專利名稱：磨盤式立方氮化硼砂輪及其生產(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)械加工用的磨盤式立方氮化硼砂輪及其生產(chǎn)方法(立方氮化硼簡稱為CBN，磨盤又稱雙端面磨盤，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)容針對上述情況，本發(fā)明之目的就是提供一種機(jī)械加工用的磨盤式立方氮化硼砂輪及其生產(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，該砂輪是磨盤式立方氮化硼砂輪磨盤式基體中心有安裝孔，與安裝孔同心開有固定槽，磨盤式基體邊部上有橫向的螺絲孔，下部有縱向的螺絲孔及對準(zhǔn)固定孔，磨盤式基體上面有立方氮化硼層體；其生產(chǎn)方法依次是，配混料——成型——干燥——燒結(jié)——測驗(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，加工部件質(zhì)量高，效率高，成本低，工藝簡單，易生產(chǎn)，應(yīng)用市場廣闊，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)品的仰視圖。
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)明磨盤式立方氮化硼砂輪磨盤式基體1中心有安裝孔4，與安裝孔4同心開有固定槽5，磨盤式基體1邊部上有橫向的螺絲孔7，下部有縱向的螺絲孔2及對準(zhǔn)固定孔3，磨盤式基體1上面有立方氮化硼層體6。
磨盤式基體1為金屬圓盤體，立方氮化硼即市場上所稱的CBN材料，基體尺寸大小視需要可制成系列產(chǎn)品。
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磨盤體備用(包括在基體上打孔開槽)；立方氮化硼層體6和粘結(jié)層2的生產(chǎn)方法是，首先制作立方氮化硼層體6，先配混料，其料配比以重量百分比計(jì)為立方氮化硼51％、糊精粉2％、白剛玉24％、濕潤劑4％、結(jié)合劑19％，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，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，用力進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌靹颍瑫r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，與濕混時間基本一樣，混配好后，過30-60號篩，裝入袋中備用(最好是稱好重量，貼上標(biāo)簽，寫明粒度及時間等)；若是230/270以細(xì)料濕混時，先把立方氮化硼、白剛石、結(jié)合劑、糊精粉混合在一起，混配時間為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，投料時要進(jìn)行攪拌、刮平、搗料，搗料時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，成型槽磨條成六方塊時，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)立方氮化硼層體的薄厚來決定投料次數(shù)，并選擇合適的模具墊塊，一般情況，砂輪高度H＝15-30mm時，墊塊厚度h＝1.5-2.5mm；H＝31-55mm時，h＝2.6-4mm；成型后的立方氮化硼層體6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)行分級干燥，其干燥溫度為40-140℃，累計(jì)時間為8小時，具體見下表干燥曲線1

內(nèi)、外元磨頭，當(dāng)外徑D＞30mm時，需涼至24小時后再進(jìn)行干燥，干燥分級進(jìn)行，干燥溫度40-140℃，累計(jì)時間11小時，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，取出所干燥后的硼體，即立方氮化硼層體；干燥好后的立方氮化硼層體裝入窖及燒爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)時，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；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制品的移動和錯位。CBN制品直徑在25mm以下時，溫度為100-770℃，分12級燒結(jié)，累計(jì)時間為8小時35分鐘，詳見下表

