非晶合金產(chǎn)品異形面加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種非晶合金的機(jī)械加工方法，具體涉及一種利用仿形砂輪對具有異 形面的非晶合金產(chǎn)品進(jìn)行機(jī)械加工的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 非晶合金是近十幾年來迅速發(fā)展起來的新型材料，其特點(diǎn)為構(gòu)成合金的原子呈拓 撲無序狀排列，從而結(jié)構(gòu)上不存在晶界、堆垛、層錯等缺陷。正因為具有上述結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，非晶 合金材料具有不同于普通結(jié)晶態(tài)金屬材料的理化特性和力學(xué)特性。非晶合金具有高硬度、 高強(qiáng)度、高耐磨損性、高耐腐蝕性、高彈性極限，除此之外還具有低熔點(diǎn)，可以在壓鑄成形后 獲得優(yōu)良的機(jī)械性能，這些優(yōu)點(diǎn)使得非晶材料在消費(fèi)類電子產(chǎn)品中應(yīng)用前景廣闊。
[0003] 非晶合金的產(chǎn)品多采用鑄造的方式獲得，對于普通造型的產(chǎn)品，如正方形、矩形、 長方體框架等利用模具設(shè)計出產(chǎn)品，經(jīng)過后期機(jī)械加工，如CNC、噴砂、砂輪拋磨等工藝即可 得到成品。然而，當(dāng)產(chǎn)品中出現(xiàn)異形面，如圓弧面、凸面、不規(guī)則形面時，若想直接通過鑄造 的方法獲得，則大大增加了模具的復(fù)雜程度和成型工藝的難度；而如果采用CNC或手動刀 具加工的方式，則費(fèi)時費(fèi)力，加工成本極高，而且，由于非晶合金的高硬度和脆性，利用CNC 或手動刀具加工的方式對刀具是一項極大地考驗；而砂輪拋磨雖然效率高，拋磨出來的表 面效果較好，但是砂輪往往僅有一個圓周磨面，無法對更復(fù)雜的異形面進(jìn)行加工。同時還需 解決在加工過程中，非晶合金產(chǎn)品表面過熱后易導(dǎo)致產(chǎn)品結(jié)晶，進(jìn)而影響產(chǎn)品品質(zhì)的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決所述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種制備仿形砂輪，然后利用仿形 砂輪再對具有異形面的非晶合金產(chǎn)品進(jìn)行機(jī)械加工的方法。
[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)： 1、以需要加工的非晶合金產(chǎn)品的型面為模具形狀，制備與之型面相同的切削砂輪；非 晶合金產(chǎn)品的異形面一般為弧形面、凸面、不規(guī)則平滑表面，而砂輪成型方法為粉末冶金， 利用粉末冶金的方法制備弧形面、凸面、不規(guī)則平滑表面相同形面的砂輪從工藝上來說較 為容易。
[0006] 2、利用切削砂輪在普通砂輪的基礎(chǔ)上切削制備出仿形砂輪；使用切削砂輪直接拋 磨普通的具有圓周磨面的砂輪即可得到與非晶合金產(chǎn)品異形面相匹配的對應(yīng)表面。
[0007] 切削砂輪和仿形砂輪所用磨料為棕剛玉、白剛玉、鉻剛玉、單晶剛玉、碳化硅、碳化 硼、莫來石、金剛石、立方氮化硼中的一種或幾種，根據(jù)多加工的產(chǎn)品來定。仿形砂輪加工 超高硬度合金宜使用金剛石、立方氮化硼這些較硬的磨料，剛玉類磨料、碳化硼磨料可加工 高硬度合金。在精細(xì)拋磨工藝中，仿形砂輪使用莫來石作為磨料具有極好的效果，莫來石穩(wěn) 定、耐高溫，由于其主要成分中含有氧化硅，所以能夠和仿形砂輪中使用的樹脂結(jié)合劑有非 常好的結(jié)合力，且能夠增加砂輪整體的韌性和延展性，這些優(yōu)良的品質(zhì)使莫來石仿形砂輪 在精細(xì)拋磨非晶合金產(chǎn)品的過程中能夠?qū)?fù)雜的異形結(jié)構(gòu)的邊角處有非常好的拋磨效果。
[0008] 進(jìn)一步地，切削砂輪選用磨料粒度為30-70號，仿形砂輪選用磨料粒度為30-280 號及W40-W5號。仿形砂輪由于要直接加工非晶合金產(chǎn)品，故磨料粒度根據(jù)所加工產(chǎn)品的要 求，既可以使用30-46號較粗粒度進(jìn)行粗加工，也可以使用微粉級別的W40乃至更為細(xì)膩的 磨料。而切削砂輪僅作為加工仿形砂輪的工具使用，無需過于細(xì)膩，使用30-70號的砂輪既 可以達(dá)到快速加工仿形砂輪的目的，又不會對切削砂輪的制備和工藝提出過高的要求，平 衡了需求與制造成本。
