本发明涉及一种不锈钢制品双端面研磨用陶瓷超硬砂轮及其制备方法。
背景技术
不锈钢因其氮化后具有较高的硬度及强度，在制造业的应用越来越广泛。但是不锈钢材料比较特殊，含有较高含量的镍、铬等粘性较大的金属成分，材料的韧性较好，不易加工。目前采用普通树脂或者陶瓷砂轮磨削加工效率低，磨屑容易粘附在砂轮表面而发生烧伤，同时磨耗高且耗时费力，不锈钢的磨削加工一直是个技术难题。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种可高效磨削不锈钢制品两个端面专用陶瓷超硬砂轮，使用此砂轮可以大幅减少精密磨削的过程中砂轮表面粘屑及工件烧伤问题的发生。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：
一种不锈钢制品双端面研磨用陶瓷超硬砂轮，包括基体和磨料节块，其特征在于，所述磨料节块的原料包括陶瓷结合剂、主磨料、辅磨料、临时粘接剂；所述主磨料包括非等积形金刚石、非等积形cbn。
上述技术方案中，所述非等积形是指针状、片状等不规则形状，比如晶体的长轴与短轴比例大于1.5的针状、片状等形状不规则的磨料；非等积形磨料具有更好的锋利性，磨削性能更加优良；而且，所选用的磨料为非等积形金刚石和cbn磨料的混合物，金刚石磨料的强度较cbn磨料更高一些，兼顾了砂轮的锋利性与寿命。
上述技术方案中，所述非等积形金刚石占主磨料总重量的50～90%；所述辅磨料为铬刚玉，优选的，铬刚玉磨料中氧化铬的重量百分比为0.2～2.0%；所述临时粘接剂为酚醛树脂液或硅酸钠。辅助磨料铬刚玉磨料刃口较多，锋利性较好，强度优于普通刚玉磨料，辅助磨料添加量过少会影响砂轮的锋利性，过多的辅助磨料添加量则会影响砂轮的使用寿命，故辅助磨料添加量的适宜范围为5～40%。
上述技术方案中，所述陶瓷结合剂包括sio2、al2o3、b2o3、na2o、li2o以及添加剂，所述添加剂为k2o、zro2、tio2以及cao中的一种或数种。优选的，所述sio2、al2o3、b2o3、na2o、li2o以及添加剂的质量百分数如下：
sio240～68%
al2o310～35%
b2o312～30%
na2o5～30%
li2o2～12%。
添加剂2～15%
上述技术方案中，所述基体为钢基体、铸铁基体、铝基体、铝合金基体中的一种；所述基体的外径为450～1200mm。
上述技术方案中，所述磨料节块的原料包括如下体积百分比的组分：
非等积形金刚石5～40%
非等积形cbn3～25%
陶瓷结合剂12～40%
辅磨料5～40%
临时粘接剂2～13%
上述不锈钢制品双端面研磨用陶瓷超硬砂轮的制备方法，包括以下步骤：
（1）将非等积形金刚石、非等积形cbn、陶瓷结合剂、辅磨料搅拌混合，然后加入临时粘结剂，继续混合0.5～2.5小时，过60～120#筛后制备混合料；
所述陶瓷结合剂包括sio2、al2o3、b2o3、na2o、li2o以及添加剂，所述添加剂为k2o、zro2、tio2以及cao中的一种或数种；
（2）将混合料投入模具内，添置均匀，刮平，冷压制备磨料节块坯体；
（3）磨料节块坯体经过烧结、自然冷却至室温，制备磨料节块；所述烧结为2小时从室温升至500℃，保温0.5小时，再经1小时升温至700℃，保温1小时；
（4）将磨料节块与基体粘接，室温固化，制备砂轮毛坯；
（5）砂轮毛坯经过加工，得到不锈钢制品双端面研磨用陶瓷超硬砂轮。
本发明还公开了一种不锈钢制品双端面研磨砂轮用磨料节块的制备方法，包括以下步骤：
（1）将非等积形金刚石、非等积形cbn、陶瓷结合剂、辅磨料搅拌混合，然后加入临时粘结剂，继续混合0.5～2.5小时，过60～120#筛后制备混合料；
