專利名稱：磨削工具及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的主題是一種磨削工具的制造方法，這種磨削工具帶一個(gè)基體，基體上涂有磨料涂層，磨料是由金剛石或立方氮化硼微粒之類的超精磨料組成的，這些磨料非常均勻地粘結(jié)在一起。
在工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)中，對于由堅(jiān)硬而耐磨的材料，如硬質(zhì)合金和陶瓷材料所組成的刀具的磨削專門采用人造樹脂粘結(jié)的砂輪。此外，由人造樹脂粘結(jié)的砂輪也用來加工高合金的鋼。這種砂輪的硬質(zhì)顆粒由天然或人造金剛石或立方氮化硼作為磨料組成。在人造樹脂粘結(jié)砂輪中一般采用熱固塑性樹脂作為這種超精磨料的粘合劑，例如酚樹酯。除了非常均勻分布的硬質(zhì)顆粒以外，還包括所謂的填料，它能加強(qiáng)人造材料骨架的穩(wěn)定性，并使之具有彈性。這種填料例如由不同粒度的碳化硅組成，也可以采用蜜胺樹脂，聚酰胺，聚酰亞胺和聚砜作為粘結(jié)劑。
為制成這種材料的砂輪或一般磨削工具，按照現(xiàn)有的方法把樹脂、填料和超精磨料的混合物倒入由淬硬鋼制成的模具，在高壓和一定的溫度下在相應(yīng)的基體或者磨料載體上壓制而成，以便保證它處在一個(gè)硬化的熱固塑性狀態(tài)。
對于酚樹脂、蜜胺樹脂和類似的樹脂采用的擠壓溫度是例如180°-200℃，壓力是1500-3000牛頓/厘米2。對于聚酰亞胺樹脂，相對來說需要更高的溫度，也就是到350℃，且需要更高的壓力，例如到4000牛頓/厘米2。
這種現(xiàn)有的砂輪制造方法，由于必須采用淬硬的，磨削過的壓模而使其成本昂貴。因?yàn)槭褂弥谐チ虾湍１诘哪Σ習(xí)怪p，所以它僅僅適用于少數(shù)幾種情況。此外，還有一個(gè)缺點(diǎn)，就是一種規(guī)格的砂輪需要一種壓模。
按照現(xiàn)有的方法無法將例如涂層厚2mm，長幾百毫米的圓周砂輪做成一個(gè)整體件，而必須由幾片砂輪拼成。這樣在接縫處就產(chǎn)生了粘結(jié)的問題，它在圓周方向上一般應(yīng)該是不平行的，因?yàn)樵谶@種情況下，例如在所謂的切入式磨削時(shí)，在被磨工件上會產(chǎn)生明顯的磨削痕跡。
最后，從這種已知的制造方法可以看出一個(gè)缺點(diǎn)，只有極少數(shù)砂輪可以在一臺壓機(jī)上經(jīng)過一次壓制形成。
本發(fā)明的目的在于，使磨削工具的制造方法更經(jīng)濟(jì)。根據(jù)本發(fā)明可以這樣做，在基體上涂上涂層以后的磨削工具真空包裝在薄膜中，在壓熱器中等靜熱壓。
與已知的方法相比，本發(fā)明的制造方法具有特別的優(yōu)點(diǎn)，不需要淬硬的磨削過的由高合金的鋼制成的壓模。因?yàn)榘凑毡景l(fā)明的方法可以這樣來準(zhǔn)備基體，磨料涂層在涂完后和所要求的尺寸相當(dāng)。特別是在這種情況下，如果基體上予先做成容納磨料涂層的凹陷，在熱壓以后通過對基體的局部車削和對涂層作定尺寸磨削，使磨料顯露出來。予先做好的凹陷具有一定的體積，它允許需要處理的樹脂和它的填料，超精磨料，在沒有壓力的情況下以希望的厚度和高度將它填滿。為了保證完全填滿，有意將由樹脂、填料和硬質(zhì)顆粒組成的干燥涂料添加少量的液態(tài)樹脂，使它變成粘稠的，面糊狀。
為了考慮環(huán)境，在硬化時(shí)釋放氣體的酚樹脂和其它各種樹脂，如聚酰亞胺，在熱壓前可以在熱壓器內(nèi)進(jìn)行予處理，即在爐子內(nèi)壓縮涂層并使其排氣。
為此通?？梢园慈缦碌牟襟E進(jìn)行首先，在抽真空至例如真空度10-1托的塑料薄膜中對基體和注入其凹陷中的涂層進(jìn)行壓焊。然后在壓力為例如3000牛頓/厘米2的壓熱器中對不同形狀和大小的壓焊好的工具同時(shí)進(jìn)行冷凝。由此，在這個(gè)第一工步中已經(jīng)可以利用這樣一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即對很多不同形狀和大小的磨削工具在一個(gè)工步中于一個(gè)壓熱器中進(jìn)行擠壓或預(yù)冷凝。
