专利名称：重研削用立方氮化硼磨块装置及其基座和磨块的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种机械领域的全自动磨床的设备及其基座和磨块的制备方法，尤指一种主要用于汽车行业中以四轮轿车为主的各种刹车盘及飞机航空业的飞机刹车盘的重研削用双端面高精度全自动磨床的重研削用立方氮化硼磨块装置及其基座和磨块的制备方法。
背景技术：
现有的应用于高精密度、高切削率的双端面高档磨床的模块大多为一体式的GC或WA磨块，其耐磨性差、易发生偏磨耗、寿命短且须频繁更换。为解决这一问题，部分磨床采用了分体式的CBN(Cubic Boron Nitride)磨具，但是现有的分体式CBN磨具采用基座与模块平面粘接的结构，其粘接面积小，附着力弱，发生异常碰撞时磨块易飞出，造成危险，安装时需要消耗较长工时，磨具固定后更换费时，模块的使用仍有浪费等问题。
通常的磨削工艺主要包含有1、磨床的设备能力，包括主轴精度、功率、微进给能力；2、工装能力，包括基准面的定位、夹具的组合方式3、磨削参数的设定和切削液的选择；4、磨具的选择，包括立方氮化硼CBN磨块的选择，这四者的有机结合对磨削工艺产生直接的和决定性的影响。
目前使用的立方氮化硼CBN磨块一般是一个长方形整体.原有长方形整体立方氮化硼CBN磨块不足之处为切削阻力大，易造成设备主轴电流强度升高形成负担；此外，因为是整体方形，产生磨削利刃的位置单调，切削性难以发挥。再则，还明显有着装夹固定点、基座安装及紧固方法等都存在着不方便、刚性弱及效益低等不足之处，特别是要实现“重研削”和“双端面”的磨削工艺，例如在加工汽车刹车盘或是飞机刹车盘时，对加工后的平面度及跳动，厚度差指标均为有很高的要求，故如何选择改进型的立方氮化硼CBN磨块，显得尤为重要；另外，在立方氮化硼CBN磨块的烧结和制作过程中的基本要求，存在着影响温度曲线、影响内在结构和把持力等问题。
发明内容
为了克服上述不足之处，本发明的主要目的旨在提供一种在精密加工的铝合金基座上镶种五个圆柱形立方氮化硼CBN磨具体，使之既具有多点切削性性能且切削抵抗力较小的CBN磨具块，又能实现装夹方便、刚性强及提高效益的重研削用立方氮化硼磨块装置。
本发明的另一目的旨在提供一种通过铝合金基座的制备工艺、立方氮化硼磨块5条的配制烧结工艺和铝合金基座与立方氮化硼磨块5条之间的紧固结合方法，来实现立方氮化硼CBN磨块的制备方法的重研削用立方氮化硼磨块装置及其基座和磨块的制备方法。
本发明要解决的技术问题是主要解决装夹固定点、铝合金基座的弧形R面及CBN圆柱烧结体与铝合金底块的安装问题；还要解决各部件的制作及各种公差配合问题，要使CBN圆柱体具有较强的耐冲击力，并保持较为均匀的硬度；再要解决铝合金基座要为弧形R面，如何便于与砂轮法兰盘的运动轨迹混合，产生研削时的交叉网纹效果问题；要解决立方氮化硼磨块5条的配制烧结后，磨块与砂轮盘的组合能更加紧密，且能保持高轨迹研削的刚性和安全性；要解决铝合金基座与立方氮化硼磨块5条之间如何紧固结合及如何缩减装夹对刀时间等有关技术问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是该装置由基座、磨床设备、磨具、方形磨块和各工装部件等部件组成，在精密加工的铝合金基座上镶种五个圆柱形立方氮化硼CBN磨具体，结合为一整体的立方氮化硼CBN磨块，其中在铝合金基座的一端镶种位置孔中分别粘接嵌入立方氮化硼磨块5条，镶种位置孔的各孔大小分别与立方氮化硼磨块5条直径的大小相互匹配；在铝合金基座的中间位置设有上下两个装卡螺栓，装卡螺栓与磨床设备连接固定；在铝合金基座的两侧设置内凹装夹定位滑槽，铝合金基座通过内凹装夹定位滑槽与磨床设备上的连接装置相互嵌入匹配连接。
所述的重研削用立方氮化硼磨块装置的内凹装夹定位滑槽的上部设有外延台阶，内凹装夹定位滑槽与外延台阶机械加工为一体。
所述的重研削用立方氮化硼磨块装置的立方氮化硼磨块5条有两种不同的直径，中间3个圆柱体为同一直径，直径值大于分布在两侧的圆柱体直径，且圆心在同一直线上；分布在两侧的2个圆柱体为同一直径大小，且圆心不在同一直线上，这5个圆柱形的结合构成了一个外弧形整体面。
所述的重研削用立方氮化硼磨块装置的装卡螺栓设有椭圆形外孔和内孔，为铝合金基座与磨床设备上的连接装置之间相互匹配调节。
所述的重研削用立方氮化硼磨块装置的磨床设备上的连接装置的中间位置设有上下两个圆形的紧固螺栓，为磨床设备上的连接装置与铝合金基座之间相互匹配调节。
