高速高效金刚石磨轮及其制备方法和使用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及磨料磨具磨削技术领域，特别是涉及一种高速高效金刚石磨轮及其制 备方法和使用方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，我国玻璃深加工企业发展很快，数量不断增加，规模越来越大，玻璃磨边 倒角机作为玻璃深加工业必须的专用设备，其市场需求也将越来越多。然而，到目前为止， 国内玻璃磨边设备还不很成熟，大多只适合单件加工，而不能应用于批量生产线。大型玻璃 深加工企业必须采用自动化程度高的智能玻璃磨边机。
[0003] 传统的玻璃磨边机安装金刚石磨轮的电机分布在机器的两边，而且是固定不动 的，使用金刚石磨轮的端面进行玻璃的磨削倒角，一个电机上只能安装一个金刚石磨轮，该 磨轮只能磨削玻璃一条边的一个角。一块矩形玻璃有四条边八个角，而且每块玻璃的角都 需要粗磨、精磨。这样一个玻璃磨边机上每个边都需要安装两个粗磨和两个精磨金刚石磨 轮，两个边共需四个粗磨和四个精磨金刚石磨轮。而且一次只能磨削倒角一个矩形玻璃的 两个边。因此，加工效率较低。
[0004]传统的玻璃磨边倒角机按磨头数分，有三、五、八、九、十、十三、十四磨头等数种机 型，而这些设备只能一个电机主轴安装一个磨轮，玻璃的两边直角分两次倒角完成，粗磨、 精磨、抛光分多道工序，电机转速低，玻璃走速慢，从而导致加工工序复杂、效率较低和加工 玻璃的质量较差。
[0005] 金刚石磨轮的性能主要取决于金刚石磨料及结合剂的组成形式，而金刚石磨轮的 设计依据是磨削加工方式及被加工工件的材质和加工质量的要求来设定，只有在金刚石磨 轮性能与磨削加工方式与加工材质相适应的条件下，才能取得比较理想的效果。传统的玻 璃磨边倒角机因电机主轴转速低，加工玻璃走速慢，而且玻璃的每一个工序都是分开的，所 以对金刚石磨轮要求较低。
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的技术问题是:为了克服传统玻璃磨边倒角机在加工玻璃过程中工 序复杂和效率较低等缺点，本发明提供一种新的高速高效金刚石磨轮及其制备方法和使用 方法。利用本发明技术方案制备的金刚石磨轮具有性能稳定、磨削锋利、成本低等特点；改 变了传统玻璃磨边倒角地加工方式，大大地简化了玻璃加工工序，提高了玻璃加工效率和 质量。
[0007] 为了解决上述问题，本发明采取的技术方案： 本发明提供一种高速高效金刚石磨轮，所述金刚石磨轮包括基体和工作层，以质量百 分含量表示，所述工作层的原料组成为：金属陶瓷复合结合剂粉末75~93%和金刚石7~ 25%〇
[0008] 根据上述的高速高效金刚石磨轮，以重量百分含量表示，所述金属陶瓷复合结合 剂粉末是由预合金粉末65~80%和微晶玻璃陶瓷结合剂粉末20~35%制备而成； 以重量百分含量表示，所述预合金粉末的原料组成为Cu 50~80%、Zn 5~25%、A1 5~ 20%、Ti 0.5~2%、Cr 1~5%、Si 2~8%和Mo 0~3%; 以重量百分含量表示，所述微晶玻璃陶瓷粉末的原料组成为Li20 2~5%、Na20 10~ 20%、B2〇3 15~30%、Ah〇3 5~20%、Si〇2 40~60%、Ba0 2~8%、MgO 2~10%、Cu0 1 ~3%和Ti〇2 2 ~8%〇
[0009] 根据上述的高速高效金刚石磨轮，所述金属陶瓷复合结合剂粉末是通过以下方法 制备而成： a、 首先按照上述预合金粉末的原料组成比例称取各种原料，将称取的各种原料机械混 合均勾，得到金属混合料； b、 将步骤a所得金属混合料加入中频感应炉中进行熔炼，在温度为1600±20°C的条件 下熔炼成合金液，将所得合金液采用常规高压水雾化法（即将熔炼所得合金液倒入中间漏 包，合金液通过中间漏包底的陶瓷漏眼流入雾化装置，以惰性气体氩气为保护气体，以水压 50MPa的水流对液态金属液流进行喷射雾化、冷却，使其成为预合金粉末，经过干燥、还原、 破碎及筛分)制备成40~50μπι的预合金粉末； c、 按照上述微晶玻璃陶瓷粉末的原料组成比例称取各种原料，将称取的各种原料机械 混合均匀，得到混合料； d、 将步骤c所得混合料加入高温熔块炉中进行熔炼，在温度为1250±50°C的条件下熔 炼成液体，保温2个小时;将所得液体依次采用常规雾化装置和水淬制备成10~20μπι的微晶 