一种超硬集聚粒磨料及由其制作而成的超硬珩磨油石的制作方法

本发明涉及珩磨加工领域，具体为一种含有超硬磨料(金刚石或CBN)的集聚粒磨料，以及利用该集聚粒磨料制作而成的超硬珩磨油石，其可应用于金属，例如钢、合金钢、不锈钢、硬质合金、有色金属、硬合金，以及非金属，例如玻璃、陶瓷等材料的珩磨加工。

背景技术：

随着机械行业的进一步发展和对环境保护意识的加强，对于机械运动部件尤其是高速运动部件提出了越来越高的要求。例如以发动机来说，降低缸体的磨损、降低燃料消耗、噪音水平和低污染排放等标准，使得需要对发动机技术要求进一步提高，这相应对珩磨和珩磨油石提出了更高的要求和目的。

在目前使用珩磨油石中，珩磨油石还存在许多问题或缺陷。在珩磨油石的生产中，由于超硬磨料与结合剂粉末之间的比重存在较大的差异(例如金刚石比重为3.52g/cm³，金属结合剂粉末比重一般为6～9g/cm³)，因此在操作中易于使原料分层，在成品中造成磨料的“扎堆”现象，造成某些部位磨料过于集中，而其它部位过于分散，使油石在使用中使油石的磨削力分布不均，进而造成产品的加工品质不稳定。

由于珩磨油石自身特定制作条件(磨料、结合剂、成型和工艺等)和使用要求(例如效率、寿命、粗糙度、加工表面结构和稳定性等)的复杂性，珩磨油石目前存在的某些问题，以及各行业发展提出新的要求和目的，使得对珩磨油石的现有原料和工艺还存在着改进的需要。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种含有超硬磨料的集聚粒磨料，以及利用该集聚粒磨料制作而成的超硬珩磨油石，其以一种简单而有效的方式体现了一种独特的特征组合，在珩磨中体现出最佳的珩磨性能，使用证明，本发明的集聚粒磨料及超硬珩磨油石在珩磨性能方面，远超过常规使用的超硬磨料珩磨油石。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种超硬集聚粒磨料，包括超硬磨料及用于埋置超硬磨料、对超硬磨料构成粘接和把持的第一结合剂，所述超硬集聚粒磨料为通过超硬磨料与第一结合剂混合、造粒，再经过烧结、煅烧或焙烧的方式，使第一结合剂合金化、硬化或固化，构成的由第一结合剂将若干粒超硬磨料颗粒集合在一起形成的一种具有预定强度的集聚颗粒状复合材料，其中，超硬磨料占超硬集聚粒磨料总体积的10～90％，第一结合剂占超硬集聚粒磨料总体积的90～10％。

作为上述技术方案的改进，所述超硬磨料为金刚石、CBN中的一种或其组合，其尺寸范围为0.001～1.000mm。

作为上述技术方案的改进，所述第一结合剂为金属材料结合剂、无机材料结合剂及有机材料结合剂中的一种。

作为上述技术方案的改进，所述第一结合剂还包括填料，所述填料为润滑剂、助磨剂、普通磨料及造孔剂中的一种或其组合。

作为上述技术方案的改进，所述超硬集聚粒磨料中含有5～50或以上粒超硬磨料颗粒，所述超硬集聚粒磨料的尺寸约为0.01～3mm。

作为上述技术方案的改进，所述超硬集聚粒磨料的形状为球形、锥形、六面体、椭圆形和无定形中的一种。

一种超硬珩磨油石，包括超硬集聚粒磨料及用于埋置超硬集聚粒磨料、对超硬集聚粒磨料构成粘接和把持的第二结合剂，其为通过对第二结合剂合金化、硬化或固化，构成的呈预定尺寸和强度的珩磨油石，其中所述超硬集聚粒磨料为权利要求1至6任一项所述的超硬集聚粒磨料。

作为上述技术方案的改进，所述第二结合剂为金属材料结合剂、无机材料结合剂及有机材料结合剂中的一种，其还包括填料，所述填料为润滑剂、助磨剂及造孔剂中的一种或其组合。

作为上述技术方案的改进，所述第二结合剂还包括其它磨料，所述其他磨料为金刚石、CBN、碳化硅、氧化铝、氮化硼及其它普通磨料中的一种或其组合，所述其它磨料的尺寸范围为0.001～1.000mm。

作为上述技术方案的改进，所述超硬珩磨油石的第二结合剂的硬度和耐磨性低于所述超硬集聚粒磨料的第一结合剂的硬度和耐磨性，所述超硬珩磨油石的第二结合剂的合金化、硬化或固化温度低于所述超硬集聚粒磨料的第一结合剂的合金化、硬化或固化温度。