一种重研削用立方氮化硼基座和磨块的制备方法，该方法包括A.铝合金基座的制备工艺；B.立方氮化硼磨块5条的配制烧结工艺；C.铝合金基座与立方氮化硼磨块5条之间的紧固结合方法，来实现立方氮化硼CBN磨块的制备方法，其中A.铝合金基座(4)的制备工艺，主要包括以下步骤步骤1.选材选材模块包括铝合金材质ADC12和内部有无气孔的检测；选材过程为确定铝合金金属基座的材质ADC12，同时对选择的铝合金的型材进行探伤检测，查清楚是否型材内有内部残留伤痕和过大的气孔；步骤2.形状加工执行完选材模块后，则进入形状加工模块，形状加工模块包括长×宽×高尺寸和R弧形尺寸的选择；主要对选择好的铝合金型材进行外型尺寸长、宽、高的机械切削加工，并在此基础上，完成铝合金基座正面的R弧形加工；步骤3.局部尺寸加工执行完形状加工后，则进入局部尺寸加工模块，局部尺寸加工模块包括槽加工和孔加工；主要对内凹装夹定位滑槽的内凹槽机械加工，装卡螺栓的尺寸加工和镶种位置孔的镶种承接孔的加工，其中装卡螺栓的孔位可调和内、外椭圆加工；步骤4.精加工执行完局部尺寸加工后，则进入精加工模块，完成公差配合，精加工模块包括镶CBN圆柱体的孔位和五个孔的同心度要求；镶种立方氮化硼圆柱体的镶种位置孔的位置度和深度及相关配合公差；并对镶种位置孔中的5个孔分别作加工，中间3个孔进行同心圆加工，外侧2个圆孔作同心圆加工，且中间的3个与外侧2个孔圆直径不同，呈现中三孔稍大，外侧两个孔略小，从而形成外型轮廓上的弧形线形；步骤5.表面处理执行完精加工模块后，则进入表面处理模块，表面处理模块包括毛刺处理和通过外力或释放表面应力；主要对形状加工、局部尺寸加工和精加工机械加工的残余毛刺进行处理，同时通过机械外力喷射微小玻璃丸，对加工后的成型铝合金基座进行表面应力的释放；步骤6.镶种孔的特殊处理在分别执行完形状加工、局部尺寸加工、精加工和表面处理机械加工步骤后，则进入镶种孔的特殊处理模块，镶种孔的特殊处理包括脱脂处理和粘结配合面的检测；主要对镶种位置孔铝合金表面的残留油脂进行清洗，并清除对镶种位置孔的内侧配合公差进行检测；步骤7.抗弯或扭曲强度试验执行完镶种孔的特殊处理模块后，则进入抗弯或扭曲强度试验模块，抗弯或扭曲强度试验包括是否符合动态加工要求和安全性的确认；主要对机械加工后的铝合金基座进行各种强度试验；B.立方氮化硼磨块5条的配制烧结工艺立方氮化硼磨块5条的配制烧结工艺经过干燥、脱氧、分级、搅拌、预装、靠模及分档次烧结步骤，完成立方氮化硼CBN磨块固态烧结体的制作；主要包括以下步骤步骤1.选料选料模块包括磨粒的选择及金属和非金属粉末的选择；主要对原材料的优选选用微米级钴、镍、锰、铜、锡、钼、钒、银、钛、锌、铂、铬金属粉末，陶瓷、天然水晶粉末、氧化铝等各种粉末材料以及立方氮化硼CBN单晶磨粒、多晶磨粒或特殊镀层处理的立方氮化硼CBN磨粒；步骤2.干燥执行完选料模块后，则进入干燥模块，干燥模块包括除湿和真空干燥；主要对金属粉末进行干燥处理，以控制其在常温下的湿度；步骤3.脱氧执行完干燥模块后，则进入脱氧模块，脱氧模块包括还原设备；主要对金属粉末进行脱氧处理，以保证烧结时的稳定性；步骤4.普通搅拌执行完脱氧模块后，则进入普通搅拌模块；步骤5.密封三维搅拌方式执行完普通搅拌模块后，则进入密封三维搅拌料方式模块；主要对干燥和脱氧过的金属粉末以及非金属粉末在真空容器中，通过设备进行三维的充分搅拌；步骤6.搅拌后粉料计量执行完密封三维搅拌料方式模块后，则进入搅拌后粉料计量模块；在充分搅拌后的粉末混合体中，按计量要求加入一定比例的立方氮化硼CBN磨粒，再次进行真空搅拌；步骤7.与CBN磨粒的定量搅拌执行完搅拌后粉料计量模块后，则进入与立方氮化硼CBN磨粒的定量搅拌模块；在搅拌后粉料计量过程完成的粉料中加入粒度为140#～270#不等的立方氮化硼CBN磨粒，比例范围为2％～10％；对已搅拌好的金属粉末料加入立方氮化硼CBN磨粒密封后，再次进行X、Y、Z方向的三维搅拌；步骤8.计量预装执行完与CBN磨粒的定量搅拌模块后，则进入计量预装模块；选用预装磨具对上述松装粉末混合体进行预装、靠模；步骤9.一次预压执行完计量预装模块后，则进入一次预压模块；将搅拌好的金属粉末和立方氮化硼CBN磨粒的混合物装入金属模具中，进行预压成型，将模装的粉末状态预压成一个大致成型固体形状；步骤10.正式烧结执行完一次预压模块后，则进入正式烧结模块；完成移入专用导电性能极强的模具装置，置入真空烧结机中；先置入正式模具，并放入专用的真空热压烧结机炉内，进行加温、加压，定时，真空的烧结过程，温度通常控制在900°～1100°之间；步骤11.通入惰性气体氮气执行完正式烧结模块后，则进入通入惰性气体氮气模块；步骤12.真空启动执行完通入惰性气体氮气模块后，则进入真空启动模块；步骤13.