專利名稱：滾壓成型金屬基金剛石砂輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機械加工領(lǐng)域中，用于磨削加工成形刀具及一般成形工件的砂輪。
目前，國際上金剛石砂輪高精度成形的先進技術(shù)為滾壓成形，此項技術(shù)由聯(lián)邦德國Wendt公司發(fā)明，發(fā)表于IndustrialDiamondReview1/1983，作者J.Schwammle和R.Lowin，該文中指出適合于滾壓成形的金屬基金剛石砂輪中金屬粘結(jié)劑為高Sn青銅，砂輪中還含有石墨一類添加劑，金剛石濃度為75%(3.3克拉/立方厘米)，粒度為53～62微米，1989年在IndustrialDiamondReview1/1989，P31及4/1989，P176上又有進一步報導(dǎo)，作者J.M.Barnard指出滾壓成形的金屬基金剛石和立方氮化硼砂輪中，金屬粘結(jié)劑的成分為高Sn青銅，含有軟添加劑或孔隙，磨WC時，磨粒粒度為37～62微米，磨淬火高速鋼時，磨粒粒度為37～125微米，磨粒濃度為75%(3.3克拉/立方厘米)、100%(4.4克拉/立方厘米)或150(6.6克拉/立方厘米)，在有關(guān)文獻中，對于滾壓成形金屬基金剛石砂輪中金屬粘結(jié)劑的具體成分與軟添加劑的粒度、含量，以及這種砂輪的制造方法均未見報導(dǎo)。故依據(jù)已有報導(dǎo)，尚不能制成這種砂輪。
本發(fā)明的目的是確定滾壓成形金屬基金剛石砂輪中金屬粘結(jié)劑的成分及軟添加劑的粒度和含量。
本發(fā)明的要點為具體確定了能滿足高精度滾壓成形要求的金屬基金剛石砂輪中金屬粘結(jié)劑的成分與軟添加劑的粒度和含量，以及這種砂輪的制造方法。
本發(fā)明砂輪結(jié)構(gòu)為輪心部分為鋼基體，外緣兩側(cè)為保護層，由金屬粘結(jié)劑、軟添加劑及普通磨料制成，外緣中間為金剛石層，由金屬粘結(jié)劑、軟添加劑、金剛石以及普通磨料制成。
本發(fā)明砂輪的金剛石層中，金屬粘結(jié)劑為以Cu3Sn金屬間化合物為基，或在Cu3Sn成分附近的Cu-Sn假合金，這種假合金由純Cu和純Sn粉未混合后經(jīng)壓制燒結(jié)而成。金屬粘結(jié)劑的成分范圍為35～40wt%Sn、0～10wt%Ni、余為Cu，粒度為147微米以下，軟添加劑可為石墨、六方氮化硼、MoS2、WS2等，其粒度為10微米以下。金剛石粒度為37～62微米。普通磨料為Al2O3、SiC、SiN等，其粒度與金剛石相同，金剛石層中各成分的含量比例為金剛石含量占金剛石層的18.75～37.5Vol%或濃度75～150%(3.3～6.6克拉/立方厘米);軟添加劑含量占金剛石層的8～25Vol%;普通磨料含量為金剛石體積的0～15Vol%;余為金屬粘結(jié)劑。
本發(fā)明砂輪的保護層中，金屬粘結(jié)劑的成分及軟添加劑的種類、粒度均與金剛石層中相同。普通磨料的種類與粒度與金剛層中相同。保護層中各成分的含量比例為軟添加劑含量占保護層的8～25Vol%;普通磨料占保護層的18.75～37.5Vol%;余為金屬粘結(jié)劑。
本發(fā)明砂輪的制造方法為將金屬粘結(jié)劑、軟添加劑、金剛石及普通磨料按照金剛石層及保護層的含量比例各自混合均勻，依金剛石層、保護層順序裝入模具中，在0.5～2噸/平方厘米壓力下冷壓，再在400～650℃下保溫0.5～4小時，出爐后在0.5～2噸/平方厘米壓力下熱壓，然后緩冷，脫模后加工到要求的尺寸精度，再在專用設(shè)備上滾壓成需要的形狀并達到要求的精度。