所述陶瓷结合剂包括sio2、al2o3、b2o3、na2o、li2o以及添加剂，所述添加剂为k2o、zro2、tio2以及cao中的一种或数种；
（2）将混合料投入模具内，添置均匀，刮平，冷压制备磨料节块坯体；
（3）磨料节块坯体经过烧结、自然冷却至室温，制备磨料节块；所述烧结为2小时从室温升至500℃，保温0.5小时，再经1小时升温至700℃，保温1小时。
本发明还公开了一种不锈钢制品双端面研磨砂轮用磨料节块坯体的制备方法，包括以下步骤：
（1）将非等积形金刚石、非等积形cbn、陶瓷结合剂、辅磨料搅拌混合，然后加入临时粘结剂，继续混合0.5～2.5小时，过60～120#筛后制备混合料；
所述陶瓷结合剂包括sio2、al2o3、b2o3、na2o、li2o以及添加剂，所述添加剂为k2o、zro2、tio2以及cao中的一种或数种；
（2）将混合料投入模具内，添置均匀，刮平，冷压制备磨料节块坯体。
本发明还公开了一种不锈钢制品双端面研磨砂轮用磨料混合料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将非等积形金刚石、非等积形cbn、陶瓷结合剂、辅磨料搅拌混合，然后加入临时粘结剂，继续混合0.5～2.5小时，过60～120#筛后制备不锈钢制品双端面研磨砂轮用磨料混合料；
所述陶瓷结合剂包括sio2、al2o3、b2o3、na2o、li2o以及添加剂，所述添加剂为k2o、zro2、tio2以及cao中的一种或数种。
上述技术方案中，所述非等积形为针状、片状；所述金刚石磨料占主磨料总重量的50～90%；所述辅磨料为铬刚玉；所述临时粘接剂为酚醛树脂液或硅酸钠；
所述磨料节块的原料包括如下体积百分数的组分：
非等积形金刚石5～40%
非等积形cbn3～25%
陶瓷结合剂12～40%
辅磨料5～40%
临时粘接剂2～13%。
上述技术方案中，所述陶瓷结合剂包括sio2、al2o3、b2o3、na2o、li2o以及添加剂，所述添加剂为k2o、zro2、tio2以及cao中的一种或数种。优选的，所述sio2、al2o3、b2o3、na2o、li2o以及添加剂的质量百分数如下：
sio240～68%
al2o310～35%
b2o312～30%
na2o5～30%
li2o2～12%。
添加剂2～15%
上述技术方案中，所述基体为钢基体、铸铁基体、铝基体、铝合金基体中的一种；所述基体的外径为450～1200mm。
本发明还公开了根据上述方法制备的不锈钢制品双端面研磨砂轮用磨料节块、不锈钢制品双端面研磨砂轮用磨料节块坯体或者不锈钢制品双端面研磨砂轮用磨料混合料。
本发明公开的不锈钢制品双端面研磨用陶瓷超硬砂轮包括基体和磨料节块，砂轮基体一面设置螺纹安装孔，另一面粘接磨料节块；所述不锈钢制品双端面研磨用陶瓷超硬砂轮的制备方法，包括以下步骤：
第一步、混料，以体积百分比计，将金刚石磨料、cbn磨料、陶瓷结合剂、铬刚玉置于混合机内搅拌混合，混合均匀后缓缓加入临时粘结剂，继续混合0.5～2.5小时，过60～120#筛后形成混合料并置入容器内备用；
第二步、定模成型，将所述混合料投入相应模具内，添置均匀，刮平，置于20吨压机操作台压平形成磨料节块坯体；
第三步、烧结，将所述磨料节块坯体置入烧结炉内，经2小时从室温到达500℃，保温0.5小时，再经1小时升温至700℃，保温1小时，自然冷却至室温，即得磨料节块；
第四步、粘结，使用环氧树脂胶将所述磨料节块与基体粘接起来，室温固化12小时以上，即得砂轮毛坯；
第五步、加工，将所述砂轮毛坯在数控磨床上加工至要求的形状和尺寸，即得不锈钢制品双端面研磨专用陶瓷超硬砂轮。
第六步、检验入库，上述不锈钢制品双端面研磨专用陶瓷超硬砂轮经检验合格后，入库备用。
