專利名稱：一種仿形磨高速磨削cbn陶瓷高速砂輪及制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域，具體說(shuō)是一種CBN (立方氮化硼)陶瓷高速砂輪，更具體說(shuō)是一種用于節(jié)能高檔汽車曲軸法蘭外圓端面仿形磨高速磨削的CBN陶瓷高速砂輪及制備方法。
背景技術(shù)：
由于油價(jià)上漲、原材料成本上升、人民幣升值以及國(guó)家對(duì)節(jié)能汽車各種優(yōu)惠政策等多種因素的影響，市場(chǎng)對(duì)環(huán)保、節(jié)能新動(dòng)力汽車的呼聲越來(lái)越高。這就要求汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的性能越來(lái)越優(yōu)良，作為發(fā)動(dòng)機(jī)重要零部件的凸輪軸曲軸加工的精密程度直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能效果，國(guó)內(nèi)目前對(duì)于此方面還沒(méi)有成型技術(shù)，迫切需要研制出一種用于節(jié)能高檔汽車曲軸法蘭外圓端面仿形磨高速磨削CBN砂輪。 CBN陶瓷砂輪主要由鋼基體和工作磨料層兩部分組成，工作磨料層主要成分為陶瓷結(jié)合劑和CBN，傳統(tǒng)CBN陶瓷結(jié)合劑燒成溫度一般為900_950°C，抗折強(qiáng)度一般為75MPa，此溫度下CBN強(qiáng)度損失10%左右，且CBN磨料尖角鈍化。陶瓷結(jié)合劑強(qiáng)度越大，砂輪修整周期越長(zhǎng)，壽命越高。CBN尖角和強(qiáng)度，影響砂輪切削效率。

發(fā)明內(nèi)容
為提高砂輪整體性能，本發(fā)明提供一種低溫陶瓷結(jié)合劑CBN高速砂輪，陶瓷結(jié)合劑燒成溫度為750°C，但抗折強(qiáng)度能達(dá)到115MPa，此溫度下CBN強(qiáng)度基本不損失，切棱角分明，大大提高了 CBN砂輪切削性能。具體方案如下一種仿形磨高速磨削CBN陶瓷高速砂輪，包括鋼基體和工作磨料層，其特征在于所述磨料層的材料按體積比低溫結(jié)合劑32-38，白剛玉4-6，陶瓷漂珠9-12，CBN45-55 ;所述低溫結(jié)合劑的材料按體積比納米級(jí)三氧化二鋁8-12，納米級(jí)二氧化硅8-12，預(yù)熔陶瓷粉75-85 ;所述預(yù)熔陶瓷粉的材料按體積比三氧化二鋁19-24，二氧化硅45-55，氧化鈉
2.5-3. 5，氧化鉀3. 8-4. 2，氧化鋰O. 8-1. 2，二氧化鈦I. 5-2. 5，三氧化二硼6-9 ；本發(fā)明還公開(kāi)了一種所述CBN陶瓷高速砂輪的制備方法，具體如下一、低溫結(jié)合劑制備I、預(yù)熔陶瓷粉的制備按體積比三氧化二鋁19-24，二氧化硅45-55，氧化鈉2. 5-3. 5，氧化鉀3. 8-4. 2，氧化鋰O. 8-1. 2，二氧化鈦I. 5-2. 5，三氧化二硼6-9將原料混合后，經(jīng)1600度保溫2小時(shí)燒成，再水冷、破碎、過(guò)240標(biāo)準(zhǔn)篩、篩下粉末、烘干，制得預(yù)熔陶瓷粉；2、低溫結(jié)合劑的制備按體積比納米級(jí)二氧化二招8_12，納米級(jí)二氧化娃8_12，預(yù)溶陶瓷粉75_85，將原料混合，經(jīng)球磨混合均勻，所得制品為低溫結(jié)合劑；二、工作磨料層的制備按體積比低溫結(jié)合劑32-38，白剛玉4-6，陶瓷漂珠9_12，CBN45-55，將上述材料按通用方法設(shè)置在基體上后，按設(shè)定的溫度曲線燒結(jié)，制得成品；所述溫度曲線為20°C經(jīng)過(guò)2小時(shí)升溫至150°C，再經(jīng)3小時(shí)升溫至500°C，再經(jīng)3小時(shí)升溫至750°C，最后750°C保溫6小時(shí)；在燒結(jié)過(guò)程中，采用惰性氣體保護(hù)；所述CBN陶瓷高速砂輪應(yīng)用于節(jié)能高檔汽車曲軸法蘭外圓端面仿形磨高速磨削。本發(fā)明材料配方的特點(diǎn)A、結(jié)合劑燒成溫度低，抗折強(qiáng)度高，對(duì)磨料粘結(jié)性好；B、高溫預(yù)熔陶瓷的加入降低了結(jié)合劑燒成溫度，并提高了結(jié)合劑對(duì)磨料的潤(rùn)濕性； CXBN陶瓷工作層中加入適量的金剛石，能在一定程度上提高磨粒切削效率，并能降低成本；D、納米材料的引入大大提高了結(jié)合劑對(duì)磨料的包裹能力、強(qiáng)度、燒結(jié)溫度。