CN111571459A - 一种镶嵌式陶瓷-树脂复合型金刚石磨具及其制备方法 - Google Patents

一种镶嵌式陶瓷-树脂复合型金刚石磨具及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111571459A
CN111571459A CN202010389982.3A CN202010389982A CN111571459A CN 111571459 A CN111571459 A CN 111571459A CN 202010389982 A CN202010389982 A CN 202010389982A CN 111571459 A CN111571459 A CN 111571459A
Authority
CN
China
Prior art keywords
diamond abrasive
layer
bond
ceramic
diamond
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010389982.3A
Other languages
English (en)
Inventor
谢德龙
潘晓毅
林峰
陈超
肖乐银
陈家荣
莫培程
贾光
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Nonferrous Metal Guilin Geology and Mining Co Ltd
Original Assignee
China Nonferrous Metal Guilin Geology and Mining Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Nonferrous Metal Guilin Geology and Mining Co Ltd filed Critical China Nonferrous Metal Guilin Geology and Mining Co Ltd
Priority to CN202010389982.3A priority Critical patent/CN111571459A/zh
Publication of CN111571459A publication Critical patent/CN111571459A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/04—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic
    • B24D3/14—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic ceramic, i.e. vitrified bondings
    • B24D3/18—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic ceramic, i.e. vitrified bondings for porous or cellular structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D18/00—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for
    • B24D18/0009—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for using moulds or presses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/20—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially organic
    • B24D3/28—Resins or natural or synthetic macromolecular compounds
    • B24D3/32—Resins or natural or synthetic macromolecular compounds for porous or cellular structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/34—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents characterised by additives enhancing special physical properties, e.g. wear resistance, electric conductivity, self-cleaning properties
