專利名稱：一種金剛石磨削磨具及其制造裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種金剛石磨削磨具，本發明還涉及該金剛石磨削磨具的制造裝置。
背景技術：
對機械零件進行磨削加工已經成為一種常規的技術要求，目前廣泛使用的磨削磨具主要采用SiC、剛玉等制造。SiC、剛玉磨削磨具耐磨性差，使用壽命短，在磨削加工過程中自身消耗較快、尺寸穩定性差，導致被加工零件的尺寸、形狀和精度發生變化，需要經常對 SiC、剛玉磨削磨具進行修正。同時，SiC、剛玉磨削磨具具有硬、脆特點，強韌性差，特別是一些異形砂輪，在使用過程中容易出現突發性破裂，因高速旋轉導致安全事故。在用于大批量加工耐磨材料制備的零件時，SiC、剛玉磨削磨具的上述問題尤為突出，嚴重影響被加工零件的質量和性能，生產效率低下，安全隱患突出。例如，目前剎車片生產線上使用的是一種SiC制造的磨具，由于制備剎車片采用的是一種具有較好耐磨性能的摩擦材料，SiC磨具的使用壽命嚴重不足，一般僅磨削加工 6000 8000片剎車片就需更換，費時費力；另一方面，因磨削設備加裝有SiC磨具破裂防護罩，無法直接在線實時觀察磨具的磨損狀況，直到磨具因過度使用、在被磨削加工零件的較小徑向外力作用下破裂時才被動更換，高速旋轉的磨具破裂易引發安全事故，另一方面易導致產品報廢。由于SiC磨具的使用壽命嚴重不足，使其更換周期短(一般3 4天)， 費時費力，增加產品廢品率，安全隱患無法消除。對于上述問題，除了加強安全防護、定期停機檢查、提前更換磨具外，目前沒有更好的解決方法。本發明提出了一種金剛石磨削磨具及其制造裝置，可有效的解決目前采用SiC、剛玉等制造的磨削磨具存在的耐磨性差、使用壽命短和強韌性差、容易出現突發性破裂等問題，提高生產的安全性、生產效率和產品質量與性能，降低廢品率，同時也可為加工企業節約成本、提高經濟效益。
發明內容
本發明要解決的第一個技術問題是提供一種磨削性能優異、耐磨性好、使用壽命長和具有高強韌性、不容易出現突發性破裂的金剛石磨削磨具。本發明要解決的第二個技術問題是提供一種提高金剛石磨削磨具制造效率，降低制造成本的制造金剛石磨削磨具的裝置。為了解決上述第一個技術問題，本發明提供的金剛石磨削磨具，包括中空杯形圓柱狀基體，所述的中空杯形圓柱狀基體的高/直徑比為1 3 1 5，所述的中空杯形圓柱狀基體的外表面設有一層與所述的中空杯形圓柱狀基體經熱等靜壓燒結成為冶金結合的整體的金剛石粉末胎體，所述的金剛石粉末胎體均勻、致密，所述的中空杯形圓柱狀基體采用碳素結構鋼制造。采用上述技術方案的金剛石磨削磨具，碳素結構鋼制造的中空杯形圓柱狀基體具有高的強韌性，即使磨具的磨料被消耗完，也不會發生破裂，這可有效防止磨具在使用過程中發生突發性破裂；金剛石、金屬粉末粘接劑通過熱等靜壓燒結，與中空杯形圓柱狀碳素結構鋼基體實現完全冶金結合，可有效防止金剛石胎體在使用過程中脫落、破裂；利用金剛石胎體中金剛石的高硬度、高耐磨性進行磨削加工，可有效提高磨具的磨削性能、耐磨性及使用壽命。由于金剛石粉末胎體與中空杯形圓柱狀基體耐磨性的顯著差異，可以在磨具出現磨削性能降低時，及時在線確定磨具的繼續使用與更換問題，避免了因過度使用導致的安全隱患，以及因提前更換而發生浪費的現象。為了解決上述第二個技術問題，本發明提供的制造金剛石磨削磨具的裝置，由具有約束作用的外模套、具有支撐和定位作用的底座、上模芯和壓環組成，所述的外模套的內腔為圓柱形，在所述的外模套的內腔下部設有底座，在所述的外模套內設有處于所述的底座上方的上模芯，所述的底座設有對所述的中空杯形圓柱狀基體進行定位的限位凸臺，中空杯形圓柱狀基體安裝在所述的底座和所述的上模芯之間，所述的中空杯形圓柱狀基體對所述的上模芯定位，在所述的外模套、底座、上模芯和中空杯形圓柱狀基體構成的組合體之間形成一個用于填充金剛石粉末胎體原料的環形空間，所述的壓環套在所述的上模芯上壓入到所述的環形空間內。