专利名称：磨削工具及其制造方法
技术领域：
本发明的主题是一种磨削工具的制造方法，这种磨削工具带一个基体，基体上涂有磨料涂层，磨料是由金刚石或立方氮化硼微粒之类的超精磨料组成的，这些磨料非常均匀地粘结在一起。
在工业生产技术中，对于由坚硬而耐磨的材料，如硬质合金和陶瓷材料所组成的刀具的磨削专门采用人造树脂粘结的砂轮。此外，由人造树脂粘结的砂轮也用来加工高合金的钢。这种砂轮的硬质颗粒由天然或人造金刚石或立方氮化硼作为磨料组成。在人造树脂粘结砂轮中一般采用热固塑性树脂作为这种超精磨料的粘合剂，例如酚树酯。除了非常均匀分布的硬质颗粒以外，还包括所谓的填料，它能加强人造材料骨架的稳定性，并使之具有弹性。这种填料例如由不同粒度的碳化硅组成，也可以采用蜜胺树脂，聚酰胺，聚酰亚胺和聚砜作为粘结剂。
为制成这种材料的砂轮或一般磨削工具，按照现有的方法把树脂、填料和超精磨料的混合物倒入由淬硬钢制成的模具，在高压和一定的温度下在相应的基体或者磨料载体上压制而成，以便保证它处在一个硬化的热固塑性状态。
对于酚树脂、蜜胺树脂和类似的树脂采用的挤压温度是例如180°-200℃，压力是1500-3000牛顿/厘米2。对于聚酰亚胺树脂，相对来说需要更高的温度，也就是到350℃，且需要更高的压力，例如到4000牛顿/厘米2。
这种现有的砂轮制造方法，由于必须采用淬硬的，磨削过的压模而使其成本昂贵。因为使用中超精磨料和模壁的摩擦会使之摩损，所以它仅仅适用于少数几种情况。此外，还有一个缺点，就是一种规格的砂轮需要一种压模。
按照现有的方法无法将例如涂层厚2mm，长几百毫米的圆周砂轮做成一个整体件，而必须由几片砂轮拼成。这样在接缝处就产生了粘结的问题，它在圆周方向上一般应该是不平行的，因为在这种情况下，例如在所谓的切入式磨削时，在被磨工件上会产生明显的磨削痕迹。
最后，从这种已知的制造方法可以看出一个缺点，只有极少数砂轮可以在一台压机上经过一次压制形成。
本发明的目的在于，使磨削工具的制造方法更经济。根据本发明可以这样做，在基体上涂上涂层以后的磨削工具真空包装在薄膜中，在压热器中等静热压。
与已知的方法相比，本发明的制造方法具有特别的优点，不需要淬硬的磨削过的由高合金的钢制成的压模。因为按照本发明的方法可以这样来准备基体，磨料涂层在涂完后和所要求的尺寸相当。特别是在这种情况下，如果基体上予先做成容纳磨料涂层的凹陷，在热压以后通过对基体的局部车削和对涂层作定尺寸磨削，使磨料显露出来。予先做好的凹陷具有一定的体积，它允许需要处理的树脂和它的填料，超精磨料，在没有压力的情况下以希望的厚度和高度将它填满。为了保证完全填满，有意将由树脂、填料和硬质颗粒组成的干燥涂料添加少量的液态树脂，使它变成粘稠的，面糊状。
为了考虑环境，在硬化时释放气体的酚树脂和其它各种树脂，如聚酰亚胺，在热压前可以在热压器内进行予处理，即在炉子内压缩涂层并使其排气。
为此通常可以按如下的步骤进行首先，在抽真空至例如真空度10-1托的塑料薄膜中对基体和注入其凹陷中的涂层进行压焊。然后在压力为例如3000牛顿/厘米2的压热器中对不同形状和大小的压焊好的工具同时进行冷凝。由此，在这个第一工步中已经可以利用这样一个优点，即对很多不同形状和大小的磨削工具在一个工步中于一个压热器中进行挤压或预冷凝。
在第二个工步中，将相应的工具去掉薄膜以后放到一个电加热循环空气炉中，在约90℃温度下排气大约2-3小时，因为在这个温度下树脂放出气体。
第三个工步中排完气并预冷凝的涂层或者工具再次在薄膜中压焊，并再次抽真空到10-1托，以便紧接着在再一次压制过程中在压热器中以一定的压力和温度进行等静热压，这里工作压力是1500-4000牛顿/厘米2，温度是180°-350℃，随粘结树脂的种类不同而不同。
在等静热压后对这些工具进行机械加工，特别是磨料涂层区的精车和修磨，以便使磨料涂层露出来，这种加工和用已知方法应用淬硬模具制造的磨削工具的加工是一样的。
本发明方法的一个特殊优点在于不需要应用昂贵的压模，这样费用明显下降，因为任意形状和很大数量的砂轮可以同时在一个压热器中进行预压和最终热压，因此可以特别灵活地进行制造。这里对于圆周砂轮而言，涂层尺寸为1∶100至1∶400的比例时也没有问题，因为这种磨料涂层按照本发明的方法可以进行单件生产。最后，产品质量也能得到改善，因为在预压和终压时不出现摩擦，而摩擦对质量有损害。
此外，本发明的方法的实行还可以通过如下的方法简化，涂层在基体上可以用粘接剂暂时固定，用粘接剂涂抹在前面所说的凹陷内，这里作为粘接剂优先考虑一种酚树脂基底的塑料。
