專利名稱：立方氮化硼內(nèi)圓砂輪及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及一種金屬元件磨削機(jī)械加工用的立方氮化硼內(nèi)圓砂輪及其生產(chǎn)方法(立方氮化硼簡稱為CBN，以下同)。
背景技術(shù)：
隨著人們生活和經(jīng)濟(jì)條件的提高，空調(diào)、冰箱已為廣而用之，而空調(diào)、冰箱的核心部件制冷壓縮機(jī)的曲軸、滾軸、滑塊、上下蓋等都要求很高的精度，而且所用的材料一般都為高速鋼等難磨材料。原采用碳化硅、剛玉制造的磨具加工效率低，修整頻繁，且粗糙度難以達(dá)到要求，生產(chǎn)的壓縮機(jī)噪音大，壽命短，成本高，采用進(jìn)口壓縮機(jī)價(jià)格高昂，很難為人們所接受，特別是隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，新材料的不斷出現(xiàn)，機(jī)械加工范圍不斷擴(kuò)大，加工質(zhì)量要求更高，那么如何解決機(jī)械加工的高質(zhì)量、高精度、高效率、低成本的需要呢？三、發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述情況，本發(fā)明之目的就是提供一種機(jī)械加工用的立方氮化硼內(nèi)圓砂輪及其生產(chǎn)方法，有效解決空調(diào)、冰箱壓縮機(jī)高速鋼部件的加工磨削問題該砂輪是金屬圓柱形基體外豎面上有粘結(jié)層，粘結(jié)層上粘結(jié)有立方氮化硼圓環(huán)柱體，其生產(chǎn)方法是，配混料----成型----干燥----燒結(jié)----測(cè)驗(yàn)----整形粘結(jié)----硬化----加工----檢驗(yàn)入庫----包裝，本發(fā)明產(chǎn)品硬度大、韌性大，高溫強(qiáng)度高，耐磨性好，用途廣，壽命長，工藝簡單，易生產(chǎn)，加工部件質(zhì)量高，效率高，成本低，應(yīng)用市場(chǎng)廣闊，開拓了金屬部件磨削的新途徑，有巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
四

圖1為本發(fā)明產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)剖面主視圖。
圖2為本發(fā)明產(chǎn)品的俯視圖。
圖3為本發(fā)明產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程圖。
五具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說明。
由圖1給出，本發(fā)明立方氮化硼內(nèi)圓砂輪是圓柱形金屬基體1外豎面上有粘結(jié)層2，粘結(jié)層2上粘結(jié)有立方氮化硼圓環(huán)柱體3，本產(chǎn)品可視需要制成系列產(chǎn)品，圓環(huán)柱體3直徑一般為15-45mm，高(或長)為16-70mm，金屬基體1直徑為8-25mm，粘結(jié)層2是將圓環(huán)柱體3牢固的粘裝在金屬基體1外壁上。
其生產(chǎn)方法是，如圖3所示，將金屬基體1按要求用車床加工成所需的圓柱體備用；立方氮化硼圓環(huán)柱體3和粘結(jié)層2的生產(chǎn)方法是，首先制作立方氮化硼圓環(huán)柱體3，先配混料，其料配比以重量百分比計(jì)為立方氮化硼45.2％、糊精粉1.8％、白剛玉28.5％、濕潤劑4.1％、核桃殼粉1.8％、結(jié)合劑18.6％，總量為100％。
其中結(jié)合劑可為氧化硅或三氧化二鋁或氧化鋰或氧化鎂；濕潤劑是由每200g水中加入1g的糊精粉配制而成。組份中凡固體成份均是已加工好的或市售的粉狀物。