真空与注入氮气交替进行执行完真空启动模块后，则进入真空与注入氮气交替进行模块；步骤14.烧结完成脱模执行完真空与注入氮气交替进行模块后，则进入烧结完成脱模模块；烧结完成后要进行脱模处理，具体为将脱模剂喷入模具和烧结体的间隙处，将模具和烧结体相互分离；步骤15.烧结体的表面改质处理执行完烧结完成脱模模块后，则进入烧结体的表面改质处理模块；除去烧结后表面的里皮和氧化层，脱磁，喷射玻璃小丸进行表面烧结应力消除；步骤16.整体整形执行完烧结体的表面改质处理模块后，则进入整体整形模块；将烧结体的处表面层去氧化层和形状尺寸、公差进行机械加工，为切削和磨削加工手段；步骤17.加工到装配尺寸执行完整体整形模块后，则进入加工到装配尺寸模块；将五个圆柱型烧结体加工到与铝合金基座的镶种孔的特殊处理中镶种位置孔能进行粘接配合的几何尺寸为止；C.铝合金基座与立方氮化硼磨块5条之间的紧固结合方法，主要包括以下步骤步骤1.准备烧结制品准备经烧结及修磨整形而成的两种规格5条圆柱体，为立方氮化硼磨块5条；步骤2.准备机加工制品准备与立方氮化硼磨块5条能进行粘接配合的，并经加工能完成尺寸配合的铝合金基体；步骤3.准备高强度粘接剂准备让立方氮化硼磨块5条和铝合金基体之间，能完成紧固粘接并能抗拒强大冲击力的铝合金专用高强度粘接剂；步骤4.完成紧固粘接通过对高温高压模具的设计、制作及各种公差配合，并充分考虑立方氮化硼磨块5条、铝合金基体和高强度粘接剂的膨胀系数，立方氮化硼磨块5条和铝合金基体的膨胀系数必须和高强度粘接剂之间的膨胀系数相接近，并能保持其在温度为160℃-180℃之间，固化时间为4～5个小时，还能保持不变形的粘接固化，并通过工装夹具完成紧固粘接；步骤5.进行抗弯强度和冲击力试验对粘接固化的整体立方氮化硼CBN磨块，从上、下及前、后、左、右六个方向进行抗弯强度和冲击力试验；步骤6.整形、修磨，衡重整形、修磨，衡重，完成强度、平衡和切削性性能的配合；步骤7.安全性实验选用与加工条件相当的设备和工件，采用与正式湿磨加工不同的方式，为干磨方式，来检验其抗热变形能力；湿磨时的冷却液介在，而干磨时没有冷却液介在；为验证立方氮化硼CBN组合磨块的抗热变形能力。
本发明的有益效果是圆柱形立方氮化硼CBN磨具体，具有多点切削性性能且切削抵抗力较小的特点；铝合金基座为弧形R面，便于与砂轮法兰盘的运动轨迹混合，产生研削时的交叉网纹效果；使用内六角螺钉紧固，能防止加工时意外碰撞造成的铝合金块飞出，防止因飞出而造成的事故隐患；CBN磨块与砂轮盘的组合更加紧密，且能保持φ760～800；500rpm～1100rpm/min高速、轨迹研削的刚性和安全性，适合于大批量自动量产模式；铝合金基座上的2个螺栓孔，基体两侧的内凹滑槽，以及基体上端的装夹定位台阶，使得装夹非常方便，大大缩减装夹对刀时间。工时测算后得出减少此部分的工时为40％左右；具有装夹方便，刚性强，初期对刀及修磨方便及高效率；本发明的制备方法具有圆柱形立方氮化硼CBN研削体的优势，即多点研削柱的研削优越性，尤其是对各种金属材料的优势发挥；
具有粘接及固化方式的先进性及重量均衡有利动平衡之先进工艺特点。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
附图1为本发明工作时整体结构示意图；附图2为本发明不工作时整体结构示意图；附图3为本发明铝合金基座的外形立体结构示意图；附图4为本发明立方氮化硼CBN磨块用铝合金基座的制备工艺流程图；附图5为本发明立方氮化硼CBN磨块的配制烧结工艺流程图；附图中标号说明1-内凹装夹定位滑槽；21-选料；2-连接装置；22-干燥；3-装卡螺栓；23-脱氧；4-铝合金基座24-普通搅拌；5-刹车盘； 25-密封三维搅拌方式；6-立方氮化硼磨块5条； 26-搅拌后粉料计量；7-外延台阶；27-与CBN磨粒的定量搅拌；8-镶种位置孔； 28-计量预装；9-紧固螺栓；29-一次预压；10-立方氮化硼CBN磨块； 30-正式烧结；11-选材； 31-通入惰性气体氮气；12-形状加工； 32-真空启动；13-局部尺寸加工； 33-真空与注入氮气交替进行；14-精加工； 34-烧结完成脱模；
15-表面处理；35-烧结体的表面改质处理；16-镶种孔的特殊处理；36-整体整形；17-抗弯或扭曲强度试验； 37-加工到装配尺寸。
具体实施例方式