    • B24D3/342—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents characterised by additives enhancing special physical properties, e.g. wear resistance, electric conductivity, self-cleaning properties incorporated in the bonding agent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/34—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents characterised by additives enhancing special physical properties, e.g. wear resistance, electric conductivity, self-cleaning properties
    • B24D3/342—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents characterised by additives enhancing special physical properties, e.g. wear resistance, electric conductivity, self-cleaning properties incorporated in the bonding agent
    • B24D3/344—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents characterised by additives enhancing special physical properties, e.g. wear resistance, electric conductivity, self-cleaning properties incorporated in the bonding agent the bonding agent being organic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/34—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents characterised by additives enhancing special physical properties, e.g. wear resistance, electric conductivity, self-cleaning properties
    • B24D3/346—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents characterised by additives enhancing special physical properties, e.g. wear resistance, electric conductivity, self-cleaning properties utilised during polishing, or grinding operation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)

Abstract

本发明涉及金刚石磨具技术领域，尤其涉及一种镶嵌式陶瓷‑树脂复合型金刚石磨具及其制备方法。本发明的镶嵌式陶瓷‑树脂复合型金刚石磨具，包括砂轮基体和由粘结层粘结在所述砂轮基体外侧壁的工作层；所述工作层包括交替层叠的陶瓷结合剂‑金刚石磨料层和树脂结合剂‑金刚石磨料层；所述陶瓷结合剂‑金刚石磨料层和树脂结合剂‑金刚石磨料层均与粘结层接触，且所述陶瓷结合剂‑金刚石磨料层和树脂结合剂‑金刚石磨料层的延伸方向与砂轮基体的圆周方向一致。本发明的陶瓷结合剂‑金刚石磨料层和树脂结合剂‑金刚石磨料层交替分布，保证在应用时共同作用于工作表面，加工效率高，加工质量好，且加工质量稳定。

Description

一种镶嵌式陶瓷-树脂复合型金刚石磨具及其制备方法
技术领域
本发明涉及金刚石磨具技术领域，尤其涉及一种镶嵌式陶瓷-树脂复合型金刚石磨具及其制备方法。
背景技术
金刚石磨具主要是指以金刚石为磨粒，借助于金属、陶瓷或树脂等结合剂，制备出的一种具有一定形状和强度的磨削工具。在金属、陶瓷和树脂三种结合剂金刚石磨具中，使用量最为广泛的是陶瓷和树脂两种结合剂。陶瓷结合剂具有自锐性好、加工效率高、形状保持性好的优点，但由于其属于硬脆材料，强度较差，弹性不够，易划伤加工工件表面。相比于陶瓷结合剂，树脂结合剂磨具具有加工弹性好、不损伤工件表面、制造工艺简单等突出优点，非常适合于精磨与抛光，是精密超精密加工领域的重要工具。如果将陶瓷结合剂的优点与树脂结合剂的优点融合起来，制备出加工效率高、形状保持性好，同时还有一定弹性、对工件表面无损伤的新型金刚石磨具，将会大大提高磨具的加工效率和加工质量，对机加工行业的发展将会起到明显的推动作用。
