专利名称：自润滑有序多层钎焊超硬磨料磨具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自润滑有序多层钎焊超硬磨料磨具，特别适用于钎焊超硬磨料磨具对难加工材料进行高效精密、超精密磨削的加工领域。
背景技术：
在难加工材料的高效精密、超精密磨削加工中，常常采用超硬磨料磨具，现有的金属结合剂超硬磨料磨具制造方法通常包括单层或多层电镀、多层烧结、单层有序钎焊。电镀方式可制备单层或多层超硬磨料磨具，但由于工艺本身的局限，该方法所制备磨具对磨料的把持仅限于机械镶嵌力的作用，这种相对低下的把持力容易造成超硬磨料过早的大量脱 落，难以充分发挥超硬磨料本身的加工优势；烧结方式制备的多层超硬磨料磨具可实现对磨料的机械把持或化学冶金把持，但难以实现对磨料的有序排布，且其整形修锐困难；现有的钎焊超硬磨料磨具也仅限于单层有序，单层有序的钎焊超硬磨料磨具能实现对磨料的化学冶金高把持力，超硬磨料本身的加工优势能得到比较充分的利用，但因只有单层磨料供使用，磨料层使用一段时间消耗完后没有后续磨料继续投入使用。因此，设计开发凭籍化学冶金作用牢牢把持超硬磨粒，并且能持续出刃的有序多层钎焊超硬磨料磨具，具有十分重要的意义。磨削加工过程中，因磨削区磨粒的高速切削和滑擦，会产生极高的磨削温度，该磨削温度往往会造成工件表面的烧伤，导致磨具的严重磨损，从而恶化被加工零件的精度和表面完整性。通常的磨削加工中往往采用注入磨削液的方法，以降低磨削区的温度，改善砂轮的磨损、堵塞及磨削加工质量。但实际的磨削加工过程中，由于砂轮高速回转时其周围形成“气障”，会阻碍磨削液进入磨削弧区，这就使得真正有多少磨削液进入磨削弧区发挥润滑冷却作用难以准确确定；当然在有些磨削加工场合不适宜采用注入磨削液的方式，如此在砂轮的制备中直接置入固体润滑材料，确保磨削过程中磨削弧区有效的润滑，降低磨削区温度，改善磨削加工质量不失为一种有效的方式。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有自润滑功能的有序多层钎焊超硬磨料磨具，特别适用于高温钎焊超硬磨料的磨具对难加工材料进行高效精密、超精密磨削的加工领域。一种自润滑有序多层钎焊超硬磨料磨具，其特征在于，包括磨具基体层和磨具工作层，所述磨具工作层具有等间距的层片结构，所述层片结构钎焊超硬磨料，层片之间填充由树脂和固体润滑材料制成的自润滑填料。磨具工作层具有等间距的层片结构，层片结构钎焊超硬磨料，其目的是实现超硬磨料在磨具工作层中呈多层有序排布；层片之间填充由树脂和固体润滑材料制成的自润滑填料，其目的是一方面对层片有足够的支撑作用，另一方面在磨具使用中起自润滑作用。
所述的自润滑有序多层钎焊超硬磨料磨具，其特征在于，所述磨具工作层厚度为3^10mm,其目的是保证超硬磨具合适的工作层厚度；层片的片厚为O. 2 1. 5mm,其目的有三，一是足以在其上钎焊超硬磨料，二是便于加工制造，三是该厚度范围的层片不至于影响磨具使用效果；间距为2 8mm,其目的是一方面保证磨具工作层足够的超硬磨料,另一方面便于在层片上钎焊超硬磨料。所述的自润滑有序多层钎焊超硬磨料磨具，其特征在于，所述自润滑填料是由树脂和固体润滑材料混合制备的；其中树脂为环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、双马来酰亚胺树脂、聚氨酯中的任意一种或任意几种的混合；其中固体润滑材料为石墨、六方氮化硼、二硫化钥、氟化钙中的任意一种或任意几种的混合，且固体润滑材料占自润滑填料质量的5% 50%，其目的有三，一是保证磨具的自润滑作用，二是保证填料本身一定的强度，以提供对层片结构足够的支撑，三是便于制备。所述的自润滑有序多层钎焊超硬磨料磨具，其特征在于，上述磨具基体层和磨具工作层的层片结构为固结结构，其目的是保证本发明磨具工作层与基体层间牢固的连接，保证磨料优良的使用性能。所述的自润滑有序多层钎焊超硬磨料磨具，其特征在于，上述超硬磨料钎焊于磨具工作层层片结构的单侧，且位于同侧，其目的是保证本发明磨具中超硬磨料的有序排布。所述的自润滑有序多层钎焊超硬磨料磨具，其特征在于，上述超硬磨料钎焊于磨具工作层层片结构的双侧，其目的是一方面保证本发明磨具中超硬磨料的有序排布，另一方面保证磨具中有更多的超硬磨料。本发明的自润滑有序多层超硬磨料磨具，其形状可以是砂轮、磨盘、砂瓦、串珠。本发明的超硬磨料可以是金刚石和立方氮化硼中的任意一种或两种的混合。本发明由于采用特殊的磨具工作层结构设计和合适的填料配方，能实现超硬磨料钎焊的有序多层排布，准确控制精密、超精密磨削加工中的有效磨粒数和达到磨削加工中磨具的自润滑、减摩作用。
图1为自润滑有序多层钎焊超硬磨料磨具结构示意 图中标号名称1.磨具基体，2.磨具工作层，3.自润滑填料。
