粉溶液的浓度为1g/mL。
6.权利要求1所述不锈钢髓腔铰刀用复合结合剂CBN砂轮在制备不锈钢髓腔铰刀用加工工具中的应用。
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