專利名稱：超硬磨料砂輪工作層節(jié)塊半徑方向壓制成型模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種超硬磨料砂輪的加工工藝，具體地說(shuō)是涉及一種沿半徑方向 壓制超硬磨料砂輪的成型模具。
背景技術(shù)：
超硬磨料砂輪采用壓制的成型方式，包括整體壓制方法和分塊壓制方法。分塊壓 制方法是將砂輪整環(huán)工作層均分為若干砂輪節(jié)塊后單獨(dú)壓制。整體壓制方法應(yīng)用于尺寸較 小的砂輪，尺寸較大的超硬磨料砂輪工作層的成型基本上不采用整體壓制方法，而是采用 壓制節(jié)塊的方法，砂輪節(jié)塊經(jīng)過壓制成型、干燥、燒結(jié)后粘接在砂輪基體上。長(zhǎng)期以來(lái)，砂輪 節(jié)塊壓制方向仍然按照整體成型的方法沿著砂輪軸向壓制成型。因此，成型模具也是按照 砂輪軸向壓制的思路進(jìn)行設(shè)計(jì)。沿砂輪軸向壓制的模具結(jié)構(gòu)和原理如附圖1、圖2所示，模具由?？?、上壓頭1和 下壓頭3組成，壓機(jī)對(duì)上、下壓頭施壓，使松散料成為具有一定強(qiáng)度的坯體。可以看出軸向 壓制方式下施加的壓力方向與砂輪2回轉(zhuǎn)軸線的方向平行。大部分的超硬材料砂輪工作層的軸向高度尺寸都遠(yuǎn)大于半徑方向厚度尺寸，甚至 相差十倍以上。當(dāng)砂輪節(jié)塊的軸向高度是其半徑方向厚度的二倍以上時(shí)，沿軸向壓制方向 成型的砂輪節(jié)塊存在兩端面密度最大，中間部位的密度最小，從兩端向中間部位逐漸變化 的現(xiàn)象，是由于固有壓力傳遞過程中的壓力損失產(chǎn)生的，不能從根本上消除。密度不均勻的 表觀現(xiàn)象就是沿軸向壓制方向砂輪節(jié)塊的表面顏色不一致，兩端面顏色深，中間顏色淺。砂 輪節(jié)塊燒成后容易出現(xiàn)變形、開裂問題。對(duì)同一砂輪節(jié)塊兩端部位和中間部位取樣測(cè)量密 度后發(fā)現(xiàn)，密度差別較大。這種密度差別隨著砂輪節(jié)塊軸向高度尺寸的增大而增大。由于 上述現(xiàn)象的存在，導(dǎo)致成品砂輪在磨削過程中出現(xiàn)諸多問題，主要表現(xiàn)在砂輪不能正常磨 削；砂輪出現(xiàn)不均勻磨損；砂輪耐用度低、壽命短；磨削工件精度低，廢品率高；磨削工件表 面質(zhì)量差。產(chǎn)生密度不均勻現(xiàn)象的原因主要是受到摩擦力的影響。摩擦力包括內(nèi)部摩擦力和 外部摩擦力，內(nèi)部摩擦力指成型料顆粒之間相互摩擦產(chǎn)生的力，外部摩擦力指成型料和模 腔內(nèi)壁之間的摩擦力。軸向壓制過程中，每一層磨料所受到的摩擦力，是其上、下兩個(gè)方向 磨料受到的摩擦力的累積，因此中間部位受到的摩擦力最大，兩端摩擦力最小。由于摩擦力 的影響，導(dǎo)致壓制方向的壓力產(chǎn)生損耗，兩端受到的壓力最大，中間部位由于壓力損耗大受 到的壓力最小，導(dǎo)致中間部位的密度達(dá)不到設(shè)計(jì)密度，而兩端的密度則會(huì)超過設(shè)計(jì)密度。砂 輪節(jié)塊高度尺寸越大，壓力傳遞行程越長(zhǎng)，壓力損耗越大，密度越不均勻。為了提高砂輪節(jié)塊的密度均勻性，軸向壓制過程一次成型常通過多次投料、刮料、 預(yù)壓來(lái)提高密度均勻性，成型時(shí)間比較長(zhǎng)，工藝不穩(wěn)定，對(duì)工人要求高。通過多次投料、刮料 雖然一定程度上能夠提高砂輪節(jié)塊的密度均勻性，但是砂輪節(jié)塊沿軸向仍然是不均勻的， 砂輪質(zhì)量非常不穩(wěn)定，仍然會(huì)出現(xiàn)前述不正常現(xiàn)象。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種能提高砂輪節(jié)塊密度均勻性、且能縮短砂輪成型時(shí)間的超硬 磨料砂輪工作層節(jié)塊半徑方向壓制成型模具。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案本實(shí)用新型包括模框，所述模框中間設(shè)置四方通孔，在四方通孔的上方設(shè)置底面 為凹面的上壓頭，在四方通孔的下方設(shè)置頂面為凸面的下壓頭。所述的?？?、上壓頭和下壓頭均采用經(jīng)淬硬的9SiCr合金鋼或40Cr合金鋼。所述的?？?yàn)閳A柱體。采用上述技術(shù)方案的本實(shí)用新型，與軸向壓制成型模具相比，采用半徑方向壓制 成型模具有以下有益效果1.沿著砂輪的半徑方向壓制弧形砂輪節(jié)塊，從而能夠有效提高超硬磨料砂輪節(jié)塊 的密度均勻性，保證砂輪節(jié)塊各部位都達(dá)到設(shè)計(jì)密度。2.成型模具模腔是四方形結(jié)構(gòu)，壓制行程短，減少了壓力損耗；能夠有效解決超 硬材料砂輪工作層變形、開裂問題，減少?gòu)U品的產(chǎn)生，節(jié)約生產(chǎn)成本。3.成品砂輪的磨削性能和磨削工件質(zhì)量等各方面較軸向壓制方法生產(chǎn)的砂輪有 很大提高。