CN1727119A

CN1727119A - 立方氮化硼外圆磨砂轮及其制造方法

Info

Publication number: CN1727119A
Application number: CN 200510017830
Authority: CN
Inventors: 李和聪; 张艳芳; 刘元锋; 吴宾; 秦艳强
Original assignee: FULAITE SUPERHARD GRINDING Co Ltd ZHENGZHOU
Current assignee: Henan Flint Superhard Abrasives Co., Ltd
Priority date: 2005-07-28
Filing date: 2005-07-28
Publication date: 2006-02-01
Anticipated expiration: 2025-07-28
Also published as: CN100375662C

Abstract

本发明是一种新的立方氮化硼外圆磨砂轮及其制造方法，可有效解决空调、冰箱压缩机等高速钢部件的加工磨削问题，其解决的技术方案是，利用新兴起的立方氮化硼作磨面层，在砂轮基体中心开有安装孔，安装孔两头的砂轮基体上开有固定槽，砂轮基体下部有纵向的螺丝孔，砂轮基体竖向周边上经粘结层固装有立方氮化硼磨面层，其制造方法是依次为配混料、成型、干燥、烧结、测验、整形、粘结、硬化、加工、检验及包装，本发明产品结构简单，易生产，使用方便，寿命长，加工部件精度高，平整，成本低，是对现有砂轮创造性的改进，是一种超硬磨具，有广阔的开发应用市场。

Description

立方氮化硼外圆磨砂轮及其制造方法

一、技术领域

本发明是涉及一种磨具，特别是一种立方氮化硼外圆磨砂轮及其制造方法。

二、背景技术

科学技术的发展，为人们提供了丰富的物质条件和欢乐。众所周知，随着人们生活和经济条件的提高，空调、冰箱已进入千家万户，而空调、冰箱的压缩机部件，如曲轴、滚套、滑块、上、下盖等都要求很高的精度，所采用的材料一般都为高速钢等难磨材料，采用碳化硅、刚玉制造的磨具加工效率低，修整频繁，粗糙，难以达到要求，生产的压缩机噪音大，寿命短，成本高，而进口部件和磨具价格高昂，成本更高，经济上难被接受，因此，高速钢难磨部件加工用的磨具有待革新和提高。

三、发明内容

针对上述情况和实际的需要，本发明之目的就是提供一种新的立方氮化硼外圆磨砂轮及其制造方法，可有效解决空调、冰箱压缩机等高速钢部件的加工磨削问题，其解决的技术方案是，利用新兴起的立方氮化硼作磨面层，在砂轮基体中心开有安装孔，安装孔两头的砂轮基体上开有固定槽，砂轮基体下部有纵向的螺丝孔，砂轮基体竖向周边上经粘结层固装有立方氮化硼磨面层，其制造方法是依次为配混料、成型、干燥、烧结、测验、整形、粘结、硬化、加工、检验及包装，本发明产品结构简单，易生产，使用方便，寿命长，加工部件精度高，平整，成本低，是对现有砂轮创造性的改进，是一种超硬磨具，有广阔的开发应用市场。

四、附图说明

图1为本发明砂轮的结构剖面主视图。

图2为本发明砂轮的俯视图。

图3为本发明制造工艺流程图。

五、具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

由图1给出，本发明砂轮是砂轮基体1中心有安装孔2，安装孔2两头的砂轮基体1上开有固定槽3，砂轮基体1下部有纵向的螺丝孔4，砂轮基体1竖向周边上经粘结层6固装有立方氮化硼磨面层5。砂轮基体1为金属圆盘体，立方氮化硼即市场上所称的CBN材料。本发明砂轮根据需要可制成系列产品，其直径D为250-650mm，安装孔直径H为20-203mm，金属基体厚度为21-46.6mm，立方氮化硼磨面层外厚5-13mm。

本发明砂轮其制造方法，如图3所示，首先将金属基体1按要求用车床加工成所需的圆片状体(空心金属圆盘体)，再将立方氮化硼磨面层经粘结层牢固的粘结在金属基体外竖向周边上，所说的立方氮化硼磨面层是由以重量百分计的：立方氮化硼45.2％、糊精粉1.8％、白刚玉28.5％、湿润剂4.1％、核桃壳粉1.8％、结合剂18.6％，总量为100％混配制成。

