专利名称：一种金刚石磨削磨具及其制造装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种金刚石磨削磨具，本发明还涉及该金刚石磨削磨具的制造装置。
背景技术：
对机械零件进行磨削加工已经成为一种常规的技术要求，目前广泛使用的磨削磨具主要采用SiC、刚玉等制造。SiC、刚玉磨削磨具耐磨性差，使用寿命短，在磨削加工过程中自身消耗较快、尺寸稳定性差，导致被加工零件的尺寸、形状和精度发生变化，需要经常对 SiC、刚玉磨削磨具进行修正。同时，SiC、刚玉磨削磨具具有硬、脆特点，强韧性差，特别是一些异形砂轮，在使用过程中容易出现突发性破裂，因高速旋转导致安全事故。在用于大批量加工耐磨材料制备的零件时，SiC、刚玉磨削磨具的上述问题尤为突出，严重影响被加工零件的质量和性能，生产效率低下，安全隐患突出。例如，目前刹车片生产线上使用的是一种SiC制造的磨具，由于制备刹车片采用的是一种具有较好耐磨性能的摩擦材料，SiC磨具的使用寿命严重不足，一般仅磨削加工 6000 8000片刹车片就需更换，费时费力；另一方面，因磨削设备加装有SiC磨具破裂防护罩，无法直接在线实时观察磨具的磨损状况，直到磨具因过度使用、在被磨削加工零件的较小径向外力作用下破裂时才被动更换，高速旋转的磨具破裂易引发安全事故，另一方面易导致产品报废。由于SiC磨具的使用寿命严重不足，使其更换周期短(一般3 4天)， 费时费力，增加产品废品率，安全隐患无法消除。对于上述问题，除了加强安全防护、定期停机检查、提前更换磨具外，目前没有更好的解决方法。本发明提出了一种金刚石磨削磨具及其制造装置，可有效的解决目前采用SiC、刚玉等制造的磨削磨具存在的耐磨性差、使用寿命短和强韧性差、容易出现突发性破裂等问题，提高生产的安全性、生产效率和产品质量与性能，降低废品率，同时也可为加工企业节约成本、提高经济效益。
发明内容
本发明要解决的第一个技术问题是提供一种磨削性能优异、耐磨性好、使用寿命长和具有高强韧性、不容易出现突发性破裂的金刚石磨削磨具。本发明要解决的第二个技术问题是提供一种提高金刚石磨削磨具制造效率，降低制造成本的制造金刚石磨削磨具的装置。为了解决上述第一个技术问题，本发明提供的金刚石磨削磨具，包括中空杯形圆柱状基体，所述的中空杯形圆柱状基体的高/直径比为1 3 1 5，所述的中空杯形圆柱状基体的外表面设有一层与所述的中空杯形圆柱状基体经热等静压烧结成为冶金结合的整体的金刚石粉末胎体，所述的金刚石粉末胎体均勻、致密，所述的中空杯形圆柱状基体采用碳素结构钢制造。采用上述技术方案的金刚石磨削磨具，碳素结构钢制造的中空杯形圆柱状基体具有高的强韧性，即使磨具的磨料被消耗完，也不会发生破裂，这可有效防止磨具在使用过程中发生突发性破裂；金刚石、金属粉末粘接剂通过热等静压烧结，与中空杯形圆柱状碳素结构钢基体实现完全冶金结合，可有效防止金刚石胎体在使用过程中脱落、破裂；利用金刚石胎体中金刚石的高硬度、高耐磨性进行磨削加工，可有效提高磨具的磨削性能、耐磨性及使用寿命。由于金刚石粉末胎体与中空杯形圆柱状基体耐磨性的显著差异，可以在磨具出现磨削性能降低时，及时在线确定磨具的继续使用与更换问题，避免了因过度使用导致的安全隐患，以及因提前更换而发生浪费的现象。为了解决上述第二个技术问题，本发明提供的制造金刚石磨削磨具的装置，由具有约束作用的外模套、具有支撑和定位作用的底座、上模芯和压环组成，所述的外模套的内腔为圆柱形，在所述的外模套的内腔下部设有底座，在所述的外模套内设有处于所述的底座上方的上模芯，所述的底座设有对所述的中空杯形圆柱状基体进行定位的限位凸台，中空杯形圆柱状基体安装在所述的底座和所述的上模芯之间，所述的中空杯形圆柱状基体对所述的上模芯定位，在所述的外模套、底座、上模芯和中空杯形圆柱状基体构成的组合体之间形成一个用于填充金刚石粉末胎体原料的环形空间，所述的压环套在所述的上模芯上压入到所述的环形空间内。