申请号为201510407024.3的中国专利公开了一种陶瓷树脂复合结合剂和金刚石砂轮及其制备工艺，是将陶瓷结合剂和树脂结合剂及金刚石磨料共同混合后得到磨料层混合料，该混料方式极容易存在混料不均匀、磨料层中成分差异明显的共性问题，造成砂轮在加工时跳动、加工质量不稳定等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种镶嵌式陶瓷-树脂复合型金刚石磨具及其制备方法，本发明的磨具不但具有较高的加工效率，而且具有良好的加工质量，且加工质量稳定。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种镶嵌式陶瓷-树脂复合型金刚石磨具，包括砂轮基体和由粘结层粘结在所述砂轮基体外侧壁的工作层；
所述工作层包括交替层叠的陶瓷结合剂-金刚石磨料层和树脂结合剂-金刚石磨料层；所述陶瓷结合剂-金刚石磨料层和树脂结合剂-金刚石磨料层均与粘结层接触，且所述陶瓷结合剂-金刚石磨料层和树脂结合剂-金刚石磨料层的延伸方向与砂轮基体的圆周方向一致。
优选的，所述粘结层的厚度为1～2mm；所述陶瓷结合剂-金刚石磨料层单层的厚度为1～5mm；所述树脂结合剂-金刚石磨料层单层的厚度为2～20mm。
优选的，以质量百分含量计，所述陶瓷结合剂-金刚石磨料层的制备原料包括金刚石磨料40～90％、陶瓷结合剂5～40％和造孔剂5～20％。
优选的，以质量百分含量计，所述树脂结合剂-金刚石磨料层的制备原料包括金刚石磨料60～90％和树脂结合剂10～40％。
优选的，所述粘结层的制备原料与树脂结合剂-金刚石磨料层的制备原料相同。
本发明提供了上述方案所述镶嵌式陶瓷-树脂复合型金刚石磨具的制备方法，包括以下步骤：
(1)将陶瓷结合剂-金刚石磨料层的制备原料进行混合，将得到的混合料压制成型，烧结后得到陶瓷结合剂-金刚石磨料节片；
(2)将树脂结合剂和金刚石磨料混合，得到树脂结合剂-金刚石磨料混合料；
(3)将模具固定于砂轮基体外，对应镶嵌式陶瓷-树脂复合型金刚石磨具的结构，在模具中对应位置铺设陶瓷结合剂-金刚石磨料节片、树脂结合剂-金刚石磨料混合料和制备粘结层的混合料，直至模具全部填满，热压烧结后脱模，得到镶嵌式陶瓷-树脂复合型金刚石磨具；
所述步骤(1)和(2)没有时间先后顺序。
优选的，所述步骤(1)中压制成型的方式为冷压成型，所述冷压成型的压力为40～150MPa，时间为1～5分钟。
优选的，所述步骤(1)中烧结的温度为650～800℃，保温时间为1.5～10小时；烧结后所得陶瓷结合剂-金刚石磨料节片的厚度对应陶瓷结合剂-金刚石磨料层单层的厚度。
优选的，所述步骤(3)中热压烧结的温度为200～300℃，压力为40～150MPa，保温时间为4～10分钟。
优选的，自室温升温至热压烧结温度的速率为2～8℃/min。
本发明提供了一种镶嵌式陶瓷-树脂复合型金刚石磨具，包括砂轮基体和由粘结层粘结在所述砂轮基体外侧壁的工作层；所述工作层包括交替层叠的陶瓷结合剂-金刚石磨料层和树脂结合剂-金刚石磨料层；所述陶瓷结合剂-金刚石磨料层和树脂结合剂-金刚石磨料层均与粘结层接触，且所述陶瓷结合剂-金刚石磨料层和树脂结合剂-金刚石磨料层的延伸方向与砂轮基体的圆周方向一致。本发明的磨具中陶瓷结合剂-金刚石磨料层和树脂结合剂-金刚石磨料层交替分布，保证在加工过程中陶瓷结合剂-金刚石磨料层和树脂结合剂-金刚石磨料层共同作用于工作表面，不但具有较高的加工效率，而且具有良好的加工质量，且加工质量稳定。
本发明提供了镶嵌式陶瓷-树脂复合型金刚石磨具的制备方法，将陶瓷结合剂成分、树脂结合剂成分分别与金刚石磨料混合，以最大程度地避免混料时成分不均的问题，提高磨具在工作时的质量稳定性。本发明采用热压烧结法直接将工作层粘结在砂轮基体上，其粘结强度要比采用胶黏剂粘接在砂轮基体的强度高，能最大程度保证磨具在工作时的安全性。
附图说明
图1为本发明磨具的结构示意图；
图2为本发明工作层的结构示意图；
图3为工作层宽度和厚度的示意图；
图4为实施例1工作层中各层的厚度示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供了一种镶嵌式陶瓷-树脂复合型金刚石磨具，包括砂轮基体和由粘结层粘结在所述砂轮基体外侧壁的工作层；
所述工作层包括交替层叠的陶瓷结合剂-金刚石磨料层和树脂结合剂-金刚石磨料层；所述陶瓷结合剂-金刚石磨料层和树脂结合剂-金刚石磨料层均与粘结层接触，且所述陶瓷结合剂-金刚石磨料层和树脂结合剂-金刚石磨料层的延伸方向与砂轮基体的圆周方向一致。
本发明提供的镶嵌式陶瓷-树脂复合型金刚石磨具包括砂轮基体。本发明对所述砂轮基体的材质和尺寸没有特殊要求，本领域熟知的砂轮基体均可。
