[發明專利]一種孔隙自生成超硬磨料磨具及其修整方法

有效

• 申請號: 200910042460.X
• 申請日: 2009-01-09
• 公開（公告）號: CN101450463A
• 公開（公告）日: 2009-06-10
• 發明（設計）人: 呂冰海;袁巨龍;熊萬里;鄧朝暉;戴勇
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: B24D3/00
• 分類號: B24D3/00;B24D3/10;B24D3/04;B24D3/32
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所
• 代理人: 顏 勇

技術領域

本發明涉及精密和超精密磨削加工領域，特別是一種能夠在加工過程中，在磨具表層生成孔隙的孔隙自生成超硬磨料磨具及其修整方法。?

背景技術

目前，使用超硬磨料砂輪(金剛石砂輪、CBN砂輪)磨削加工是硬脆難加工材料獲得高精度的高效加工方法。但在超硬磨料磨具多年的生產應用中，也暴露出其自身固有的缺陷，主要表現在：非金屬結合劑超硬砂輪對磨粒把持力低、易脫落、耐用度較差、加工成本高；金屬結合劑超硬砂輪難修整，磨粒出刃難、出刃后出露度難以保持。另一方面，由于結合劑密實，砂輪表面容易堵塞(容屑空間小)，易造成工件表面燒傷等表面損傷問題，影響工件的加工質量。容屑空間及其保持性已成為制作超細磨粒砂輪的主要難題之一。因此，對于超硬磨料砂輪的超精密加工而言，提高結合劑對磨粒的把持力，從而提高磨具的精度保持性和耐用度，和提高磨具的可修整性從而提高磨削效率、防止表面損傷是一對矛盾，研究一種能化解這對矛盾，應用于大批量生產的可實現高一致性、低損傷、低成本的超硬微細磨料磨具精密高效加工技術顯得的極為迫切。?

針對樹脂結合劑砂輪磨粒把持力弱的問題，在磨粒表面鍍上活性金屬，通過活性金屬與磨料和結合劑的化學反應與擴散作用，提高結合劑對磨料的把持力，誕生了鍍銥砂輪。但鍍銥砂輪中活性元素主要通過純固態或半固態的反應與磨粒結合，結合強度無法與金屬結合劑砂輪相比。?

為解決磨粒出刃難的問題，將孔隙結構引入金屬胚體產生了多孔金屬結合劑砂輪。多孔金屬結合劑金剛石砂輪雖然具有陶瓷結合劑超硬磨料砂輪易修整的特點，但以犧牲結合強度為代價。?

針對金屬結合劑砂輪難修整的問題，出現了以電解在線修整(Electronic?in-processdressing，ELID)為代表的砂輪修整方法。但以上這些砂輪修整方法，往往需要復雜的修整設備。一般來說，ELID磨削中氧化膜的厚度在幾十微米到幾百微米之間，對于細粒度的超硬磨料磨削來說，磨料粒度＜4μm，磨粒的出刃高度不會高于粒度的3/5，以6000#砂輪來計，出刃高度不會高于2μm。由于砂輪上覆蓋的氧化膜厚度遠大于磨粒的出刃高度，使砂輪表層磨料在磨削中不可能直接與工件接觸。對于微米、亞微米級的微細磨料砂輪而言，幾十微米厚度的氧化膜層內就包含了數量眾多的磨料。由于氧化層的強度要大大低于結合劑基體的強度，很容易在磨削過程中，受到工件與砂輪之間的摩擦力、離心力等作用而被去除，將有相當一部分磨料在還未對工件產生的切削作用(發生磨損)之前就脫離了砂輪，增加的砂輪的無效損耗。?

綜上所述，目前超硬磨料磨具磨削加工雖然能夠實現很高的材料去除率，但由于金屬結合劑磨具密實，很難修整，容易造成工件燒傷等問題，影響加工質量；陶瓷結合劑磨具、多孔砂輪等雖然能有效的解決容屑空間等問題，但砂輪本身強度低，加工結構陶瓷等難加工材料時磨耗比大，提高了加工成本。ELID技術能夠很好的解決砂輪的在線修整問題，但往往會造成超微細超硬磨料砂輪的無效損耗，增加生產成本。?

因此，對于結構陶瓷、光學玻璃、光學晶體等難加工材料的超精密加工而言，增強磨具強度、降低磨具損耗與提高磨具的可修整性是一對矛盾，為了化解這對矛盾、研究可用于大批量生產的可實現高一致性、低損傷、低成本的精密高效的超硬磨料磨具及其相應的修整方法顯得極為迫切。?

發明內容

本發明的目的是提出了一種孔隙自生成超硬磨料磨具及其修整方法，以解決一般超硬磨料磨具增強對磨粒的把持力、降低磨具損耗和提高磨具的可修整性、減少表面損傷、提高加工效率的矛盾。?

本發明的技術解決方案如下：?

一種孔隙自生成超硬磨料磨具，其特征在于，包括超硬磨粒、起把持作用的結合劑以及“可溶”填充劑；所述的超硬磨粒和“可溶”填充劑分布在所述的結合劑中。?

作為改進，部分或全部所述的超硬磨粒表層涂覆有一層所述的“可溶”填充劑。?

所述的超硬磨粒為金剛石或氮化硼磨粒。?

一種情況，所述的超硬磨粒為金剛石超硬磨料，所述的結合劑為青銅結合劑或鑄鐵結合劑，所述的“可溶”填充劑為金屬Zn。?

所述的金剛石超硬磨料的磨粒粒度為W0.5-W40；所述的金剛石超硬磨料的濃度為100％-150％；所述的金屬Zn的添加量量為金剛石磨料重量的20％-100％。?