一种磨削砂轮及其制造方法
阅读说明：本技术 一种磨削砂轮及其制造方法 (Grinding wheel and manufacturing method thereof ) 是由 孙会冰 刘凯 李广锋 向刚强 尹育航 谢嘉 于 2020-11-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种磨削砂轮,包括基体、粘接层以及磨料层,磨料层通过粘接层粘接在基体上,磨料层包括陶瓷结合剂、磨料以及粘结剂,陶瓷结合剂含量为14wt.%-30wt.%,粘结剂含量为2wt.%-4wt.%,陶瓷结合剂的组分含量为SiO-2:41.0wt.%-50.0wt.%、H-3BO-4:19.2wt%-25.0wt.%、Al-2O-3:4.1wt.%-6.5wt%、Li-2CO-3:6.0wt.%-8.0wt.%、Na-2CO-3:2.5wt.%-4.5wt.%、BaCO-3:15.0wt.%-18.0wt.%、ZnO:3.0wt.%-7.0wt.%、TiO-2：2.0wt%-3.5wt.%,本发明磨削砂轮具有保形性好、加工工件表面质量高、磨削精度高、使用寿命长等优点。本发明还涉及上述磨削砂轮的制作方法。(The invention discloses a grinding wheel, which comprises a base body, a bonding layer and an abrasive layer, wherein the abrasive layer is bonded on the base body through the bonding layer, the abrasive layer comprises a ceramic bond, an abrasive and a binder, the content of the ceramic bond is 14-30 wt.%, the content of the binder is 2-4 wt.%, and the component content of the ceramic bond is SiO 2 :41.0wt.%‑50.0wt.%、H 3 BO 4 :19.2wt%‑25.0wt.%、Al 2 O 3 :4.1wt.%‑6.5wt%、Li 2 CO 3 :6.0wt.%‑8.0wt.%、Na 2 CO 3 :2.5wt.%‑4.5wt.%、BaCO 3 :15.0wt.%‑18.0wt.%、ZnO:3.0wt.%‑7.0wt.%、TiO 2 : 2.0wt% -3.5 wt%, the grinding wheel of the invention has the advantages of good shape retention, high surface quality of the processed workpiece, high grinding precision, long service life and the like. The invention also relates to the grindingA method for manufacturing a grinding wheel.)
技术领域
本发明涉及砂轮，尤其是涉及一种磨削砂轮及其制造方法。
背景技术
机床素有制造业的“工作母机”之称，代表着一个国家装备制造业发展水平。导轨作为机床的主要零部件之一，具有支撑和导向的作用，其加工精度会直接影响机床的加工精度，而良好的导轨精度是运动部件在外力作用下能准确沿给定方向作理想直线运动的保证。
导轨在加工的过程中，工艺系统复杂，输入因素较多，其生产过程主要为导轨型材冷拉成型、导轨淬火、导轨钻孔、导轨预磨四面和导轨精磨滚道五部分，而导轨滚道加工的几何精度是导轨精度的主要体现之一，而磨削加工是一种精密的加工工艺方法，它极大的保证了零部件的直线运动精度，因此导轨的几何精度和导向精度主要是靠研磨加工来保证的。
传统的导轨滚道采用普通砂轮进行磨削加工，普通砂轮在磨削加工过程中存在保形性差，加工效率、耐用度和使用寿命低等缺点，需要频繁的修整和更换，难以保证加工工件的尺寸精度，并且极大的影响生产效率。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种保形性好、加工工件表面质量高、磨削精度高、使用寿命长的磨削砂轮。
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之二在于提供一种保形性好、加工工件表面质量高、磨削精度高、使用寿命长的磨削砂轮制造方法。
本发明的目的之一采用以下技术方案实现：
一种磨削砂轮，包括基体、粘接层以及磨料层，所述磨料层通过所述粘接层粘接在所述基体上，所述磨料层包括陶瓷结合剂、磨料以及粘结剂，所述陶瓷结合剂含量为14wt.%-30wt.%，所述粘结剂含量为2 wt.%-4 wt.%，所述陶瓷结合剂的组分含量为SiO2:41.0wt.%-50.0wt.%、H3BO4:19.2wt%-25.0wt.%、Al2O3:4.1wt.%-6.5wt%、Li2CO3:6.0wt.%-8.0wt.%、Na2CO3:2.5wt.%-4.5wt.%、BaCO3:15.0wt.%-18.0wt.%、ZnO:3.0wt.%-7.0wt.%、TiO2：2.0wt%-3.5wt.%。
进一步地，所述基体材料包括铝基体、45钢以及硬质合金。
进一步地，所述粘接层为AB胶。
进一步地，所述AB胶中A胶和B胶的质量比为1:1。
进一步地，所述磨料为CBN（立方氮化硼）磨料。
进一步地，所述磨料粒度分布为100-320目，砂轮设计浓度为130%-220%。
本发明的目的之二采用以下技术方案实现：
一种磨削砂轮制造方法，用于制造上述磨削砂轮，包括以下步骤：