本發(fā)明的優(yōu)點為利用本發(fā)明提供的金屬粘結(jié)劑成分和軟添加劑的粒度、含量與相應(yīng)的制造方法，可制造出滾壓成形金屬基金剛石砂輪，用其可以磨削加工WC、SiN、SiC、Al2O3等材料的成形刀具及其它成形工件本發(fā)明砂輪的滾壓性能首次滾壓所耗時間為77分鐘，首次滾壓修整時間為20分鐘，首次耗輥數(shù)為3個。本發(fā)明砂輪磨削硬質(zhì)合金梳刀達到的幾何精度為長度公差≤0.04毫米，半徑公差≤0.06毫米，角度公差20～40分，表面粗糙度0.2～0.4，輪廓深度2.7毫米。


圖1為滾壓成形金屬基金剛石砂輪結(jié)構(gòu)示意圖，其中1為金剛石層，2為保護層，3為鋼基體。
實施例利用本發(fā)明制出的一種滾壓成形金屬基金剛石砂輪，本砂輪直徑為200mm，砂輪寬度為20mm，其中鋼基體直徑為190mm，鋼基體寬度為20mm，金剛石層寬度為10mm，金剛石層厚度為5mm，保護層寬度兩面各為5mm，保護層厚度為5mm。
本砂輪金剛石層的成分含量及粒度為Cu.94.84克，粒度為74微米以下，Sn 63.22克，粒度為74微米以下，MoS229.41克，粒度為10微米以下，金剛石20.22克，粒度53～62微米，其中，金剛石占金剛石層體積的18.75Vol%，MoS2占20Vol%，余為由Cu和Sn組成的金屬粘結(jié)劑。本砂輪保護層的成分含量及粒度為Cu.94.84克，粒度為74微米以下，Sn63.22克，粒度為74微米以下，MoS2 29.41克，粒度為10微米以下，SiC18.38克，粒度為53～62微米，其中，SiC占保護層體積的18.75Vol%，MoS2占20Vol%，余為由Cu和Sn組成的金屬粘結(jié)劑。
本砂輪的制造方法為將金剛石層及保護層各成分分別充分混勻，然后將保護層的混合物分成兩等分，先將金剛石層混合物裝入模具，壓實后兩邊分別填入保護層混合物，再在1噸/平方厘米壓力下冷壓，冷壓后與模具一起放入電阻爐內(nèi)，在550℃下保溫2小時，出爐后立即在1噸/平方厘米壓力下熱壓，熱壓后以50℃/小時的冷卻速度緩冷到室溫，脫模后加工到要求的尺寸精度，再在專用設(shè)備上滾壓成所需要的形狀，并達到要求的精度。
權(quán)利要求
1.一種適合于滾壓成形的金屬基金剛石砂輪，其特征在于金屬粘結(jié)劑的成分為35～40wt%Sn，0～10wt%Ni，余為Cu，軟添加劑的粒度為10微米以下，其含量分別占金剛石層與保護層的8～25Vol%。
2.按照權(quán)利要求1所述的滾壓成形金屬基金剛石砂輪，其特征在于制造方法包括在400～650℃熱壓。
全文摘要
本發(fā)明屬于機械加工領(lǐng)域中磨削加工成型工件。本發(fā)明滾壓成型金屬基金剛石砂輪中金屬粘結(jié)劑的成分為30～40wt％Sn，0～10wt％Ni，余為Cu，軟添加劑的粒度為10微米以下，含量分別占金剛石層與保護層的8～25Vol％。其制造方法包括在400～650℃熱壓。本發(fā)明的優(yōu)點為利用所提供的金屬粘結(jié)劑成分和軟添加劑的粒度、含量與相應(yīng)的制造方法可制造出能磨削加工Al
文檔編號B24D5/00GK1084443SQ9211091
公開日1994年3月30日 申請日期1992年9月24日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月24日
發(fā)明者鄭明新, 張翔, 朱靜, 王剛, 蔡其鞏 申請人:清華大學(xué), 冶金部鋼鐵研究總院