本实用新型属于砂轮技术领域，涉及一种磨具，尤其是一种钢轨打磨专用钎焊CBN磨料结块复合砂轮。
背景技术：
在我国社会经济不断推进的过程中，铁路一直是国家最重要的基础设施和国民经济的大动脉，尤其是近几年来高速铁路的快速发展，铁路建设已经在我国综合交通运输体系中占有主导地位。钢轨是所有铁路走行设备的载体，它直接与列车车轮接触，承受上部传来的轮载作用，极易发生受损情况，如波磨、裂纹、肥边、压溃、点蚀等，危及行车安全。为了避免这些病害对行车安全带来影响，早期的处理方法就是更换钢轨。但是大量钢轨的提前退役将造成大量的资源和能源浪费。研究人员发现，利用打磨列车对钢轨进行科学修磨是改善轮轨接触状态，消除和延缓钢轨表面伤损，提高轨道的平顺性，延长钢轨的使用寿命的最有效的方法和经济最佳方案。
目前钢轨修磨列车广泛使用树脂结合剂的刚玉磨料砂轮。由于树脂结合剂对磨料把持力较弱，磨料容易脱落，导致砂轮使用寿命较短；同时刚玉磨料在高速重载荷磨削条件下，磨削刃口消耗较快，易钝化，造成砂轮在长期使用中不够锋利，产生高磨削热，导致钢轨材料切除效率低，钢轨修磨表面质量差，极容易出现烧伤发蓝现象。
技术实现要素：
本实用新型针对现有技术中存在的问题，公开了一种钢轨打磨专用钎焊CBN磨料结块复合砂轮，通过在砂轮中引入圆柱形的钎焊CBN烧结块，是将传统树脂固结磨料技术与钎焊固结超硬磨料技术相结合，同时该方法让结合剂与CBN磨料之间产生冶金反应，获得对磨料的高把持力，同时磨料出露高度高，解决了现有技术中存在的问题。
本实用新型是这样实现的：
一种钢轨打磨专用钎焊CBN磨料结块复合砂轮，其特征在于，所述的砂轮包括基体、基体上端的砂轮工作层；所述的砂轮工作层包括钎焊CBN烧结块以及树脂结合剂锆刚玉磨料；所述的钎焊CBN烧结块为圆柱形钎焊CBN磨削块，选择圆柱形磨削块相比较于方形，可以减少磨削应力，圆面为磨削面，底面半径5~20mm，高40~70mm；所述的钎焊CBN烧结块间隔均匀竖直插入到树脂结合剂锆刚玉磨料中，所述的钎焊CBN烧结块的圆面与砂轮工作层的层面平行。
进一步，所述的钎焊CBN烧结块以15°~45°等角度间隔均匀竖直插入到树脂结合剂锆刚玉磨料中。
进一步，所述的钎焊CBN烧结块由Cu-Sn-Ti合金钎料粉末、CBN磨料和HBN粉末烧结而成的圆柱体。
进一步，所述的钎焊CBN烧结块（3）中的CBN磨料的粒度范围为30目~60目，磨料浓度为0.44g/cm3~1.1g/cm3。
本实用新型的钢轨修磨专用金属树脂复合材料砂轮的制造方法，方法如下：
步骤一：制作钎焊CBN烧结块；
1.1，按质量比称取CBN磨料、Cu-Sn-Ti合金钎料粉末和HBN固体润滑剂粉末，其中CBN质量占比为20%~40%，Cu-Sn-Ti合金钎料粉末质量占比为50%~70%，HBN固体润滑剂粉末质量占比为5%~10%；CBN具有仅次于金刚石的高硬度，还具有较好的热稳定性，与六方氮化硼（HBN）作为固体润滑剂材料的结合，在磨削过程中进一步起到降低摩擦系数，较少磨削热的作用；Cu-Sn-Ti合金钎料粉末掺入可以提高CBN磨料与HBN的结合强度，制作的砂轮具有更高的耐用度。
1.2，将称取好的CBN磨料、Cu-Sn-Ti合金钎料粉末和HBN固体润滑剂粉末混合，并加入成形剂后搅拌均匀，成形剂占混合料总质量的3%；
1.3，将混合均匀的混合料填装进模具中，进入压机，以6t的模压压力下冷压压制成形；将成形的压坯烘干硬化。
1.4，将烘干压坯放入真空退火炉内，选择10℃/min的升温速率，加热到950℃，使CBN磨料与钎料合金粉末发生冶金反应， 保温20min后随炉冷却，制作圆柱形钎焊CBN磨削块；
步骤二：制备树脂结合剂锆刚玉磨料；先用糠醛均匀润湿粒度为14-16目的锆刚玉磨料，加入酚醛树脂结合剂，混合均匀，形成树脂结合剂锆刚玉磨料；
步骤三：将上述步骤二的树脂结合剂锆刚玉磨料投入专用模具，将制作好的圆柱形钎焊CBN磨削块以15°~45°等角度间隔均匀竖直插入到所述混合料中；
步骤四：将步骤三中的模具进入热压机脱模成型，制作出砂轮压坯；
步骤五：将步骤四的砂轮压坯放入烘箱，烘干硬化，制作出复合砂轮成品。