本发明提供的镶嵌式陶瓷-树脂复合型金刚石磨具包括附着于所述砂轮基体外侧壁的粘结层，用于将工作层粘结固定于砂轮基体上。在本发明中，所述粘结层的厚度优选为1～2mm。所述粘结层的制备原料优选与树脂结合剂-金刚石磨料层的制备原料相同，具体的：以质量百分含量计，所述粘结层的制备原料优选包括金刚石磨料60～90％和树脂结合剂10～40％；进一步优选包括金刚石磨料65～85％和树脂结合剂15～35％。在本发明中，所述金刚石磨料的粒径优选为80～10000目，更优选为120～5000目，最优选为120～1000目。在本发明中，所述金刚石磨料优选采用两种或三种以上的混合粒度。在本发明的实施例中，所述金刚石磨料具体是采用120/140目和200/240目两种混合粒度。在本发明中，所述树脂结合剂优选包括酚醛树脂、双马来酰亚胺树脂和环氧树脂中的一种或多种。
本发明提供的镶嵌式陶瓷-树脂复合型金刚石磨具包括工作层。如图2所示，所述工作层包括交替层叠的陶瓷结合剂-金刚石磨料层和树脂结合剂-金刚石磨料层；所述陶瓷结合剂-金刚石磨料层和树脂结合剂-金刚石磨料层均与粘结层接触，且所述陶瓷结合剂-金刚石磨料层和树脂结合剂-金刚石磨料层的延伸方向与砂轮基体的圆周方向一致。本发明对工作层两侧的最外层没有特殊要求，两个最外层可以同时为陶瓷结合剂-金刚石磨料层，也可以同时为树脂结合剂-金刚石磨料层均，还可以一侧最外层为陶瓷结合剂-金刚石磨料层，另一侧的最外层为树脂结合剂-金刚石磨料层均。
如图4所示，在本发明中，所述陶瓷结合剂-金刚石磨料层单层的厚度优选为1～5mm，更优选为2～4mm。以质量百分含量计，本发明所述陶瓷结合剂-金刚石磨料层的制备原料优选包括金刚石磨料40～90％、陶瓷结合剂5～40％和造孔剂5～20％；更优选包括金刚石磨料60～90％、陶瓷结合剂15～30％和造孔剂5～15％。在本发明中，所述金刚石磨料的粒度优选与粘结层中金刚石磨料的粒度范围一致，这里不再赘述。在本发明中，所述陶瓷结合剂的粒径优选为200～8000目，更优选为400～5000目。在本发明的实施例中，具体为240目。本发明对所述陶瓷结合剂的具体种类没有特殊要求，采用本领域熟知的陶瓷结合剂即可。本发明对所述造孔剂的具体种类没有特殊要求，采用本领域熟知的造孔剂即可。在本发明中，所述陶瓷结合剂-金刚石磨料层的层数优选为3～10层。
在本发明中，所述树脂结合剂-金刚石磨料层单层的厚度优选为2～20mm，更优选为5～10mm。以质量百分含量计，所述树脂结合剂-金刚石磨料层的制备原料包括金刚石磨料60～90％和树脂结合剂10～40％；进一步优选包括金刚石磨料65～85％和树脂结合剂15～35％。本发明对所述金刚石磨料和树脂结合剂的要求同粘结层中金刚石磨料和树脂结合剂的要求，这里不再赘述。在本发明中，所述陶瓷结合剂-金刚石磨料层的层数优选为3～10层。
本发明的陶瓷结合剂-金刚石磨料层和树脂结合剂-金刚石磨料层交替分布，共同构成磨具的工作层，本发明对所述工作层的厚度没有特殊要求，采用本领域技术熟知的工作层厚度即可。在本发明中，所述工作层的厚度对应陶瓷结合剂-金刚石磨料层或树脂结合剂-金刚石磨料层的宽度，工作层的宽度对应陶瓷结合剂-金刚石磨料层和树脂结合剂-金刚石磨料层的累积厚度(如图3所示)。
本发明的磨具中陶瓷结合剂-金刚石磨料层和树脂结合剂-金刚石磨料层交替分布，保证在加工过程中陶瓷结合剂-金刚石磨料层和树脂结合剂-金刚石磨料层共同作用于工作表面，不但具有较高的加工效率，而且具有良好的加工质量，且加工质量稳定。
本发明提供了上述方案所述镶嵌式陶瓷-树脂复合型金刚石磨具的制备方法，包括以下步骤：
(1)将陶瓷结合剂-金刚石磨料层的制备原料进行混合，将得到的混合料压制成型，烧结后得到陶瓷结合剂-金刚石磨料节片；
(2)将树脂结合剂和金刚石磨料混合，得到树脂结合剂-金刚石磨料混合料；
(3)将模具固定于砂轮基体外，对应镶嵌式陶瓷-树脂复合型金刚石磨具的结构，在模具中对应位置铺设陶瓷结合剂-金刚石磨料节片、树脂结合剂-金刚石磨料混合料和制备粘结层的混合料，直至模具全部填满，热压烧结后脱模，得到镶嵌式陶瓷-树脂复合型金刚石磨具；
所述步骤(1)和(2)没有时间先后顺序。
本发明将陶瓷结合剂-金刚石磨料层的制备原料进行混合，对得到的混合料进行压制成型，烧结后得到陶瓷结合剂-金刚石磨料节片。在本发明中，所述混合优选为球磨混合，在本发明中，所述球磨混合的时间优选为30分钟以上。本发明对所述球磨混合的条件没有特殊要求，采用本领域熟知的球磨混合条件即可。混合结束后，本发明优选将混合料置于干燥器内备用。
在本发明中，所述压制成型的方式优选为冷压成型，所述冷压成型的压力优选为40～150MPa，更优选为50～80MPa，时间优选为1～5分钟，更优选为2～3分钟。在本发明中，所述烧结的温度优选为650～800℃，更优选为700～750℃，保温时间优选为1.5～10小时，更优选为2～3小时。