所述的外模套、底座、上模芯和压环采用石墨材料制造。采用上述技术方案的制造金刚石磨削磨具的装置，其中外模套的内腔为圆柱形， 底座设计了限位凸台，对中空杯形圆柱状基体进行定位，并通过中空杯形圆柱状基体对上模芯进行定位，由外模套与底座、上模芯及中空杯形圆柱状基体构成的环形空间，用于填充金刚石胎体及胎体烧结成形，以及对压环进行导向，烧结压力通过压环施加给金刚石粉末胎体。本发明提供的一种金刚石磨削磨具的制造装置的使用方法，将外模套、底座、中空杯形圆柱状基体和上模芯组装，然后将经计算确定的混勻的金刚石胎体装入外模套与底座、上模芯及中空杯形圆柱状基体构成的环形空间，并使其均勻分布于其中，然后安装压环。最后，将装配好的整体放置在中频热压烧结机上按编制设定的烧结工艺整体烧结，制成胎体高度、致密度与性能满足设计要求的金刚石磨具。该装置使用方便，利于批量化生产。按上述要求，可以制备出外形尺寸精确、磨削性能优异的金刚石磨具，该磨具的耐磨性好、使用寿命长，以刹车片加工量为例，金刚石磨具可将使用SiC磨具的加工量6000 8000片，提高到目前的800000片以上，更换周期从SiC磨具的3 4天(按每天二班生产)， 提高到了目前的120天以上。同时提高了生产效率、产品质量与性能，解决了安全隐患，提高了效率。本发明的优点和积极效果1、本发明提出的金刚石磨削磨具，金刚石、金属粉末粘接剂通过热等静压烧结，与中空杯形圆柱状碳素结构钢基体实现完全冶金结合，解决了金刚石胎体在使用过程中脱落、破裂问题，使用安全可靠；2、本发明提出的金刚石磨削磨具，利用金刚石胎体中金刚石的高硬度、高耐磨性进行磨削加工，显著提高了磨具的磨削性能、耐磨性及使用寿命；3、本发明提出的金刚石磨削磨具，磨削性能优异，综合使用成本低，生产效率高；
4、本发明提出的金刚石磨削磨具结构简单，便于制造；5、本发明提出的金刚石磨削磨具制造装置，结构简单，组装简便，定位准确，利于批量化生产。综上所述，本发明提出的一种高性能、长寿命金刚石磨削磨具，使用安全，磨削性能优异，综合使用成本低；金刚石磨削磨具制造装置结构简单，组装简便，定位准确，利于批量化生产。金刚石磨削磨具及制造装置具有广泛的用途。
图1是本发明的金刚石磨具。图2是本发明提供的金刚石磨具制造装置组装示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步说明。参见图1，中空杯形圆柱状基体5的高/直径比为1 3 1 5，中空杯形圆柱状基体5的外表面设有一层与中空杯形圆柱状基体5经热等静压烧结成为冶金结合的整体的金刚石粉末胎体6，金刚石粉末胎体6均勻、致密，中空杯形圆柱状基体5采用碳素结构钢制造。参见图2，制造金刚石磨削磨具的装置，由具有约束作用的外模套1、具有支撑和定位作用的底座2、上模芯3和压环4组成，外模套1、底座2、上模芯3和压环4采用石墨材料制造，外模套1的内腔为圆柱形，在外模套1的内腔下部设有底座2，在外模套1内设有处于底座2上方的上模芯3，底座2设有对中空杯形圆柱状基体5进行定位的限位凸台，中空杯形圆柱状基体5安装在底座2和上模芯3之间，中空杯形圆柱状基体5对上模芯3定位，在外模套1、底座2、上模芯3和中空杯形圆柱状基体5构成的组合体之间形成有一个用于填充金刚石粉末胎体原料的环形空间7，压环4套在上模芯3上压入到环形空间7内，底座2设计了限位凸台，对中空杯形圆柱状基体5进行定位，并通过中空杯形圆柱状基体5对上模芯3进行定位，由外模套1与底座2、上模芯3及中空杯形圆柱状基体5构成的环形空间7，用于填充填充金刚石粉末胎体原料及胎体烧结成形，以及对压环4进行导向，烧结压力通过压环4施加给填充的金刚石粉末胎体原料。