[發(fā)明專利]一種基于軟質(zhì)磨料固著磨具的氧化鋁陶瓷球研磨方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110413995.0
• 申請(qǐng)日: 2011-12-12
• 公開（公告）號(hào): CN102513919A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂冰海;袁巨龍;鄧乾發(fā);陳明;趙萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇智邦精工科技有限公司
• 主分類號(hào): B24B37/025
• 分類號(hào): B24B37/025
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;王利強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氧化鋁陶瓷球的一種研磨方法，尤其是氧化鋁陶瓷球精加工用的高效、高質(zhì)量研磨方法。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)機(jī)床和儀器設(shè)備提出了高速、高精度、高可靠性等性能要求。與傳統(tǒng)的軸承鋼相比，氧化鋁陶瓷具有密度小，硬度高、彈性模量高(剛度高)、耐磨損、熱膨脹系數(shù)低、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定好、絕緣、無磁等極為優(yōu)良的綜合性能，被認(rèn)為是制造軸承滾動(dòng)體的最佳材料，并在陶瓷球軸承(鋼質(zhì)軸承圈，陶瓷材料滾動(dòng)體.)的應(yīng)用上獲得很大成功。陶瓷球軸承具有使用壽命長(鋼質(zhì)軸承的2～5倍)、轉(zhuǎn)速高、整體精度和剛度好、熱穩(wěn)定性能好以及無磁性等優(yōu)異的綜合性能，在高溫、高速、高精度、酸堿腐蝕、電腐蝕、強(qiáng)磁場、無潤滑或介質(zhì)潤滑等工作條件下具有非常廣闊的應(yīng)用前景，已廣泛應(yīng)用于航空航天、軍事、石油、化工以及高速精密機(jī)械等諸多領(lǐng)域。

但是，氧化鋁陶瓷屬硬脆難加工材料，傳統(tǒng)的陶瓷球加工主要采用研磨鋼質(zhì)滾珠的V形槽研磨法，采用硬質(zhì)的金剛石磨料作為研磨介質(zhì)，采用游離磨料研磨的方法進(jìn)行加工，加工周期長(完成一批陶瓷球需要12～15天)。漫長的加工過程以及昂貴的金剛石磨料導(dǎo)致了高昂的制造成本。國內(nèi)外的研究經(jīng)驗(yàn)表明，氧化鋁陶瓷滾動(dòng)體的加工效率低、加工成本高是限制陶瓷球軸承推廣應(yīng)用的一個(gè)主要原因。

游離磨料研磨過程中，磨粒主要以滾動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)材料去除，單位時(shí)間內(nèi)參與材料去除的磨粒數(shù)量少，材料去除率低。為了克服游離磨料加工效率比較低的問題，目前已有專利、科技論文等報(bào)道開發(fā)了固著磨料(砂輪)研磨技術(shù)用于陶瓷球的加工余量的快速去除，利用固結(jié)在一起的金剛石、碳化硼、碳化硅等硬質(zhì)磨料(這些磨料的硬度要高于陶瓷球材料)的刻劃等機(jī)械作用實(shí)現(xiàn)對(duì)陶瓷球材料的高效去除。在固著磨料研磨加工中，磨粒被固結(jié)在一起，磨粒主要以刻劃的形式去除工件材料，參與加工的磨粒數(shù)量多，可以獲得很高的材料去除率。但是，具有硬脆特性的氧化鋁陶瓷球?qū)Ρ砻?次表面裂紋非常敏感，在較大載荷作用下，以金剛石、碳化硼、碳化硅等硬質(zhì)磨料的機(jī)械作用實(shí)現(xiàn)氧化鋁陶瓷球的材料去除，很容易在氧化鋁陶瓷球表面造成諸如凹坑、劃痕和微裂紋等表面損傷。這些表面缺陷在外部載荷的作用下會(huì)擴(kuò)展形成較大的脆性裂縫，從而導(dǎo)致陶瓷球的突然失效，嚴(yán)重降低了氧化鋁陶瓷球的使用性能。因此，目前開發(fā)的固著磨料加工技術(shù)主要適用于氧化鋁陶瓷球加工余量的高效去除，很難獲得無表面損傷的高質(zhì)量表面。氧化鋁陶瓷球的精加工的主要目的是進(jìn)一步改善半精加工造成的表面加工缺陷，提高陶瓷球的表面質(zhì)量和精度，直到達(dá)到成品的要求。因此，氧化鋁陶瓷球的精加工很少采用這些金剛石、碳化硼、碳化硅等硬質(zhì)磨料的固著磨料加工方法。而仍采用氧化鉻、金剛石微粉等的游離磨料的研磨/拋光方法進(jìn)行精加工，因此，氧化鋁陶瓷球精加工階段的加工效率仍舊很低。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服氧化鋁陶瓷球精加工階段效率低、成本高的不足，本發(fā)明提供一種加工表面質(zhì)量好、加工效率高、生產(chǎn)成本低的基于軟質(zhì)磨料固著磨具的氧化鋁陶瓷球研磨方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種基于軟質(zhì)磨料固著磨具的氧化鋁陶瓷球研磨方法，該研磨方法包括以下步驟：

1)軟質(zhì)磨料固著磨具的配制：所述的軟質(zhì)磨料固著磨具由軟質(zhì)磨料，固化劑及填充劑配制而成，所述軟質(zhì)磨料的硬度低于氧化鋁陶瓷，，三種組份的質(zhì)量百分含量分別為：軟質(zhì)磨料60％～80％，固化劑10％～20％，填充劑10％～20％；將軟質(zhì)磨料、固化劑、填充劑混合，攪拌均勻；

2)軟質(zhì)磨料固著磨具的制作：將配置好的配料在模具中熱壓成形，脫模后完成熱固化，并對(duì)其上下端面進(jìn)行修整，保證磨具上下端面的平整度和平行度；

3)軟質(zhì)磨料固著磨具對(duì)氧化鋁陶瓷球的精加工：將軟質(zhì)磨料固著磨具安裝于研磨機(jī)的上盤，下盤采用鑄鐵磨盤或軟質(zhì)磨料固著磨具；待加工的氧化鋁陶瓷球放置在下盤的滾道中，啟動(dòng)研磨機(jī)，并在上下盤之間注入堿性冷卻液；軟質(zhì)磨料固著磨具上的磨粒對(duì)氧化鋁陶瓷球表面進(jìn)行劃擦，實(shí)現(xiàn)對(duì)氧化鋁陶瓷球的精加工。

優(yōu)選的，在所述步驟3)中，在壓力和相對(duì)速度的作用下，固著磨具和氧化鋁接觸區(qū)域上的軟質(zhì)磨料和氧化鋁材料發(fā)生固相反應(yīng)，生成一層軟質(zhì)的、易去除的反應(yīng)生成物層，并利用后續(xù)磨料與生成物層之間的摩擦作用將生成物層去除，從而實(shí)現(xiàn)氧化鋁陶瓷球的精加工。

進(jìn)一步，所述的軟質(zhì)磨料為氧化硅，所述軟質(zhì)磨料的莫氏硬度為7。