一種超硬磨粒磨具整形方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超硬磨粒磨具整形方法，包括如下步驟：1）通過在線加熱使在整形過程中超硬磨粒磨具上的超硬磨?；蚧钚哉螇K至少一方的溫度持續(xù)保持在活化溫度區(qū)內(nèi)；2）將超硬磨粒磨具上的超硬磨粒與活性整形塊進(jìn)行接觸并作相對刻劃運(yùn)動；3）超硬磨粒與活性整形塊中的反應(yīng)性元素發(fā)生反應(yīng)并生成化學(xué)反應(yīng)物，所述的化學(xué)反應(yīng)物被移除；4）實(shí)時測量整形過程中的超硬磨粒磨具形貌，直至所述的超硬磨粒磨具形貌符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，停止所述的步驟1-3。最終通過上述整形步驟達(dá)到去除磨粒多余部分，高效率獲得高形狀精度超硬磨料磨具的目的。
【專利說明】一種超硬磨粒磨具整形方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械加工中超硬磨粒磨具應(yīng)用領(lǐng)域,具體地涉及一種超硬磨粒磨具整形方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超硬磨粒磨具，如砂輪、磨輪、鋸片、鉆頭等，廣泛應(yīng)用于工程陶瓷、半導(dǎo)體材料、硬質(zhì)合金、光學(xué)材料、石材、混凝土等硬脆難加工材料的加工。擁有正確的幾何形狀是超硬磨粒磨具實(shí)現(xiàn)高效、精密、長壽命加工的關(guān)鍵。然而因超硬磨粒粒度、晶型以及位置分布等差異的客觀存在，加上工具制備工藝過程磨粒存在移位等問題，制造出來的超硬磨粒磨具很難擁有預(yù)期、正確的幾何形狀，嚴(yán)重影響其加工使用，因此在使用前必須對其進(jìn)行整形，即通過加工將超硬磨粒磨上多余的磨粒移除，從而使其輪廓幾何形狀得到矯正。目前整形方法有機(jī)械整形、脈沖激光整形、電火花-機(jī)械整形和化學(xué)修整等。機(jī)械式整形屬于“硬碰硬”的干涉撞擊去除過程，這必然導(dǎo)致造成整形過程砂輪金剛石磨粒產(chǎn)生大量破損和不必要的脫落，從而極大降低了砂輪的整形精度和砂輪的磨削能力；脈沖激光整形所采用的激光發(fā)生器設(shè)備昂貴，耗能大，操作復(fù)雜，生產(chǎn)成本高?；瘜W(xué)修整法，通過一定的化學(xué)反應(yīng)使金剛石磨粒逐層去除，修整精度較高，但由于化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的條件較苛刻，目前已有的機(jī)械化學(xué)式修整法修整效率較低。
[0003]馬宏路報(bào)道了用聲光調(diào)QYAG脈沖激光修整超硬磨料砂輪的方法，從脈沖激光修整超硬磨料砂輪的機(jī)理出發(fā)，利用閉環(huán)控制單脈沖的輸出，進(jìn)行系統(tǒng)地青銅金剛石砂輪修整實(shí)驗(yàn)。該方法所需設(shè)備昂貴，操作過程復(fù)雜，耗能大，不適合實(shí)際的生產(chǎn)應(yīng)用。
[0004]王平等報(bào)道了對鑄鐵微細(xì)金剛石、CBN砂輪采用電火花一機(jī)械復(fù)合快速精密整形方法，修整后砂輪表面光滑，形狀精度高，磨粒等高性好，適合起精密鏡面磨削用。2006.6.14公開的專利號CN200510032590.7的中國發(fā)明專利公開了一種金屬結(jié)合劑超硬磨料砂輪的電火花一機(jī)械復(fù)合整形方法，首先對砂輪進(jìn)行電火花整形，直至電火花無法生成；然后采用制動式碳化硅滾輪來進(jìn)行機(jī)械整形，直至將突出的磨粒磨除，即出刃高度為零。電火花一機(jī)械復(fù)合整形方法中，電火花是用于除去多余的結(jié)合劑，而對突出磨粒的去除依然采用機(jī)械滾壓完成，易對磨粒產(chǎn)生大量破損和不必要的脫落。