[0009] 進(jìn)一步地，切削砂輪磨料的粒度大于仿形砂輪的磨料粒度。切削砂輪磨料粒度大 于仿形砂輪不僅可以使切削加工仿形砂輪的過程迅速，而且由于兩者粒度不一樣，加工時 兩砂輪表面接觸不緊密，便于仿形砂輪表面加工時磨出的磨料細(xì)粉及時從砂輪表面脫落， 不影響后續(xù)加工及加工后的仿形砂輪表面。
[0010] 進(jìn)一步地，切削砂輪和仿形砂輪可選硬度等級為M、N、P、Q、R、S、T、Y。仿形砂輪對 非晶合金進(jìn)行精磨和成型加工時，不宜使用較軟的砂輪，因為非晶合金硬度高，硬度低的砂 輪不僅無法對非晶合金進(jìn)行有效拋磨，而且軟砂輪與非晶合金面的接觸極易產(chǎn)生高溫影響 產(chǎn)品品質(zhì)。M、N、P、Q、R、S級別硬度的砂輪適合對正常的非晶合金產(chǎn)品進(jìn)行拋磨加工，T、Y 硬度級別的砂輪則適合加工極硬的非晶合金產(chǎn)品。
[0011] 進(jìn)一步地，切削砂輪的硬度不小于仿形砂輪。為保證切削砂輪能夠有效加工仿形 砂輪以及切削砂輪在完成制備仿形砂輪后可用來修正使用過的仿形砂輪，達(dá)到一物多用的 目的，切削砂輪的硬度宜大于或等于仿形砂輪。
[0012] 進(jìn)一步地，切削砂輪結(jié)合劑使用樹脂結(jié)合劑、金屬結(jié)合劑或陶瓷結(jié)合劑中的一種， 仿形砂輪結(jié)合劑使用樹脂結(jié)合劑。切削砂輪僅作為加工工具使用，故與磨料相適應(yīng)的樹脂 結(jié)合劑、金屬結(jié)合劑或陶瓷結(jié)合劑都可使用。這些結(jié)合劑中，樹脂結(jié)合劑可承受較大的磨削 壓力，相比其他的結(jié)合劑磨削效率高、具備良好的韌性、可塑性和延展性，可協(xié)助提高表面 質(zhì)量。尤其是在砂輪加工非晶合金產(chǎn)品過程中，如果產(chǎn)生高熱，則首先砂輪中的樹脂結(jié)合劑 會發(fā)生碳化，使鈍化的砂輪磨料自動脫落，漏出新的鋒利的磨力，降低了磨削區(qū)域的熱量， 避免非晶合金工件的表面燒傷，所以仿形砂輪結(jié)合劑宜使用樹脂結(jié)合劑。
[0013] 進(jìn)一步地，切削砂輪組織號可選4-12,所述仿形砂輪組織號可選0-8。切削砂輪作 為加工砂輪，過與松散或過于密實的結(jié)構(gòu)都不適宜；仿形砂輪用于加工較硬的非晶合金產(chǎn) 品，使用0-8號偏緊密結(jié)構(gòu)的砂輪，適宜于產(chǎn)品的成型、精密磨削。
[0014] 進(jìn)一步地，仿形砂輪制備材料中還添加有占體積比為1-5%的無機(jī)堿。普通工業(yè)用 無機(jī)堿在100-140 °C時會部分分解，從而產(chǎn)生少許氣體來保證砂輪結(jié)構(gòu)中有足夠的氣孔進(jìn) 行容肩和冷卻的作用。
[0015] 3、利用仿形砂輪直接加工非晶合金產(chǎn)品?？墒褂蒙鲜龇椒庸さ姆蔷Ш辖馂殇喕?非晶合金、鐵基非晶合金、錯基非晶合金、銅基非晶合金、鈦基非晶合金、鎳基非晶合金。
[0016] 本發(fā)明具有如下有益效果： 1、可實現(xiàn)對非晶合金產(chǎn)品多種異形面的拋磨加工。
[0017] 2、切削砂輪和仿形砂輪制備工藝簡單，成本低。
[0018] 3、砂輪拋磨非晶產(chǎn)品的工藝簡單易操作，加工異形面成本比CNC低得多。
[0019] 4、砂輪拋磨過程產(chǎn)生的熱量低，不會在非晶合金產(chǎn)品表面產(chǎn)生高熱從而影響非晶 廣品品質(zhì)。
【附圖說明】
[0020] 圖1-圖7為切削砂輪和仿形砂輪的7中不同加工面。
[0021] 圖中標(biāo)號說明： 11、 21、31、41、51、61、71分別為7種不同的切削砂輪； 12、 22、32、42、52、62、72分別為對應(yīng)11、21、31、41、51、61、71切削砂輪加工的仿形砂 輪。
【具體實施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0023] 實施例1 :高硬鋯基非晶合金產(chǎn)品加工 (1)如圖1所示，加工產(chǎn)品型面為圓弧形，按照該形狀制備與之型面相同的切削砂輪， 切削砂輪和仿形砂輪的選擇按照下表。
(2)利用切削砂輪在普通砂輪上切削制備出與圓弧面對應(yīng)的凹弧面仿形砂輪； (3)直接利用仿形砂輪加工非晶合金產(chǎn)品，即得到具有圓弧型面的非晶合金產(chǎn)品，產(chǎn)品 表面呈鏡面光，粗糙度小于0. 05 μ m。
[0025] 實施例2 :鐵基非晶合金產(chǎn)品加工 (1)如圖4所示，加工產(chǎn)品型面為波浪形，按照該形狀制備與之型面相同的切削砂輪， 切削砂輪和仿形砂輪的選擇按照下表。
[0026] (2)利用切削砂輪在普通砂輪上切削制備出與波浪形面對應(yīng)的波浪凹面仿形砂 輪； (3)直接利用仿形砂輪加工非晶合金產(chǎn)品，即得到具有波浪形型面的非晶合金產(chǎn)品，產(chǎn) 品表面粗糙度小于0. 1 μ m。