本发明的有益效果：首先，本发明所选的超硬磨料均为非等积形磨料，非等积形磨料具有更好的锋利性，磨削性能更加优良；其次，所选用的磨料为非等积形金刚石和cbn磨料的混合物，金刚石磨料的强度较cbn磨料更高一些，兼顾了砂轮的锋利性与寿命；再次，本发明所选的辅助磨料铬刚玉磨料刃口较多，锋利性较好，强度优于普通刚玉磨料，故也可以帮助提升砂轮的锋利性与寿命。采用上述方案大大减少了磨削加工不锈钢工件的过程中粘屑及工件烧伤问题的发生，同时也提高了加工效率；采用上述方案的超硬双端砂轮在磨削加工过程中也具有了上述的优点。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
一种不锈钢制品双端面研磨用陶瓷超硬砂轮，包括一基体和磨料节块，该磨料节块的原料包括如下体积百分比的组分：
金刚石40%
cbn3%
陶瓷结合剂34%
铬刚玉10%
硅酸钠13%
基体为钢基，上述陶瓷结合剂包括sio2、al2o3、b2o3、na2o、li2o以及添加剂，所述添加剂为tio2和cao，各组分的质量百分数如下：
sio262%
al2o38%
b2o313%
na2o9%
li2o3%
tio22%
cao3%
上述铬刚玉磨料中氧化铬的重量百分比为0.2%。
上述砂轮的制备步骤如下：
第一步、混料，以体积百分比计，将非等积形金刚石磨料、非等积形cbn磨料、陶瓷结合剂、铬刚玉置于混合机内搅拌混合，混合均匀后缓缓加入硅酸钠，继续混合2.5小时，过120#筛后形成混合料并置入容器内备用；陶瓷结合剂的制备为常规方法；
第二步、定模成型，将所述混合料投入相应模具内，添置均匀，刮平，置于20吨压机操作台压平形成磨料节块坯体；
第三步、烧结，将所述磨料节块坯体置入烧结炉内，经2小时从室温到达500℃，保温0.5小时，再经1小时升温至700℃，保温1小时，自然冷却至室温，即得磨料节块；
第四步、粘结，使用环氧树脂胶将所述磨料节块与基体粘接起来，室温固化12小时以上，即得砂轮毛坯；
第五步、加工，将所述砂轮毛坯在数控磨床上加工至要求的形状和尺寸，即得不锈钢制品双端面研磨专用陶瓷超硬砂轮。
第六步、检验入库，上述不锈钢制品双端面研磨用陶瓷超硬砂轮经检验合格后，入库备用。
上述磨料均为非等积形磨料（针状、片状），非等积形磨料具有更好的锋利性，磨削性能更加优良；所选的辅助磨料铬刚玉磨料刃口较多，锋利性较好，本实施例配方所制备的超硬砂轮加工一盘不锈钢工件的最快节拍为50秒，修整间隔可以做到40盘修整一次，外径500的双端砂轮寿命约30万片工件。
实施例二
其余与实施例一相同，不同之处在于，上述磨料节块的原料包括如下体积百分比的组分：
金刚石5%
cbn3%
陶瓷结合剂40%
铬刚玉40%
酚醛树脂液12%
上述磨料均为非等积形磨料（针状、片状）。
上述陶瓷结合剂包括sio2、al2o3、b2o3、na2o、li2o以及添加剂，所述添加剂为k2o、zro2，各组分的质量百分比为：
sio245%
al2o312%
b2o313%
na2o15%
li2o8%
k2o5%
zro22%
上述铬刚玉磨料中氧化铬的重量百分比为2.0%。
本实施例中的配方所制备的超硬砂轮加工一盘不锈钢工件的最快节拍为40秒，修整间隔可以做到50盘修整一次，外径1000的双端砂轮寿命约58万片工件。
实施例三
其余与实施例一相同，不同之处在于，上述磨料节块的原料包括如下体积百分比的组分：
金刚石30%
cbn15%
陶瓷结合剂12%
铬刚玉35%
硅酸钠8%
上述磨料均为非等积形磨料（针状、片状）。
上述陶瓷结合剂包括sio2、al2o3、b2o3、na2o、li2o以及添加剂，所述添加剂为k2o、tio2，各组分的质量百分比为：
sio240%
al2o335%
b2o312%
na2o8%
li2o2%
k2o1%
tio22%
上述铬刚玉磨料中氧化铬的重量百分比为1.0%。