实施例1 Φ 150mmX 30mm金刚石磨具将外模套1、底座2、中空杯形圆柱状基体5和上模芯3按照图2进行组装，然后将经计算确定的混勻的填充金刚石粉末胎体原料装入外模套1与底座2、上模芯3及中空杯形圆柱状基体5构成的环形空间7，并使其均勻分布于其中，然后安装压环4。最后，将装配好的整体放置在中频热压烧结机上按编制设定的烧结工艺整体烧结，将填充金刚石粉末胎体原料烧结在中空杯形圆柱状基体5上成为金刚石粉末胎体6，制成尺寸为Φ 150mmX30mm, 胎体高度、致密度与性能满足设计要求的金刚石磨具。实施例2 Φ 150mmX 50mm金刚石磨具将外模套1、底座2、中空杯形圆柱状基体5和上模芯3按照图2进行组装，然后将经计算确定的混勻的填充金刚石粉末胎体原料装入外模套1与底座2、上模芯3及中空杯形圆柱状基体5构成的环形空间7，并使其均勻分布于其中，然后安装压环4。最后，将装配好的整体放置在中频热压烧结机上按编制设定的烧结工艺整体烧结，将填充金刚石粉末胎体原料烧结在中空杯形圆柱状基体5上成为金刚石粉末胎体6，制成尺寸为Φ150πιπιΧ50πιπι， 胎体高度、致密度与性能满足设计要求的金刚石磨具。
权利要求
1.一种金刚石磨削磨具，包括中空杯形圆柱状基体(5)和金刚石粉末胎体(6)，其特征是所述的中空杯形圆柱状基体(5)的高/直径比为1 3 1 5，所述的中空杯形圆柱状基体( 的外表面设有一层与所述的中空杯形圆柱状基体( 经热等静压烧结成为冶金结合的整体的金刚石粉末胎体(6)，所述的金刚石粉末胎体(6)均勻、致密，所述的中空杯形圆柱状基体(5)采用碳素结构钢制造。
2.根据权利要求1所述的制造金刚石磨削磨具的装置，由具有约束作用的外模套(1)、 具有支撑和定位作用的底座O)、上模芯⑶和压环⑷组成，其特征是所述的外模套⑴ 的内腔为圆柱形，在所述的外模套(1)的内腔下部设有底座O)，在所述的外模套(1)内设有处于所述的底座(2)上方的上模芯(3)，所述的底座(2)设有对所述的中空杯形圆柱状基体( 进行定位的限位凸台，中空杯形圆柱状基体( 安装在所述的底座( 和所述的上模芯(3)之间，所述的中空杯形圆柱状基体(5)对所述的上模芯(3)定位，在所述的外模套(1)、底座O)、上模芯(3)和中空杯形圆柱状基体(5)构成的组合体之间形成有一个用于填充金刚石粉末胎体原料的环形空间(7)，所述的压环(4)套在所述的上模芯(3)上压入到所述的环形空间(7)内。
3.根据权利要求2所述的制造金刚石磨削磨具的装置，其特征是所述的外模套(1)、 底座O)、上模芯⑶和压环⑷采用石墨材料制造。
全文摘要
本发明公开了一种金刚石磨削磨具及其制造装置。该磨具由一个高/直径比为1∶3～1∶5的中空杯形圆柱状基体(5)和金刚石粉末胎体(6)组成。金刚石磨削磨具制造装置由具有约束作用的外模套(1)、具有支撑和定位作用的底座(2)、上模芯(3)和压环(4)组成。本发明提出的金刚石磨削磨具，磨削性能优异，耐磨性好、寿命长，使用安全，综合使用成本低，用途广泛。金刚石磨削磨具制造装置结构简单，组装简便，定位准确，利于批量化生产。
文档编号B24D18/00GK102229121SQ20111014718
公开日2011年11月2日 申请日期2011年6月2日 优先权日2011年6月2日
发明者刘祖铭, 彭位安 申请人:中南大学