在200/230以粗料濕混時(shí)，將立方氮化硼與白剛玉混勻后，加入濕潤劑充分混合，使每顆砂粒都被濕潤劑浸潤，根據(jù)料的多少和粗細(xì)決定混料時(shí)間長短，一般500克左右的料需攪拌40分鐘，然后加入結(jié)合劑、糊精粉、核桃殼粉，用力進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌靹?，同時(shí)要經(jīng)常用毛刷清理混料工具(如研缽)，500克混料攪拌一般需40分鐘，與濕混時(shí)間基本一樣，混配好后，過30-60號(hào)篩，裝入袋中備用(最好是稱好重量，貼上標(biāo)簽，寫明粒度及時(shí)間等)；若是230/270以細(xì)料濕混時(shí)，先把立方氮化硼、白剛石、結(jié)合劑、核桃粉、糊精粉混合在一起，混配時(shí)間為40-100分鐘，然后加入濕潤劑，混合攪拌40-100分鐘，再過60-80號(hào)篩，裝入袋中備用；配混料后，選擇所需成型模具，將混料裝入模具內(nèi)進(jìn)行成型，裝料應(yīng)分次進(jìn)行，一般要3-5次，投料時(shí)要進(jìn)行攪拌、刮平、搗料，搗料時(shí)要由輕到重慢慢地均勻進(jìn)行，最后一次無需搗料，如模具采用組合模具，成型槽磨條和六方塊時(shí)，必須進(jìn)行搗料；如一次成型數(shù)種規(guī)格的砂輪，要按砂輪的粒度由細(xì)到粗的成型順序進(jìn)行，而且根據(jù)砂輪的高低(即立方氮化硼圓環(huán)粒體的長短)來決定投料次數(shù)，并選擇合適的模具墊塊，一般情況，砂輪高度H＝15-30mm時(shí)，墊塊厚度h＝1.5-2.5mm；H＝31-55mm時(shí)，h＝2.6-4mm；成型后的立方氮化硼圓環(huán)柱體3置于烤箱內(nèi)進(jìn)行干燥，若是小砂輪采用槽磨條和六方塊成型后可當(dāng)天進(jìn)行分級(jí)干燥，其干燥溫度為40-140℃，累計(jì)時(shí)間為8小時(shí)，具體見下表干燥曲線1

內(nèi)、外元磨頭，當(dāng)外徑D＞30mm時(shí)，需涼至24小時(shí)后再進(jìn)行干燥，干燥分級(jí)進(jìn)行，干燥溫度40-140℃，累計(jì)時(shí)間11小時(shí)，具體見下表干燥曲線2

當(dāng)烘箱(干燥箱)溫度降至40℃以下后，取出所干燥后的砂輪體，即立方氮化硼圓環(huán)柱體3；干燥好后的砂輪體裝入窖及燒爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)時(shí)，耐火板要平整無粗大顆粒，墊砂要撒均勻，所有CBN制品放平整后，再在制品上均勻撒一層墊砂；小磨頭砂輪必須全部埋砂；凸輪軸砂輪塊及類似制品，需放在相應(yīng)的砂輪上擺放整齊。耐火板及CBN制品要平穩(wěn)地放入高溫爐中，以避免碰撞而造成CBN制品的移動(dòng)和錯(cuò)位。CBN制品直徑在25mm以下時(shí)，溫度為100-770℃，分12級(jí)燒結(jié)，累計(jì)時(shí)間為8小時(shí)35分鐘，詳見下表

CBN制品直徑Φ≥30mm時(shí)，溫度為100-770℃，分13級(jí)燒結(jié)，累計(jì)時(shí)間為9小時(shí)45分鐘，詳見下表

燒結(jié)好后，經(jīng)測(cè)驗(yàn)，包括重量、尺寸、強(qiáng)度合格后，再進(jìn)行整形，使之符合形體要求，然后將金屬基體與(CBN)立方氮化硼制成的砂輪體進(jìn)行粘結(jié)，使其成為一體，粘結(jié)具體是1、準(zhǔn)備好粘接胎具，調(diào)整好尺寸，做好粘結(jié)的前期準(zhǔn)備工作；2、基體檢查合格后，進(jìn)行噴砂、清洗，放烘箱干燥，干燥溫度在55-60℃；3、對(duì)CBN砂輪體進(jìn)行詳細(xì)檢查后，進(jìn)行噴砂(視情況而定)、清洗、干燥，干燥溫度55-60℃；
4、先把粘接用膠進(jìn)行預(yù)熱，溫度不高于60℃，其膠可為市售的二合一膠合劑或膠結(jié)劑，嚴(yán)格按照1∶1的比例調(diào)膠，并在膠內(nèi)加入膠重量的6％的填料，填料是由白剛玉、核桃殼粉、結(jié)合劑、糊精粉制成，配比為白剛玉28.5份，核桃殼粉1.8份，結(jié)合劑18.6份和糊精粉1.8份。充分調(diào)均勻后，即可進(jìn)行粘接。
5、粘接好的制品，在室溫下放置1-2小時(shí)后，再放入烘箱進(jìn)行硬化，硬化溫度為55-60℃；硬化時(shí)間12小時(shí)。硬化后的制品經(jīng)測(cè)驗(yàn)合格的制品再進(jìn)行細(xì)加工，之后即可檢驗(yàn)入庫，包裝待售(用)。