进一步，所述的CBN磨料的粒度范围为30目~60目，磨料浓度为0.44g/cm3~1.1g/cm3。
进一步，所述的改性树脂结合剂为酚醛树脂，所述的锆刚玉磨料填充粒度为14-16目。
进一步，步骤一中的烘干硬化的参数为：置于40℃的烘箱内烘干硬化，时间为1h。
进一步，步骤四中的热压机的工艺参数为：在180℃热压温度下热压60min。
进一步，步骤五中的烘干硬化的参数为：置于150℃的烘箱内烘干硬化，时间为6h。
本实用新型相较于现有技术的有益效果在于：
1）利用本实用新型的方法，是将传统树脂固结磨料技术与钎焊固结超硬磨料技术相结合，让Cu-Sn-Ti合金钎料粉末、HBN固体润滑剂粉末与CBN磨料之间产生冶金反应，获得对磨料的高把持力，同时磨料出露高度高，且不会过早脱落；
2）同时CBN磨料与Cu-Sn-Ti合金钎料粉末、HBN固体润滑剂粉末产生冶金反应后，具备较强的化学稳定性，不易发生化学反应。因此复合材料砂轮在长时间工作状态下可保持较好的锋利度，产生较少的磨削热，提高钢轨材料去除效率，减轻钢轨烧伤发蓝现象，修磨后的钢轨表面质量更好，粗糙度更低，钢轨表面更细腻；
3）圆柱形钎焊CBN磨削块置于具有较好的韧性的工作层中，一定程度上起支撑保护作用，防止强烈冲击给CBN带来破碎损伤的问题，能够最大程度上发挥CBN的磨削作用，提高砂轮的耐磨性，增加砂轮的使用寿命，同时圆柱形能够降低产生在磨削块上的磨削应力；
4）通过酚醛树脂结合锆刚玉磨料，该工艺降低砂轮内在应力、抵抗磨削区高温对砂轮的损害、提高砂轮密度、热强度，砂轮的可靠性和耐用性好。
附图说明
图1为本实用新型一种钢轨打磨专用钎焊CBN磨料结块复合砂轮的俯视图；
图2为本实用新型一种钢轨打磨专用钎焊CBN磨料结块复合砂轮工作层的结构示意图；
其中，1-基体；2-砂轮工作层；3-钎焊CBN烧结块；4-树脂结合剂锆刚玉磨料。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚，明确，以下参照附图并举实例对本实用新型进一步详细说明。应当指出此处所描述的具体实施仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型中制作所述砂轮的方法具体为：
先加工出钎焊CBN烧结块3；首先按设定比例称取Cu-Sn-Ti合金钎料粉末、CBN磨料和HBN粉末，将称取好的Cu-Sn-Ti合金钎料粉末、CBN磨料和HBN粉末混合并加入适量成形剂后搅拌均匀。将三者混合料填装进专用模具中，胎体的尺寸可由模具尺寸控制，在压机下以6t的模压压力下冷压压制成形。将成形的压坯置于40℃的烘箱内烘干硬化，时间为1h。将烘干压坯放入真空退火炉内，选择10℃/min的升温速率，加热到950℃，使CBN磨料与钎料合金粉末发生冶金反应，保温20min后随炉冷却，制作出钎焊CBN磨削块3。
再选择酚醛树脂以及锆刚玉磨料混合，酚醛树脂质量比为18~22%；选择粒度为14-16目的锆刚玉为磨料，质量比为78~82%，先用糠醛均匀湿润锆刚玉磨料，然后再加入树脂结合剂，进行混料，混合均匀，制备树脂结合剂锆刚玉磨料4。
将树脂结合剂锆刚玉磨料4，即树脂锆刚玉混合料投入模具，根据不同修磨车型号以及修磨作业的不同，可设计不同尺寸的模具，从而制作出不同尺寸的钢轨修磨用复合材料砂轮。利用设计的工装将所述钎焊磨削块3竖直插入到混合料中，插好的钎焊磨削块3在整个圆周面上以15°~45°等角度间隔分布，钎焊磨削块3的分布的数量变化可利用设计工装实现。
将模具进入热压机，在180℃条件下热压60分钟后脱模成型，得砂轮坯。
将砂轮坯置入烘箱，经150℃，保温6h条件下烘干硬化，得到复合材料砂轮成品。成品的砂轮包括基体1、基体1上端的砂轮工作层2；砂轮工作层2包括钎焊CBN烧结块3以及树脂结合剂锆刚玉磨料4。
实施例1
称取质量占比为40%的CBN磨料，磨料浓度为0.88g/cm3，质量占比为55%的Cu-Sn-Ti合金钎料粉末，质量占比为5%为HBN粉末，并加入混合料总质量的3%的液体石蜡成形剂。按照上述步骤制备得到钎焊CBN烧结块3。钎焊CBN磨削块3底面半径为5mm，高50mm。