请参阅附图1、2、3所示，本发明由基座、磨床设备、磨具、方形磨块和各工装部件等部件组成，该装置在精密加工的铝合金基座4上镶种五个圆柱形立方氮化硼CBN磨具体，结合为一整体的立方氮化硼CBN磨块10，其中在铝合金基座4的一端镶种位置孔8中分别粘接嵌入立方氮化硼磨块5条6，镶种位置孔8的各孔大小分别与立方氮化硼磨块5条6直径的大小相互匹配；在铝合金基座4的中间位置设有上下两个装卡螺栓3，装卡螺栓3与磨床设备连接固定；在铝合金基座4的两侧设置内凹装夹定位滑槽1，铝合金基座4通过内凹装夹定位滑槽1与磨床设备上的连接装置2相互嵌入匹配连接。
所述的重研削用立方氮化硼磨块装置的内凹装夹定位滑槽1的上部设有外延台阶7，内凹装夹定位滑槽1与外延台阶7机械加工为一体。
所述的重研削用立方氮化硼磨块装置的立方氮化硼磨块5条6有两种不同的直径，中间3个圆柱体为同一直径，直径值大于分布在两侧的圆柱体直径，且圆心在同一直线上；分布在两侧的2个圆柱体为同一直径大小，且圆心不在同一直线上，这5个圆柱形的结合构成了一个外弧形整体面。
所述的重研削用立方氮化硼磨块装置的装卡螺栓3设有椭圆形外孔和内孔，为铝合金基座4与磨床设备上的连接装置2之间相互匹配调节。
所述的重研削用立方氮化硼磨块装置的磨床设备上的连接装置2的中间位置设有上下两个圆形的紧固螺栓9，为磨床设备上的连接装置2与铝合金基座4之间相互匹配调节。
请参阅附图4、5所示，一种重研削用立方氮化硼基座和磨块的制备方法，该方法包括以下三部分A.铝合金基座4的制备工艺；B.立方氮化硼磨块5条6的配制烧结工艺；C.铝合金基座4与立方氮化硼磨块5条6之间的紧固结合方法，来实现立方氮化硼CBN磨块10的制备方法，其中A.铝合金基座4的制备工艺，主要包括以下步骤步骤1.选材11选材11模块包括铝合金材质ADC12和内部有无气孔的检测；选材过程为确定铝合金金属基座的材质ADC12，同时对选择的铝合金的型材进行探伤检测，查清楚是否型材内有内部残留伤痕和过大的气孔；步骤2.形状加工12执行完选材11模块后，则进入形状加工12模块，形状加工12模块包括长×宽×高尺寸和R弧形尺寸的选择；主要对选择好的铝合金型材进行外型尺寸长、宽、高的机械切削加工，并在此基础上，完成铝合金基座4正面的R弧形加工；步骤3.局部尺寸加工13执行完形状加工12后，则进入局部尺寸加工13模块，局部尺寸加工13模块包括槽加工和孔加工；主要对内凹装夹定位滑槽1的内凹槽机械加工，装卡螺栓3的尺寸加工和镶种位置孔8的镶种承接孔的加工，其中装卡螺栓3的孔位可调和内、外椭圆加工；步骤4.精加工14执行完局部尺寸加工13后，则进入精加工14模块，完成公差配合，精加工14模块包括镶CBN圆柱体的孔位和五个孔的同心度要求；镶种立方氮化硼圆柱体的镶种位置孔8的位置度和深度及相关配合公差；并对镶种位置孔8中的5个孔分别作加工，中间3个孔进行同心圆加工，外侧2个圆孔作同心圆加工，且中间的3个与外侧2个孔圆直径不同，呈现中三孔稍大，外侧两个孔略小，从而形成外型轮廓上的弧形线形；步骤5.表面处理15执行完精加工14模块后，则进入表面处理15模块，表面处理15模块包括毛刺处理和通过外力或释放表面应力；主要对形状加工12、局部尺寸加工13和精加工14机械加工的残余毛刺进行处理，同时通过机械外力喷射微小玻璃丸，对加工后的成型铝合金基座进行表面应力的释放；步骤6.镶种孔的特殊处理16在分别执行完形状加工12、局部尺寸加工13、精加工14和表面处理15机械加工步骤后，则进入镶种孔的特殊处理16模块，镶种孔的特殊处理16包括脱脂处理和粘结配合面的检测；主要对镶种位置孔8铝合金表面的残留油脂进行清洗，并清除对镶种位置孔8的内侧配合公差进行检测；步骤7.抗弯或扭曲强度试验17执行完镶种孔的特殊处理16模块后，则进入抗弯或扭曲强度试验17模块，抗弯或扭曲强度试验17包括是否符合动态加工要求和安全性的确认；主要对机械加工后的铝合金基座4进行各种强度试验；
B.立方氮化硼磨块5条6的配制烧结工艺立方氮化硼磨块5条6的配制烧结工艺经过干燥、脱氧、分级、搅拌、预装、靠模及分档次烧结步骤，完成立方氮化硼CBN磨块10固态烧结体的制作；主要包括以下步骤步骤1.选料21选料21模块包括磨粒的选择及金属和非金属粉末的选择；主要对原材料的优选选用微米级钴、镍、锰、铜、锡、钼、钒、银、钛、锌、铂、铬金属粉末，陶瓷、天然水晶粉末、氧化铝等各种粉末材料以及立方氮化硼CBN单晶磨粒、多晶磨粒或特殊镀层处理的立方氮化硼CBN磨粒；步骤2.干燥22执行完选料21模块后，则进入干燥22模块，干燥22模块包括除湿和真空干燥；主要对金属粉末进行干燥处理，以控制其在常温下的湿度；步骤3.脱氧23执行完干燥22模块后，则进入脱氧23模块，脱氧23模块包括还原设备；主要对金属粉末进行脱氧处理，以保证烧结时的稳定性；步骤4.普通搅拌24执行完脱氧23模块后，则进入普通搅拌24模块；步骤5.