本发明优选将压制成型后的节片放入粘土匣钵中，用200目的碳化硅粉掩埋成型后的节片，然后放入电阻炉内进行烧结。本发明利用碳化硅粉进行掩埋的作用一是能在一定程度上隔绝氧气，防止金刚石磨料被氧化，二是利用其导热性能，保证节片在加热时的温度均匀性，防止温度不均匀造成节片开裂。在本发明中，所述烧结的目的是让陶瓷结合剂加热产生一定的熔融，使结合剂成分能有效的包覆金刚石磨料，另外，通过烧结才能提高节片的强度，保证磨具在使用时不开裂。
本发明对所述节片除厚度之外(对应陶瓷结合剂-金刚石磨料层单层的厚度)的其他尺寸没有特殊要求，本领域技术人员根据现有经验将磨具划分为多个节块，根据每个节块的尺寸确定节片的尺寸即可。在本发明中，多个节块拼接后正好绕砂轮基体一周，拼接好的节块外周即为磨具外周。
本发明将树脂结合剂和金刚石磨料混合，得到树脂结合剂-金刚石磨料混合料。在本发明中，所述球磨混合的时间优选为30分钟以上。本发明对所述球磨混合的条件没有特殊要求，采用本领域熟知的球磨混合条件即可。混合结束后，本发明优选将混合料置于干燥器内备用。
本发明将陶瓷结合剂、树脂结合剂分别与金刚石磨料混合，以最大程度地避免混料时成分不均的问题，提高磨具在工作时的质量稳定性。
得到陶瓷结合剂-金刚石磨料节片和树脂结合剂-金刚石磨料混合料后，本发明将模具固定于砂轮基体外，对应镶嵌式陶瓷-树脂复合型金刚石磨具的结构，在模具中对应位置铺设陶瓷结合剂-金刚石磨料节片、树脂结合剂-金刚石磨料混合料和制备粘结层的混合料，直至模具全部填满，热压烧结后脱模，得到镶嵌式陶瓷-树脂复合型金刚石磨具。
在本发明中，所述模具优选为钢体模具，本发明优选根据磨具尺寸选择合适的钢体模具。本发明对所述模具的固定方式没有特殊要求，采用本领域熟知的固定方式即可。
当粘结层的制备原料与树脂结合剂-金刚石磨料层的制备原料相同时，本发明对应镶嵌式陶瓷-树脂复合型金刚石磨具的结构，在模具中对应位置铺设陶瓷结合剂-金刚石磨料节片、树脂结合剂-金刚石磨料混合料和制备粘结层的混合料，直至模具全部填满的过程优选为：
(a)将所述陶瓷结合剂-金刚石磨料节片置于模具中铺满整个圆周且与砂轮基体之间预留粘结层的厚度，形成第一层陶瓷结合剂-金刚石磨料层；倒入树脂结合剂-金刚石磨料混合料，使树脂结合剂-金刚石磨料混合料能填充于砂轮基体与陶瓷结合剂-金刚石磨料节片所预留的体积并在填满后的平面与陶瓷结合剂-金刚石磨料层上铺上一层树脂结合剂-金刚石磨料混合料，压实后，形成第一部分粘结层和第一层树脂结合剂-金刚石磨料层；所述第一层陶瓷结合剂-金刚石磨料层和第一层树脂结合剂-金刚石磨料层均与第一部分粘结层相接触；
(b)将所述陶瓷结合剂-金刚石磨料节片置于第一层树脂结合剂-金刚石磨料层上并铺满整个圆周且与砂轮基体之间预留粘结层的厚度，形成第二层陶瓷结合剂-金刚石磨料层；倒入树脂结合剂-金刚石磨料混合料，使混合料能够填充于砂轮基体与陶瓷结合剂-金刚石磨料节片所预留的体积并在填满后的平面与第一层陶瓷结合剂-金刚石磨料层上铺上一层树脂结合剂-金刚石磨料混合料，压实后，形成第二部分粘结层和第二层树脂结合剂-金刚石磨料层；所述第二层陶瓷结合剂-金刚石磨料层和第二层树脂结合剂-金刚石磨料层均与粘结层相接触；
(c)重复所述步骤(b)直至模具全部填满。
上述铺设过程中，本发明也可以先铺设树脂结合剂-金刚石磨料混合料，压实后，形成第一部分粘结剂层和第一层树脂结合剂-金刚石磨料层，之后在第一层树脂结合剂-金刚石磨料层上放置陶瓷结合剂-金刚石磨料节片并铺满整个圆周且与砂轮基体之间预留粘结层的厚度，形成第一层陶瓷结合剂-金刚石磨料层；倒入树脂结合剂-金刚石磨料混合料，使混合料能够填充于砂轮基体与第一层陶瓷结合剂-金刚石磨料节片所预留的体积并在填满后的平面与第一层陶瓷结合剂-金刚石磨料层上铺上一层树脂结合剂-金刚石磨料混合料，压实后，形成第二部分粘结层和第二层树脂结合剂-金刚石磨料层；如此重复，直至模具全部填满。
当所述粘结层的制备原料与树脂结合剂-金刚石磨料层的制备原料不相同时，在对模具进行填充前，本发明优选还包括将粘结层的制备原料混合均匀，得到粘结层混合料。
当所述粘结层的制备原料与树脂结合剂-金刚石磨料层的制备原料不相同时，本发明对在模具中对应位置铺设陶瓷结合剂-金刚石磨料节片、树脂结合剂-金刚石磨料混合料和制备粘结层的混合料，直至模具全部填满的过程没有特殊限定，任意能够实现在对应位置全部填满的方式均可。本发明优选按照上述方法，将预留的粘结层位置填充粘结层混合料即可。
模具全部填满后，本发明对所得结构进行热压烧结并脱模，得到镶嵌式陶瓷-树脂复合型金刚石磨具。本发明优选将模具上下压头固定好然后再进行热压烧结。在本发明中，所述热压烧结的温度优选为200～300℃，更优选为200～250℃；压力优选为40～150MPa，更优选为80～120MPa；保温时间优选为4～10分钟，更优选为4～6分钟。本发明优选自室温升温至热压烧结的温度，升温速率优选为2～8℃/min，更优选为3～5℃/min。本发明采用热压烧结法直接将工作层粘结在砂轮基体上，其粘结强度要比采用胶黏剂粘接在砂轮基体的强度高，能最大程度保证磨具在工作时的安全性。在本发明中，烧结后所得陶瓷结合剂-金刚石磨料节片的厚度优选对应陶瓷结合剂-金刚石磨料层单层的厚度。