其中结合剂可为氧化硅或三氧化二铝或氧化锂或氧化镁；湿润剂是由每200g水中加入1g的糊精粉配制而成。组份中凡固体成份均是已加工好的或市售的粉状物。

立方氮化硼磨面层的制造方法是，在200/230以粗料湿混时，将立方氮化硼与白刚玉混匀后，加入湿润剂充分混合，使每颗砂粒都被湿润剂浸润，根据料的多少和粗细决定混料时间长短，一般500克左右的料需搅拌40分钟，然后加入结合剂、糊精粉、核桃壳粉，用力进行充分搅拌混匀，同时要经常用毛刷清理混料工具(如研钵)，500克混料搅拌一般需40分钟，与湿混时间基本一样，混配好后，过30-60号筛，装入袋中备用(最好是称好重量，贴上标签，写明粒度及时间等)；若是230/270以细料湿混时，先把立方氮化硼、白刚石、结合剂、核桃粉、糊精粉混合在一起，混配时间为40-100分钟，然后加入湿润剂，混合搅拌40-100分钟，再过60-80号筛，装入袋中备用；

配混料后，选择所需成型模具，将混料装入模具内进行成型，装料应分次进行，一般要3-5次，投料时要进行搅拌、刮平、捣料，捣料时要由轻到重慢慢地均匀进行，最后一次无需捣料，如模具采用组合模具，成型槽磨条和六方块时，必须进行捣料；如一次成型数种规格的砂轮，要按砂轮的粒度由细到粗的成型顺序进行，而且根据砂轮的高低(即立方氮化硼圆环粒体的长短)来决定投料次数，并选择合适的模具垫块。

成型后的立方氮化硼磨面层(体)置于烤箱内进行干燥，若是小砂轮采用槽磨条和六方块成型后可当天进行分级干燥，其干燥温度为40-140℃，累计时间为8小时，具体见下表：

干燥曲线1：

温度(℃)	40	60	80	100	120	140
温度(℃)	40	60	80	100	120	140	时间(h)	1	1	2	2	1	1

当外直径D＞30mm时，需凉至24小时后再进行干燥，干燥分级进行，干燥温度40-140℃，累计时间11小时，具体见下表：

干燥曲线2：

温度(℃)	40	60	80	100	120	140
温度(℃)	40	60	80	100	120	140	时间(min)	2	2	2	2	1	2

当烘箱(干燥箱)温度降至40℃以下后，取出所干燥后的砂轮磨面层体，即立方氮化硼磨面层5；

干燥好后的砂轮磨面层装入窖及烧炉中进行烧结，烧结时，耐火板要平整无粗大颗粒，垫砂要撒均匀，所有CBN制品放平整后，再在制品上均匀撒一层垫砂；小磨头砂轮必须全部埋砂；凸轮轴砂轮块及类似制品，需放在相应的砂轮上摆放整齐。耐火板及CBN制品要平稳地放入高温炉中，以避免碰撞而造成CBN制品的移动和错位。CBN制品直径在25mm以下时，温度为100-770℃，分12级烧结，累计时间为8小时35分钟，详见下表：

温度(℃)	100	150	200	250	300	350	400	450	500	600	700	770
温度(℃)	100	150	200	250	300	350	400	450	500	600	700	770	时间(min)	40	40	40	40	40	40	40	40	60	45	45	45

CBN制品直径Φ≥30mm时，温度为100-770℃，分13级烧结，累计时间为9小时45分钟，详见下表：

温度(℃)	100	150	200	250	300	350	400	450	500	550	620	680	770
温度(℃)	100	150	200	250	300	350	400	450	500	550	620	680	770	时间(mim)	50	50	50	50	50	50	50	50	50	50	50	50	50

烧结好后，经测验，包括重量、尺寸、强度合格后，再进行整形，使之符合形体要求，然后将金属基体与(CBN)立方氮化硼制成的砂轮磨面层进行粘结，使其成为一体，粘结具体是：

1、准备好粘接胎具，调整好尺寸，做好粘结的前期准备工作；

2、基体检查合格后，进行喷砂、清洗，放烘箱干燥，干燥温度在55-60℃；

3、对CBN砂轮体进行详细检查后，进行喷砂(视情况而定)、清洗、干燥，干燥温度55-60℃；

4、先把粘接用胶进行预热，温度不高于60℃，其胶可为市售的二合一胶合剂或胶结剂，严格按照1∶1的比例调胶，并在胶内加入胶重量的6％的填料，填料是由白刚玉、核桃壳粉、结合剂、糊精粉制成，配比为：白刚玉28.5份，核桃壳粉1.8份，结合剂18.6份和糊精粉1.8份。充分调均匀后，即可进行粘接；

5、粘接好的制品，在室温下放置1-2小时后，再放入烘箱进行硬化，硬化温度为55-60℃；硬化时间12小时。硬化后的制品经测验合格的制品再进行细加工，之后即可检验入库，包装待售(用)。

本发明产品经国家权威的质检部门检测，其质量完全达到或超过规定标准，磨头表面无裂纹，凹坑，发泡及2个以上长、宽大于1mm的崩刃，基体内孔的极限偏差为h7；砂轮外径极限偏差为±0.2mm；砂轮厚度的极限偏差为±0.2mm；砂轮外圆和端面对基准内孔面的跳动不超过0.02mm；基体内孔表面和端面粗糙值不大于Ra0.8外，其余表面粗糙度最大允许值为Ra3.2。