將混合好的物料加入聚乙烯水溶液，壓制成固定形狀，干燥后進(jìn)高溫爐燒結(jié)。本發(fā)明制備方法的工藝特點(diǎn)A、陶瓷工作層燒結(jié)溫度按特定溫度曲線，根據(jù)陶瓷產(chǎn)品高溫?zé)Y(jié)特殊性，本發(fā)明公開(kāi)了適合陶瓷CBN砂輪的燒結(jié)溫度曲線，在不同溫度范圍內(nèi)升溫速率也有區(qū)別，溫度曲線在數(shù)顯控溫表的控制下得到精確控制，從而保證產(chǎn)品達(dá)到預(yù)期目的。B、陶瓷CBN砂輪工作層高溫?zé)Y(jié)過(guò)程中采取同惰性氣體保護(hù)焙燒方式，保證CBN強(qiáng)度不變化，表面無(wú)燒損。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I一、低溫結(jié)合劑制備I、預(yù)熔陶瓷粉的制備按材料配比為(按體積比)三氧化二鋁19，二氧化硅50，氧化鈉3. 5，氧化鉀3. 8，氧化鋰1，二氧化鈦2. 5，三氧化二硼6，將原料混合后，經(jīng)1600度保溫2小時(shí)燒成，再水冷、破碎、過(guò)240標(biāo)準(zhǔn)篩、篩下粉末、烘干,制得預(yù)熔陶瓷粉；2、低溫結(jié)合劑的制備按材料配比為(按體積比)納米級(jí)三氧化二鋁8，納米級(jí)二氧化硅10，預(yù)熔陶瓷粉85，將原料混合，經(jīng)球磨混合均勻，所得制品為低溫結(jié)合劑；二、工作磨料層的制備按下述配比稱取磨料層(按體積比)低溫結(jié)合劑32，白剛玉5，陶瓷漂珠12，CBN45，將上述材料按通用方法設(shè)置在基體上后，按設(shè)定的溫度曲線燒結(jié)，制得成品；所述溫度曲線為20°C經(jīng)過(guò)2小時(shí)升溫至150°C，再經(jīng)3小時(shí)升溫至500°C，再經(jīng)3小時(shí)升溫至750°C，最后750°C保溫6小時(shí)；在燒結(jié)過(guò)程中，采用氦氣保護(hù)；實(shí)施例2—、低溫結(jié)合劑制備I、預(yù)熔陶瓷粉的制備按材料配比為(按體積比)三氧化二鋁25，二氧化硅55，氧化鈉2. 5，氧化鉀4. 2，氧化鋰I. 2，二氧化鈦I. 5，三氧化二硼9，將原料混合后，經(jīng)1600度保溫2小時(shí)燒成，再水冷、破碎、過(guò)240標(biāo)準(zhǔn)篩、篩下粉末、烘干,制得預(yù)熔陶瓷粉；2、低溫結(jié)合劑的制備按材料配比為(按體積比)納米級(jí)三氧化二鋁12，納米級(jí)二氧化硅12，預(yù)熔陶瓷粉75，將原料混合，經(jīng)球磨混合均勻，所得制品為低溫結(jié)合劑；二、工作磨料層的制備按下述配比稱取磨料層(按體積比)低溫結(jié)合劑38，白剛玉6，陶瓷漂珠8，CBN55，將上述材料按通用方法設(shè)置在基體上后，按設(shè)定的溫度曲線燒結(jié)，制得成品；所述溫度曲線為20°C經(jīng)過(guò)2小時(shí)升溫至150°C，再經(jīng)3小時(shí)升溫至500°C，再經(jīng)3小時(shí)升溫至750°C，最后750°C保溫6小時(shí)；在燒結(jié)過(guò)程中，采用氬氣保護(hù)；實(shí)施例3 一、低溫結(jié)合劑制備I、預(yù)熔陶瓷粉的制備按材料配比為(按體積比):三氧化二鋁21，二氧化硅45，氧化鈉3，氧化鉀4，氧化鋰O. 8，二氧化鈦2，三氧化二硼7. 5將原料混合后，經(jīng)1600度保溫2小時(shí)燒成，再水冷、破碎、過(guò)240標(biāo)準(zhǔn)篩、篩下粉末、烘干,制得預(yù)熔陶瓷粉；2、低溫結(jié)合劑的制備按材料配比為(按體積比)納米級(jí)三氧化二鋁10，納米級(jí)二氧化硅8，預(yù)熔陶瓷粉80，將原料混合，經(jīng)球磨混合均勻，所得制品為低溫結(jié)合劑；二、工作磨料層的制備按下述配比稱取磨料層(按體積比)低溫結(jié)合劑35，白剛玉4，陶瓷漂珠11，CBN50,將上述材料按通用方法設(shè)置在基體上后，按設(shè)定的溫度曲線燒結(jié)，制得成品；所述溫度曲線為20°C經(jīng)過(guò)2小時(shí)升溫至150°C，再經(jīng)3小時(shí)升溫至500°C，再經(jīng)3小時(shí)升溫至750°C，最后750°C保溫6小時(shí)；在燒結(jié)過(guò)程中，采用氖氣保護(hù)；表I為本發(fā)明的CBN陶瓷高速砂輪與日本豐田萬(wàn)磨砂輪加工同類產(chǎn)品參數(shù)比較表I
