[发明专利]一种超硬磨料磨轮

说明书

技术领域

一种超硬磨料磨轮，属于超硬磨料工具制造领域。

背景技术

钎焊超硬磨料砂轮可用于灰口铸铁、球墨铸铁、塑料、尼龙、橡胶、石材、钢铁等材料的表面磨削。通常上述材料的磨削加工多采用常规磨料（刚玉砂轮或者碳化硅）砂轮，利于树脂结合剂或陶瓷结合剂热压固结制备，使用时利于内孔定位安装于砂轮机上。由于钎焊超硬磨料工具相对于刚玉砂轮以及电镀超硬磨料砂轮具有磨料把持强度高、磨料出露高，磨削锋利，散热效率高等优点，且磨料不易脱落，无粉尘挥散，应用于上述材料领域的磨削成为理想的选择。

但对于钎焊磨轮，多为整体式基体，然后钎焊超硬磨料制备。目前的钎焊超硬磨轮应用于灰口铸铁、球墨铸铁、塑料、尼龙、橡胶、石材、钢铁等材料的表面磨削存在以下问题：

（1）由于受到高温加热才能将超硬磨料焊料在钢基体上制备，因此钎焊磨轮的基体的内应力不易释放，在焊接时极易存在一定的变形，特别是对于圆盘状的砂轮基体来说，变形不仅存在于圆周方向，亦存在于圆平面方向。此变形影响磨轮加工材料时的加工精度（圆度、平面度、回转精度等形位精度），不利于安装。且此精度难以通过动平衡进行调节。若不合理安装与使用，极易造成一定的危险。

（2）磨轮基体多为钢基体，质量大，占据磨轮工具的绝大多数重量，对设备功率的要求较高。常规的砂轮为刚玉砂轮，其密度约2.5~3g/cm³左右，远低于钢的7.9 g/cm³。因此匹配常规砂轮的机床的设备功率达不到适应钎焊超硬磨料磨轮要求，对钎焊超硬磨料磨轮的应用有较大影响。而在钢基体表面通过加工减重孔、材料去除等方式能起来部分作用，但由于钢的密度约为砂轮密度的2.5~3倍，无法从根本上减轻磨轮的重量，而且减重去除的材料愈多，减重孔数量与孔径愈大，对磨轮的刚性要求愈高，增加了测试与仿真试验的难度与次数，不利于成本的控制与产品开发。

（3）当砂轮规格较大时，如外径300mm以上，完全将钎焊超硬磨料磨轮进行钎焊加热，对真空钎焊炉空间要求较高，真空炉有效加热区间宽度至少大于400mm以上，才能较好地进行加热钎焊，而真空炉内空间有限，加热时间长，若单炉工件较少，以不利于提高生产效率，并大大影响超硬磨料磨轮的生产成本。

（4）由于常规磨料砂轮采用热压固结工艺制备，结合剂多为树脂或陶瓷结合剂，磨削时砂轮具有一定的弹性，能够减小砂轮对工件表面的冲击刚性，使磨削时砂轮的振动一定程度降低。而钎焊超硬磨料砂轮由于基体为钢，超硬磨料牢固钎焊，与工件表面磨削接触时为刚性接触，工件表面的不平整极易传导至机床，导致磨削振动，影响磨削。此外由于刚性磨削，进给量大时极易对超硬磨料表面地貌造成堵塞，虽然超硬磨料散热效率高，排屑佳，但由于磨料不脱落，瞬间产生的磨屑有可能堵塞部份区域表面，造成局部区域温度急剧上升，使此处的磨料高温化氧化受损，磨削工件表面造成磨削烧伤。此情况下，钎焊超硬磨料磨轮的磨削寿命无法得到保证，并且增大了不可预测性。

与钎焊超硬磨料磨轮对应的是电镀超硬磨料磨轮，由于电镀工艺无需高温加热，基体的应力小，可通过将基体材料部分替换，以及整体电镀来达到较高的装配精度与效率，而钎焊超硬磨料磨轮则难以达到此效果。但从应用效率与性价比上来看，钎焊超硬磨料磨轮其磨削性能优于电镀工艺。采用钎焊超硬磨料工艺的砂轮更具有优势。

专利（CN200710132643-超硬磨料砂轮）通过将砂轮的磨削区域采用节块式进行制备，砂轮基体不用进炉加热，此方式使得钎焊加热部分减少，有利于钎焊制备，但为了保证径向与圆周的固定，结构复杂，且无减重措施，不适宜应用于代替常规磨料砂轮与电镀超硬磨料砂轮。

专利（CN201010514158一种适用于超高速磨削的组合式钎焊超硬磨料砂轮基体）亦发明了一种组合式的砂轮基体，此基体利于两个盖板结构将节块砂轮节块固定，并利用螺纹压紧。所设计节块结构复杂，尺寸精度要求较高，因此适用于超高速磨削加工中，对于常规砂轮磨削无法有效替代。

因此为更好的利于钎焊工艺的优势，替代常规磨料砂轮以及电镀超硬磨料砂轮，需要一种新型磨轮结构，将磨轮结构简单、质量轻、易于钎焊加热、磨削效率高不易烧伤等几点有机结合。本发明所涉及的磨轮的有效应用，不仅可以降低常规砂轮所带来的粉尘、气体污染、而且可以提高磨削效率、生产效率，有利于国家装备制造业的升级与绿色加工发展。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出一种超硬磨料磨轮，可有效应用于金属与非金属的磨削加工中，振动小，对砂轮机床功率要求低，利于钎焊制备，成本低，可快速更换，有利于批量生产与应用。