[发明专利]一种耐磨削复合砂轮的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐磨削复合砂轮的制备方法，属于砂轮制备技术领域。

背景技术

砂轮是磨削的主要工具，它是由磨料和结合剂构成的多孔物体。其中磨料、结合剂和孔隙是砂轮的三个基本组成要素。随着磨料、结合剂及砂轮制造工艺等的不同，砂轮特性可能差别很大，对磨削加工的精度、粗糙度和生产效率有着重要的影响。因此，必须根据具体条件选用合适的砂轮。树脂砂轮即结合剂为树脂的砂轮，具有磨削力小、磨削温度低、自锐性好、磨削效率高等优点，被广泛用于硬质合金、陶瓷、玻璃等硬脆性材料的磨削加工中。

普通砂轮按结合剂不同分为陶瓷结合剂砂轮、树脂结合剂砂轮和橡胶结合剂砂轮，树脂结合剂砂轮主要用于金属材料切断、修磨、荒磨等，橡胶结合剂砂轮主要釆用细粒度磨料用于精磨抛光。而代表机械磨削加工几种形态和技术水平的外圆磨、内圆磨、平面磨、无芯磨、工具磨、齿轮磨等是陶瓷结合剂砂轮，它在机械磨削加工中占有最重要地位，它具有耐高温、物理化学性能稳定、量大面广等特点。但随着新材料技术和先进制造业的发展，各种高强度、高硬度、高韧性新型难磨材料不断出现，陶瓷结合剂砂轮按传统分类的以棕刚玉（A）、白刚玉（WA）为代表的刚玉系砂轮和以绿碳化硅（GC）、黑碳化硅（C）为代表的碳化硅系单一磨料砂轮已不能适应新型材料的磨削要求。单一磨料特点是被磨削材料化学结构也较单一，如棕刚玉较适合于磨45＃及A3等普通钢，白刚玉较适合于磨淬火钢及工具钢，绿碳化硅较适合于磨硬质合金及玻璃等，黑碳化硅较适合于磨铸铁及铜铅等。而高强度、高硬度、高韧性材料化学结构复杂、材料性能优异，具有磨削效率低、磨削力大、磨削温度高、工件容易产生塑性变形、烧伤、材质变异、砂轮磨损大、磨屑粘附砂轮、砂轮修整频繁等高难磨性特点。这些新型难磨材料的不断出现和机械加工向高效化发展，对砂轮制造技术提出更高要求，迫切需要与之相适应新型高效砂轮问世，以解决目前我国机械加工工艺跟不上材料技术发展的困境。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对陶瓷结合剂砂轮磨削效率低，磨削力大，砂轮磨损大以及磨屑粘附砂轮的问题，本发明首先将高岭石和菱镁矿进行粉碎煅烧，并在表面喷射氧化硼，得到预混颗粒，再将其与酚醛树脂、聚碳酸酯等物质混合，在氮气和甲硅烷的条件下，进行高温煅烧，并放入燃烧的镁条，进行反应，收集滤渣，得到砂轮混合料，接着将其成型处理，得到砂轮坯体，最后对砂轮坯体进行分阶段煅烧，冷却即可得到耐磨削复合砂轮。本发明制备的耐磨削复合砂轮具有耐磨性，磨削效率高，且磨损小，不易粘附磨屑。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

（1）按质量比1:2～4，取高岭石和菱镁矿放入高效细碎机中进行粉碎，过50目筛，将过筛颗粒放入煅烧炉中，在900～1050℃下煅烧40～50min，随炉冷却至160～180℃时，使用喷枪将高岭石质量5～8％的400目氧化硼喷射至煅烧物上，保温1～2h后冷却至温室，将煅烧混合物放入粉碎机中进行粉碎，过200目筛，得预混颗粒；

（2）按重量份数计，取45～50份上述预混颗粒、30～35份酚醛树脂、8～12份聚碳酸酯、4～6份聚丙二醇及28～32份蒸馏水放入高压反应釜中，使用质量分数为15％的硝酸溶液调节pH值至5.0～5.5，再使用混合气将反应釜中的空气排出，所述混合气为氮气和甲硅烷按体积比6:1混合而成；

（3）在上述空气排出后，设定温度为112～118℃，以120r/min搅拌4～6h，再自然冷却至室温，点燃镁条放入反应釜中，待反应釜温度稳定后取出镁条，自然冷却至室温，出料并过滤，使用蒸馏水冲洗滤渣直至冲洗液至中性，收集滤渣放入碾磨机中研磨，过200目筛，得砂轮混合料；

（4）将上述砂轮混合料放入成型模具中，使用刮板推料刮平，并放入液压机定模热压，设定压力为110～120MPa，温度为230～240℃，保温1～3h，冷却至室温后得砂轮胚体；

（5）将上述砂轮坯体放入烧结炉内烧结，升温至85～95℃，以20℃/h升温至105～115℃后保温50～70min，再以30℃/h升温至220～230℃，保温2～3h，以40℃/h升至420～550℃后保温1～3h，再冷却至室温，再将烧结后的砂轮坯体经车床和磨床进行加工，即可得耐磨削复合砂轮。

本发明制备的耐磨削复合砂轮回转强度大于37m/s，静平衡（k系数）小于0.23，硬度（HRB）为55～70，磨削余量为0.02mm。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：