在第二個(gè)工步中，將相應(yīng)的工具去掉薄膜以后放到一個(gè)電加熱循環(huán)空氣爐中，在約90℃溫度下排氣大約2-3小時(shí)，因?yàn)樵谶@個(gè)溫度下樹脂放出氣體。
第三個(gè)工步中排完氣并預(yù)冷凝的涂層或者工具再次在薄膜中壓焊，并再次抽真空到10-1托，以便緊接著在再一次壓制過程中在壓熱器中以一定的壓力和溫度進(jìn)行等靜熱壓，這里工作壓力是1500-4000牛頓/厘米2，溫度是180°-350℃，隨粘結(jié)樹脂的種類不同而不同。
在等靜熱壓后對這些工具進(jìn)行機(jī)械加工，特別是磨料涂層區(qū)的精車和修磨，以便使磨料涂層露出來，這種加工和用已知方法應(yīng)用淬硬模具制造的磨削工具的加工是一樣的。
本發(fā)明方法的一個(gè)特殊優(yōu)點(diǎn)在于不需要應(yīng)用昂貴的壓模，這樣費(fèi)用明顯下降，因?yàn)槿我庑螤詈秃艽髷?shù)量的砂輪可以同時(shí)在一個(gè)壓熱器中進(jìn)行預(yù)壓和最終熱壓，因此可以特別靈活地進(jìn)行制造。這里對于圓周砂輪而言，涂層尺寸為1∶100至1∶400的比例時(shí)也沒有問題，因?yàn)檫@種磨料涂層按照本發(fā)明的方法可以進(jìn)行單件生產(chǎn)。最后，產(chǎn)品質(zhì)量也能得到改善，因?yàn)樵陬A(yù)壓和終壓時(shí)不出現(xiàn)摩擦，而摩擦對質(zhì)量有損害。
此外，本發(fā)明的方法的實(shí)行還可以通過如下的方法簡化，涂層在基體上可以用粘接劑暫時(shí)固定，用粘接劑涂抹在前面所說的凹陷內(nèi)，這里作為粘接劑優(yōu)先考慮一種酚樹脂基底的塑料。
下面將用簡圖對本發(fā)明的實(shí)施例加以說明，其中

圖1是一個(gè)處于制造中間狀態(tài)的碗形砂輪;
圖2是一個(gè)終加工前后的圓周砂輪的剖視圖;和圖3是一個(gè)棒頭砂輪的截面圖。
圖1的局部視圖中給出的碗型砂輪1具有一個(gè)基體2，它由合成樹脂或者金屬，或兩者的復(fù)合物組成，在基體2外側(cè)上設(shè)有一個(gè)環(huán)形的、車出來的凹陷4，該凹陷4一直延伸到基體1的上緣附近。磨料涂層8以牙膏狀或者說面糊狀灌入凹陷3。磨料涂層8由超精磨料組成，它均勻地分布在酚樹脂粘結(jié)劑中，粘結(jié)劑中加有填料，填料可以是例如碳化硅，或者氧化鋁。
基體2和涂層8用一個(gè)管狀的聚酰亞胺之類的塑料薄膜包裹起來，抽成真空。薄膜10對涂層8起保護(hù)作用，防止在預(yù)壓時(shí)，以及以后的冷壓和等靜熱壓時(shí)，壓熱器中的氣態(tài)介質(zhì)滲入涂層的氣孔中去。在壓熱器中進(jìn)行冷壓以前，首先包上薄膜，并抽成真空。如果些后要在爐子中進(jìn)行干燥的話，第一次包的薄膜必須去掉。對于在壓熱器中的等靜熱壓，應(yīng)該用薄膜10將基體重新包裹，并將薄膜筒抽成真空。
在合成樹脂或者金剛石顆粒的粘結(jié)劑硬化時(shí)，在壓力大致為3000牛頓/厘米2，溫度約200℃的狀態(tài)下，涂層壓合成一個(gè)小的高度，如圖1所示。
在等靜熱壓以后對基體進(jìn)行修整加工，以使磨料涂層外露，為此需將工具1的上緣車掉一個(gè)高度“H”。此外，通過磨削對外圓上露出的磨料涂層作修整加工。
可以用同樣的方法制造圖2所示的圓周砂輪，以使圖2中的圓周砂輪能與按圖1的碗型砂輪同時(shí)制造。在圖2所示的圓周砂輪時(shí)，在基體2外圓上設(shè)有一個(gè)環(huán)形凹陷4，在凹陷內(nèi)涂以粘接劑，使此后涂上的涂層8更牢固地固定在基體上。涂層8涂滿整個(gè)凹陷4的全高。通過高壓壓制使涂層厚度或高度減小到圖2所給的尺寸。砂輪制造好后，將圖2上雙陰影線表示的基體上的多余部分車掉，使磨料涂層露出來。