4.減少投料、刮料次數(shù)，縮短勞動(dòng)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。5.通過降低模具的高度，有利于砂輪節(jié)塊毛坯出模，同時(shí)能夠減輕模具重量，降低 勞動(dòng)強(qiáng)度?？傊?，本實(shí)用新型適用于陶瓷、樹脂、金屬等結(jié)合劑超硬材料砂輪的成型。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)的整體結(jié)構(gòu)圖；圖2為圖1的俯視圖；圖3為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)圖；圖4為圖3的俯視圖。
具體實(shí)施方式
如圖3、圖4所示，本實(shí)用新型包括?？?，?？?中間設(shè)置四方通孔，在四方通孔 的上方設(shè)置底面為凹面的上壓頭5，在四方通孔的下方設(shè)置頂面為凸面的下壓頭6。上述的 ?？?為圓柱體，且模框8、上壓頭5和下壓頭6均采用經(jīng)淬硬的9SiCr合金鋼，另外還可以 是硬質(zhì)合金、40Cr合金鋼等。以需要成型的砂輪節(jié)塊為砂輪直徑400mm、砂輪工作層軸向厚度45mm、砂輪工作 層半徑方向厚度5mm為例說(shuō)明本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)。在制造時(shí)，?？?通過車、銑、線切割等加 工方式開出一個(gè)60mmX 45mm四方通腔體，上壓頭5和下壓頭6均先磨成60mmX 45mmX 15mm 六面體，然后將上壓頭5的底面加工成弦長(zhǎng)為60mm、弧度為0 400mm的凹面，將下壓頭6的 頂面加工成弦長(zhǎng)為60mm、弧度為0 400mm的凸面；再將下壓頭6放入?？?的四方腔體中， 投入成型料，經(jīng)過攤料、經(jīng)仿形刮料后，組裝上壓頭5，通過壓力機(jī)壓制，出模即得到砂輪工 作層節(jié)塊7。[0025]本實(shí)用新型的原理為由于在軸向壓制方式中對(duì)砂輪密度影響最大的問題就是壓制行程長(zhǎng)、累積摩擦力 大，造成砂輪軸向密度不均勻，本實(shí)用新型通過沿著砂輪節(jié)塊最小的尺寸方向壓制，具體來(lái) 說(shuō)就是沿著砂輪半徑方向壓制，并以此設(shè)計(jì)砂輪成型模具，從而減少了壓頭行程，減小了壓 力傳遞的路程，降低了壓力的損耗，使其能夠有效的削減或消除軸向密度梯度。不但保證 了砂輪節(jié)前的密度均勻性又降低了模具的重量，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，使本實(shí)用新型有效地達(dá) 到了前述目的。另外，四方腔體相對(duì)于軸向壓制中的弧形腔體，更容易改善腔體表面的粗糙 度，從而減少外部摩擦力。
權(quán)利要求一種超硬磨料砂輪工作層節(jié)塊半徑方向壓制成型模具，其特征在于它包括?？?8)，所述?？?8)中間設(shè)置四方通孔，在四方通孔的上方設(shè)置底面為凹面的上壓頭(5)，在四方通孔的下方設(shè)置頂面為凸面的下壓頭(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超硬磨料砂輪工作層節(jié)塊半徑方向壓制成型模具，其特征在 于所述的模框(8)、上壓頭(5)和下壓頭(6)均采用經(jīng)淬硬的9SiCr合金鋼或40Cr合金 鋼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超硬磨料砂輪工作層節(jié)塊半徑方向壓制成型模具，其特征在 于所述的?？?8)為圓柱體。專利摘要本實(shí)用新型公開了一種超硬磨料砂輪工作層節(jié)塊半徑方向壓制成型模具，它包括模框，所述?？蛑虚g設(shè)置四方通孔，在四方通孔的上方設(shè)置底面為凹面的上壓頭，在四方通孔的下方設(shè)置頂面為凸面的下壓頭。采用上述技術(shù)方案的本實(shí)用新型，與軸向壓制成型模具相比，采用半徑方向壓制成型模具有以下有益效果1.沿著砂輪的半徑方向壓制弧形砂輪節(jié)塊，從而能夠有效提高超硬磨料砂輪節(jié)塊的密度均勻性，保證砂輪節(jié)塊各部位都達(dá)到設(shè)計(jì)密度。2.成型模具模腔是四方形結(jié)構(gòu)，壓制行程短，減少了壓力損耗；能夠有效解決超硬材料砂輪工作層變形、開裂問題，減少?gòu)U品的產(chǎn)生，節(jié)約生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)B24D18/00GK201645343SQ201020184229
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月10日
發(fā)明者李學(xué)文, 田書躍, 魯濤 申請(qǐng)人:鄭州磨料磨具磨削研究所;鄭州三磨超硬材料有限公司