陶瓷结合剂原料制备：将原料SiO2:41.0wt.%-50.0wt.%、H3BO4:19.2wt%-25.0wt.%、Al2O3:4.1wt.%-6.5wt%、Li2CO3:6.0wt.%-8.0wt.%、Na2CO3:2.5wt.%-4.5wt.%、BaCO3:15.0wt.%-18.0wt.%、ZnO:3.0wt.%-7.0wt.%、TiO2：2.0wt%-3.5wt.%混合均匀，高温熔炼，急冷后通过研磨烘干得到相应的陶瓷结合剂原料；
称量并混合原料：称量结合剂、磨料以及粘接剂，并将结合剂、磨料以及粘接剂混合均匀，所述陶瓷结合剂含量为14wt.%-30wt.%，所述粘结剂含量为2 wt.%-4 wt.%；
润湿：将混合好的原料加入0.5wt.%-1.5 wt.%的水进行润湿；
压制：采用定模成型双向加压的方式进行压制；
烘干烧结：将压制好的磨料层干燥，然后进行烧结；
粘接：将磨料层通过AB胶粘接在基体上；
尺寸加工：将磨料层加工成所需尺寸。
进一步地，在所述压制步骤中，压力为5 MPa -10 MPa，保压时间为10 s。
进一步地，在所述润湿步骤后，润湿的原料还需经过筛网过筛。
进一步地，在所述粘接步骤前，先用丙酮或者酒精将基体和磨料层的粘接面清洗干净，然后将磨料层粘接在基体上。
相比现有技术，本发明磨削砂轮具有保形性好、加工工件表面质量高、磨削精度高、使用寿命长等优点，因此陶瓷CBN砂轮能够大大提高导轨滚道加工精度和加工效率；并且由于CBN磨料的非亲铁性特点而被广泛应用于铸铁类、高速钢、工具钢类等材料的磨削加工。
附图说明
图1为本发明磨削砂轮的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在另一中间组件，通过中间组件固定。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在另一中间组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在另一中间组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，为本发明一种磨削砂轮，磨削砂轮包括基体、粘接层以及磨料层。
基体由铝基体、45钢、硬质合金中任一材料制成。基体内径H为6mm-15mm，高度T为10mm-35mm。
粘接层使用AB胶，AB胶由A胶和B胶按照质量比1:1混合形成。
磨料层包括陶瓷结合剂、磨料以及粘结剂。陶瓷结合剂含量为14wt.%-30wt.%，粘结剂含量为2 wt.%-4 wt.%。优选的，粘结剂含量为3 wt.%。粘结剂的作用时保证磨料层能够压制成型。陶瓷结合剂的组分含量为SiO2:41.0wt.%-50.0wt.%、H3BO4:19.2wt%-25.0wt.%、Al2O3:4.1wt.%-6.5wt%、Li2CO3:6.0wt.%-8.0wt.%、Na2CO3:2.5wt.%-4.5wt.%、BaCO3:15.0wt.%-18.0wt.%、ZnO:3.0wt.%-7.0wt.%、TiO2：2.0wt%-3.5wt.%。磨料为CBN（立方氮化硼）磨料。磨料粒度分布为100-320目，砂轮设计浓度为130%-220%。粘结剂为糊精粉、糊精液、树脂液或聚乙烯醇中的任意一种。
磨料层的规格尺寸为：外径D为15mm-80mm，行宽X为5mm-35mm，高度U为3mm-15mm；根据加工工件需求，将磨料层进行R角修整，R值在0.3 mm -10 mm。
本发明还涉及上述磨削砂轮的制作方法，包括以下步骤：
陶瓷结合剂原料制备：将原料SiO2:41.0wt.%-50.0wt.%、H3BO4:19.2wt%-25.0wt.%、Al2O3:4.1wt.%-6.5wt%、Li2CO3:6.0wt.%-8.0wt.%、Na2CO3:2.5wt.%-4.5wt.%、BaCO3:15.0wt.%-18.0wt.%、ZnO:3.0wt.%-7.0wt.%、TiO2：2.0wt%-3.5wt.%混合均匀，高温熔炼，急冷后通过研磨烘干得到相应的陶瓷结合剂原料；
称量并混合原料：称量结合剂、磨料以及粘接剂，并将结合剂、磨料以及粘接剂混合均匀，所述陶瓷结合剂含量为14wt.%-30wt.%，所述粘结剂含量为2 wt.%-4 wt.%；
润湿：将混合好的原料加入0.5wt.%-1.5 wt.%的水进行润湿；
压制：采用定模成型双向加压的方式进行压制；
烘干烧结：将压制好的磨料层干燥，然后进行烧结；
粘接：将磨料层通过AB胶粘接在基体上；
尺寸加工：将磨料层加工成所需尺寸。
陶瓷结合剂原料制备步骤中，原料混合采用自动混料机，混合1小时；高温熔炼采用刚玉坩埚，熔炼温度为1440℃；急冷采用水淬；研磨采用球磨。
润湿步骤中，优选的，水为1 wt.%。在压制步骤之前，还需将润湿的原料过60目筛网。
在压制步骤中，压力为5 MPa -10 MPa，保压时间为10 s。这样使得磨料层的受力更加均匀，避免了在干燥和烧结过程中出现开裂的现象。
烘干烧结步骤中，将压制好的砂轮磨料层放入烘干箱中干燥2-3 h，然后放入马弗炉中进行烧结。
在粘接步骤前，先用丙酮或者酒精将基体和磨料层的粘接面清洗干净，然后将磨料层粘接在基体上。必须AB胶完全固化后，再进行尺寸加工步骤。
通过上述方法制造的磨削砂轮具有保形性好、加工工件表面质量高、磨削精度高、使用寿命长等优点，因此能够大大提高导轨滚道加工精度和加工效率；并且由于CBN磨料的非亲铁性特点而被广泛应用于铸铁类、高速钢、工具钢类等材料的磨削加工。
磨削砂轮进行磨削测试时，磨削的工件材质是经淬火调质后的20CrMo，其表面的硬度达到HRC58-62。磨削时砂轮线速度在35m/s-50m/s，磨削进给速度最高达到8000mm/min，是普磨砂轮的2-4倍，加工后工件直线度在0.005mm以内，优于同等条件下普磨砂轮加工精度，光洁度Ra≤0.5μm。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进演变，都是依据本发明实质技术对以上实施例做的等同修饰与演变，这些都属于本发明的保护范围。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种复合金刚石磨块及其制备方法