CN110125818A - 一种elid磨削用铁钴基超硬磨料砂轮及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种ELID磨削用铁钴基超硬磨料砂轮及其制备方法，属于金刚石制品及机械精密加工技术领域。刀具特征在于，磨料为金刚石或CBN，配方为30％‑40％Fe、30％—35％Co、10％‑15％WC、铜粉5％，其他金属金属添加剂10％—15％和非金属添加剂3％—5％，混合均匀后进行冷压烧结。其制备方法为：将铁粉、钴粉、碳化钨粉、铜粉、其他金属添加剂、非金属添加剂和磨料按比例均匀混合后装入模具，加压到450～500MPa，保压5—10s后脱模；将脱模后的胚料放入真空烧结炉中按照常规烧结制度进行烧结。本发明可实现砂轮的在线电解修锐，砂轮具有硬度高、形状保持性好，加工产品精度高、加工品质一致性高等特点。

Description

一种ELID磨削用铁钴基超硬磨料砂轮及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种ELID磨削用超硬磨料铁钴基砂轮及其制备方法，属于超硬磨料砂轮制备方法以及磨削加工技术领域。
背景技术
传统树脂结合剂砂轮存在磨削过程中砂轮形状保持性差，自身尺寸变化较大，尤其高速磨削时，会产生高温易烧毁结合剂，在磨削液的作用下容易造成传统砂轮的损坏，最终会导致加工效率低下、产品的精度差，加工品质一致性难易保证。常用金属结合砂轮有青铜结合剂砂轮，但其修整常采用离线修整，修整费时费力，由于拆卸容易造成二次安装误差，导致精加工时，加工品质一致性难易保证。金属结合剂铁钴基砂轮具有硬度高、强度好、形状保持性好，可在线电解修锐等优点，能够始终保持砂轮的锋利性和持续进刀加工。解决了传统磨具加工效率低下，表面质量差、加工品质一致性难易保证的特点。
发明内容
本发明针对普通砂轮在磨削时耐磨性低、形状尺寸精度保持性差、使用寿命短的问题和金属结合剂青铜砂轮离线修整工序繁杂等问题导致加工品质一致性难易保证等问题，发明一种ELID磨削用超硬磨料铁钴基砂轮及其制备方法来解决上述问题。
一种ELID磨削用铁钴基超硬磨料砂轮，磨料为金刚石或者CBN粉末，结合剂按照质量分数为30％-40％铁粉、30％—35％钴粉、10％-15％碳化钨粉、铜粉5％，其他金属金属添加剂10％—15％和非金属添加剂3％—5％，混合均匀后进行冷压烧结。
一种ELID磨削用铁钴基超硬磨料砂轮制备方法，该制备方法采用冷压烧结制成，所述冷压烧结的过程步骤如下：
(1)将铁粉、钴粉、碳化钨粉、铜粉和其它金属添加剂和非金属添加剂按比例进行均匀混合；
(2)在金刚石或者CBN粉末按照配制磨粒浓度要求进行称料，加入适量湿润剂搅拌均匀后，加入配比好的混合物中混合；
(3)将充分混合均匀的粉末装入砂轮成型模具中，加压到450～500MPa，保压5～10s，然后进行脱模；
(4)将脱模后的压制胚料放入真空烧结炉中，按照金属结合剂砂轮的常规烧结制度进行烧结，最高烧结温度为900～950℃，保温1.5～2小时。
如图1所示为本发明铁钴基超硬磨料砂轮的烧结曲线，烧结过程中温度误差不超过±5℃。烧结起始1～1.5h内将烧结温度均匀提升至400～450℃，保温1h；经1h匀速升温至550～600℃，保温1.5h；经1～1.5hh匀速升温至750～850℃，保温1.5小时；经1h匀速升温至900～950℃，保温1.5～2h，自然冷却至室温。
附图说明
图1铁钴基超硬磨料砂轮的烧结曲线。
图2烧结修整铁钴基超硬磨料砂轮4枚样件。
图3铁钴基超硬磨料砂轮的成膜实验装置。
图4铁钴基超硬磨料砂轮的在线电解成膜效果图。
图5为本发明制备方法的流程图。
具体实施方式
实施例1：
烧结一种ELID磨削用铁钴基金刚石砂轮2枚，砂轮粒度分别为120#、W40、其制备方
法如下：
(1)磨料是粒度为120#、W40，磨粒浓度为100％的金刚石，结合剂原料按照质量为30％-40％Fe、30％—35％Co、10％-15％WC、铜粉5％，其他金属金属添加剂10％—15％和非金属添加剂3％—5％。
(2)将铁粉、钴粉、碳化钨粉、铜粉、其他金属添加剂和非金属添加剂放入混料机中均匀混合；
(3)在金刚石粉末中加入湿润剂搅拌均匀后加入混料机中，与结合剂粉末混合均匀；
(4)将粉末加压到500MPa，保压8s后脱模；
(5)将脱模后的压制坯料放入真空烧结炉中进行烧结，
(6)经1.5h升温至500℃，保温1h；
(7)经1h升温至600℃，保温1.5h；
(8)经1.5h升温至800℃，保温1.5h；
(9)经1h升温至900℃，保温2h，冷却至室温；
(10)冷却后应用树脂结合剂碳化硅砂轮对磨修整烧结好的铁钴基金刚石砂轮进行开刃。
实施例2：
(1)烧结一种ELID磨削用铁钴基超CBN砂轮2枚，砂轮粒度分别为240#、W10、其制备方法如下：
磨料是粒度为240#、W10，磨粒浓度为100％的CBN粉末，结合剂原料按照质量为30％-40％Fe、30％—35％Co、10％-15％WC、铜粉5％，其他金属金属添加剂10％—15％和非金属添加剂3％—5％。
(2)将铁粉、钴粉、碳化钨粉、铜粉、其他金属添加剂和非金属添加剂放入混料机中均匀混合；
(3)在金刚石粉末中加入湿润剂搅拌均匀后加入混料机中，与结合剂粉末混合均匀；
(4)将粉末加压到500MPa，保压8s后脱模；
(5)将脱模后的压制坯料放入真空烧结炉中进行烧结，
(6)经1.5h升温至500℃，保温1h；
(7)经1h升温至600℃，保温1.5h；
(8)经1.5h升温至800℃，保温1.5h；
(9)经1h升温至900℃，保温2h，冷却至室温；
(10)冷却后应用树脂结合剂碳化硅砂轮对磨修整烧结好的铁钴基CBN砂轮进行开刃。
实施例3
将实施例1-2中烧结好的ELID磨削用铁钴基超硬磨料砂轮4枚进行在线电解磨削实验和在线成膜控制实验，实验结果如下：砂轮转速6000r/min、工件速度150r/min、电解电压100V、占空比80％、频率60Hz、电解间隙0.5—1mm，喷洒实验室自主研发的塑性磨削液。其检测结果和效果图如表1和图2、图3、图4。
表1

