專利名稱：磨削聚晶金剛石刀具用陶瓷結合劑金剛石砂輪的制作方法
技術領域：
本發明是關于磨削加工工具的，尤其涉及磨削加工聚晶金剛石(P⑶)刀具的陶瓷結合劑金剛石砂輪。
背景技術：
PCD(聚晶金剛石)刀具在有色金屬及其合金、非金屬材料的高速切削中體現出優良的切削性能，已廣泛應用于汽車、航空、航天、建材等工業領域。但是，PCD的高硬度、高耐磨性使刀具刃磨相當困難，主要體現在材料磨除率小、砂輪損耗大、刃磨效率低、刃口呈鋸齒狀等。PCD刀具的刃磨工藝性已成為其推廣應用的障礙之一，為了突破這一工藝瓶頸，國內外學者進行了大量研究開發工作。常用的PCD刀具刃磨工藝有金剛石砂輪機械刃磨、放電刃磨、電解刃磨等，其中機械刃磨雖然刃磨效率較低、加工成本較高，但可獲得良好的刀具刃口質量和完整、光潔的前后刀面，所以金剛石砂輪機械刃磨在技術上最為成熟，在目前使用也最為廣泛。為了達到對PCD刀具的高效優質磨削，除了制造生產出先進的數控磨床設備，還更需要研制出性能優異的陶瓷結合劑金剛石砂輪。現在市場上用于磨削P⑶刀具的金剛石砂輪，其加工效率、加工精度、耐用度、形狀保持性、使用壽命都較低，需頻繁修整或更換。因此修整工具損耗快，輔助時間和勞動強度大，影響了生產效率，加大了生產成本。隨著硬質刀具行業生產力的提高，對金剛石砂輪加工硬質刀具的效率和精度、砂輪的耐用度、使用壽命、修整頻次等要求越來越高，目前的砂輪難以滿足其要求。
發明內容
本發明的目的是，克服現有的用于磨削PCD刀具的金剛石砂輪的缺點與不足，使金剛石砂輪更好地適用于P⑶刀具磨削加工的需要，提供一種具有良好自銳性、硬度高、磨削能力強、加工效率高、加工精度高、修整頻次少、壽命長、使用速度可達80m/s的陶瓷結合劑金剛石砂輪本發明通過如下技術方案予以實現。磨削聚晶金剛石刀具用陶瓷結合劑金剛石砂輪，其原料組成及其重量百分比含量為44 74%金剛石磨料，4 19%剛玉，22 37%陶瓷結合劑；所述陶瓷結合劑的原料組成及其重量百分比含量為46 ~ 63% SiO2, 21 ~ 33% B2O3, 5 13% K2O, 3 6% Bi2O3, 2 5% SnO2,1. 5 6% SId203。所述金剛石磨料的粒度，與剛玉粒度相一致，為100/120 325/400目。所述陶瓷結合劑金剛石砂輪的燒結溫度低于800°C。所述陶瓷結合劑金剛石砂輪使用的線速度可達80m/s。本發明的有益效果是，提供了一種加工效率高、自銳性好、硬度高、磨削能力強、加工精度高、修整頻次少、壽命長、使用速度可達80m/s、能對PCD刀具進行高效精密磨削的陶瓷結合劑金剛石砂輪。該砂輪工具的磨削刃鋒利、形狀保持性好、制備工藝簡單，與市場上現有的的金剛石砂輪相比，可使磨削效率提高50%。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明做進一步描述。聚晶金剛石(PCD)是將粒度為微米級的金剛石微粉與少量金屬粉末(如Co)混合后在高溫(1400°C)、高壓(6000MPa)下燒結而成的聚晶體。P⑶刀具的高硬度、高耐磨性使刀具刃磨相當困難，主要體現在材料磨除率小、砂輪損耗大、刃磨效率低、刃口呈鋸齒狀等。 為了解決對PCD刀具的高效優質磨削，人們對PCD刀具的機械刃磨、放電刃磨、電解刃磨進行了深入廣泛的探索。對比以上三種刃磨方式，目前機械刃磨在技術上最為成熟。金剛石是目前工業上得以應用的最硬的材料，因此金剛石砂輪責無旁貸地成為加工P⑶刀具的首選刃磨工具。由于金剛石磨料本身屬于脊性材料，要依靠其它材料相互結合并定型，才能制備出具有一定強度且滿足尺寸要求的磨削工具。