密封三维搅拌方式25执行完普通搅拌24模块后，则进入密封三维搅拌料方式25模块；主要对干燥和脱氧过的金属粉末以及非金属粉末在真空容器中，通过设备进行三维的充分搅拌；步骤6.搅拌后粉料计量26执行完密封三维搅拌料方式25模块后，则进入搅拌后粉料计量26模块；在充分搅拌后的粉末混合体中，按计量要求加入一定比例的立方氮化硼CBN磨粒，再次进行真空搅拌；步骤7.与CBN磨粒的定量搅拌27执行完搅拌后粉料计量26模块后，则进入与立方氮化硼CBN磨粒的定量搅拌27模块；在搅拌后粉料计量26过程完成的粉料中加入粒度为140#～270#不等的立方氮化硼CBN磨粒，比例范围为2％～10％；对已搅拌好的金属粉末料加入立方氮化硼CBN磨粒密封后，再次进行X、Y、Z方向的三维搅拌；步骤8.计量预装28执行完与CBN磨粒的定量搅拌27模块后，则进入计量预装28模块；选用预装磨具对上述松装粉末混合体进行预装、靠模；步骤9.一次预压29执行完计量预装28模块后，则进入一次预压29模块；将搅拌好的金属粉末和立方氮化硼CBN磨粒的混合物装入金属模具中，进行预压成型，将模装的粉末状态预压成一个大致成型固体形状；步骤10.正式烧结30执行完一次预压29模块后，则进入正式烧结30模块；完成移入专用导电性能极强的模具装置，置入真空烧结机中；先置入正式模具，并放入专用的真空热压烧结机炉内，进行加温、加压，定时，真空的烧结过程，温度通常控制在900°～1100°之间；步骤11.通入惰性气体氮气31执行完正式烧结30模块后，则进入通入惰性气体氮气31模块；
步骤12.真空启动32执行完通入惰性气体氮气31模块后，则进入真空启动32模块；步骤13.真空与注入氮气交替进行33执行完真空启动32模块后，则进入真空与注入氮气交替进行33模块；步骤14.烧结完成脱模34执行完真空与注入氮气交替进行33模块后，则进入烧结完成脱模34模块；烧结完成后要进行脱模处理，具体为将脱模剂喷入模具和烧结体的间隙处，将模具和烧结体相互分离；步骤15.烧结体的表面改质处理35执行完烧结完成脱模34模块后，则进入烧结体的表面改质处理35模块；除去烧结后表面的里皮和氧化层，脱磁，喷射玻璃小丸进行表面烧结应力消除；步骤16.整体整形36执行完烧结体的表面改质处理35模块后，则进入整体整形36模块；将烧结体的处表面层去氧化层和形状尺寸、公差进行机械加工，为切削和磨削加工手段；步骤17.加工到装配尺寸37执行完整体整形36模块后，则进入加工到装配尺寸37模块；将五个圆柱型烧结体加工到与铝合金基座4的镶种孔的特殊处理16中镶种位置孔8能进行粘接配合的几何尺寸为止；C.铝合金基座4与立方氮化硼磨块5条6之间的紧固结合方法，主要包括以下步骤步骤1.准备烧结制品准备经烧结及修磨整形而成的两种规格5条圆柱体，为立方氮化硼磨块5条6；
步骤2.准备机加工制品准备与立方氮化硼磨块5条6能进行粘接配合的，并经加工能完成尺寸配合的铝合金基体4；步骤3.准备高强度粘接剂准备让立方氮化硼磨块5条6和铝合金基体4之间，能完成紧固粘接并能抗拒强大冲击力的铝合金专用高强度粘接剂；步骤4.完成紧固粘接通过对高温高压模具的设计、制作及各种公差配合，并充分考虑立方氮化硼磨块5条6、铝合金基体4和高强度粘接剂的膨胀系数，立方氮化硼磨块5条6和铝合金基体4的膨胀系数必须和高强度粘接剂之间的膨胀系数相接近，并能保持其在温度为160℃-180℃之间，固化时间为4～5个小时，还能保持不变形的粘接固化，并通过工装夹具完成紧固粘接；步骤5.进行抗弯强度和冲击力试验对粘接固化的整体立方氮化硼CBN磨块，从上、下及前、后、左、右六个方向进行抗弯强度和冲击力试验；步骤6.整形、修磨，衡重整形、修磨，衡重，完成强度、平衡和切削性性能的配合；步骤7.安全性实验选用与加工条件相当的设备和工件，采用与正式湿磨加工不同的方式，为干磨方式，来检验其抗热变形能力；湿磨时的冷却液介在，而干磨时没有冷却液介在；为验证立方氮化硼CBN组合磨块的抗热变形能力。
请参阅附图1所示，本发明的工作时，重研削用立方氮化硼磨块分别安装在磨床设备的上部和下部，在磨床设备的上部和下部之间设置工件刹车盘5；优选地是上部安装24块重研削用立方氮化硼磨块，下部安装24块重研削用立方氮化硼磨块。
本发明的工作原理及技术特征为本发明的装夹固定点在装卡螺栓3上设有两个点，外延台阶7，内凹装夹定位滑槽1的两个内凹滑槽。
其特点为装夹方便，刚性强，初期对刀及修磨方便，效率高。
铝合金基座为弧形R面。便于与砂轮法兰盘的运动轨迹混合，产生研削时的交叉网纹效果。
装卡螺栓3用内六角螺钉紧固，能防止加工时意外碰撞造成的铝合金块飞出，防止因飞出而造成的事故隐患。
