[发明专利]用于高速磨削操作的磨料物品

说明书

技术领域

以下内容是针对磨料物品，并且具体地是适合用于进行高速磨削操作的粘结的磨料物品。

背景技术

磨削工具一般被形成为具有包含在一种粘结剂材料内的磨料粒子用于材料去除的应用。在这类磨削工具中可以采用超级磨料粒子(例如，金刚石或立方氮化硼(CBN))或加晶种的(或甚至未加晶种的)烧结的溶胶凝胶氧化铝磨料粒子(又被称为α-微晶氧化铝(MCA)磨料粒子)。该粘结剂材料可以是有机材料类，如树脂；或一种无机材料，如玻璃或玻璃化的材料。具体地说，使用玻璃化粘结剂材料并且含有MCA粒子或超级磨料粒子的粘结的磨削工具对磨削是商业上有用的。

某些粘结的磨削工具(特别是利用了玻璃化粘结剂材料的那些)要求高温成形工艺(时常近似于1100℃或更大)，这会对具有MCA的磨料粒子产生不利的影响。事实上，已经认识到，在形成磨削工具必要的这种升高的温度下，该粘结剂材料可以与这些磨料粒子(具体是MCA晶粒)进行反应、并且损害磨料的完整性，从而降低粒子的锐度和性能特性。其结果是，业界已经转向于降低形成该粘结剂材料必要的形成温度，以便抑制成形工艺过程中的这些磨料粒子的高温降解。

例如，为了减小MCA粒子与玻璃化粘结剂之间的反应的量，美国专利号4,543,107披露了一种适合于在低达约900℃的温度下进行烧制的粘结剂组合物。在一种替代的途径中，美国专利号4,898,597披露了包含至少40％的制成玻璃料的材料、适合于在低达约900℃的温度下进行烧制的一种粘结剂组合物。其他利用了能够在低于1000℃的温度下形成的粘结剂材料的此类粘结的磨料物品包括美国专利号5,203,886；美国专利号5,401,284；美国专利号5,536,283；以及美国专利号6,702,867。然而，业界继续要求这类粘结的磨料物品的改进的性能。

以上这些玻璃体粘结剂材料不一定适合于高速磨削操作。典型地，高速磨削操作要求在超过1100℃的烧结温度下形成的玻璃体粘结的磨料物品，这样使得该磨料物品可以经受住在高速磨削操作过程中施加的力。工业上继续要求改进的粘结的磨料物品。

概述

根据一方面，一种磨料物品包括一个粘结的磨料本体，该本体具有包含在一种粘结剂材料内的、包括微晶氧化铝(MCA)的磨料颗粒，该粘结剂材料是由不大于约20wt％的氧化硼(B₂O₃)形成的、具有不大于约3.2(按重量百分比计)的硅石重量百分比(SiO₂)：氧化铝重量百分比(A1₂O₃)之比以及不大于约3.0wt％的氧化磷(P₂O₅)。该粘结的磨料本体具有占该粘结的磨料本体总体积的至少约42vol％的孔隙率，并且该粘结的磨料本体能够在至少约60m/s的速度下磨削一种包含金属的工件。

根据另一方面，一种磨料物品具有一个粘结的磨料本体，该本体具有包含在一种单相玻璃体粘结剂材料内的、包括微晶氧化铝(MCA)的磨料颗粒，该粘结剂材料是由不大于约20wt％的氧化硼(B₂O₃)形成、具有的硅石(SiO₂)重量百分比：氧化铝(A1₂O₃)重量百分比之比是不大于约3.2(按重量百分比计)。该粘结的磨料本体具有占该粘结的磨料本体总体积的至少约42vol％的孔隙率，并且该粘结的磨料本体能够在至少约60m/s的速度下磨削一种包含金属的工件。

在又另一个方面，一种磨料物品包括一个粘结的磨料本体，该本体具有包含在一种粘结剂材料内的、包括微晶氧化铝(MCA)的磨料颗粒，其中该粘结的磨料本体具有占该粘结的磨料本体总体积的至少约42vol％的孔隙率。该粘结的磨料本体能够在至少约60m/s的速度下磨削一种包含金属的工件、并且在1.8的切削深度下具有不大于约0.07英寸(1.78mm)的转角保持因子。

在另一个方面，一种磨料物品包括一个粘结的磨料本体，该本体具有包含在一种粘结剂材料内的、包括微晶氧化铝(MCA)的磨料颗粒，其中该粘结的磨料本体具有占该粘结的磨料本体总体积的至少约42vol％的孔隙率。该粘结的磨料本体能够在至少约60m/s的速度下、在不大于约10Hp的最大功率下、并且以至少约0.4in³/min/in(258mm³/min/mm)的材料去除速率来磨削一种包含金属的工件。