[0005]王帥等利用釬焊金剛石砂輪磨削低碳鋼的機(jī)械化學(xué)方法修整金剛石砂輪，通過金剛石與鋼塊劃擦在劃擦界面形成瞬時高溫，而使與鐵直接接觸的金剛石磨粒自由表面局部區(qū)域由于高溫而發(fā)生石墨化；另一方面在高溫下，金剛石的碳原子與鋼中的鐵原子相互親和擴(kuò)散，形成強(qiáng)度較低的Fe3C層粘附在金剛石的表面，與形成的石墨一起同時被油石塊磨粒去除。韓帥等采用Crl2鋼塊對金剛石砂輪進(jìn)行修整，通過機(jī)械化學(xué)磨損去除金剛石磨粒材料，達(dá)到對金剛石磨粒砂輪進(jìn)行整形的目的。上述機(jī)械化學(xué)整形方法均是利用摩擦產(chǎn)生的熱使磨粒與活性金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，由于摩擦所產(chǎn)生的熱量有限，使得反應(yīng)溫度不高，導(dǎo)致整形效率低下。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種超硬磨粒磨具整形方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。
[0007]本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：
[0008]一種超硬磨粒磨具整形方法，包括如下步驟：
[0009]I)通過在線加熱使在整形過程中超硬磨粒磨具上的超硬磨粒和活性整形塊兩部分至少一方的溫度持續(xù)保持在活化溫度區(qū)內(nèi)；
[0010]2)將超硬磨粒磨具上的超硬磨粒與活性整形塊進(jìn)行接觸并作相對刻劃運(yùn)動；
[0011]3)超硬磨粒與活性整形塊中的反應(yīng)性元素發(fā)生反應(yīng)并生成化學(xué)反應(yīng)物，所述的化學(xué)反應(yīng)物被移除；
[0012]4)實(shí)時測量整形過程中的超硬磨粒磨具形貌，直至所述的超硬磨粒磨具形貌符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，停止所述的步驟1-3。
[0013]所述的超硬磨粒為金剛石或立方氮化硼磨粒，也可以是表面經(jīng)過金屬化處理的金剛石或立方氮化硼磨粒，超硬磨粒粒徑范圍為O. 02mm-0. 8mm。
[0014]所述的反應(yīng)性元素是鐵、鈦、鉻、鎢、鈷、釩、鑰、鋯或鋁元素中的一種或多種的合金。
[0015]所述的活化溫度區(qū)范圍為200°C -1000°C。
[0016]所述的相對刻劃運(yùn)動是所述的超硬磨粒與所述的活性整形塊之間存在運(yùn)動速度差的接觸。
[0017]進(jìn)一步的，所述的運(yùn)動速度差的范圍為0-100m/s，所述的接觸的深度范圍為
O.I μ m-10 μ m。
[0018]進(jìn)一步的，所述的超硬磨粒與所述的活性整形塊兩者運(yùn)動的方向?yàn)橥颉⒎聪蚧蛴薪嵌冉徊妗?br> [0019]進(jìn)一步的，所述的角度交叉的范圍為0-60°。
[0020]所述步驟3)中所述的化學(xué)反應(yīng)物通過所述的超硬磨粒與所述活性整形塊進(jìn)行所述的相對刻劃運(yùn)動時產(chǎn)生的機(jī)械作用移除。
[0021]進(jìn)一步的，經(jīng)過機(jī)械研磨移除所述的化學(xué)反應(yīng)物。
[0022]本技術(shù)方案與【背景技術(shù)】相比，它具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0023]在活化溫度區(qū)超硬磨粒與活性整形塊中的反應(yīng)性元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成可被容易移除的化學(xué)反應(yīng)物，從而達(dá)到對超硬磨粒磨具進(jìn)行整形的目的，該方法避免了機(jī)械式整形導(dǎo)致造成整形過程磨粒產(chǎn)生大量破損和不必要的脫落的副作用；同時也避免了化學(xué)修整法在常溫情況下導(dǎo)致整形效率低下的問題；此外該方法所采用設(shè)備均為常規(guī)設(shè)備相比脈沖激光整形方法，操作過程簡單，生產(chǎn)成本低，適合在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的內(nèi)容并不限于此。
[0025]實(shí)施例I