本发明对所述脱模的方式没有特殊要求，采用本领域熟知的脱模方式即可。脱模后，本发明优选还包括对脱模后的磨具进行修整，以达到一定的几何平整度及精度要求，处理完成后即可得到镶嵌式陶瓷-树脂复合型金刚石磨具。
下面结合实施例对本发明提供的镶嵌式陶瓷-树脂复合型金刚石磨具及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
制备外圆直径300mm磨具：
根据磨具外圆周尺寸设计出均匀相等的18个节块，18个节块拼接后即构成磨具的外圆周，其中每个节块的宽度和厚度如图3所示：宽度为20mm，节块的厚度为10mm。
制备陶瓷结合剂-金刚石磨料混合料节片，如图4所示，每个节片厚度设计为2.5mm，宽度设计为8mm(比整个磨具节块矮2mm，以便于节片和磨具基体间填充粘结层)。
称取金刚石(120/140目金刚石质量比为39％，200/240目金刚石质量比为26％)、造孔剂(质量比为10％，选用碳酸氢铵)和陶瓷结合剂(质量比为25％，粒度为240目)，用球磨机混料，混料时间为45分钟。混料结束后称取单个节片的重量，投放到钢体模具中，在冷压成型设备上压制成型，成型压力为50MPa，冷压时间2分钟。将压制后的节片放入粘土匣钵中，埋入200目的碳化硅粉中，放入电阻炉内进行烧结，烧结温度700℃，烧结保温时间1.5小时，烧结结束后用砂纸打去节片表面粘附的碳化硅颗粒，备用。
称取酚醛树脂(质量比为35％，粒度为10μm)和金刚石磨料(其中，120/140目金刚石质量比为39％，200/240目金刚石质量比为26％)进行混合，混料时间为45分钟，得到树脂结合剂-金刚石磨料混合料。
根据外圆直径300mm的具体尺寸，选择合适的钢体模具和砂轮基体(选择铝基体)，将钢体模具固定于砂轮基体外，先在钢体模具中铺设一层陶瓷结合剂-金刚石磨料混合料节片(在节片与砂轮基体接触部位留2mm给树脂结合剂-金刚石磨料混合料)，按照5mm厚度及能够填满预留部位(如图4所示，此处的5mm是指在工作层宽度方向形成的5mm)的标准向钢体模具中投入树脂结合剂-金刚石磨料混合料，用适当压力压平。接着取陶瓷结合剂-金刚石磨料混合料节片一片放在上面，然后继续以5mm厚度和能够填满预留部位的标准向模具中投入树脂结合剂-金刚石磨料混合料，交替进行后最终形成3层树脂结合剂-金刚石磨料层和2层陶瓷结合剂-金刚石磨料层。
压紧钢体模具上下压头，固定好后放置于热压烧结机上进行烧结，烧结成型温度200℃，烧结压力为50MPa，保温时间为5分钟，升温至热压烧结成型温度的速度为4℃/min。
脱模，对磨具进行外圆及双端面修整，以达到一定的几何平整度及精度要求，处理完成后即可得到产品。
对本实施例得到的磨具进行性能测试，结果如表1所示：表1为在磨削YG8硬质合金时本实施例磨具与市面常规Φ300砂轮的对比。测试时砂轮主轴转速为3000转/min。
表1磨削性能对比
Figure BDA0002485409890000101
注：表1中晶棒表面粗糙度Ra是指加工表面的微小峰谷的不平度表征，每个区域的峰谷起伏是不一样的，因此测试结果会有一定的波动，测试过程中要求测5次以上取平均值或数值范围来表征。工作时磨床输出功率由于在加工过程中砂轮的消耗，导致力矩发生变化，加上砂轮加工时微小的振动等其它原因，导致输出功率会一直变化。
由表1结果可知，本发明的磨具进刀量明显大于常规砂轮，说明本发明的加工效率高；同时本发明的粗糙度很小，说明加工出的表面光洁度越高，表面质量好。此外，本发明的磨具在磨削加工时不会出现跳动情况，磨床输出功率波动在1KW之内，磨削出来的硬质合金表面粗糙度上下波动在±0.01μm之内，说明本发明磨具的加工质量稳定。
由以上实施例可知，本发明提供了一种镶嵌式陶瓷-树脂复合型金刚石磨具及其制备方法，本发明的磨具不但具有较高的加工效率，而且具有良好的加工质量，且加工质量稳定。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种镶嵌式陶瓷-树脂复合型金刚石磨具，其特征在于，包括砂轮基体和由粘结层粘结在所述砂轮基体外侧壁的工作层；
所述工作层包括交替层叠的陶瓷结合剂-金刚石磨料层和树脂结合剂-金刚石磨料层；所述陶瓷结合剂-金刚石磨料层和树脂结合剂-金刚石磨料层均与粘结层接触，且所述陶瓷结合剂-金刚石磨料层和树脂结合剂-金刚石磨料层的延伸方向与砂轮基体的圆周方向一致。
2.根据权利要求1所述的金刚石磨具，其特征在于，所述粘结层的厚度为1～2mm；所述陶瓷结合剂-金刚石磨料层单层的厚度为1～5mm；所述树脂结合剂-金刚石磨料层单层的厚度为2～20mm。
3.根据权利要求1或2所述的金刚石磨具，其特征在于，以质量百分含量计，所述陶瓷结合剂-金刚石磨料层的制备原料包括金刚石磨料40～90％、陶瓷结合剂5～40％和造孔剂5～20％。