具体实施例方式下面结合附图，详细介绍本发明的内容。图1是本发明的自润滑有序多层钎焊超硬磨料磨具结构示意图，磨具结构由磨具基体I和磨具工作层2组成。在制备时先加工出工作层为等间距层片结构的磨具基体1，然后在层片的同侧钎焊超硬磨料，最后在层片间填充由树脂和固体润滑材料制成的自润滑填料。磨具使用时，磨具工作层中钎焊于层片结构的超硬磨料对被加工材料实现高效的磨削加工，层片间的自润滑填料提供对层片结构足够的支撑和加工中的润滑减摩作用。磨具工作层为等间距层片结构的目的是保证超硬磨料在磨具中的有序排布，磨具工作层的层片结构与磨具基体之间不仅限于整体式，亦可为其他固结方式。实施例1
自润滑有序多层钎焊金刚石磨盘，砂轮直径150mm，砂轮工作层厚度5mm，层片的片厚O. 5mm,间距2mm，层片结构同侧钎焊金刚石磨料，层片之间填充有环氧树脂和石墨制成的自润滑填料，石墨占自润滑填料质量的5%。实施例2
自润滑有序多层钎焊金刚石砂轮，砂轮直径400_，砂轮工作层厚度3_，层片的片厚1. 5mm,间距8mm，层片结构同侧钎焊金刚石磨料，层片之间填充有酚醛树脂和石墨制成的自润滑填料，石墨占自润滑填料质量的40%。实施例3
自润滑有序多层钎焊立方氮化硼砂轮，砂轮直径200mm，砂轮工作层厚度6mm，层片的片厚1mm，间距3mm，层片结构同侧钎焊立方氮化硼磨料，层片之间填充有聚酰亚胺树脂和六方氮化硼制成的自润滑填料，六方氮化硼占自润滑填料质量的25%。实施例4
自润滑有序多层钎焊立方氮化硼砂轮，砂轮直径260mm，砂轮工作层厚度8mm，层片的片厚1. 5mm,间距5mm，层片结构同侧钎焊立方氮化硼磨料，层片之间填充有环氧树脂和六方氮化硼制成的自润滑填料，六方氮化硼占自润滑填料质量的35%。实施例5
自润滑有序多层钎焊超硬磨料砂轮，砂轮直径200mm，砂轮工作层厚度6mm，层片的片厚1mm，间距4mm，层片结构同侧钎焊金刚石和立方氮化硼混合磨料，层片之间填充有环氧树脂和石墨及六方氮化硼制成的自润滑填料，石墨及六方氮化硼占自润滑填料质量的50%。实施例6
自润滑有序多层钎焊超硬磨料砂轮，砂轮直径350mm，砂轮工作层厚度10mm，层片的片厚1. 5mm,间距10mm，层片结构同侧钎焊金刚石和立方氮化硼混合磨料，层片之间填充有双马来酰亚胺树脂和二硫化钥制成的自润滑填料，二硫化钥占自润滑填料质量的5%。实施例7
自润滑有序多层钎焊金刚石串珠，串珠直径40mm，砂轮工作层厚度3mm，层片的片厚O. 2mm,间距2mm，层片结构同侧钎焊金刚石磨料，层片之间填充有聚氨酯和氟化钙制成的自润滑填料，氟化钙占自润滑填料质量的20%。实施例8
自润滑有序多层钎焊金刚石砂瓦，砂瓦直径120_，砂轮工作层厚度6mm，层片的片厚O. 2mm,间距5mm，层片结构同侧钎焊金刚石磨料，层片之间填充有酚醛树脂和石墨制成的自润滑填料，石墨占自润滑填料质量的35%。
权利要求
1.一种自润滑有序多层钎焊超硬磨料磨具，其特征在于，包括磨具基体层(I)和磨具工作层(2)，所述磨具工作层(2)具有等间距的层片结构，所述层片结构钎焊超硬磨料，层片之间填充由树脂和固体润滑材料制成的自润滑填料(3)。
2.根据权利要求1所述的自润滑有序多层钎焊超硬磨料磨具，其特征在于，所述磨具工作层(2)厚度为3 IOmm,层片的片厚为O. 2 1. 5mm,间距为2 8mm。
3.根据权利要求1所述的自润滑有序多层钎焊超硬磨料磨具，其特征在于，所述自润滑填料是由树脂和固体润滑材料混合制备的；其中树脂为环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、双马来酰亚胺树脂、聚氨酯中的任意一种或任意几种的混合；其中固体润滑材料为石墨、六方氮化硼、二硫化钥、氟化钙中的任意一种或任意几种的混合，且固体润滑材料占自润滑填料质量的5% 50%。
4.根据权利要求1所述的自润滑有序多层钎焊超硬磨料磨具，其特征在于，上述磨具基体层(I)和磨具工作层(2)的层片结构为固结结构。
5.根据权利要求1所述的自润滑有序多层钎焊超硬磨料磨具，其特征在于，上述超硬磨料钎焊于磨具工作层(2)层片结构的单侧，且位于同侧。
6.根据权利要求1所述的自润滑有序多层钎焊超硬磨料磨具，其特征在于，上述超硬磨料钎焊于磨具工作层(2)层片结构的双侧。
全文摘要
一种自润滑有序多层钎焊超硬磨料磨具，属于磨料磨具技术领域。它包括磨具基体层(1)和磨具工作层(2)，所述磨具工作层(2)具有等间距的层片结构，所述层片结构钎焊超硬磨料，层片之间填充由树脂和固体润滑材料制成的自润滑填料(3)。本发明是具有自润滑功能的有序多层钎焊超硬磨料磨具，特别适用于高温钎焊超硬磨料的磨具对难加工材料进行高效精密、超精密磨削的加工领域。
文档编号B24D3/34GK102990531SQ20121048895
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月27日 优先权日2012年11月27日
发明者苏宏华, 傅玉灿, 丁兰英, 徐九华, 陈燕, 丁文锋, 徐宝德 申请人:南京航空航天大学