玻璃陶瓷结合剂粉末（即将熔炼所得液体流入雾化装置，用水压30MPa的水流对液态玻璃液 流进行喷射雾化使之成为小液滴，小液滴落到装满冷水的收集桶中急冷成为微晶玻璃陶瓷 粉末，经过干燥、破碎及筛分）； e、 将步骤b和d分别所得的预合金粉末和微晶陶瓷结合剂粉末按照上述的配料比例称 取两种原料，将称取的两种原料机械混合均匀，得到混合料； f、 将步骤e所得混合料加入通有氩气的高温烧结炉中，加热到1100 ± 20°C，微晶玻璃陶 瓷粉末完全融化为液体，通过搅拌使预合金粉末颗粒被融化得到的微晶玻璃陶瓷液完全包 裹;把微晶玻璃陶瓷液完全包裹的预合金粉末倒入装满冷水的收集桶中使之快速冷却，经 过干燥、破碎及筛分，制备成20~30μπι的金属陶瓷复合结合剂粉末。
[0010] 根据上述的高速高效金刚石磨轮，所述制备的金属陶瓷复合结合剂粉末中主要成 分的重量百分含量2 99.8%，颗粒形状为近球形，粒度为20~30μηι。
[0011] 根据上述的高速高效金刚石磨轮，所述金刚石为镀钛金刚石，金刚石浓度为25~ 150%，所述金刚石的粒度为80~240目或240~600目。
[0012] -种上述高速高效金刚石磨轮的制备方法，所述制备方法包括以下步骤： a、 首先按照上述高速高效金刚石磨轮的原料配比比例称取原料金属陶瓷复合结合剂 粉末和金刚石，将称取的金刚石倒入容器中，并加入液体石蜡将金刚石充分润湿，然后加入 称取的金属陶瓷复合结合剂粉末，将物料混合均匀，得到成型料； b、 将钢基体使用丙酮清洗干净，45#钢模具均匀擦上一层脱模剂，然后将钢基体和模具 组装好； c、 将步骤a得到的成型料投入步骤b组装好的模具中，刮平、压制后卸模，得到金刚石磨 轮生坯体； d、 将步骤C所得金刚石磨轮生坯体置于通有氮气的高温烧结炉中进行烧结，烧结出炉 后得到金刚石磨轮半成品； e、 将步骤d所得金刚石磨轮半成品进行加工磨削、修整，得到产品高速高效金刚石磨 轮。
[0013]根据上述的高速高效金刚石磨轮的制备方法，步骤a中液体石蜡与原料总量二者 加入量的比例为每kg金属陶瓷复合结合剂粉末和金刚石的总物料加入2~3mL液体石蜡。 [0014]根据上述的高速高效金刚石磨轮的制备方法，步骤b中所述脱模剂为800目二硫化 钼粉和润滑油的混合物。
[0015] 根据上述的高速高效金刚石磨轮的制备方法，步骤d中所述烧结的具体过程为:首 先以5°C/min的速率由室温升至300°C，在此温度条件下保温30min;然后以4°C/min的速率 由300°C升至400°C，在此温度条件下保温lOmin;然后以2°C/min的速率由400°C升至520°C， 在此温度条件下保温60min;最后在3~3.5小时由520°(3降至200°(3以下。
[0016] -种上述高速高效金刚石磨轮的使用方法，所述使用方法为： a、 全自动玻璃磨边机的磨轮分为两条边，一条为固定边，另一边为移动边； b、 步骤a所述的固定边磨削矩形玻璃其中一条边的上、下两个棱角;移动边磨削矩形玻 璃另外三个边的上、下两棱角； c、 步骤b所述的固定边和移动边均是由上、下两个电机组成，每一个电机主轴上分别安 装一组按照上述高速高效金刚石磨轮原料组成制备的磨轮，每组磨轮由一个按照上述高速 高效金刚石磨轮原料组成制成的粗磨轮和一个按照上述高速高效金刚石磨轮原料组成制 成的精磨轮构成（按照上述高速高效金刚石磨轮原料组成制备磨轮过程中，当采用的金刚 石粒度为80~240目时，制备出的磨轮为粗磨轮；当采用的金刚石粒度为240~600目时，制 备出的磨轮为精磨轮），两组金刚石磨轮交叉安装； d、 步骤c中的上下两个电机安装的金刚石磨轮同时磨削矩形玻璃的上下两个棱角，实 现了粗磨和精磨同时加工。
[0017] 本发明的积极有益效果： 1、本发明金刚石磨轮配料中采用了自主研制的高性能金属陶瓷复合结合剂粉末，使用 该结合剂制作的金刚石磨轮具有的主要优点有:a、同时具备金属和陶瓷两种材料的特点， 从而改善金属结合剂超硬材料工具对磨粒的把持力过强、自锐性较差、排肩能力较差、不耐 腐蚀、化学稳定性较差、不易修整等缺点；同时也改善了陶瓷结合剂超硬材料工具韧性较 差、强度有限、对高速磨削适应性有限等缺点；实现了优势互补，使金刚石磨轮既保持了陶 瓷结合剂金刚石磨轮良好的锋利性、自锐性好的特征，又具备金属结合剂金刚石磨轮的高 刚性、好的形状保持性的优点。b、本发明金属陶瓷结合剂粉末