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

燒結(jié)好后，經(jīng)測驗(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)立方氮化硼制成的立方氮化硼層體進(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、結(jié)合劑、糊精粉制成，配比為白剛玉28.5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小時后，再放入烘箱進(jìn)行硬化，硬化溫度為55-60℃；硬化時間12小時。硬化后的制品經(jīng)測驗(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，其質(zhì)量完全達(dá)到或超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，砂輪平行度、平面度及砂輪外圓對基準(zhǔn)內(nèi)孔面的跳動均不超過0.02mm，砂輪外圓基體內(nèi)孔表面和端面粗糙度小于Ra0.8，其余表面粗糙度最大允許值為Ra3.2，砂輪在1500rpm的不平衡量＜0.5g.cm，砂輪表面無裂紋、凹坑、發(fā)泡及兩個以上長、寬大于1mm的崩刃，砂輪內(nèi)孔的極限偏差為h7，外徑極限偏差為±0.2mm，厚度極限偏差為±0.3mm，磨具磨削鋒利，耐磨性能好，單位磨損量極小。磨削鋼材時的磨削比為4000-10000，是普通磨料高速磨料的120-150倍，被磨削工件的耐用度能提高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€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、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)和社會效益。
權(quán)利要求
1.一種磨盤式立方氮化硼砂輪，其特征在于是磨盤式基體1中心有安裝孔(4)，與安裝孔(4)同心開有固定槽(5)，磨盤式基體(1)邊部上有橫向的螺絲孔(7)，下部有縱向的螺絲孔(2)及對準(zhǔn)固定孔(3)，磨盤式基體(1)上面有立方氮化硼層體(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨盤式立方氮化硼砂輪，其特征在于，所說的磨盤式基體(1)為金屬圓盤體。
3.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1或2所述的磨盤式立方氮化硼砂輪的生產(chǎn)方法，其特征在于是將金屬基體(1)按加工成磨盤體，并開好安裝孔、固定槽及螺絲孔，將立方氧化硼層體(6)粘結(jié)在磨盤式基體(1)上面，磨盤式基體(1)是由立方氮化硼51％、糊精粉2％、白剛玉24％、濕潤劑4％、結(jié)合劑19％制成，方法是先配混料，在200/230以粗料濕混時，將立方氮化硼與白剛玉混勻后，加入濕潤劑充分混合，500克的料需攪拌40分鐘，然后加入結(jié)合劑、糊精粉攪拌混勻，同時用毛刷清理混料工具，500克混料攪拌需40分鐘，混配好后，過30-60號篩，裝入袋中備用；在230/270以細(xì)料濕混時，先把立方氮化硼、白剛石、結(jié)合劑、糊精粉混合在一起，混配時間為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，裝料分3-5次進(jìn)行，投料時要進(jìn)行攪拌、刮平、搗料，搗料時要由輕到重慢慢地均勻進(jìn)行，成型后的立方氮化硼層體6置于烤箱內(nèi)進(jìn)行分級干燥，干燥溫度為40-140℃，累計(jì)時間為8小時；當(dāng)外徑＞30mm時，涼至24小時后再進(jìn)行分級干燥，干燥溫度40-140℃，累計(jì)時間11小時；當(dāng)烘箱溫度降至40℃以下后，取出干燥后的硼體，在裝入窖及燒爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)時放平制品，并在其上均勻撒一層熱砂，直徑在25mm以下時，溫度為100-770℃，分12級燒結(jié)，累計(jì)時間為8小時35分鐘；制品直徑Φ≥30mm時，溫度為100-770℃，分13級燒結(jié)，累計(jì)時間為9小時45分鐘；燒結(jié)好后，金屬基體與立方氮化硼制成的立方氮化硼層體進(jìn)行粘結(jié)，使其成為一體，粘結(jié)時，先對基體進(jìn)行噴砂、清洗，放烘箱內(nèi)55-60℃下干燥，同時對氮化硼層體進(jìn)行噴砂、清洗，放烘箱內(nèi)55-60℃下干燥，然后把把粘接用膠溫度不高于60℃下進(jìn)行預(yù)熱，并在膠內(nèi)加入膠重量的6％的填料混勻即可進(jìn)行粘接，粘結(jié)好的制品，在室溫下放置1-2小時后，再放入烘箱進(jìn)行硬化，硬化溫度為55-60℃，硬化時間12小時。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磨盤式立方氮化硼砂輪的生產(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。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磨盤式立方氮化硼砂輪的生產(chǎn)方法，其特征在于，所說的濕潤劑是由每200g水中加入1g的糊精粉配制而成。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磨盤式立方氮化硼砂輪的生產(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，結(jié)合劑18.6份和糊精粉1.8份混配制成。
全文摘要
本發(fā)明是一種機(jī)械加工用的磨盤式立方氮化硼砂輪及其生產(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，該砂輪是磨盤式立方氮化硼砂輪磨盤式基體中心有安裝孔，與安裝孔同心開有固定槽，磨盤式基體邊部上有橫向的螺絲孔，下部有縱向的螺絲孔及對準(zhǔn)固定孔，磨盤式基體上面有立方氮化硼層體；其生產(chǎn)方法是，配混料——成型——干燥——燒結(jié)——測驗(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，加工部件質(zhì)量高，效率高，成本低，工藝簡單，易生產(chǎn)，應(yīng)用市場廣闊，開拓了金屬部件磨削的新途徑，有巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。
文檔編號B24D18/00GK1724219SQ20051001780
公開日2006年1月25日 申請日期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) 申請人:鄭州富萊特超硬磨具有限公司