[0026]活性整形塊采用90%Ti、6%Al、4%V均質(zhì)合金，通過公知加熱方法加熱使得活性整形塊一直保溫在600°C。金剛石砂輪以線速度lOm/s，接觸深度I μ m,相對于活性整形塊做往復(fù)切入運(yùn)動。在這個往復(fù)接觸過程中，超硬砂輪上的磨粒與活性整形塊中的Ti、Al、V元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并在接觸的機(jī)械作用下發(fā)生移除，將砂輪上磨粒多余部分快速磨除。實(shí)時測量整形過程中的超硬磨粒磨具形貌，當(dāng)超硬磨粒磨具形貌符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，停止整形加工，最終獲得高精度的砂輪幾何輪廓。
[0027]實(shí)施例2
[0028]將采用30%Fe、20%Cu、15%Ni、7%Sn、8%Zn和20%活性合金粉（活性合金粉成分為76%Ni、14%Cr、10%P)均勻混合后通過燒結(jié)成形成活性整形塊。通過加熱并保溫700°C。金剛石砂輪以線速度30m/s，接觸深度10 μ m相對于活性整形塊做往復(fù)切入運(yùn)動。在這個往復(fù)接觸過程中，超硬砂輪上的磨粒與活性整形塊中的Fe和Cr元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并在接觸的機(jī)械作用下發(fā)生移除，從而將砂輪上磨粒多余部分快速磨除，獲得高精度的砂輪幾何輪廓。實(shí)時測量整形過程中的超硬磨粒磨具形貌，當(dāng)超硬磨粒磨具形貌符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，停止整形加工，最終獲得高精度的砂輪幾何輪廓。
[0029]實(shí)施例3
[0030]將采用42%Ag、38%Cu和20%Ti均質(zhì)合金作為活性修整塊，通過加熱并保溫在750°C。立方氮化硼以線速度8m/s，接觸深度O. Ιμπι相對于活性整形塊做往復(fù)切入運(yùn)動。在這個往復(fù)接觸過程中，超硬砂輪上的立方氮化硼磨粒中的N和B元素與活性整形塊中的Ti元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并在接觸的機(jī)械作用下發(fā)生移除，從而將砂輪上磨粒多余部分快速磨除，獲得高精度的砂輪幾何輪廓。實(shí)時測量整形過程中的超硬磨粒磨具形貌，當(dāng)超硬磨粒磨具形貌符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，停止整形加工，最終獲得高精度的砂輪幾何輪廓。
[0031]實(shí)施例4
[0032]將采用42%Ag、38%Cu和20%Ti均質(zhì)合金作為活性修整塊，通過加熱并保溫在9000C。立方氮化硼以線速度100m/S，接觸深度8 μ m相對于活性整形塊做往復(fù)切入運(yùn)動。在這個往復(fù)接觸過程中，超硬砂輪上的立方氮化硼磨粒中的N和B元素與活性整形塊中的Ti元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并在接觸的機(jī)械作用下發(fā)生移除，從而將砂輪上磨粒多余部分快速磨除，獲得高精度的砂輪幾何輪廓。實(shí)時測量整形過程中的超硬磨粒磨具形貌，當(dāng)超硬磨粒磨具形貌符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，停止整形加工，最終獲得高精度的砂輪幾何輪廓。
[0033]實(shí)施案例5
[0034]活性整形塊采用82%Ni-8%Cr-3%B-5%Si_2%Fe均質(zhì)合金，通過公知加熱方法加熱使得活性整形塊一直保溫在1000°c。金剛石砂輪以線速度lOm/s，接觸深度10 μ m，相對于活性整形塊做往復(fù)切入運(yùn)動。在這個往復(fù)接觸過程中，超硬砂輪上的磨粒與活性整形塊中的Cr元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并在接觸的機(jī)械作用下發(fā)生移除，將砂輪上磨粒多余部分快速磨除。實(shí)時測量整形過程中的超硬磨粒磨具形貌，當(dāng)超硬磨粒磨具形貌符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，停止整形加工，最終獲得高精度的砂輪幾何輪廓。
