[发明专利]一种超精密磨削砂轮及其制造方法

说明书

本发明提供一种超精密磨削砂轮及其制造方法；所述超精密磨削砂轮包括砂轮本体以及砂轮基体，砂轮本体的原料包括金刚石复合陶瓷粘结剂混合粉末以及造孔剂，造孔剂占所述金刚石复合陶瓷粘结剂混合粉末的2wt％‑35wt％；金刚石复合陶瓷粘结剂混合粉末包括：以重量百分比计，金刚石磨料20％‑60％，复合陶瓷粘结剂40％‑80％；其中，复合陶瓷粘结剂包括陶瓷粘结剂I 50wt％‑80wt％和陶瓷粘结剂II 20wt％‑50wt％。本发明的砂轮可应用于PCBN刀具、PCD刀具等工件的超精密磨削加工，该砂轮加工后的工件表面质量较好，没有明显划痕、暗裂，磨削效率高，并且具有较长的使用寿命。

技术领域

本发明属于金刚石砂轮技术领域，尤其涉及一种超精密磨削砂轮及其制造方法。

背景技术

超精密加工是一个系统工程，包括被加工材料、超精密机床、超精密磨削砂轮、超精密加工工艺等，只有超精密加工中的每一个环节都达到使用要求才能加工出超精密工件。其中，超精密磨削砂轮是能否加工出超精密工件的关键零部件之一。

陶瓷结合剂金刚石砂轮由于高的加工效率，优异的表面加工质量和加工精度而逐渐引起人们的广泛关注，其中，金刚石具备硬度高、耐磨性强以及导热性好等特性，可以实现对脆性材料的磨削加工，因此使得陶瓷结合剂金刚石砂轮成为超精密磨削砂轮的理想磨具之一。目前，用于超精密磨削砂轮中的金刚石多为超细粒度，使得金刚石非常容易团聚，进而影响陶瓷结合剂金刚石砂轮的使用性能。

发明内容

针对现有技术存在的不足及缺陷，本发明旨在提供一种超精密磨削砂轮及其制造方法。本发明的砂轮可应用于PCBN刀具、PCD刀具、珠宝、单晶硅、蓝宝石、碳化硅等工件的超精密磨削加工，该砂轮加工后的工件表面质量较好，没有明显划痕、暗裂，磨削效率高，并且具有较长的使用寿命。

本发明第一方面提供了一种超精密磨削砂轮，采用如下的技术方案：

一种超精密磨削砂轮，包括砂轮本体以及砂轮基体，所述砂轮本体的原料包括金刚石复合陶瓷粘结剂混合粉末以及造孔剂，所述造孔剂占所述金刚石复合陶瓷粘结剂混合粉末的2wt％-35wt％(比如5wt％、8wt％、10wt％、15wt％、20wt％、30wt％)；所述金刚石复合陶瓷粘结剂混合粉末包括：以重量百分比计，金刚石磨料20％-60％(比如30％、40％、45％、50％、55％、58％)，复合陶瓷粘结剂40％-80％(比如42％、45％、50％、55％、60％、70％)；其中，复合陶瓷粘结剂包括陶瓷粘结剂I 50wt％-80wt％(比如55wt％、60wt％、65wt％、70wt％、75wt％、78wt％)和陶瓷粘结剂II 20wt％-50wt％(比如22wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％)；所述陶瓷粘结剂I经熔融-淬水法制得；所述金刚石复合陶瓷粘结剂混合粉末的制备方法包括：将金刚石磨料、陶瓷粘结剂I分散到所述陶瓷粘结剂II的溶胶液中，进行凝胶化处理、老化处理及干燥处理，之后再进行球磨处理、过筛处理、煅烧处理得到金刚石复合陶瓷粘结剂混合粉末。

通过将金刚石磨料、陶瓷粘结剂I与陶瓷粘结剂II的溶胶液进行混溶，使得二者均匀分散在陶瓷粘结剂II的溶胶液中，进而通过陶瓷粘结剂II的溶胶凝胶化过程将金刚石在液态中的分散状态保留下来，相比于金刚石分散于固相的陶瓷粘结剂，本发明利用将金刚石首先分散于液相体系，再通过后续的凝胶化、老化、干燥过程将这种金刚石分散于液相的状态保留在金刚石复合陶瓷粘结剂混合粉末中，进而减小了金刚石发生团聚的可能性。

进一步地，本发明的金刚石复合陶瓷粘结剂混合粉末包括经熔融-淬水法制得的陶瓷粘结剂I与陶瓷粘结剂II+金刚石磨料，相比与将陶瓷粘结剂I+金刚石磨料机械混合形成的混合粉末，本发明的混合粉末中，一方面金刚石能够均匀分散在复合陶瓷粘结剂中，另一方面若使用陶瓷粘结剂I+金刚石磨料机械混合形成的混合粉末在后续的压制成型中制得的圆环砂轮和节块砂轮都存在高达30-40％的收缩，难以控制其精度；因此，本发明中包含金刚石复合陶瓷粘结剂混合粉末的超精密磨削砂轮，可应用于超精密磨削加工，经该砂轮加工后的工件表面质量较好，没有明显划痕、暗裂。