本发明带来的有益效果有：

本发明的超硬集聚粒磨料包括第一结合剂、超硬磨料和任选的填料，其中，第一结合剂对磨料构成直接粘接；由超硬集聚粒磨料制作而成的超硬珩磨油石，包括第二结合剂、超硬集聚粒磨料和任选的填料，使得第二结合剂对工件实施磨削的磨料构成间接粘接。

其中，超硬珩磨油石的第二结合剂的烧结、硬化或固化温度，低于超硬集聚粒磨料的第一结合剂的烧结、硬化或固化温度，使得在制作超硬珩磨油石的工艺过程中，不会对超硬集聚粒磨料的结构和性能造成衰减；同时，第一结合剂的硬度或耐磨性高于第二结合剂的硬度和耐磨性，以此在加工期间使超硬集聚粒磨料呈现高的出露，产生出与工件之间较大的离隙空间，促进超硬珩磨油石与工件接触面的冷却和切屑的排放，以此呈现出更高的加工效率和更低的磨削阻抗；由于处于更冷的加工状态，从而延长了超硬珩磨油石的寿命。

此外，本发明可以通过超硬集聚粒磨料的方式，用细粒度的超硬磨料替代粗粒度超硬磨料，提高加工工件的粗糙度质量，从而改善工件表面的品质。而基于其独特的结构，可有效提高磨料在油石结合剂胎体中的均匀分布度，使得以此而成的油石体现出更优质的效率、寿命和加工表面品质的同时，也简化了油石的设计。

附图说明

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明，

附图1为本发明用于工件珩磨的超硬珩磨油石；

附图2为本发明用于工件珩磨的带槽的超硬珩磨油石；

附图3为本发明超硬集聚粒磨料示意图；

附图4为常规珩磨油石的表面工作状态示意图；

附图5为本发明超硬珩磨油石的表面工作状态示意图；

图中各序号所对应的标注名称如下：

1-超硬珩磨油石；2-工作层；3-非工作层(或连接层)；4-弧形工作面；5-冷却排屑槽；30-超硬集聚粒磨料；31-超硬磨料；32-第一结合剂；34-第二结合剂；40-常规油石；41-常规磨料；13、43-工作面离隙；44-结合剂；15、45-磨削面等高面。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下参照附图并结合具体实施例，对本发明作进一步详细说明，显然，此处所描述的具体实施例及附图为示例性而非限制性的，本发明的范围不应当由示例性实施所限制，而应当仅由权利要求书及其等同范围所限制，基于本发明中的实施案例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。

实施例1

参照附图3，一种超硬集聚粒磨料，其尺寸约为0.01～3mm，主要包括超硬磨料31及用于埋置超硬磨料31、对超硬磨料31构成粘接和把持的第一结合剂32，超硬集聚粒磨料30中含有5～50或以上粒超硬磨料31颗粒。

其中，超硬磨料31占超硬集聚粒磨料30总体积的10～90％，第一结合剂32占超硬集聚粒磨料30总体积的90～10％，超硬磨料31颗粒至少50％以上由第一结合剂32直接粘接和把持。

该超硬集聚粒磨料30是通过超硬磨料31与第一结合剂32混合、造粒，再经过烧结、煅烧或焙烧的方式，使第一结合剂32合金化、硬化或固化，构成的由第一结合剂32将若干粒超硬磨料31颗粒集合在一起形成的一种具有预定强度的集聚颗粒状复合材料，并使其成为制作超硬珩磨油石1的“磨料型”原料。

在此，超硬磨料31可以是金刚石、CBN中的一种或其组合，或CBN与其它普通磨料的混合构成，磨料的粒度尺寸范围为0.001～1.000mm。磨料颗粒表面可以镀敷金属(例如金属Ni或Ti等)，或者非金属(例如刚玉)。

第一结合剂32可以为金属材料结合剂，例如Cu、Sn、Zn、Ni、Co、Fe、Cr、Ti、W、Zr、Al、Ge、Ag、Au等单质元素，单质元素的混合物或其合金；也可以为无机材料结合剂，例如玻璃质结合剂材料和陶瓷结合剂材料；还可以为有机材料结合剂，例如酚醛树脂、环氧树脂、橡胶、聚氨酯树脂和丙烯酸树脂等。因此，选用不同的第一结合剂32材料，可将超硬集聚粒磨料30分为：金属结合剂集聚粒、无机结合剂集聚粒和有机结合剂集聚粒。