下面将用简图对本发明的实施例加以说明，其中
图1是一个处于制造中间状态的碗形砂轮;
图2是一个终加工前后的圆周砂轮的剖视图;和图3是一个棒头砂轮的截面图。
图1的局部视图中给出的碗型砂轮1具有一个基体2，它由合成树脂或者金属，或两者的复合物组成，在基体2外侧上设有一个环形的、车出来的凹陷4，该凹陷4一直延伸到基体1的上缘附近。磨料涂层8以牙膏状或者说面糊状灌入凹陷3。磨料涂层8由超精磨料组成，它均匀地分布在酚树脂粘结剂中，粘结剂中加有填料，填料可以是例如碳化硅，或者氧化铝。
基体2和涂层8用一个管状的聚酰亚胺之类的塑料薄膜包裹起来，抽成真空。薄膜10对涂层8起保护作用，防止在预压时，以及以后的冷压和等静热压时，压热器中的气态介质渗入涂层的气孔中去。在压热器中进行冷压以前，首先包上薄膜，并抽成真空。如果些后要在炉子中进行干燥的话，第一次包的薄膜必须去掉。对于在压热器中的等静热压，应该用薄膜10将基体重新包裹，并将薄膜筒抽成真空。
在合成树脂或者金刚石颗粒的粘结剂硬化时，在压力大致为3000牛顿/厘米2，温度约200℃的状态下，涂层压合成一个小的高度，如图1所示。
在等静热压以后对基体进行修整加工，以使磨料涂层外露，为此需将工具1的上缘车掉一个高度“H”。此外，通过磨削对外圆上露出的磨料涂层作修整加工。
可以用同样的方法制造图2所示的圆周砂轮，以使图2中的圆周砂轮能与按图1的碗型砂轮同时制造。在图2所示的圆周砂轮时，在基体2外圆上设有一个环形凹陷4，在凹陷内涂以粘接剂，使此后涂上的涂层8更牢固地固定在基体上。涂层8涂满整个凹陷4的全高。通过高压压制使涂层厚度或高度减小到图2所给的尺寸。砂轮制造好后，将图2上双阴影线表示的基体上的多余部分车掉，使磨料涂层露出来。
图3显示了一个以类似方法制成的棒状砂轮，它是绕A-A轴旋转而成。上述三种实施例可以按照上述方法同时制造，而不需要特别地压模以及例如液压压力机，只需要一个市场上常见的压热器，只要在它的内部能产生相应于各自不同的高压高温就行。换言之，不同大小、不同涂层厚度和长度的不同磨削工具可以同时制造，不需要为此制造和应用专门的压模。
权利要求
1.磨削工具的制造方法，这种磨削工具带一个涂有磨料涂层的基体，磨料由金刚石颗粒或立方氮化硼颗粒之类的硬质颗粒组成，它均匀地分布在粘结剂内，其特征在于，在工具(1)基体(2)上涂上磨料涂层(8)以后真空包装在塑料薄膜(10)内，在一个压热器内等静热压。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，磨料涂层(8)在真空包装以前先在一个炉子内排气。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于，磨料涂层(8)在第一次真空包装(10)中等静予冷凝，然后在一个炉子内排气，接着再真空包装，等静热压。
4.根据上述权利要求中一个或者几个的方法，其特征在于，磨料涂层(8)注入基体(2)上预先做好的凹陷(4)中，等静热压以后通过对基体(2)的局部车削和涂层的修磨，使涂层外露。
5.根据上述权利要求中的一个或者几个的方法，其特征在于，磨料涂层(8)在其进行进一步处理之前成为粘稠的面糊状。
6.根据上述权利要求中的一个或几个的方法，其特征在于，用粘接剂(6)将磨料涂层(8)置于在基体(2)上。
7.根据上述权利要求中的一个或几个的方法，其特征在于，涂层(8)在压热器中的热压在压力为1500-4000牛顿/厘米2的状态下进行。
8.一种带有磨料涂层的基体的磨削工具，涂层由金刚石颗粒或立方氮化硼颗粒之类硬质颗粒组成，磨料在粘结剂中均匀分布，其特征在于，磨料涂层在真空中等静热压。
9.根据权利要求8的磨削工具，其特征在于，磨料涂层设置在基体(2)上予先做好的凹陷(4)中。
10.根据权利要求8的磨削工具，其特征在于，按照一种或几种前面提到的要求的方法制造的工具(1)。
全文摘要
本发明涉及一种制造具有带磨料涂层的基体的磨削工具的方法，磨料涂层具有包含在粘结剂中的硬质颗粒，如金刚石颗粒。为了简化这种制造方法，在将磨料涂层(8)涂在基体(2)上以后将工具(1)真空包装在薄膜(10)内，放在压热器中等静热压。通过这种方法取消了由昂贵的工具钢制成的淬硬的或磨削过的压模。
文档编号B24D13/00GK1091688SQ94100628
公开日1994年9月7日 申请日期1994年1月13日 优先权日1993年1月14日
发明者汉斯·约阿希姆·维曼 申请人:菲尔玛·麦卡诺夹具制造有限公司