CN201645343U - 超硬磨料砂轮工作层节块半径方向压制成型模具 - Google Patents

超硬磨料砂轮工作层节块半径方向压制成型模具 Download PDF

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鲁涛
田书跃
李学文
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ZHENGZHOU SANMO SUPERHARD MATERIAL CO Ltd
Zhengzhou Research Institute for Abrasives and Grinding Co Ltd
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Abstract

本实用新型公开了一种超硬磨料砂轮工作层节块半径方向压制成型模具，它包括模框，所述模框中间设置四方通孔，在四方通孔的上方设置底面为凹面的上压头，在四方通孔的下方设置顶面为凸面的下压头。采用上述技术方案的本实用新型，与轴向压制成型模具相比，采用半径方向压制成型模具有以下有益效果：1.沿着砂轮的半径方向压制弧形砂轮节块，从而能够有效提高超硬磨料砂轮节块的密度均匀性，保证砂轮节块各部位都达到设计密度。2.成型模具模腔是四方形结构，压制行程短，减少了压力损耗；能够有效解决超硬材料砂轮工作层变形、开裂问题，减少废品的产生，节约生产成本。

Description

超硬磨料砂轮工作层节块半径方向压制成型模具
技术领域
本实用新型涉及一种超硬磨料砂轮的加工工艺，具体地说是涉及一种沿半径方向压制超硬磨料砂轮的成型模具。
背景技术
超硬磨料砂轮采用压制的成型方式，包括整体压制方法和分块压制方法。分块压制方法是将砂轮整环工作层均分为若干砂轮节块后单独压制。整体压制方法应用于尺寸较小的砂轮，尺寸较大的超硬磨料砂轮工作层的成型基本上不采用整体压制方法，而是采用压制节块的方法，砂轮节块经过压制成型、干燥、烧结后粘接在砂轮基体上。长期以来，砂轮节块压制方向仍然按照整体成型的方法沿着砂轮轴向压制成型。因此，成型模具也是按照砂轮轴向压制的思路进行设计。
沿砂轮轴向压制的模具结构和原理如附图1、图2所示，模具由模框4、上压头1和下压头3组成，压机对上、下压头施压，使松散料成为具有一定强度的坯体。可以看出轴向压制方式下施加的压力方向与砂轮2回转轴线的方向平行。
大部分的超硬材料砂轮工作层的轴向高度尺寸都远大于半径方向厚度尺寸，甚至相差十倍以上。当砂轮节块的轴向高度是其半径方向厚度的二倍以上时，沿轴向压制方向成型的砂轮节块存在两端面密度最大，中间部位的密度最小，从两端向中间部位逐渐变化的现象，是由于固有压力传递过程中的压力损失产生的，不能从根本上消除。密度不均匀的表观现象就是沿轴向压制方向砂轮节块的表面颜色不一致，两端面颜色深，中间颜色浅。砂轮节块烧成后容易出现变形、开裂问题。对同一砂轮节块两端部位和中间部位取样测量密度后发现，密度差别较大。这种密度差别随着砂轮节块轴向高度尺寸的增大而增大。由于上述现象的存在，导致成品砂轮在磨削过程中出现诸多问题，主要表现在：砂轮不能正常磨削；砂轮出现不均匀磨损；砂轮耐用度低、寿命短；磨削工件精度低，废品率高；磨削工件表面质量差。
产生密度不均匀现象的原因主要是受到摩擦力的影响。摩擦力包括内部摩擦力和外部摩擦力，内部摩擦力指成型料颗粒之间相互摩擦产生的力，外部摩擦力指成型料和模腔内壁之间的摩擦力。轴向压制过程中，每一层磨料所受到的摩擦力，是其上、下两个方向磨料受到的摩擦力的累积，因此中间部位受到的摩擦力最大，两端摩擦力最小。由于摩擦力的影响，导致压制方向的压力产生损耗，两端受到的压力最大，中间部位由于压力损耗大受到的压力最小，导致中间部位的密度达不到设计密度，而两端的密度则会超过设计密度。砂轮节块高度尺寸越大，压力传递行程越长，压力损耗越大，密度越不均匀。