[0027] 實施例3 :銅基非晶合金產(chǎn)品加工 (1)如圖7所示，加工產(chǎn)品型面為凸錐形，按照該形狀制備與之型面相同的切削砂輪， 切削砂輪和仿形砂輪的選擇按照下表。
[0028] (2)利用切削砂輪在普通砂輪上切削制備出與凸錐面對應(yīng)的凹錐面仿形砂輪； (3)直接利用仿形砂輪加工非晶合金產(chǎn)品，即得到具有凹錐型面的非晶合金產(chǎn)品，產(chǎn)品 表面粗糙度小于0. 5 μ m。
[0029] 上述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此 而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制，但凡采用等同替換或等效變換的形式所獲得的技術(shù)方 案，均應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種加工非晶合金產(chǎn)品異形面的方法，其特征在于包括如下步驟： 步驟一：以需要加工的非晶合金產(chǎn)品的型面為模具形狀，制備與之型面相同的切削砂 輪； 步驟二：利用切削砂輪在普通砂輪的基礎(chǔ)上切削制備出仿形砂輪； 步驟三：利用仿形砂輪直接加工非晶合金產(chǎn)品。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述非晶合金產(chǎn)品異形面的加工方法，其特征在于：所述非晶合金 為鋯基非晶合金、鐵基非晶合金、鋁基非晶合金、銅基非晶合金、鈦基非晶合金、鎳基非晶合 金。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述非晶合金產(chǎn)品異形面的加工方法，其特征在于：所述切削砂輪 和仿形砂輪所用磨料為棕剛玉、白剛玉、鉻剛玉、單晶剛玉、碳化硅、碳化硼、莫來石、金剛 石、立方氮化硼中的一種或幾種。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述非晶合金產(chǎn)品異形面的加工方法，其特征在于：切削砂輪磨料 粒度為30-70號，仿形砂輪磨料粒度為30-280號、W40-W5號。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述非晶合金產(chǎn)品異形面的加工方法，其特征在于：切削砂輪磨料 的粒度大于仿形砂輪的磨料粒度。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述非晶合金產(chǎn)品異形面的加工方法，其特征在于：所述切削砂輪 和仿形砂輪可選硬度等級為M、N、P、Q、R、S、T、Y。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述非晶合金產(chǎn)品異形面的加工方法，其特征在于：切削砂輪的硬 度不小于仿形砂輪。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述非晶合金產(chǎn)品異形面的加工方法，其特征在于：所述切削砂輪 結(jié)合劑使用樹脂結(jié)合劑、金屬結(jié)合劑或陶瓷結(jié)合劑中的一種，所述仿形砂輪結(jié)合劑使用樹 脂結(jié)合劑。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述非晶合金產(chǎn)品異形面的加工方法，其特征在于：所述切削砂輪 組織號可選4-12,所述仿形砂輪組織號可選0-8。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述非晶合金產(chǎn)品異形面的加工方法，其特征在于：所述仿形砂輪 制備材料中還添加有占體積比為1-5%的無機(jī)堿。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種加工非晶合金產(chǎn)品異形面的方法，包括以需要加工的非晶合金產(chǎn)品的型面為模具形狀，制備與之型面相同的切削砂輪；利用切削砂輪在普通砂輪的基礎(chǔ)上切削制備出仿形砂輪，最后利用仿形砂輪直接加工非晶合金產(chǎn)品。本發(fā)明可實現(xiàn)對非晶合金產(chǎn)品多種異形面的拋磨加工，且成本低廉。
【IPC分類】B24B1/00, B24D3/00, B24D7/18
【公開號】CN105215795
【申請?zhí)枴緾N201510529208
【發(fā)明人】朱旭光
【申請人】朱旭光
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年8月26日