[发明专利]一种基于复合式固着磨料磨盘的陶瓷球研磨方法

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷球研磨工艺领域，尤其是一种陶瓷球的研磨方法。

背景技术

随着工业技术的发展，对机床和仪器设备提出了高速、高精度、高可靠性等性能要求。与传统的轴承钢相比，氧化铝陶瓷具有密度小，硬度高、弹性模量高(刚度高)、耐磨损、热膨胀系数低、热稳定性和化学稳定好、绝缘、无磁等极为优良的综合性能，被认为是制造轴承滚动体的最佳材料，并在陶瓷球轴承(钢质轴承圈，陶瓷材料滚动体.)的应用上获得很大成功。陶瓷球轴承具有使用寿命长(钢质轴承的2～5倍)、转速高、整体精度和刚度好、热稳定性能好以及无磁性等优异的综合性能，在高温、高速、高精度、酸碱腐蚀、电腐蚀、强磁场、无润滑或介质润滑等工作条件下具有非常广阔的应用前景，已广泛应用于航空航天、军事、石油、化工以及高速精密机械等诸多领域。

但是，氧化铝陶瓷属硬脆难加工材料，传统的陶瓷球加工主要采用研磨钢质滚珠的V形槽研磨法，采用硬质的金刚石磨料作为研磨介质，采用游离磨料研磨的方法进行加工，加工周期长(完成一批陶瓷球需要12～15天)。漫长的加工过程以及昂贵的金刚石磨料导致了高昂的制造成本。国内外的研究经验表明，氧化铝陶瓷滚动体的加工效率低、加工成本高是限制陶瓷球轴承推广应用的一个主要原因。

为了克服游离磨料加工效率比较低的问题，目前已有专利、科技论文等报道开发了固着磨料(砂轮)研磨技术用于陶瓷球的加工余量的快速去除，利用固结在一起的金刚石、碳化硼、碳化硅等硬质磨料(这些磨料的硬度要高于陶瓷球材料)的刻划等机械作用实现对陶瓷球材料的高效去除。在固着磨料研磨加工中，磨粒被固结在一起，磨粒主要以刻划的形式去除工件材料，参与加工的磨粒数量多，可以获得很高的材料去除率。

但是，目前采用的固着磨料磨盘都采用整体式，也就是整块磨盘都是固结磨料磨具，这种加工方法存在如下主要问题：

1)固着磨料磨盘的利用率低，浪费严重。这是因为，在研磨陶瓷球前，必须在磨盘上加工出数道同心的环形V形槽，槽之间必须留有间隙，槽与磨盘之间也必须留有间隙。这些间隙部分的磨着磨料不参与实际加工，造成了大量浪费；研磨工过程中，随着V形槽逐渐磨损(V形槽过深，陶瓷球陷入其中，无法与上研磨盘有效接触)，需要对其进行修正，将磨盘端面去除一定的高度，这时又有一部分固着磨料未经使用即被浪费。因此，这种整体式磨着磨料磨盘的利用率低，增加了生产成本。

2)磨盘表面V形槽加工及磨盘修整困难。由于要加工的陶瓷球硬度较高，因此，固着磨料磨盘所使用的磨料一般都使用硬度极高的磨料，比如金刚石、碳化硅、立方氮化硼等。因此，在这些固着磨料磨盘上加工V形槽和修整是很困难的，加工V形槽的刀具磨损很快。

3)整体式的大直径固着磨料磨盘制作困难。由于固着磨料磨具采用整体式结构，当要制作以上的磨盘时，由于磨具体积巨大，制作难度自然增加。同时，由于磨具体积较大，很难保证磨具表层与内部的性能一致，影响了加工的稳定性。

发明内容

为了克服目前陶瓷球固着磨料研磨过程中的固着磨料磨具利用率低、磨具表面V形槽加工困难、磨盘制作困难、加工稳定性较差的不足，本发明提供一种固着磨料利用率高、磨盘修整方便、生产成本低、加工稳定性良好的的基于复合式固着磨料磨盘的陶瓷球研磨方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于复合式固着磨料磨盘的陶瓷球研磨方法，该研磨方法包括以下步骤：

1)复合式固着磨料磨盘的加工过程：

1.1)选择铸铁磨盘为基础结构，在铸铁磨盘上加工出环形槽；

1.2)固着磨具的配料配制：所述的固着磨具由磨料、固化剂及填充剂配制而成，三种组份的质量百分含量分别为：磨料60％～80％，固化剂10％～20％，填充剂10％～20％；将磨料、固化剂、填充剂混合，搅拌均匀；

1.3)复合式固着磨盘的制作：对于磨盘直径小于时，以铸铁磨盘为磨具，将配置好的配料在铸铁磨盘中热压成形，并完成热固化，使固着磨料与铸铁磨盘成为一体的复合式固着磨料磨盘；对于磨盘直径大于等于时，将配置好的配料在模具中热压成形，脱模后固化，将固着磨具制作成磨具块，然后嵌入到铸铁磨盘的环形槽，使固着磨具与铸铁盘复合成为复合式固着磨料磨盘；

1.4)复合式固着磨料磨盘上V形槽的开设：根据待加工陶瓷球的直径，在复合式固着磨料磨盘上端面开设V形槽，V形槽以填充固着磨料的环形槽为中心，V形槽的槽宽bv为待加工球的直径，槽形角α为60～120°；