由于装卡螺栓3的紧固和内凹装夹定位滑槽1及外延台阶7的存在，外延台阶7、内凹装夹定位滑槽1和CBN磨块与砂轮盘的组合更加紧密且能保持φ760～800；500～1100rpm/min高速.轨迹研削的刚性和安全性。适合于大批量自动量产模式。
缩减装夹对刀时间。工时测算后得出减少此部分的工时40％左右。
①.圆柱形立方氮化硼CBN磨块在磨削时，能产生锋利切削刀面，有利于消除因工件研削面积大而带来研削抵抗大这一难题。大大提高切削效益，减少同等加工余量下的加工研削节拍。
②.无论汽车刹车盘或是飞机刹车盘(组合式)，对加工后的平面度及跳动，厚度差指标均为很高要求。而使用圆柱形立方氮化硼CBN磨具，便能发挥其易产生有规则的切削刃角，而实现相对于其他块形立方氮化硼CBN的更能发挥低阻力切削。
本发明通过对高温高压模具的设计，制作及各种公差配合，使立方氮化硼CBN圆柱体具有较强的耐冲击力，并保持较为均匀的硬度。立方氮化硼CBN磨块的胎体(或称组织体)硬度不低于HRB106，不大于HRB108。
要充分考虑甲、乙、丙的膨胀系数，或者说甲、乙的膨胀系数必须和强化粘接剂丙之间的膨胀系数接近，并能保持其160℃-180℃之间，在固化时间4～5个小时中，能实现不变形的粘接固化。
重研削的加工余量一般均在一次性双边0.25～0.35mm以上，单边不少于0.15mm，研削时间不大于25秒。加上各种表面精度和几何精度的指标要求，对立方氮化硼CBN磨粒有较高的要求，特别是稳定性的要求。为了增强立方氮化硼CBN磨粒的稳定性能，通常有辅之于物理处理和化学处理。即对CBN的晶形做出选级处理(而选级处理的方式方法，因涉核心技术和商务机密，不做一一公开)。再则就是对立方氮化硼CBN进行化学处理目的是提高其耐冲击性和耐磨性，比如各种镀层处理。目前在国际上美国GE的材料专业公司的科研及应用水平均是最高的，中国业内近年来也有较大突破。个别种类依赖GE公司以外，其它的工业用立方氮化硼CBN磨粒均展示出后起之秀的基础实力。
组织体(胎体)，亦称结合剂的技术特点因为研削方式为重研削，所以采用无气孔性金属陶瓷复合型材料。立方氮化硼CBN磨块是由立方氮化硼CBN磨粒及金属陶瓷组织胎体，通过高温、高压、真空烧结，共同构成起来的一种固态烧结体。
本发明的技术特点1)金属粉末复合材料合成立方氮化硼CBN圆柱体；2)本产品是在经精密加工的铝合金基座上镶种上五个圆柱形CBN磨具体，构成一块具有多点切削性性能且切削抵抗力较小的CBN磨具块；3)铝合金基座上的2个螺栓孔，基体两侧的内凹滑槽，以及基体上端的装夹定位台阶，使得装夹非常方便，大大缩减装夹对刀时间。工时测算后得出减少此部分的工时40％左右。
本发明的烧结技术的实施例之一运用数控烧结设备，设定真空定额、时间曲线、压力曲线、温度曲线、冷却曲线进行数字化控制烧结过程。根据烧结物的体积大小，烧结过程中烧结时间约为15-30分钟。烧结过程中的压力的变化对固态烧结体的密度和稳定性有较大的影响；温度的变化对烧结体的内在结构、把持力产生影响；冷却过快或过慢会影响到烧结体的脆性和延展性。
烧结温度在800-1100度，根据磨块材料的切削性能要求和材料自身的物理化学特性的差异来设定不同的温度曲线。固态烧结的基本要求和磨削工件的磨削机理也会影响温度曲线的设定。
权利要求
1.一种重研削用立方氮化硼磨块装置，该装置有基座、磨床设备、磨具、方形磨块和各工装部件，其特征在于在精密加工的铝合金基座(4)上镶种五个圆柱形立方氮化硼CBN磨具体，结合为一整体的立方氮化硼CBN磨块(10)，其中在铝合金基座(4)的一端镶种位置孔(8)中分别粘接嵌入立方氮化硼磨块5条(6)，镶种位置孔(8)的各孔大小分别与立方氮化硼磨块5条(6)直径的大小相互匹配；在铝合金基座(4)的中间位置设有上下两个装卡螺栓(3)，装卡螺栓(3)与磨床设备连接固定；在铝合金基座(4)的两侧设置内凹装夹定位滑槽(1)，铝合金基座(4)通过内凹装夹定位滑槽(1)与磨床设备上的连接装置(2)相互嵌入匹配连接。
2.根据权利要求1所述的重研削用立方氮化硼磨块装置，其特征在于所述的内凹装夹定位滑槽(1)的上部设有外延台阶(7)，内凹装夹定位滑槽(1)与外延台阶(7)机械加工为一体。
3.根据权利要求1所述的重研削用立方氮化硼磨块装置，其特征在于所述的立方氮化硼磨块5条(6)有两种不同的直径，中间3个圆柱体为同一直径，直径值大于分布在两侧的圆柱体直径，且圆心在同一直线上；分布在两侧的2个圆柱体为同一直径大小，且圆心不在同一直线上，这5个圆柱形的结合构成了一个外弧形整体面。