本实施例中的配方所制备的超硬砂轮加工一盘不锈钢工件的最快节拍为42秒，修整间隔可以做到48盘修整一次，外径700的双端砂轮寿命约37万片工件。
实施例四
其余与实施例一相同，不同之处在于，上述磨料节块的原料包括如下体积百分比的组分：
金刚石25%
cbn25%
陶瓷结合剂34%
铬刚玉5%
酚醛树脂液11%
上述磨料均为非等积形磨料（针状、片状）。
上述陶瓷结合剂包括sio2、al2o3、b2o3、na2o、li2o以及添加剂，所述添加剂为k2o、tio2，各组分的质量百分比为：
sio240%
al2o315%
b2o330%
na2o10%
li2o2%。
k2o2%
tio21%
上述铬刚玉磨料中氧化铬的重量百分比为2.0%。
本实施例中的配方所制备的超硬砂轮加工一盘不锈钢工件的最快节拍为46秒，修整间隔可以做到40盘修整一次，外径700的双端砂轮寿命约35万片工件。
实施例五
其余与实施例一相同，不同之处在于，上述磨料节块的原料包括如下体积百分比的组分：
金刚石28%
cbn13%
陶瓷结合剂25%
铬刚玉32%
酚醛树脂液2%
上述磨料均为非等积形磨料（针状、片状）。
上述陶瓷结合剂包括sio2、al2o3、b2o3、na2o、li2o以及添加剂，所述添加剂为k2o、tio2，各组分的质量百分比为：
sio240%
al2o312%
b2o312%
na2o30%
li2o3%
k2o1%
tio22%
上述铬刚玉磨料中氧化铬的重量百分比为2.0%。
本实施例中的配方所制备的超硬砂轮加工一盘不锈钢工件的最快节拍为45秒，修整间隔可以做到46盘修整一次，外径1200的双端砂轮寿命约72万片工件。
实施例六
其余与实施例一相同，不同之处在于，将基体替换为铸铁基体、铝基体以及铝合金基体中的一种。
对比例一
制备方法与实施例一相同，不同之处在于，上述磨料节块的原料包括如下体积百分比的组分：
等积形金刚石30%
等积形cbn20%
陶瓷结合剂27%
辅磨料wa15%
临时粘接剂硅酸钠8%
上述磨料均为等积形磨料。
上述陶瓷结合剂包括sio2、al2o3、b2o3、na2o、li2o以及添加剂，所述添加剂为k2o、tio2，各组分的质量百分比为：
sio235%
al2o340%
b2o310%
na2o9%
li2o4%
k2o1%
tio21%
本对比例中的配方所制备的超硬砂轮加工一盘不锈钢工件的最快节拍为2分30秒，修整间隔为4盘修整一次，外径700的双端砂轮寿命约6万片工件。
对比例二
制备方法与实施例一相同，不同之处在于，上述磨料节块的原料包括如下体积百分比的组分：
金刚石5%
cbn26%
陶瓷结合剂25%
铬刚玉32%
酚醛树脂液2%
上述磨料均为非等积形磨料（针状、片状）。
上述陶瓷结合剂包括sio2、al2o3、b2o3、na2o、li2o以及添加剂，所述添加剂为k2o、tio2，各组分的质量百分比为：
sio250%
al2o315%
b2o312%
na2o15%
li2o4%
k2o2%
tio22%
上述铬刚玉磨料中氧化铬的重量百分比为2.0%。
本对比例中的配方所制备的超硬砂轮加工一盘不锈钢工件的最快节拍为1分58秒，修整间隔为5盘修整一次，外径700的双端砂轮寿命约5万片工件。
如果在实施例一的基础上，不加入铬刚玉，则砂轮加工一盘不锈钢工件的最快节拍为122秒，修整间隔4盘修整一次，外径500的双端砂轮寿命约2万片工件。
本发明所选的超硬磨料均为非等积形磨料，非等积形磨料具有更好的锋利性，磨削性能更加优良；其次，所选用的磨料为非等积形金刚石和cbn磨料的混合物，金刚石磨料的强度较cbn磨料更高一些，兼顾了砂轮的锋利性与寿命；再次，本发明所选的辅助磨料铬刚玉磨料刃口较多，锋利性较好，强度优于普通刚玉磨料，故也可以帮助提升砂轮的锋利性与寿命。