圖3顯示了一個(gè)以類似方法制成的棒狀砂輪，它是繞A-A軸旋轉(zhuǎn)而成。上述三種實(shí)施例可以按照上述方法同時(shí)制造，而不需要特別地壓模以及例如液壓壓力機(jī)，只需要一個(gè)市場上常見的壓熱器，只要在它的內(nèi)部能產(chǎn)生相應(yīng)于各自不同的高壓高溫就行。換言之，不同大小、不同涂層厚度和長度的不同磨削工具可以同時(shí)制造，不需要為此制造和應(yīng)用專門的壓模。
權(quán)利要求
1.磨削工具的制造方法，這種磨削工具帶一個(gè)涂有磨料涂層的基體，磨料由金剛石顆?；蛄⒎降痤w粒之類的硬質(zhì)顆粒組成，它均勻地分布在粘結(jié)劑內(nèi)，其特征在于，在工具(1)基體(2)上涂上磨料涂層(8)以后真空包裝在塑料薄膜(10)內(nèi)，在一個(gè)壓熱器內(nèi)等靜熱壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，磨料涂層(8)在真空包裝以前先在一個(gè)爐子內(nèi)排氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于，磨料涂層(8)在第一次真空包裝(10)中等靜予冷凝，然后在一個(gè)爐子內(nèi)排氣，接著再真空包裝，等靜熱壓。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中一個(gè)或者幾個(gè)的方法，其特征在于，磨料涂層(8)注入基體(2)上預(yù)先做好的凹陷(4)中，等靜熱壓以后通過對基體(2)的局部車削和涂層的修磨，使涂層外露。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中的一個(gè)或者幾個(gè)的方法，其特征在于，磨料涂層(8)在其進(jìn)行進(jìn)一步處理之前成為粘稠的面糊狀。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中的一個(gè)或幾個(gè)的方法，其特征在于，用粘接劑(6)將磨料涂層(8)置于在基體(2)上。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中的一個(gè)或幾個(gè)的方法，其特征在于，涂層(8)在壓熱器中的熱壓在壓力為1500-4000牛頓/厘米2的狀態(tài)下進(jìn)行。
8.一種帶有磨料涂層的基體的磨削工具，涂層由金剛石顆?；蛄⒎降痤w粒之類硬質(zhì)顆粒組成，磨料在粘結(jié)劑中均勻分布，其特征在于，磨料涂層在真空中等靜熱壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的磨削工具，其特征在于，磨料涂層設(shè)置在基體(2)上予先做好的凹陷(4)中。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的磨削工具，其特征在于，按照一種或幾種前面提到的要求的方法制造的工具(1)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造具有帶磨料涂層的基體的磨削工具的方法，磨料涂層具有包含在粘結(jié)劑中的硬質(zhì)顆粒，如金剛石顆粒。為了簡化這種制造方法，在將磨料涂層(8)涂在基體(2)上以后將工具(1)真空包裝在薄膜(10)內(nèi)，放在壓熱器中等靜熱壓。通過這種方法取消了由昂貴的工具鋼制成的淬硬的或磨削過的壓模。
文檔編號B24D13/00GK1091688SQ94100628
公開日1994年9月7日 申請日期1994年1月13日 優(yōu)先權(quán)日1993年1月14日
發(fā)明者漢斯·約阿希姆·維曼 申請人:菲爾瑪·麥卡諾夾具制造有限公司