4.根据权利要求1所述的重研削用立方氮化硼磨块装置，其特征在于所述的装卡螺栓(3)设有椭圆形外孔和内孔，为铝合金基座(4)与磨床设备上的连接装置(2)之间相互匹配调节。
5.根据权利要求1所述的重研削用立方氮化硼磨块装置，其特征在于所述的磨床设备上的连接装置(2)的中间位置设有上下两个圆形的紧固螺栓(9)，为磨床设备上的连接装置(2)与铝合金基座(4)之间相互匹配调节。
6.一种重研削用立方氮化硼基座和磨块的制备方法，其特征在于该方法包括A.铝合金基座(4)的制备工艺；B.立方氮化硼磨块5条(6)的配制烧结工艺；C.铝合金基座(4)与立方氮化硼磨块5条(6)之间的紧固结合方法，来实现立方氮化硼CBN磨块(10)的制备方法，其中A.铝合金基座(4)的制备工艺，主要包括以下步骤步骤1.选材(11)选材(11)模块包括铝合金材质ADC12和内部有无气孔的检测；选材过程为确定铝合金金属基座的材质ADC12，同时对选择的铝合金的型材进行探伤检测，查清楚是否型材内有内部残留伤痕和过大的气孔；步骤2.形状加工(12)执行完选材(11)模块后，则进入形状加工(12)模块，形状加工(12)模块包括长×宽×高尺寸和R弧形尺寸的选择；主要对选择好的铝合金型材进行外型尺寸长、宽、高的机械切削加工，并在此基础上，完成铝合金基座(4)正面的R弧形加工；步骤3.局部尺寸加工(13)执行完形状加工(12)后，则进入局部尺寸加工(13)模块，局部尺寸加工(13)模块包括槽加工和孔加工；主要对内凹装夹定位滑槽(1)的内凹槽机械加工，装卡螺栓(3)的尺寸加工和镶种位置孔(8)的镶种承接孔的加工，其中装卡螺栓(3)的孔位可调和内、外椭圆加工；步骤4.精加工(14)执行完局部尺寸加工(13)后，则进入精加工(14)模块，完成公差配合，精加工(14)模块包括镶CBN圆柱体的孔位和五个孔的同心度要求；镶种立方氮化硼圆柱体的镶种位置孔(8)的位置度和深度及相关配合公差；并对镶种位置孔(8)中的5个孔分别作加工，中间3个孔进行同心圆加工，外侧2个圆孔作同心圆加工，且中间的3个与外侧2个孔圆直径不同，呈现中三孔稍大，外侧两个孔略小，从而形成外型轮廓上的弧形线形；步骤5.表面处理(15)执行完精加工(14)模块后，则进入表面处理(15)模块，表面处理(15)模块包括毛刺处理和通过外力或释放表面应力；主要对形状加工(12)、局部尺寸加工(13)和精加工(14)机械加工的残余毛刺进行处理，同时通过机械外力喷射微小玻璃丸，对加工后的成型铝合金基座进行表面应力的释放；步骤6.镶种孔的特殊处理(16)在分别执行完形状加工(12)、局部尺寸加工(13)、精加工(14)和表面处理(15)机械加工步骤后，则进入镶种孔的特殊处理(16)模块，镶种孔的特殊处理(16)包括脱脂处理和粘结配合面的检测；主要对镶种位置孔(8)铝合金表面的残留油脂进行清洗，并清除对镶种位置孔(8)的内侧配合公差进行检测；步骤7.抗弯或扭曲强度试验(17)执行完镶种孔的特殊处理(16)模块后，则进入抗弯或扭曲强度试验(17)模块，抗弯或扭曲强度试验(17)包括是否符合动态加工要求和安全性的确认；主要对机械加工后的铝合金基座(4)进行各种强度试验；B.立方氮化硼磨块5条(6)的配制烧结工艺立方氮化硼磨块5条(6)的配制烧结工艺经过干燥、脱氧、分级、搅拌、预装、靠模及分档次烧结步骤，完成立方氮化硼CBN磨块(10)固态烧结体的制作；主要包括以下步骤步骤1.选料(21)选料(21)模块包括磨粒的选择及金属和非金属粉末的选择；主要对原材料的优选选用微米级钴、镍、锰、铜、锡、钼、钒、银、钛、锌、铂、铬金属粉末，陶瓷、天然水晶粉末、氧化铝等各种粉末材料以及立方氮化硼CBN单晶磨粒、多晶磨粒或特殊镀层处理的立方氮化硼CBN磨粒；步骤2.干燥(22)执行完选料(21)模块后，则进入干燥(22)模块，干燥(22)模块包括除湿和真空干燥；主要对金属粉末进行干燥处理，以控制其在常温下的湿度；步骤3.脱氧(23)执行完干燥(22)模块后，则进入脱氧(23)模块，脱氧(23)模块包括还原设备；主要对金属粉末进行脱氧处理，以保证烧结时的稳定性；步骤4.普通搅拌(24)执行完脱氧(23)模块后，则进入普通搅拌(24)模块；步骤5.密封三维搅拌方式(25)执行完普通搅拌(24)模块后，则进入密封三维搅拌料方式(25)模块；主要对干燥和脱氧过的金属粉末以及非金属粉末在真空容器中，通过设备进行三维的充分搅拌；步骤6.搅拌后粉料计量(26)执行完密封三维搅拌料方式(25)模块后，则进入搅拌后粉料计量(26)模块；在充分搅拌后的粉末混合体中，按计量要求加入一定比例的立方氮化硼CBN磨粒，再次进行真空搅拌；步骤7.