为了提高砂轮节块的密度均匀性，轴向压制过程一次成型常通过多次投料、刮料、预压来提高密度均匀性，成型时间比较长，工艺不稳定，对工人要求高。通过多次投料、刮料虽然一定程度上能够提高砂轮节块的密度均匀性，但是砂轮节块沿轴向仍然是不均匀的，砂轮质量非常不稳定，仍然会出现前述不正常现象。
发明内容
本实用新型提供一种能提高砂轮节块密度均匀性、且能缩短砂轮成型时间的超硬磨料砂轮工作层节块半径方向压制成型模具。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
本实用新型包括模框，所述模框中间设置四方通孔，在四方通孔的上方设置底面为凹面的上压头，在四方通孔的下方设置顶面为凸面的下压头。
所述的模框、上压头和下压头均采用经淬硬的9SiCr合金钢或40Cr合金钢。
所述的模框为圆柱体。
采用上述技术方案的本实用新型，与轴向压制成型模具相比，采用半径方向压制成型模具有以下有益效果：
1.沿着砂轮的半径方向压制弧形砂轮节块，从而能够有效提高超硬磨料砂轮节块的密度均匀性，保证砂轮节块各部位都达到设计密度。
2.成型模具模腔是四方形结构，压制行程短，减少了压力损耗；能够有效解决超硬材料砂轮工作层变形、开裂问题，减少废品的产生，节约生产成本。
3.成品砂轮的磨削性能和磨削工件质量等各方面较轴向压制方法生产的砂轮有很大提高。
4.减少投料、刮料次数，缩短劳动时间，提高生产效率。
5.通过降低模具的高度，有利于砂轮节块毛坯出模，同时能够减轻模具重量，降低劳动强度。
总之，本实用新型适用于陶瓷、树脂、金属等结合剂超硬材料砂轮的成型。
附图说明
图1为现有技术的整体结构图；
图2为图1的俯视图；
图3为本实用新型的整体结构图；
图4为图3的俯视图。
具体实施方式
如图3、图4所示，本实用新型包括模框8，模框8中间设置四方通孔，在四方通孔的上方设置底面为凹面的上压头5，在四方通孔的下方设置顶面为凸面的下压头6。上述的模框8为圆柱体，且模框8、上压头5和下压头6均采用经淬硬的9SiCr合金钢，另外还可以是硬质合金、40Cr合金钢等。
以需要成型的砂轮节块为：砂轮直径400mm、砂轮工作层轴向厚度45mm、砂轮工作层半径方向厚度5mm为例说明本实用新型的结构。在制造时，模框8通过车、铣、线切割等加工方式开出一个60mm×45mm四方通腔体，上压头5和下压头6均先磨成60mm×45mm×15mm六面体，然后将上压头5的底面加工成弦长为60mm、弧度为Φ400mm的凹面，将下压头6的顶面加工成弦长为60mm、弧度为Φ400mm的凸面；再将下压头6放入模框8的四方腔体中，投入成型料，经过摊料、经仿形刮料后，组装上压头5，通过压力机压制，出模即得到砂轮工作层节块7。
本实用新型的原理为：
由于在轴向压制方式中对砂轮密度影响最大的问题就是压制行程长、累积摩擦力大，造成砂轮轴向密度不均匀，本实用新型通过沿着砂轮节块最小的尺寸方向压制，具体来说就是沿着砂轮半径方向压制，并以此设计砂轮成型模具，从而减少了压头行程，减小了压力传递的路程，降低了压力的损耗，使其能够有效的削减或消除轴向密度梯度。不但保证了砂轮节前的密度均匀性又降低了模具的重量，降低了劳动强度，使本实用新型有效地达到了前述目的。另外，四方腔体相对于轴向压制中的弧形腔体，更容易改善腔体表面的粗糙度，从而减少外部摩擦力。

Claims (3)

1.一种超硬磨料砂轮工作层节块半径方向压制成型模具，其特征在于：它包括模框(8)，所述模框(8)中间设置四方通孔，在四方通孔的上方设置底面为凹面的上压头(5)，在四方通孔的下方设置顶面为凸面的下压头(6)。
2.根据权利要求1所述的超硬磨料砂轮工作层节块半径方向压制成型模具，其特征在于：所述的模框(8)、上压头(5)和下压头(6)均采用经淬硬的9SiCr合金钢或40Cr合金钢。
3.根据权利要求1所述的超硬磨料砂轮工作层节块半径方向压制成型模具，其特征在于：所述的模框(8)为圆柱体。
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