本發(fā)明產(chǎn)品經(jīng)國家權(quán)威的質(zhì)檢部門檢測(cè)，其質(zhì)量完全達(dá)到或超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，磨頭表面無裂紋，凹坑，發(fā)泡及一個(gè)以上長、寬大于0.5mm的崩刃，磨頭的尺寸偏差均符合要求，見下表

磨具磨削鋒利，耐磨性能好，單位磨損量極小。磨削鋼材時(shí)的磨削比為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％，而且經(jīng)試用，本發(fā)明產(chǎn)品立方氮化硼砂輪還具有以下突出的優(yōu)點(diǎn)1、立方氮化硼對(duì)黑色金屬，特別是硬度大，韌性大，高溫強(qiáng)度高，熱傳導(dǎo)率低的材料具有良好的磨削性能，其金屬磨除率是金剛石的10倍，解決了硬而韌的難磨材料的加工問題。
2、同一磨具可以磨削不同材料，不同規(guī)格工件，不必更換磨具，機(jī)床參數(shù)，加工條件不必經(jīng)常變更，且磨具壽命長，特別適用于多品種、中、小批量磨具生產(chǎn)和CNC、FMS、CIM以及FA加工使用。
3、表面質(zhì)量得到提高，一般無裂紋，不易燒傷，并且可獲得殘余壓應(yīng)力，顯著地提高工件的疲勞強(qiáng)度。
4、立方氮化硼磨具磨削容易保持尺寸精度，更重要的是其導(dǎo)熱性比剛玉大得多，因而能將磨削熱迅速導(dǎo)出，減少工件熱變形。
5、立方氮化硼雖然初始成本高，但因磨損小，壽命長，效率高，分?jǐn)偟矫恳粋€(gè)工件的磨具成本費(fèi)反而比普通磨具低。
我國從九十年代開始，壓縮機(jī)行業(yè)越來越認(rèn)識(shí)到采用CBN砂輪的必要性。目前大部分壓縮機(jī)是由CBN砂輪磨削加工生產(chǎn)的，但由于開發(fā)費(fèi)用較高，技術(shù)難度大，國內(nèi)大多企業(yè)沒有能力開發(fā)生產(chǎn)，無法滿足市場(chǎng)需求。目前所用的大部分砂輪是從日本三井、三菱等公司進(jìn)口。每年花費(fèi)近10億萬元的外匯，且因價(jià)格昂貴等原因影響了CBN砂輪在國內(nèi)壓縮機(jī)行業(yè)的推廣應(yīng)用。因此，本發(fā)明的研制成功，必為空調(diào)、冰箱生產(chǎn)及高速鋼部件廉價(jià)、高效、高質(zhì)量磨削加工作出突出的創(chuàng)造性貢獻(xiàn)，開創(chuàng)砂輪生產(chǎn)的廣闊天地，并產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
權(quán)利要求
1.一種立方氮化硼內(nèi)圓砂輪，其特征在于是圓柱形金屬基體(1)外豎面上有粘結(jié)層(2)，粘結(jié)層(2)上粘結(jié)有立方氮化硼圓環(huán)柱體(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立方氮化硼內(nèi)圓砂輪，其特征在于，所說的圓環(huán)柱體(3)直徑為15-45mm，高為16-70mm，金屬基體(1)直徑為8-25mm。
3.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1或2所述的立方氮化硼內(nèi)圓砂輪的生產(chǎn)方法，其特征在于是，將金屬基體(1)加工成圓柱體，再將立方氮化硼圓環(huán)柱體(3)經(jīng)粘結(jié)層(2)粘結(jié)在金屬基體(1)的外面，立方氮化硼圓環(huán)柱體(3)是按以下步驟制成的先配混料，其料配比以重量百分比計(jì)為立方氮化硼45.2％、糊精粉1.8％、白剛玉28.5％、濕闊劑4.1％、核桃殼粉1.8％、結(jié)合劑18.6％，總量為100％，在200/230以粗料濕混時(shí)，將立方氮化硼與白剛玉混勻后，加入濕潤劑充分混合，使每顆砂粒都被濕潤劑浸潤，500克的料需攪拌40分鐘，然后加入結(jié)合劑、糊精粉、核桃殼粉，用力進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌靹颍瑫r(shí)用毛刷清理混料工具，500克混料攪拌40分鐘，混配好后，過30-60號(hào)篩，裝入袋中備用；230/270以細(xì)料濕混