所述的外模套、底座、上模芯和壓環采用石墨材料制造。采用上述技術方案的制造金剛石磨削磨具的裝置，其中外模套的內腔為圓柱形， 底座設計了限位凸臺，對中空杯形圓柱狀基體進行定位，并通過中空杯形圓柱狀基體對上模芯進行定位，由外模套與底座、上模芯及中空杯形圓柱狀基體構成的環形空間，用于填充金剛石胎體及胎體燒結成形，以及對壓環進行導向，燒結壓力通過壓環施加給金剛石粉末胎體。本發明提供的一種金剛石磨削磨具的制造裝置的使用方法，將外模套、底座、中空杯形圓柱狀基體和上模芯組裝，然后將經計算確定的混勻的金剛石胎體裝入外模套與底座、上模芯及中空杯形圓柱狀基體構成的環形空間，并使其均勻分布于其中，然后安裝壓環。最后，將裝配好的整體放置在中頻熱壓燒結機上按編制設定的燒結工藝整體燒結，制成胎體高度、致密度與性能滿足設計要求的金剛石磨具。該裝置使用方便，利于批量化生產。按上述要求，可以制備出外形尺寸精確、磨削性能優異的金剛石磨具，該磨具的耐磨性好、使用壽命長，以剎車片加工量為例，金剛石磨具可將使用SiC磨具的加工量6000 8000片，提高到目前的800000片以上，更換周期從SiC磨具的3 4天(按每天二班生產)， 提高到了目前的120天以上。同時提高了生產效率、產品質量與性能，解決了安全隱患，提高了效率。本發明的優點和積極效果1、本發明提出的金剛石磨削磨具，金剛石、金屬粉末粘接劑通過熱等靜壓燒結，與中空杯形圓柱狀碳素結構鋼基體實現完全冶金結合，解決了金剛石胎體在使用過程中脫落、破裂問題，使用安全可靠；2、本發明提出的金剛石磨削磨具，利用金剛石胎體中金剛石的高硬度、高耐磨性進行磨削加工，顯著提高了磨具的磨削性能、耐磨性及使用壽命；3、本發明提出的金剛石磨削磨具，磨削性能優異，綜合使用成本低，生產效率高；
4、本發明提出的金剛石磨削磨具結構簡單，便于制造；5、本發明提出的金剛石磨削磨具制造裝置，結構簡單，組裝簡便，定位準確，利于批量化生產。綜上所述，本發明提出的一種高性能、長壽命金剛石磨削磨具，使用安全，磨削性能優異，綜合使用成本低；金剛石磨削磨具制造裝置結構簡單，組裝簡便，定位準確，利于批量化生產。金剛石磨削磨具及制造裝置具有廣泛的用途。
圖1是本發明的金剛石磨具。圖2是本發明提供的金剛石磨具制造裝置組裝示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步說明。參見圖1，中空杯形圓柱狀基體5的高/直徑比為1 3 1 5，中空杯形圓柱狀基體5的外表面設有一層與中空杯形圓柱狀基體5經熱等靜壓燒結成為冶金結合的整體的金剛石粉末胎體6，金剛石粉末胎體6均勻、致密，中空杯形圓柱狀基體5采用碳素結構鋼制造。參見圖2，制造金剛石磨削磨具的裝置，由具有約束作用的外模套1、具有支撐和定位作用的底座2、上模芯3和壓環4組成，外模套1、底座2、上模芯3和壓環4采用石墨材料制造，外模套1的內腔為圓柱形，在外模套1的內腔下部設有底座2，在外模套1內設有處于底座2上方的上模芯3，底座2設有對中空杯形圓柱狀基體5進行定位的限位凸臺，中空杯形圓柱狀基體5安裝在底座2和上模芯3之間，中空杯形圓柱狀基體5對上模芯3定位，在外模套1、底座2、上模芯3和中空杯形圓柱狀基體5構成的組合體之間形成有一個用于填充金剛石粉末胎體原料的環形空間7，壓環4套在上模芯3上壓入到環形空間7內，底座2設計了限位凸臺，對中空杯形圓柱狀基體5進行定位，并通過中空杯形圓柱狀基體5對上模芯3進行定位，由外模套1與底座2、上模芯3及中空杯形圓柱狀基體5構成的環形空間7，用于填充填充金剛石粉末胎體原料及胎體燒結成形，以及對壓環4進行導向，燒結壓力通過壓環4施加給填充的金剛石粉末胎體原料。