[發明專利]一種仿形磨高速磨削CBN陶瓷高速砂輪及制備方法和應用

有效

• 申請號: 201110152834.0
• 申請日: 2011-06-09
• 公開（公告）號: CN102814748A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 呂升東;李猛;李延海
• 申請（專利權）人: 沈陽中科超硬磨具磨削研究所
• 主分類號: B24D3/04
• 分類號: B24D3/04;B24D3/00
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 俞魯江

技術領域

本發明涉及機械設備領域，具體說是一種CBN(立方氮化硼)陶瓷高速砂輪，更具體說是一種用于節能高檔汽車曲軸法蘭外圓端面仿形磨高速磨削的CBN陶瓷高速砂輪及制備方法。

背景技術

由于油價上漲、原材料成本上升、人民幣升值以及國家對節能汽車各種優惠政策等多種因素的影響，市場對環保、節能新動力汽車的呼聲越來越高。這就要求汽車發動機的性能越來越優良，作為發動機重要零部件的凸輪軸曲軸加工的精密程度直接影響發動機節能效果，國內目前對于此方面還沒有成型技術，迫切需要研制出一種用于節能高檔汽車曲軸法蘭外圓端面仿形磨高速磨削CBN砂輪。

CBN陶瓷砂輪主要由鋼基體和工作磨料層兩部分組成，工作磨料層主要成分為陶瓷結合劑和CBN，傳統CBN陶瓷結合劑燒成溫度一般為900_950℃，抗折強度一般為75MPa，此溫度下CBN強度損失10％左右，且CBN磨料尖角鈍化。陶瓷結合劑強度越大，砂輪修整周期越長，壽命越高。CBN尖角和強度，影響砂輪切削效率。

發明內容

為提高砂輪整體性能，本發明提供一種低溫陶瓷結合劑CBN高速砂輪，陶瓷結合劑燒成溫度為750℃，但抗折強度能達到115MPa，此溫度下CBN強度基本不損失，切棱角分明，大大提高了CBN砂輪切削性能。具體方案如下：

一種仿形磨高速磨削CBN陶瓷高速砂輪，包括鋼基體和工作磨料層，其特征在于：所述磨料層的材料按體積比：低溫結合劑32-38，白剛玉4-6，陶瓷漂珠9-12，CBN45-55；所述低溫結合劑的材料按體積比：納米級三氧化二鋁8-12，納米級二氧化硅8-12，預熔陶瓷粉75-85；所述預熔陶瓷粉的材料按體積比：三氧化二鋁19-24，二氧化硅45-55，氧化鈉2.5-3.5，氧化鉀3.8-4.2，氧化鋰0.8-1.2，二氧化鈦1.5-2.5，三氧化二硼6-9；

本發明還公開了一種所述CBN陶瓷高速砂輪的制備方法，具體如下：

一、低溫結合劑制備

1、預熔陶瓷粉的制備：

按體積比：三氧化二鋁19-24，二氧化硅45-55，氧化鈉2.5-3.5，氧化鉀3.8-4.2，氧化鋰0.8-1.2，二氧化鈦1.5-2.5，三氧化二硼6-9將原料混合后，經1600度保溫2小時燒成，再水冷、破碎、過240標準篩、篩下粉末、烘干，制得預熔陶瓷粉；

2、低溫結合劑的制備：

按體積比：納米級三氧化二鋁8-12，納米級二氧化硅8-12，預熔陶瓷粉75-85，將原料混合，經球磨混合均勻，所得制品為低溫結合劑；

二、工作磨料層的制備：

按體積比：低溫結合劑32-38，白剛玉4-6，陶瓷漂珠9-12，CBN45-55，將上述材料按通用方法設置在基體上后，按設定的溫度曲線燒結，制得成品；所述溫度曲線為：20℃經過2小時升溫至150℃，再經3小時升溫至500℃，再經3小時升溫至750℃，最后750℃保溫6小時；在燒結過程中，采用惰性氣體保護；

所述CBN陶瓷高速砂輪應用于節能高檔汽車曲軸法蘭外圓端面仿形磨高速磨削。

本發明材料配方的特點：

A、結合劑燒成溫度低，抗折強度高，對磨料粘結性好；

B、高溫預熔陶瓷的加入降低了結合劑燒成溫度，并提高了結合劑對磨料的潤濕性；

C、CBN陶瓷工作層中加入適量的金剛石，能在一定程度上提高磨粒切削效率，并能降低成本；

D、納米材料的引入大大提高了結合劑對磨料的包裹能力、強度、燒結溫度。

將混合好的物料加入聚乙烯水溶液，壓制成固定形狀，干燥后進高溫爐燒結。

本發明制備方法的工藝特點：

A、陶瓷工作層燒結溫度按特定溫度曲線，根據陶瓷產品高溫燒結特殊性，本發明公開了適合陶瓷CBN砂輪的燒結溫度曲線，在不同溫度范圍內升溫速率也有區別，溫度曲線在數顯控溫表的控制下得到精確控制，從而保證產品達到預期目的。

B、陶瓷CBN砂輪工作層高溫燒結過程中采取同惰性氣體保護焙燒方式，保證CBN強度不變化，表面無燒損。

具體實施方式

實施例1

一、低溫結合劑制備

1、預熔陶瓷粉的制備：

按材料配比為(按體積比)：三氧化二鋁19，二氧化硅50，氧化鈉3.5，氧化鉀3.8，氧化鋰1，二氧化鈦2.5，三氧化二硼6，將原料混合后，經1600度保溫2小時燒成，再水冷、破碎、過240標準篩、篩下粉末、烘干，制得預熔陶瓷粉；

2、低溫結合劑的制備：