与CBN磨粒的定量搅拌(27)执行完搅拌后粉料计量(26)模块后，则进入与立方氮化硼CBN磨粒的定量搅拌(27)模块；在搅拌后粉料计量(26)过程完成的粉料中加入粒度为140#～270#不等的立方氮化硼CBN磨粒，比例范围为2％～10％；对已搅拌好的金属粉末料加入立方氮化硼CBN磨粒密封后，再次进行X、Y、Z方向的三维搅拌；步骤8.计量预装(28)执行完与CBN磨粒的定量搅拌(27)模块后，则进入计量预装(28)模块；选用预装磨具对上述松装粉末混合体进行预装、靠模；步骤9.一次预压(29)执行完计量预装(28)模块后，则进入一次预压(29)模块；将搅拌好的金属粉末和立方氮化硼CBN磨粒的混合物装入金属模具中，进行预压成型，将模装的粉末状态预压成一个大致成型固体形状；步骤10.正式烧结(30)执行完一次预压(29)模块后，则进入正式烧结(30)模块；完成移入专用导电性能极强的模具装置，置入真空烧结机中；先置入正式模具，并放入专用的真空热压烧结机炉内，进行加温、加压，定时，真空的烧结过程，温度通常控制在900°～1100°之间；步骤11.通入惰性气体氮气(31)执行完正式烧结(30)模块后，则进入通入惰性气体氮气(31)模块；步骤12.真空启动(32)执行完通入惰性气体氮气(31)模块后，则进入真空启动(32)模块；步骤13.真空与注入氮气交替进行(33)执行完真空启动(32)模块后，则进入真空与注入氮气交替进行(33)模块；步骤14.烧结完成脱模(34)执行完真空与注入氮气交替进行(33)模块后，则进入烧结完成脱模(34)模块；烧结完成后要进行脱模处理，具体为将脱模剂喷入模具和烧结体的间隙处，将模具和烧结体相互分离；步骤15.烧结体的表面改质处理(35)执行完烧结完成脱模(34)模块后，则进入烧结体的表面改质处理(35)模块；除去烧结后表面的里皮和氧化层，脱磁，喷射玻璃小丸进行表面烧结应力消除；步骤16.整体整形(36)执行完烧结体的表面改质处理(35)模块后，则进入整体整形(36)模块；将烧结体的处表面层去氧化层和形状尺寸、公差进行机械加工，为切削和磨削加工手段；步骤17.加工到装配尺寸(37)执行完整体整形(36)模块后，则进入加工到装配尺寸(37)模块；将五个圆柱型烧结体加工到与铝合金基座(4)的镶种孔的特殊处理(16)中镶种位置孔(8)能进行粘接配合的几何尺寸为止；C.铝合金基座(4)与立方氮化硼磨块5条(6)之间的紧固结合方法，主要包括以下步骤步骤1.准备烧结制品准备经烧结及修磨整形而成的两种规格5条圆柱体，为立方氮化硼磨块5条(6)；步骤2.准备机加工制品准备与立方氮化硼磨块5条(6)能进行粘接配合的，并经加工能完成尺寸配合的铝合金基体(4)；步骤3.准备高强度粘接剂准备让立方氮化硼磨块5条(6)和铝合金基体(4)之间，能完成紧固粘接并能抗拒强大冲击力的铝合金专用高强度粘接剂；步骤4.完成紧固粘接通过对高温高压模具的设计、制作及各种公差配合，并充分考虑立方氮化硼磨块5条(6)、铝合金基体(4)和高强度粘接剂的膨胀系数，立方氮化硼磨块5条(6)和铝合金基体(4)的膨胀系数必须和高强度粘接剂之间的膨胀系数相接近，并能保持其在温度为160℃-180℃之间，固化时间为4～5个小时，还能保持不变形的粘接固化，并通过工装夹具完成紧固粘接；步骤5.进行抗弯强度和冲击力试验对粘接固化的整体立方氮化硼CBN磨块，从上、下及前、后、左、右六个方向进行抗弯强度和冲击力试验；步骤6.整形、修磨，衡重整形、修磨，衡重，完成强度、平衡和切削性性能的配合；步骤7.安全性实验选用与加工条件相当的设备和工件，采用与正式湿磨加工不同的方式，为干磨方式，来检验其抗热变形能力；湿磨时的冷却液介在，而干磨时没有冷却液介在；为验证立方氮化硼CBN组合磨块的抗热变形能力。
全文摘要
一种涉及机械领域的全自动磨床的设备及磨块的制备方法，尤指一种主要用于汽车行业及飞机航空业中的各种刹车盘的重研削用双端面高精度全自动磨床的重研削用立方氮化硼磨块装置及其基座和磨块的制备方法。该装置由基座、磨床设备及在铝合金基座上镶种五个圆柱形立方氮化硼CBN磨块等部件组成；该方法包括铝合金基座的制备工艺、立方氮化硼磨块5条的配制烧结工艺和紧固结合方法；主要解决立方氮化硼磨块的装置及其基座和磨块的制备方法等有关技术问题。本发明的积极效果是具有多点切削性性能且切削抵抗力较小的特点，具有装夹方便，刚性强，初期对刀及修磨方便及效率高等优点。
文档编号B24D3/00GK101069961SQ200710042128
公开日2007年11月14日 申请日期2007年6月18日 优先权日2007年6月18日
发明者王苏毅 申请人:上海达特精密机械配件有限公司