由于金剛石在高溫下容易氧化分解，所以燒結溫度不能超過800°C，否則會影響金剛石的超硬特性發揮，而且燒結溫度越低，越有利于超硬材料超硬特性的保持。另外，陶瓷結合劑金剛石砂輪實際上是由磨料和陶瓷結合劑燒結而成的復合體，因為金剛石磨料的熱膨脹系數較低，所以，為了保證該復合材料的高強度，所選結合劑的熱膨脹系數最好較低，才能與之匹配。低溫高強陶瓷結合劑具有耐火度低、強度高、硬度高、脆性好、耐化學腐蝕等優點，自然成為結合金剛石磨粒的最佳材料。陶瓷結合劑金剛石砂輪結合了陶瓷材料和金剛石各自的優點，使這種類型的砂輪具備自銳性好、硬度高、磨削能力強、形狀保持性好等特點，所以，在磨削PCD刀具等硬質刀具方面，陶瓷結合劑金剛石砂輪越來越受到人們的青睞。因此，本發明采用一種耐火度低、熱膨脹系數低、具有較高強度的陶瓷結合劑作為金剛石磨料的結合劑，以保證其結合的金剛石砂輪具有更高的磨削效率、強度、加工精度、耐蝕性和使用壽命，能夠實現對PCD刀具的高效精密加工。本發明磨削P⑶刀具用陶瓷結合劑金剛石砂輪的砂輪體為圓餅形狀，圓心位置設置有固定孔。陶瓷結合劑金剛石砂輪的原料組成為金剛石、剛玉(輔助磨料)、陶瓷結合劑， 均采用工業原料，采用常規的制備方法。金剛石磨料的粒度根據具體使用中被磨削PCD刀具的刀面粗糙度加工要求選用，剛玉粒度與金剛石的粒度一致，為100/120 325/400目。具體實施步驟為步驟(1)首先根據砂輪體材料的硬度設計砂輪體的組織、磨料(包括金剛石和剛玉)和結合劑的組成比例、密度。步驟O)根據砂輪的規格尺寸計算砂輪的成型單重。步驟(3)根據步驟(1) (2)的配方進行配料、混料并成型。步驟⑷將步驟(3)成型的坯件在800°C以下燒結。步驟(5)將燒結后的砂輪體，進行表面清理和外觀的休整。制備陶瓷結合劑金剛石砂輪的具體實施例詳見表1。表 權利要求
1.一種磨削聚晶金剛石刀具用陶瓷結合劑金剛石砂輪，其原料組成及其重量百分比含量為44 74%金剛石磨料，4 19%剛玉，22 37%陶瓷結合劑。所述陶瓷結合劑的原料組成及其重量百分比含量為46 ~ 63% SiO2, 21 ~ 33% B2O3, 5 13% K2O, 3 6% Bi2O3, 2 5% SnO2,1. 5 6% SId203。
2.根據權利要求1的陶瓷結合劑金剛石砂輪，其特征在于，所述金剛石磨料的粒度，與剛玉粒度相一致，為100/120 325/400目。
3.根據權利要求1的陶瓷結合劑金剛石砂輪，其特征在于，所述陶瓷結合劑金剛石砂輪的燒結溫度低于800°C。
4.根據權利要求1的陶瓷結合劑金剛石砂輪，其特征在于，所述陶瓷結合劑金剛石砂輪使用的線速度可達80m/s。
全文摘要
本發明公開了一種磨削聚晶金剛石(PCD)刀具用陶瓷結合劑金剛石砂輪，其原料組成及其重量百分比含量為44～74％金剛石磨料，4～19％剛玉，22～37％陶瓷結合劑；所述陶瓷結合劑的原料組成及其重量百分比含量為46～63％SiO2，21～33％B2O3，5～13％K2O，3～6％Bi2O3，2～5％SnO2，1.5～6％Sb2O3。本發明是一種加工效率高、自銳性好、硬度高、加工精度高、修整頻次少、壽命長、使用速度可達80m/s、能對PCD刀具進行高效精密加工的磨削工具，主要用于PCD寬刀片及各類硬質刀具的磨削加工。
文檔編號B24D3/14GK102398229SQ20111033195
公開日2012年4月4日 申請日期2011年10月27日 優先權日2011年10月27日
發明者朱玉梅, 李志宏, 陳學偉 申請人:天津大學