4.根据权利要求1或2所述的金刚石磨具，其特征在于，以质量百分含量计，所述树脂结合剂-金刚石磨料层的制备原料包括金刚石磨料60～90％和树脂结合剂10～40％。
5.根据权利要求4所述的金刚石磨具，其特征在于，所述粘结层的制备原料与树脂结合剂-金刚石磨料层的制备原料相同。
6.权利要求1～5任一项所述镶嵌式陶瓷-树脂复合型金刚石磨具的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将陶瓷结合剂-金刚石磨料层的制备原料进行混合，将得到的混合料压制成型，烧结后得到陶瓷结合剂-金刚石磨料节片；
(2)将树脂结合剂和金刚石磨料混合，得到树脂结合剂-金刚石磨料混合料；
(3)将模具固定于砂轮基体外，对应镶嵌式陶瓷-树脂复合型金刚石磨具的结构，在模具中对应位置铺设陶瓷结合剂-金刚石磨料节片、树脂结合剂-金刚石磨料混合料和制备粘结层的混合料，直至模具全部填满，热压烧结后脱模，得到镶嵌式陶瓷-树脂复合型金刚石磨具；
所述步骤(1)和(2)没有时间先后顺序。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中压制成型的方式为冷压成型，所述冷压成型的压力为40～150MPa，时间为1～5分钟。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中烧结的温度为650～800℃，保温时间为1.5～10小时；烧结后所得陶瓷结合剂-金刚石磨料节片的厚度对应陶瓷结合剂-金刚石磨料层单层的厚度。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中热压烧结的温度为200～300℃，压力为40～150MPa，保温时间为4～10分钟。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，自室温升温至热压烧结温度的速率为2～8℃/min。
CN202010389982.3A 2020-05-11 2020-05-11 一种镶嵌式陶瓷-树脂复合型金刚石磨具及其制备方法 Pending CN111571459A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010389982.3A CN111571459A (zh) 2020-05-11 2020-05-11 一种镶嵌式陶瓷-树脂复合型金刚石磨具及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010389982.3A CN111571459A (zh) 2020-05-11 2020-05-11 一种镶嵌式陶瓷-树脂复合型金刚石磨具及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111571459A true CN111571459A (zh) 2020-08-25

Family

ID=72117137

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010389982.3A Pending CN111571459A (zh) 2020-05-11 2020-05-11 一种镶嵌式陶瓷-树脂复合型金刚石磨具及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111571459A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112123225A (zh) * 2020-08-26 2020-12-25 南京航空航天大学 一种加工脆性工件的弹性铣研抛工具及其制造方法
CN114589638A (zh) * 2022-03-27 2022-06-07 江苏赛扬精工科技有限责任公司 一种陶瓷树脂复合无心磨砂轮及其制备方法与应用
CN115091376A (zh) * 2022-07-26 2022-09-23 江苏赛扬精工科技有限责任公司 一种碳化硅晶圆减薄用陶瓷结合剂金刚石砂轮及制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03234474A (ja) * 1990-02-08 1991-10-18 Noritake Co Ltd 研削砥石
WO2003020472A1 (en) * 2001-08-31 2003-03-13 Starfire Systems, Inc. Ceramic bonded abrasive
CN203426874U (zh) * 2013-08-22 2014-02-12 上海鑫轮超硬磨具有限公司 树脂结合剂与陶瓷结合剂复合立方氮化硼平面磨砂轮
CN203945271U (zh) * 2014-07-04 2014-11-19 郑州磨料磨具磨削研究所有限公司 多种结合剂节块组合超硬磨料砂轮
CN203993582U (zh) * 2014-08-25 2014-12-10 郑州磨料磨具磨削研究所有限公司 组合结构超硬磨料磨盘
