超硬材料磨料层、砂轮以及超硬材料磨料层的制造方法
【专利摘要】本发明涉及磨料磨具领域，特别是涉及到了一种超硬材料磨料层、砂轮以及超硬材料磨料层的制造方法。超硬材料磨料层包括磨料单元和磨料单元结合剂，所述磨料单元包括磨粒结合剂以及与磨粒结合剂结合在一起的至少一个磨粒，所述磨料单元通过磨料单元结合剂结合在一起。通过调整磨粒结合剂和磨料单元结合剂可以从更大范围内调节磨料消耗速度与结合剂对磨料的把持强度的匹配性，降低调节上述匹配性的难度，进而达到减少砂轮修整次数或者实现砂轮的免修整，综上所述，本发明解决了现有的超硬磨料砂轮的结合剂对磨料的把持强度和磨料的消耗速度不易匹配的问题。
【专利说明】超硬材料磨料层、砂轮以及超硬材料磨料层的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及磨料磨具领域，特别是涉及到了一种超硬材料磨料层、砂轮以及超硬 材料磨料层的制造方法。
【背景技术】
[0002] 超硬磨料砂轮机械精加工中应用极为广泛的一种加工刀具，常见的超硬磨料砂轮 是由砂轮基体1001和磨料层1002构成如图1所示。磨料层的主要组成成分有结合剂(金 属、陶瓷、树脂等材料)、超硬磨料(金刚石、CBN)等，结合剂是制作砂轮不可缺少的部分，其 作用是将磨粒粘结成具有一定几何形状，并把持住磨粒使其在加工中承受磨削力而起到切 削作用；磨料具有较高的强度和硬度，是去除工件材料的主体。
[0003] 结合剂对磨粒的把持强度对超硬磨料砂轮的使用寿命和使用性能影响较大，若结 合剂对磨粒把持强度较大，则在磨削加工过程中，砂轮表层参与加工的磨料磨钝后不能及 时脱落，位于结合剂内部的新磨粒不能及时出露，引起磨削温度过高，出现磨削烧伤现象， 且加工效率大大降低；若结合剂对磨粒的把持力较小，磨料还没有充分被利用就从砂轮表 层上脱落，砂轮的形状精度难以保证，同时，砂轮的使用寿命大大缩短。
[0004] 为保证超硬磨料砂轮的使用寿命，通常是采用提高结合剂对磨料的把持强度的方 式，在磨削过程中通过对砂轮磨料层进行修整，提高其锋利度，但是砂轮的磨料层有相当一 部分都消耗在修整过程中，因此，结合剂对磨料的把持强度和磨料的消耗速度的匹配是影 响超硬砂轮使用性能和使用寿命的关键因素。
[0005] 然而，在传统超硬砂轮磨料层中，磨料一般以单颗磨粒2001形式包裹于结合剂 2002中，如图2所示。为保证砂轮的磨削性能，砂轮磨料层的组织需一致，故同一磨料层中， 结合剂材料组织成分和磨粒种类基本相同。改变结合剂材料的组分、磨料的品级或两者的 配比等是调整结合剂对磨料的把持强度的常用方法，但调整砂轮磨料层配方的方法效果不 显著，调整范围较窄，且实施周期较长。目前，在实际生产中，很难做到结合剂对磨料的把持 强度和磨料的消耗速度的良好匹配。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种超硬材料磨料层，以解决现有的超硬磨料砂轮的结合 剂对磨料的把持强度和磨料的消耗速度不易匹配的问题。
[0007] 同时，本发明的目的还在于提供使用上述超硬材料磨料层的超硬磨料砂轮和上述 超硬材料磨料层的制造方法。
[0008] 为了解决上述问题，本发明的超硬材料磨料层采用以下技术方案：超硬材料磨料 层，包括磨料单元和磨料单元结合剂，所述磨料单元包括磨粒结合剂以及与磨粒结合剂结 合在一起的至少一个磨粒，所述磨料单元通过磨料单元结合剂结合在一起。
[0009] 所述磨料单元呈球状。
[0010] 每个磨料单元包括两个以上所述磨粒，磨粒通过磨粒结合剂结合在一起。
[0011] 磨粒结合剂与磨料单元结合剂的组成不同。
[0012] 超硬磨料砂轮采用以下技术方案：超硬磨料砂轮，砂轮基体和超硬材料磨料层，超 硬材料磨料层包括磨料单元和磨料单元结合剂，所述磨料单元包括磨粒结合剂以及与磨粒 结合剂结合在一起的至少一个磨粒，所述磨料单元通过磨料单元结合剂结合在一起。
[0013] 所述磨料单元呈球状。
[0014] 每个磨料单元包括两个以上所述磨粒，磨粒通过磨粒结合剂结合在一起。
[0015] 磨粒结合剂与磨料单元结合剂的组成不同。
[0016] 超硬材料磨料层的制造方法采用以下技术方案：超硬材料磨料层制造方法，包括 以下步骤：1)使用磨粒结合剂对磨粒进行造粒处理，使之形成磨料单元；2)以磨料单元为 单位与磨料单元结合剂混料，然后压制成型并制得超硬材料磨料层。
[0017] 磨粒结合剂与磨料单元结合剂的组织成分不同。