Claims (3)

1.一种ELID磨削用铁钴基超硬磨料砂轮，其特征在于：磨料为金刚石或者CBN粉末，结合剂按照质量分数为30％-40％铁粉、30％—35％钴粉、10％-15％碳化钨粉、铜粉5％，其他金属金属添加剂10％—15％和非金属添加剂3％—5％，混合均匀后进行冷压烧结。
2.一种ELID磨削用铁钴基超硬磨料砂轮制备方法，其特征在于：该制备方法采用冷压烧结制成，所述冷压烧结的过程步骤如下：
(1)将铁粉、钴粉、碳化钨粉、铜粉和其它金属添加剂和非金属添加剂按比例进行均匀混合；
(2)在金刚石或者CBN粉末按照配制磨粒浓度要求进行称料，加入适量湿润剂搅拌均匀后，加入配比好的混合物中混合；
(3)将充分混合均匀的粉末装入砂轮成型模具中，加压到450～500MPa，保压5～10s，然后进行脱模；
(4)将脱模后的压制胚料放入真空烧结炉中，按照金属结合剂砂轮的常规烧结制度进行烧结，最高烧结温度为900～950℃，保温1.5～2小时。
3.根据权利要求2所述的一种ELID磨削用铁钴基超硬磨料砂轮制备方法，其特征在于：烧结过程中温度误差不超过±5℃；烧结起始1～1.5h内将烧结温度均匀提升至400～450℃，保温1h；经1h匀速升温至550～600℃，保温1.5h；经1～1.5hh匀速升温至750～850℃，保温1.5小时；经1h匀速升温至900～950℃，保温1.5～2h，自然冷却至室温。
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