CN108188950A (zh) * 2017-12-19 2018-06-22 南京航空航天大学 超硬磨料陶瓷结块与树脂锆刚玉复合砂轮
CN110877130A (zh) * 2018-09-05 2020-03-13 鄂州市金锋超硬材料有限公司 有序定位弱化胎体自形成多组齿轮状金刚石锯片及其制作工艺

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03234474A (ja) * 1990-02-08 1991-10-18 Noritake Co Ltd 研削砥石
WO2003020472A1 (en) * 2001-08-31 2003-03-13 Starfire Systems, Inc. Ceramic bonded abrasive
CN203426874U (zh) * 2013-08-22 2014-02-12 上海鑫轮超硬磨具有限公司 树脂结合剂与陶瓷结合剂复合立方氮化硼平面磨砂轮
CN203945271U (zh) * 2014-07-04 2014-11-19 郑州磨料磨具磨削研究所有限公司 多种结合剂节块组合超硬磨料砂轮
CN203993582U (zh) * 2014-08-25 2014-12-10 郑州磨料磨具磨削研究所有限公司 组合结构超硬磨料磨盘
CN108188950A (zh) * 2017-12-19 2018-06-22 南京航空航天大学 超硬磨料陶瓷结块与树脂锆刚玉复合砂轮
CN110877130A (zh) * 2018-09-05 2020-03-13 鄂州市金锋超硬材料有限公司 有序定位弱化胎体自形成多组齿轮状金刚石锯片及其制作工艺

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112123225A (zh) * 2020-08-26 2020-12-25 南京航空航天大学 一种加工脆性工件的弹性铣研抛工具及其制造方法
CN114589638A (zh) * 2022-03-27 2022-06-07 江苏赛扬精工科技有限责任公司 一种陶瓷树脂复合无心磨砂轮及其制备方法与应用
CN115091376A (zh) * 2022-07-26 2022-09-23 江苏赛扬精工科技有限责任公司 一种碳化硅晶圆减薄用陶瓷结合剂金刚石砂轮及制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111571459A (zh) 一种镶嵌式陶瓷-树脂复合型金刚石磨具及其制备方法
CN101386154B (zh) 一种树脂结合剂金刚石砂轮及其制作方法
TW461845B (en) Abrasive tools for grinding electronic components
CN105538174B (zh) 一种砂轮块及其制备方法，抛光砂轮
JP2006346857A (ja) 研磨工具
CN110355699A (zh) 一种铝基金刚石复合材料elid磨削用砂轮及其制备方法
CN112059930B (zh) 一种用于合金材料加工的磨盘用磨块及其制备方法和磨盘
CN108188950A (zh) 超硬磨料陶瓷结块与树脂锆刚玉复合砂轮
CN102814763A (zh) 一种聚酰亚胺树脂金刚石砂轮及其制备方法
CN105081992A (zh) 一种陶瓷树脂复合结合剂和金刚石砂轮及其制备工艺
CN114380611B (zh) 一种反应烧结碳化硅陶瓷研磨盘的制作方法
CN102825557A (zh) 一种聚乙烯醇缩醛树脂砂轮及其制备方法
CN102814745A (zh) 一种锆刚玉树脂砂轮及其制备方法
CN101934504A (zh) 新型陶瓷结合剂立方氮化硼研磨盘及其生产方法
CN104669129A (zh) 一种陶瓷镀钛cbn砂轮及其制备方法
CN105583743A (zh) 一种金刚石砂轮及其制备方法
CN111496699B (zh) 一种光学曲线磨砂轮及其制备方法
CN105437091A (zh) 一种不锈钢端面磨削用大气孔树脂结合剂超硬材料砂轮及其制备方法
CN102814762A (zh) 一种聚氨基双马来酰亚胺树脂砂轮及其制备方法
CN114409410B (zh) 一种无压烧结碳化硅陶瓷研磨盘的制作方法
CN106926115B (zh) 一种研磨垫及其制作方法
CN109262477B (zh) 一种陶瓷金属复合结合剂、利用其得到的金刚石修整滚轮及该滚轮的制备方法
CN114193339A (zh) 一种金属结合剂金刚石磨具及其制备方法
CN104772693A (zh) 一种用于加工超硬陶瓷的金刚石研磨垫及其制备方法
CN111331528A (zh) 一种细长轴零件切入磨削用无心磨砂轮及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200825