[0018] 在本发明的超硬材料磨料层中，磨料以磨料单元的形式存在，与传统磨具的磨料 层相比，成倍地增大了被控制对象的体积，尤其是对于细粒度磨料而言，磨料单元将使磨具 的制备工艺更加容易控制，混料、分料以及成型等工序更易实现自动化。同时，通过调整磨 粒结合剂和磨料单元结合剂可以从更大范围内调节磨料消耗速度与结合剂对磨料的把持 强度的匹配性，降低调节上述匹配性的难度，进而达到减少砂轮修整次数或者实现砂轮的 免修整，综上所述，本发明解决了现有的超硬磨料砂轮的结合剂对磨料的把持强度和磨料 的消耗速度不易匹配的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1是现有超硬磨料砂轮的结构示意图； 图2是现有超硬材料磨料层的结构示意图； 图3是本发明的超硬材料磨料层的实施例的结构示意图； 图4是图3中的磨料单元与磨料单元结合剂的配合示意图。
【具体实施方式】
[0020] 超硬材料磨料层的实施例，如图3-4所示，本实施例中以陶瓷结合剂CBN砂轮为例 介绍该超硬材料磨料层的结构。该超硬材料磨料层包括磨料单元和磨料单元结合剂11。
[0021] 磨料单元包括磨粒12和磨粒结合剂13,磨粒12粒度120/140,浓度150,磨粒结合 剂13为陶瓷结合剂，其粒度为325/400,利用磨粒结合剂13对CBN磨粒进行造粒便得到磨 料单元，在本实施例中，磨料单元呈球状，每个磨料单元均包含有3-4颗磨粒。
[0022] 磨料单元结合剂11采用的是陶瓷结合剂，其粒度为275/300,通过向磨料单元加 入磨料单元结合剂11制作型料，然后将型料利用相应的模具进行冷压成型，最后经烧结便 可形成超硬材料磨料层。
[0023] 通过磨削铸铁材质工件试验表明，与同种配方下单纯采用磨粒结合剂或磨料单元 结合剂制备的砂轮相比，该超硬材料磨料层具有较好的自锐性，磨削过程中修整次数大大 减小，同时大大提高了磨削效率。
[0024] 在超硬材料磨料层的其它实施例中，磨粒结合剂和磨料单元结合剂还可以是组分 相同的结合剂，或者二者还可以采用磨料磨具领域中常见的其它结合剂，另外，每个磨料单 元的磨粒的数量为一个以上皆可；另外，在其它实施例中，磨料单元还可以为其它形状。
[0025] 超硬磨料砂轮的实施例，该超硬磨料砂轮是通过将上述实施例中的超硬材料磨料 层粘接在砂轮基体上形成的，此处不予赘述。
[0026] 超硬材料磨料层制造方法的实施例：该超硬材料磨料层制造方法包括以下步骤： 1)使用磨粒结合剂对磨粒进行造粒处理，使之形成磨料单元；2)以磨料单元为单位与磨料 单元结合剂混料，然后压制成型并制得超硬材料磨料层。本实施例中，各步骤中的选料及操 作方式可参照超硬材料磨料层的实施例中提到的陶瓷结合剂CBN砂轮的制造。
【权利要求】
1. 超硬材料磨料层，其特征在于，包括磨料单元和磨料单元结合剂，所述磨料单元包括 磨粒结合剂以及与磨粒结合剂结合在一起的至少一个磨粒，所述磨料单元通过磨料单元结 合剂结合在一起。
2. 根据权利要求1所述的超硬材料磨料层，其特征在于，所述磨料单元呈球状。
3. 根据权利要求1所述的超硬材料磨料层，其特征在于，每个磨料单元包括两个以上 所述磨粒，磨粒通过磨粒结合剂结合在一起。
4. 根据权利要求1-3任一项所述的超硬材料磨料层，其特征在于，磨粒结合剂与磨料 单元结合剂的组成不同。
5. 超硬磨料砂轮，砂轮基体和超硬材料磨料层，其特征在于，超硬材料磨料层包括磨料 单元和磨料单元结合剂，所述磨料单元包括磨粒结合剂以及与磨粒结合剂结合在一起的至 少一个磨粒，所述磨料单元通过磨料单元结合剂结合在一起。
6. 根据权利要求5所述的超硬磨料砂轮，其特征在于，所述磨料单元呈球状。
7. 根据权利要求5所述的超硬磨料砂轮，其特征在于，每个磨料单元包括两个以上所 述磨粒，磨粒通过磨粒结合剂结合在一起。
8. 根据权利要求5-7任一项所述的超硬磨料砂轮，其特征在于，磨粒结合剂与磨料单 元结合剂的组成不同。
9. 超硬材料磨料层制造方法，其特征在于，包括以下步骤：1)使用磨粒结合剂对磨粒 进行造粒处理，使之形成磨料单元；2)以磨料单元为单位与磨料单元结合剂混料，然后压制 成型并制得超硬材料磨料层。
10. 根据权利要求9所述的超硬材料磨料层制造方法，其特征在于，磨粒结合剂与磨料 单元结合剂的组织成分不同。
【文档编号】B24D3/00GK104097153SQ201410322288
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月8日 优先权日:2014年7月8日
【发明者】邢波 申请人:郑州磨料磨具磨削研究所有限公司