[0035]上述實(shí)施例僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的構(gòu)思并不局限于此，凡利用本發(fā)明的構(gòu)思對本發(fā)明進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性的改動，均應(yīng)屬于侵犯本發(fā)明保護(hù)范圍的行為。
【權(quán)利要求】
1.一種超硬磨粒磨具整形方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)通過在線加熱使在整形過程中超硬磨粒磨具上的超硬磨?；蚧钚哉螇K至少一方的溫度持續(xù)保持在活化溫度區(qū)內(nèi)； 2)將超硬磨粒磨具上的超硬磨粒與活性整形塊進(jìn)行接觸并作相對刻劃運(yùn)動； 3)超硬磨粒與活性整形塊中的反應(yīng)性元素發(fā)生反應(yīng)并生成化學(xué)反應(yīng)物,所述的化學(xué)反應(yīng)物被移除； 4)實(shí)時測量整形過程中的超硬磨粒磨具形貌，直至所述的超硬磨粒磨具形貌符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，停止所述的步驟1-3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超硬磨粒磨具整形方法，其特征在于:所述的超硬磨粒為金剛石或立方氮化硼磨粒。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種超硬磨粒磨具整形方法，其特征在于:所述的超硬磨粒表面經(jīng)過金屬化處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的一種超硬磨粒磨具整形方法，其特征在于:所述的超硬磨粒粒徑范圍為0.02mm-0.8mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超硬磨粒磨具整形方法，其特征在于:所述的反應(yīng)性元素是鐵、鈦、鉻、鶴、鈷、銀、鑰、錯或招元素中的一種或多種的合金。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超硬磨粒磨具整形方法，其特征在于:所述的活化溫度區(qū)范圍為 200°C -1000°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超硬磨粒磨具整形方法，其特征在于:所述的相對刻劃運(yùn)動是所述的超硬磨粒與所述的活性整形塊之間存在運(yùn)動速度差的接觸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種超硬磨粒磨具整形方法，其特征在于:所述的運(yùn)動速度差的范圍為0-100m/s，所述的接觸的深度范圍為0.1 u m-10 u m。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種超硬磨粒磨具整形方法，其特征在于:所述的超硬磨粒與所述的活性整形塊兩者運(yùn)動的方向?yàn)橥?、反向或有角度交叉?br> 10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種超硬磨粒磨具整形方法，其特征在于:所述的角度交叉的范圍為0-60°。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超硬磨粒磨具整形方法，其特征在于:所述步驟3)中所述的化學(xué)反應(yīng)物通過所述的超硬磨粒與所述活性整形塊進(jìn)行所述的相對刻劃運(yùn)動時產(chǎn)生的機(jī)械作用移除。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的一種超硬磨粒磨具整形方法，其特征在于:經(jīng)過機(jī)械研磨移除所述的化學(xué)反應(yīng)物。
【文檔編號】B24B53/06GK103753398SQ201410027200
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月21日
【發(fā)明者】黃國欽, 徐西鵬, 郭樺 申請人:華僑大學(xué)