本发明砂轮磨具磨削锋利，耐磨性能好，单位磨损量极小。磨削钢材时的磨削比为4000-10000，是普通磨料高速磨料的120-150倍，被磨削工件的耐用度提高30-50％，而且经试用，本发明产品立方氮化硼砂轮还具有以下突出的优点：

1、立方氮化硼对黑色金属，特别是硬度大，韧性大，高温强度高，热传导率低的材料具有良好的磨削性能，其金属磨除率是金刚石的10倍，解决了硬而韧的难磨材料的加工问题。

2、同一磨具可以磨削不同材料，不同规格工件，不必更换磨具，机床参数，加工条件不必经常变更，且磨具寿命长，特别适用于多品种、中、小批量磨具生产和CNC、FMS、CIM以及FA加工使用。

3、表面质量得到提高，一般无裂纹，不易烧伤，并且可获得残余压应力，显著地提高工件的疲劳强度。

4、立方氮化硼磨具磨削容易保持尺寸精度，更重要的是其导热性比刚玉大得多，因而能将磨削热迅速导出，减少工件热变形。

5、立方氮化硼虽然初始成本高，但因磨损小，寿命长，效率高，分摊到每一个工件的磨具成本费反而比普通磨具低。

由上述结构可以看出，本发明砂轮由于在使用时，采用多个螺丝孔经螺丝与机床相连固定，被磨削件置于砂轮处，使其平稳而牢靠，特别采用性能十分优异的立方氮化硼作为磨料层粘结在金属体作为法兰盘上，立方氮化硼(CBN)不与铁族元素发生化学反应，因此，不仅能胜任难磨材料的加工，提高生产效率，有利于严格控制工件的形状和尺寸精度，而且还能提高工件的磨削质量，显著提高磨后工件的表面完整性，提高零件的疲劳强度，延长使用寿命，增加可靠性，加上立方氮化硼磨料生产过程在能源消耗和环境污染方面要比普通磨料生产好，即能耗低，环境污染少，立方氮化硼磨具的生产和应用是机械工业发展的大势所趋。本发明的研制成功是对现有金刚石磨具的一大替代产品，有巨大的经济和社会效益。

Claims

1、一种立方氮化硼外圆磨砂轮，是砂轮基体(1)中心有安装孔(2)，其特征在于，安装孔(2)两头的砂轮基体(1)上开有固定槽(3)，砂轮基体(1)下部有纵向的螺丝孔(4)，砂轮基体(1)竖向周边上经粘结层(6)固装有立方氮化硼磨面层(5)。

2、实现权利要求1所述的立方氮化硼外圆磨砂轮的制造方法，其特征在于是，首先将金属基体(1)按要求用车床加工成空心金属圆盘体，再将立方氮化硼磨面层经粘结层牢固的粘结在金属基体外竖向周边上，所说的立方氮化硼磨面层是由以重量百分计的：立方氮化硼45.2％、糊精粉1.8％、白刚玉28.5％、湿润剂4.1％、核桃壳粉1.8％、结合剂18.6％，总量为100％混配制成，立方氮化硼磨面层的制造方法是，在200/230以粗料湿混时，将立方氮化硼与白刚玉混匀后，加入湿润剂充分混合，每500克的料需搅拌40分钟，然后加入结合剂、糊精粉、核桃壳粉，搅拌40分钟混匀，混配好后，过30-60号筛，装入袋中备用；在230/270以细料湿混时，先把立方氮化硼、白刚石、结合剂、核桃粉、糊精粉混合在一起，混配时间为40-100分钟，然后加入湿润剂，混合搅拌40-100分钟，再过60-80号筛，装入袋中备用；配混料后，将混料分次装入模具内成型，成型后的立方氮化硼磨面层置于烤箱内进行分级干燥，其干燥温度为40-140℃，累计时间为8小时，干燥好后的砂轮磨面层装入窖及烧炉中进行烧结，使其成为一体，粘结方法是：先对基体、磨面层体分别进行喷砂、清洗，放入烘箱在55-60℃干燥，再由粘结层把基体与磨面层粘结在一起，在室温下放置1-2小时后，再放入烘箱进行硬化，硬化温度为55-60℃，硬化时间12小时。

3、根据权利要求2所述的立方氮化硼外圆磨砂轮的制造方法，其特征在于是，粘结层是由胶结剂与填料构成，填料加入量为胶重量的6％。

4、根据权利要求3所述的立方氮化硼外圆磨砂轮的制造方法，其特征在于是，所说的填料是由白刚玉28.5份，核桃壳粉1.8份，结合剂18.6份和糊精粉1.8份混配制成。