一种金属陶瓷刀具双端面磨用超硬陶瓷砂轮及其制备方法与流程

本发明涉及一种金属陶瓷刀具双端面研磨专用超硬陶瓷砂轮及其制备方法。

背景技术：

1、金属陶瓷刀具是现代金属切削加工中的一种新型材料刀具，不仅能提高生产效率，加工普通刀片不能加工的超硬材料，而且是现有各类刀具的补充，是刀具家族中一支新生力量，在机械加工行业中占有十分重要的地位。在一般要求的车削加工中，硬质合金是各机械制造厂首选的刀具材料，但在某些精加工场合，传统硬合金刀具材料的耐磨性和刃口的锋利程度很难同时满足工件的小尺寸公差、高表面质量和高生产效率的要求，选用金属陶瓷刀具则是解决这一难题直接和有的方法。

2、与传统硬质合金刀具相比，金属陶瓷刀具材料对冲击和振动载荷比较敏感，所以在研磨加工金属陶瓷刀具的过程中，工件容易出现崩口或者工件烧伤问题，同时由于金属陶瓷材料有较好的耐磨性，研磨加工的过程中，传统砂轮表面也容易钝化失效，磨削效率难以满足加工需求，目前国内金属陶瓷刀具的研磨加工还是个技术难题。

技术实现思路

1、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金属陶瓷制品两个端面专用陶瓷结合剂超硬砂轮，使用此砂轮可以大幅减少精密磨削的过程中砂轮表面容易钝化失效及工件容易出现崩口问题的发生。

2、为实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：

3、一种金属陶瓷刀具双端面磨用超硬陶瓷砂轮，包括基体和磨料节块，所述磨料节块的制备原料包括纳米微晶玻璃结合剂、主磨料、辅磨料、造孔剂、临时粘接剂；所述结合剂包括sio2、al2o3、b2o3、na2o、k2o、纳米二氧化钛以及添加剂，所述添加剂为长石、zno、li2o、纳米二氧化锆以及锂辉石中的一种或数种。优选的，所述磨料节块的制备原料为纳米微晶玻璃结合剂、主磨料、辅磨料、造孔剂和临时粘接剂。

4、上述技术方案中，所述玻璃结合剂由sio2、al2o3、b2o3、na2o、k2o、纳米二氧化钛以及添加剂组成，所述添加剂为长石、zno、li2o、纳米二氧化锆以及锂辉石中的一种或数种；优选的，添加剂包括锂辉石，进一步优选的，锂辉石的用量为纳米微晶玻璃结合剂总质量的3～7%。优选的，将sio2、al2o3、b2o3、na2o、k2o、纳米二氧化钛以及添加剂熔炼，再球磨得到纳米微晶玻璃结合剂，粒径小于500纳米，结合剂对磨料的把持力良好，流动性适中，且砂轮烧结温度低于800℃，有利于节能环保。

5、上述技术方案中，所述主磨料为金刚石；所述辅磨料为微晶刚玉；所述临时粘接剂为酚醛树脂液或硅酸钠；所述造孔剂为山楂壳粉或枣壳粉。

6、上述技术方案中，所述基体为现有产品，比如钢基体、铸铁基体、铝基体、铝合金基体中的一种；所述基体的外径为500～2000mm，基体一面设置螺纹安装孔，另一面粘接磨料节块，为常规技术。

7、上述技术方案中，所述sio2、al2o3、b2o3、na2o、k2o、纳米二氧化钛以及添加剂的质量百分数为（总量为100%）：

8、sio2             40～65%

9、al2o3            5～15%

10、b2o3             10～20%

11、na2o             2～10%

12、k2o              2～7%

13、纳米二氧化钛     1～8%

14、添加剂           余量。

15、优选的，所述sio2、al2o3、b2o3、na2o、k2o、纳米二氧化钛以及添加剂的质量百分数为（总量为100%）：

16、sio2              50～60%

17、al2o3             7～10%

18、b2o3              10～15%

19、na2o              4～6%

20、k2o               3～5%

21、纳米二氧化钛      2～5%

22、添加剂            余量。

23、上述技术方案中，所述磨料节块的制备原料的体积百分数如下（总体积为100%）：

24、金刚石                    10～50%

25、纳米微晶玻璃结合剂        10～30%

26、辅磨料                    10～30%

27、造孔剂                    2～20%

28、临时粘接剂                余量。

29、优选的，所述磨料节块的制备原料的体积百分数如下（总体积为100%）：

30、金刚石                    35～45%

31、纳米微晶玻璃结合剂        25～30%

32、辅磨料                    15～20%

33、造孔剂                    5～10%

34、临时粘接剂                余量。

35、上述金属陶瓷刀具双端面磨用超硬陶瓷砂轮的制备方法，包括以下步骤：将纳米微晶玻璃结合剂、主磨料、辅磨料、造孔剂、临时粘接剂的混合料冷压，得到磨料节块坯体；然后将磨料节块坯体烧结，得到磨料节块；将磨料节块与基体粘接，得到金属陶瓷刀具双端面磨用超硬陶瓷砂轮；其中，烧结的温度低于850℃。

36、上述技术方案中，将纳米微晶玻璃结合剂、主磨料、辅磨料、造孔剂混合，然后加入临时粘结剂，继续混合，得到混合料；优选的，继续混合的时间为10～120分钟；混合后过筛后制备混合料。

37、上述技术方案中，所述烧结的工艺为0.8～1.2小时从室温升至650～700℃，保温0.8～1.2小时，再经0.8～1.2小时升温至750～830℃，保温0.8～1.2小时，再降温至660℃，保温0.8～1.2小时，再经0.8～1.2小时升温至720～800℃，保温0.8～1.2小时，自然冷却至室温。

38、上述技术方案中，将磨料节块与基体粘接为常规技术，一般为常规胶粘后室温固化，得到金属陶瓷刀具双端面磨用超硬陶瓷砂轮，本领域技术人员根据常规方法可实现磨料节块与基体粘接。

39、作为常识，将磨料节块与基体粘接，常规固化后，经过常规加工，得到金属陶瓷刀具双端面研磨专用超硬陶瓷砂轮，即金属陶瓷刀具双端面磨用超硬陶瓷砂轮。

40、本发明公开了上述金属陶瓷刀具双端面磨用超硬陶瓷砂轮或者金属陶瓷刀具双端面磨用超硬陶瓷砂轮磨料节块在加工金属陶瓷工件中的应用；优选的，加工为研磨加工，具体为端面研磨，更具体为双端面研磨。

41、本发明公开了一种加工金属陶瓷工件的方法，利用上述金属陶瓷刀具双端面磨用超硬陶瓷砂轮研磨金属陶瓷工件，完成金属陶瓷工件的加工。

42、本发明的有益效果：本发明公开的陶瓷结合剂为低温纳米微晶玻璃结合剂，纳米微晶玻璃结合剂具有强度高及对磨料润湿性好等优点，可以明显降低烧结温度，更加节能环保，与磨料、造孔剂结合使用，可以大幅提升砂轮的耐磨性能，且大幅提升砂轮的使用寿命。本发明制备的金属陶瓷刀具双端面研磨专用超硬陶瓷砂轮还具有良好的锋利性及形状保持性，磨削效率高，研磨加工的过程中不容易产生挤压式磨削，所以研磨加工出来的金属陶瓷工件崩口非常小。

43、采用上述方案大幅减少了磨削加工金属陶瓷工件的过程中易发生崩口及工件烧伤问题的发生，同时也提高了加工效率，产品节能环保，利于推广。