時(shí)，先把立方氮化硼、白剛石、結(jié)合劑、核桃粉、糊精粉混合在一起，混配時(shí)間為40-100分鐘，然后加入濕潤劑，混合攪拌40-100分鐘，再過60-80號(hào)篩，裝入袋中備用；配混料后，將混料裝入模具內(nèi)進(jìn)行成型，裝料應(yīng)分3-5次進(jìn)行，投料時(shí)要進(jìn)行攪拌、刮平、搗料，搗料時(shí)由輕到重慢慢地均勻進(jìn)行，成型后的立方氮化硼圓環(huán)柱體(3)置于烤箱內(nèi)分級(jí)干燥，干燥溫度為40-140℃，累計(jì)時(shí)間為8小時(shí)；外徑＞30mm時(shí)，涼至24小時(shí)后再進(jìn)行干燥，干燥分級(jí)進(jìn)行，干燥溫度40-140℃，累計(jì)時(shí)間11小時(shí)；當(dāng)烘箱溫度降至40℃以下后，取出砂輪體；干燥好后的砂輪體裝入窖中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)時(shí)，耐火板要平整無粗大顆粒，墊砂要撒均勻，制品放平后再在制品上均勻撒一層墊砂，直徑在25mm以下時(shí)，溫度為100-770℃，分12級(jí)燒結(jié)，累計(jì)時(shí)間為8小時(shí)35分鐘；直徑Φ≥30mm時(shí)，溫度為100-770℃，分13級(jí)燒結(jié)，累計(jì)時(shí)間為9小時(shí)45分鐘，燒結(jié)好后，進(jìn)行整形，然后將金屬基體與立方氮化硼制成的砂輪體進(jìn)行粘結(jié)，使其成為一體，粘結(jié)按以下步驟進(jìn)行將金屬基體進(jìn)行噴砂、清洗，放烘箱干燥，干燥溫度在55-60℃，對(duì)砂輪體進(jìn)行噴砂、清洗、干燥，干燥溫度55-60℃，在60℃以下遇熱粘接膠，并加入膠重量的6％的填料，制成粘結(jié)層(2)，由粘結(jié)層將圓柱金屬基體(1)與立方氮化硼圓環(huán)柱體(3)粘結(jié)在一起，置在室溫下放置1-2小時(shí)后，再放入烘箱進(jìn)行硬化，硬化溫度為55-60℃；硬化時(shí)間12小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的立方氮化硼內(nèi)圓砂輪的生產(chǎn)方法，其特征在于，所說的填料是由重量計(jì)的白剛玉28.5份，核桃殼粉1.8份，結(jié)合劑18.6份和糊精粉1.8份制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的立方氮化硼內(nèi)圓砂輪的生產(chǎn)方法，其特征在于，所說的結(jié)合劑為氧化硅或三氧化二鋁或氧化鋰或氧化鎂。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的立方氮化硼內(nèi)圓砂輪的生產(chǎn)方法，其特征在于，所說的濕潤劑是由每200g水中加入1g的糊精粉制成。
全文摘要
本發(fā)明是一種機(jī)械加工用的立方氮化硼內(nèi)圓砂輪及其生產(chǎn)方法，有效解決空調(diào)、冰箱壓縮機(jī)高速鋼部件的加工磨削問題該砂輪是金屬圓柱形基體外豎面上有粘結(jié)層，粘結(jié)層上粘結(jié)有立方氮化硼圓環(huán)柱體，其生產(chǎn)方法是，配混料——成型——干燥——燒結(jié)——測(cè)驗(yàn)——整形——粘結(jié)——硬化——加工——檢驗(yàn)入庫——包裝，本發(fā)明產(chǎn)品硬度大、韌性大，高溫強(qiáng)度高，耐磨性好，用途廣，壽命長，工藝簡單，易生產(chǎn)，加工部件質(zhì)量高，效率高，成本低，應(yīng)用市場(chǎng)廣闊，開拓了金屬部件磨削的新途徑，有巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)B24D18/00GK1724218SQ20051001780
公開日2006年1月25日 申請(qǐng)日期2005年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月19日
發(fā)明者李和聰, 張艷芳, 劉元鋒, 吳賓, 秦艷強(qiáng) 申請(qǐng)人:鄭州富萊特超硬磨具有限公司