同时在个别实施例中，第一结合剂32还可包括填料，填料为润滑剂、助磨剂、普通磨料及造孔剂中的一种或其组合。

其他，超硬集聚粒磨料30的形状可以为球形、锥形、六面体、椭圆形和无定形中的任一种。

本发明的超硬集聚粒磨料30在珩磨油石的制作中将体现出操作便利的优势。由于超硬集聚粒磨料30颗粒比单一磨料颗粒更粗，同时比重也产生了变化，因此将从本质上提高与第二结合剂34的均匀一致性。

实施例2

一种超硬珩磨油石，包括超硬集聚粒磨料30及用于埋置超硬集聚粒磨料30、对超硬集聚粒磨料30构成粘接和把持的第二结合剂34，其为通过对第二结合剂34合金化、硬化或固化，构成的呈预定尺寸和强度的珩磨油石。

其中，超硬集聚粒磨料30为实施例一中制备的任一种，如金属结合剂集聚粒磨料、无机结合剂集聚粒磨料或有机结合剂集聚粒磨料，同时还可以为其任意的混合。

上述的第二结合剂34为金属材料结合剂、无机材料结合剂及有机材料结合剂中的一种，其还包括填料，填料选取为润滑剂、助磨剂及造孔剂中的一种或其组合。

此外，在本发明的个别实施例中，第二结合剂34还可包括其它磨料，所谓其他磨料具体为金刚石、CBN、碳化硅、氧化铝、氮化硼及其它普通磨料中的一种或其组合，其它磨料的尺寸范围限定为0.001～1.000mm。

其中，超硬珩磨油石1的第二结合剂34的烧结、硬化或固化温度，低于超硬集聚粒磨料30第一结合剂32的烧结、硬化或固化温度，使得在制作超硬珩磨油石1的工艺过程中，不会对超硬集聚粒磨料30的结构和性能造成衰减；同时，第一结合剂32的硬度或耐磨性高于第二结合剂34的硬度和耐磨性，以此在加工期间使超硬集聚粒磨料30呈高的出露，与工件之间呈现出大的离隙空间，促进超硬珩磨油石1与工件接触面的冷却和切屑的排放，以此呈现出更高的加工效率和低的磨削阻抗。

而正由于处于更冷的加工状态，从而延长了超硬珩磨油石1的寿命；并可以通过超硬集聚粒磨料30的方式，用细粒度的超硬磨料31替代粗粒度超硬磨料31，减低工件表面的粗糙度，从而改善工件表面的品质。

本发明可广泛应用于金属，例如钢、合金钢、不锈钢、硬质合金、有色金属、硬合金，以及非金属，例如玻璃、陶瓷等材料的珩磨加工，使用证明，本发明的超硬集聚粒磨料30和使用该超硬集聚粒磨料30生产的油石在珩磨性能方面，远超过常规使用的超硬磨料31珩磨油石。

实施例3

参照附图1及附图2。

本发明的超硬珩磨油石1总体呈长方体的形状，根据不同珩磨工艺要求，可根据冷却排屑槽5的有无将其区分为带槽型或无槽型，其主要包括用于对工件实施磨削的工作层2、弧形工作面4，和一般不包含磨料、用于粘接或连接珩磨头夹具座的非工作层(或连接层)3。实施过程中采用胶粘接或焊接的方式，将本超硬珩磨油石1连接于夹具座。

使用本发明新颖的超硬集聚粒磨料30，并使用按照本发明原理所制作的超硬珩磨油石1，其磨削效率提高了50％，油石的寿命延长了150％，并在低油石压强下，提高了加工工件的表面质量，改善了珩磨机的设备使用状况。

尤其在抛光珩磨、平顶珩磨和精密珩磨方面，本发明更体现出优质的综合性效果。

实施例4

参照附图4-5，其示意性的表示了常规珩磨油石珩磨时的表面工作状态，及本发明的超硬珩磨油石1珩磨时的表面工作状态。

其中，常规油石40包括常规磨料41及对其构成粘结和把持的结合剂44，附图4中示意性的给出了其工作时的磨削面等高面45，可见其工作面离隙43较小，将不利于油石与工件接触面的冷却和切屑的排放。

本发明的超硬珩磨油石1，附图5中示意性的给出了其工作时的磨削面等高面15，可见其与工件之间呈现出大的离隙空间，即其工作面离隙13较大，进而可有效促进本超硬珩磨油石1与工件接触面的冷却和切屑的排放，以此呈现出更高的加工效率和低的磨削阻抗。