再选择酚醛树脂结合剂以及锆刚玉磨料混合，改性酚醛树脂质量比为18%；选择粒度为14-16目的锆刚玉为磨料，质量比为82%，先用糠醛均匀湿润锆刚玉磨料，然后再加入树脂结合剂，进行混料，混合均匀，制备树脂结合剂锆刚玉磨料4。
钎焊CBN烧结块3共12块，以30°为角度间隔，等角度分布于砂轮工作层整个圆周。砂轮直径为150mm，厚度为60mm，工作层磨削面圆环宽为50mm。所述复合材料砂轮适用于型号为RGH20C的道岔修磨列车。
实施例2
称取质量占比为30%的CBN磨料，磨料浓度为0.66g/cm3，Cu-Sn-Ti合金钎料粉末质量占比为62.5%，HBN粉末质量占比为7.5%。并加入混合料总质量的3%的液体石蜡成形剂。按照上述步骤制备得到钎焊CBN烧结块3。钎焊CBN磨削块底面半径为5mm，高50mm。
再选择改性酚醛树脂（酚醛树脂结合剂）以及锆刚玉磨料混合，改性酚醛树脂质量比为22%；选择粒度为14-16目的锆刚玉为磨料，质量比为78，先用糠醛均匀湿润锆刚玉磨料，然后再加入树脂结合剂，进行混料，混合均匀，制备树脂结合剂锆刚玉磨料4。
钎焊CBN烧结块3共12块，以30°为角度间隔，等角度分布于砂轮工作层整个圆周，砂轮直径为150mm，厚度为60mm，工作层磨削面圆环宽为50mm。所述复合材料砂轮适用于型号为RGH20C的道岔修磨列车。
实施例3
称取CBN磨料质量占比为40%，磨料浓度为0.88g/cm3，Cu-Sn-Ti合金钎料粉末质量占比为55%，HBN粉末质量占比为5%。并加入混合料总质量的3%的液体石蜡成形剂。按照上述步骤制备得到钎焊CBN烧结块3。钎焊CBN磨削块底面半径为10mm，高70mm。
再选择改性酚醛树脂（酚醛树脂结合剂）以及锆刚玉磨料混合，改性酚醛树脂质量比为20%；选择粒度为14-16目的锆刚玉为磨料，质量比为80%，先用糠醛均匀湿润锆刚玉磨料，然后再加入树脂结合剂，进行混料，混合均匀，制备树脂结合剂锆刚玉磨料4。
钎焊CBN烧结块3共24块，以15°为角度间隔，等角度分布于砂轮工作层整个圆周。砂轮直径为260mm，厚度为90mm，工作层磨削面圆环宽为50mm。所述复合材料砂轮适用于型号为GMC-96X修磨列车。
实施例4
称取CBN磨料质量占比为30%，磨料浓度为0.66g/cm3，Cu-Sn-Ti合金钎料粉末质量占比为67.5%，HBN粉末质量占比为2.5%，并加入混合料总质量的3%的液体石蜡成形剂。按上述步骤制作出钎焊CBN磨削块3，钎焊CBN磨削块底面半径为10mm，高70mm。
再选择改性酚醛树脂（酚醛树脂结合剂）以及锆刚玉磨料混合，改性酚醛树脂质量比为19%；选择粒度为14-16目的锆刚玉为磨料，质量比为81%，先用糠醛均匀湿润锆刚玉磨料，然后再加入树脂结合剂，进行混料，混合均匀，制备树脂结合剂锆刚玉磨料4。
选取钎焊CBN磨削块3共24块，以15°为角度间隔，等角度分布于砂轮工作层整个圆周。砂轮直径为260mm，厚度为90mm，工作层磨削面圆环宽为50mm。所述复合材料砂轮适用于型号为GMC-96X修磨列车。
实施例5
称取CBN磨料质量占比为20%，磨料浓度为0.66g/cm3，Cu-Sn-Ti合金钎料粉末质量占比为70%，HBN粉末质量占比为10%，并加入混合料总质量的3%的液体石蜡成形剂。按上述步骤制作出钎焊CBN磨削块3，钎焊CBN磨削块底面半径为5mm，高40mm。选取钎焊CBN磨削块3以45°为角度间隔，等角度分布于砂轮工作层整个圆周。
实施例6
称取CBN磨料质量占比为40%，磨料浓度为0.66g/cm3，Cu-Sn-Ti合金钎料粉末质量占比为50%，HBN粉末质量占比为10%，并加入混合料总质量的3%的液体石蜡成形剂。按上述步骤制作出钎焊CBN磨削块3，钎焊CBN磨削块底面半径为20mm，高70mm。选取钎焊CBN磨削块3以35°为角度间隔，等角度分布于砂轮工作层整个圆周。
本实用新型的描述和应用是说明性的，并非想将本实用新型的范围限制在上述实施例中，因此，本实用新型不受本实施例的限制，任何采用等效替换取得的技术方案均在本实用新型保护的范围内。