實施例1 Φ 150mmX 30mm金剛石磨具將外模套1、底座2、中空杯形圓柱狀基體5和上模芯3按照圖2進行組裝，然后將經計算確定的混勻的填充金剛石粉末胎體原料裝入外模套1與底座2、上模芯3及中空杯形圓柱狀基體5構成的環形空間7，并使其均勻分布于其中，然后安裝壓環4。最后，將裝配好的整體放置在中頻熱壓燒結機上按編制設定的燒結工藝整體燒結，將填充金剛石粉末胎體原料燒結在中空杯形圓柱狀基體5上成為金剛石粉末胎體6，制成尺寸為Φ 150mmX30mm, 胎體高度、致密度與性能滿足設計要求的金剛石磨具。實施例2 Φ 150mmX 50mm金剛石磨具將外模套1、底座2、中空杯形圓柱狀基體5和上模芯3按照圖2進行組裝，然后將經計算確定的混勻的填充金剛石粉末胎體原料裝入外模套1與底座2、上模芯3及中空杯形圓柱狀基體5構成的環形空間7，并使其均勻分布于其中，然后安裝壓環4。最后，將裝配好的整體放置在中頻熱壓燒結機上按編制設定的燒結工藝整體燒結，將填充金剛石粉末胎體原料燒結在中空杯形圓柱狀基體5上成為金剛石粉末胎體6，制成尺寸為Φ150πιπιΧ50πιπι， 胎體高度、致密度與性能滿足設計要求的金剛石磨具。
權利要求
1.一種金剛石磨削磨具，包括中空杯形圓柱狀基體(5)和金剛石粉末胎體(6)，其特征是所述的中空杯形圓柱狀基體(5)的高/直徑比為1 3 1 5，所述的中空杯形圓柱狀基體( 的外表面設有一層與所述的中空杯形圓柱狀基體( 經熱等靜壓燒結成為冶金結合的整體的金剛石粉末胎體(6)，所述的金剛石粉末胎體(6)均勻、致密，所述的中空杯形圓柱狀基體(5)采用碳素結構鋼制造。
2.根據權利要求1所述的制造金剛石磨削磨具的裝置，由具有約束作用的外模套(1)、 具有支撐和定位作用的底座O)、上模芯⑶和壓環⑷組成，其特征是所述的外模套⑴ 的內腔為圓柱形，在所述的外模套(1)的內腔下部設有底座O)，在所述的外模套(1)內設有處于所述的底座(2)上方的上模芯(3)，所述的底座(2)設有對所述的中空杯形圓柱狀基體( 進行定位的限位凸臺，中空杯形圓柱狀基體( 安裝在所述的底座( 和所述的上模芯(3)之間，所述的中空杯形圓柱狀基體(5)對所述的上模芯(3)定位，在所述的外模套(1)、底座O)、上模芯(3)和中空杯形圓柱狀基體(5)構成的組合體之間形成有一個用于填充金剛石粉末胎體原料的環形空間(7)，所述的壓環(4)套在所述的上模芯(3)上壓入到所述的環形空間(7)內。
3.根據權利要求2所述的制造金剛石磨削磨具的裝置，其特征是所述的外模套(1)、 底座O)、上模芯⑶和壓環⑷采用石墨材料制造。
全文摘要
本發明公開了一種金剛石磨削磨具及其制造裝置。該磨具由一個高/直徑比為1∶3～1∶5的中空杯形圓柱狀基體(5)和金剛石粉末胎體(6)組成。金剛石磨削磨具制造裝置由具有約束作用的外模套(1)、具有支撐和定位作用的底座(2)、上模芯(3)和壓環(4)組成。本發明提出的金剛石磨削磨具，磨削性能優異，耐磨性好、壽命長，使用安全，綜合使用成本低，用途廣泛。金剛石磨削磨具制造裝置結構簡單，組裝簡便，定位準確，利于批量化生產。
文檔編號B24D18/00GK102229121SQ20111014718
公開日2011年11月2日 申請日期2011年6月2日 優先權日2011年6月2日
發明者劉祖銘, 彭位安 申請人:中南大學