參數(shù)節(jié)拍粗糙度修整周期直線度壽命
豐田萬(wàn)磨 16SO. 2-0.4 70法蘭/修 0.0015mm I萬(wàn)
本發(fā)明16SO. 15-0. 3 100 法蘭 / 0.0012mm L 3 萬(wàn)
___I 修 __
權(quán)利要求
1.一種仿形磨高速磨削CBN陶瓷高速砂輪，包括鋼基體和工作磨料層，其特征在于所述磨料層的材料按體積比為低溫結(jié)合劑32-38，白剛玉4-6，陶瓷漂珠9-12，CBN45-55 ;所述低溫結(jié)合劑的材料按體積比為納米級(jí)三氧化二鋁8-12，納米級(jí)二氧化硅8-12，預(yù)熔陶瓷粉75-85 ;所述預(yù)熔陶瓷粉的材料按體積比為三氧化二鋁19-24，二氧化硅45-55，氧化鈉2. 5-3. 5，氧化鉀3. 8-4. 2，氧化鋰O. 8-1. 2，二氧化鈦I. 5-2. 5，三氧化二硼6-9。
2.—種權(quán)利要求I所述仿形磨高速磨削CBN陶瓷高速砂輪的制備方法，具體如下 一、低溫結(jié)合劑制備 1)預(yù)熔陶瓷粉的制備 按體積比三氧化二鋁19-24，二氧化硅45-55，氧化鈉2. 5-3. 5，氧化鉀3. 8-4. 2，氧化鋰O. 8-1. 2，二氧化鈦I. 5-2. 5，三氧化二硼6-9將原料混合后，經(jīng)1600度保溫2小時(shí)燒成，再水冷、破碎、過(guò)240標(biāo)準(zhǔn)篩、篩下粉末、烘干，制得預(yù)熔陶瓷粉； 2)低溫結(jié)合劑的制備 按體積比納米級(jí)二氧化二招8_12，納米級(jí)二氧化娃8_12，預(yù)溶陶瓷粉75_85，將原料混合，經(jīng)球磨混合均勻，所得制品為低溫結(jié)合劑； 二、工作磨料層的制備 按體積比稱取磨料層低溫結(jié)合劑32-38，白剛玉4-6，陶瓷漂珠9-12，CBN45-55，將上述材料按通用方法設(shè)置在基體上后，按設(shè)定的溫度曲線燒結(jié)，制得成品；所述溫度曲線為20°C經(jīng)過(guò)2小時(shí)升溫至150°C，再經(jīng)3小時(shí)升溫至500°C，再經(jīng)3小時(shí)升溫至750°C，最后750°C保溫6小時(shí)；在燒結(jié)過(guò)程中，采用惰性氣體保護(hù)。
3.—種權(quán)利要求I所述仿形磨高速磨削CBN陶瓷高速砂輪的應(yīng)用，其特征在于用于節(jié)能高檔汽車曲軸法蘭外圓端面仿形磨高速磨削。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種仿形磨高速磨削CBN陶瓷高速砂輪及制備方法和應(yīng)用，所述砂輪包括鋼基體和工作磨料層，所述磨料層的材料按體積比低溫結(jié)合劑32-38，白剛玉4-6，陶瓷漂珠9-12，CBN45-55；所述低溫結(jié)合劑的材料按體積比納米級(jí)三氧化二鋁8-12，納米級(jí)二氧化硅8-12，預(yù)熔陶瓷粉75-85；所述預(yù)熔陶瓷粉的材料按體積比三氧化二鋁19-24，二氧化硅45-55，氧化鈉2.5-3.5，氧化鉀3.8-4.2，氧化鋰0.8-1.2，二氧化鈦1.5-2.5，三氧化二硼6-9。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是陶瓷結(jié)合劑燒成溫度為750℃，但抗折強(qiáng)度能達(dá)到115MPa，此溫度下CBN強(qiáng)度基本不損失，大大提高了CBN砂輪切削性能。
文檔編號(hào)B24D3/00GK102814748SQ20111015283
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2011年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月9日
發(fā)明者呂升東, 李猛, 李延海 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)中科超硬磨具磨削研究所