CN111469063A

CN111469063A - 一种不锈钢平磨专用cbn砂轮及其制备方法

Info

Publication number: CN111469063A
Application number: CN202010393745.4A
Authority: CN
Inventors: 张光宇; 王凯平; 涂俊群
Original assignee: Jiangsu Saiyang Precision Tools Technology Co ltd
Current assignee: Jiangsu Saiyang Precision Tools Technology Co ltd
Priority date: 2020-05-11
Filing date: 2020-05-11
Publication date: 2020-07-31

Abstract

本发明提供一种不锈钢平磨专用CBN砂轮及其制备方法，该砂轮原料配方按重量百分数如下：酚醛树脂粉18‑25%，CBN 25‑35%，碳化硅12‑18%，白刚玉8‑12%，铜粉20‑25%，发泡剂1‑3%。本发明CBN砂轮是专门针对不锈钢平面磨削所设计，用于替代现用普通刚玉砂轮。该砂轮具有均匀分布的气孔，所设计的结合剂具有微弱的弹性，在磨削加工不锈钢工件的平面时可持续保持锋利性，连续加工不需修整，提高磨削加工的生产效率，延长磨削液的使用时间，降低生产成本。磨削后的不锈钢工件表面纹路均匀，尺寸稳定，减少工人使用普通刚玉砂轮时多次修整砂轮及多次测量工件尺寸的时间。

Description

一种不锈钢平磨专用CBN砂轮及其制备方法

技术领域

本发明属于磨具加工技术领域，涉及一种不锈钢平磨专用CBN砂轮及其制备方法。

背景技术

不锈钢是一种含Cr、Mo、Ni等元素的耐酸碱盐化学腐蚀的钢材的统称，现在市面上使用的有一百多种不锈钢，按组织状态分包括马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢、奥氏体-铁素体（双相）不锈钢及沉淀硬化不锈钢等。

模具是工业生产上用以注塑、吹塑、挤出、压铸或锻压成型、冶炼、冲压等方法得到所需产品的各种模子和工具。随着模具工业的发展，模具工作的环境对模具材料的性能要求越来越高，这就要求模具必须具有防腐蚀性能、无磁性、耐高温、抗氧化性和高耐磨性等特殊性能。不锈钢能够满足模具材料日益发展的要求，因而各类不锈钢在模具材料中的应用也愈加广泛。模具行业要求模具的平面度、平行度较好，因此主要是采用平面磨床磨削工件的端面。但不锈钢工件的热膨胀系数高，一点点的温度变化就会导致尺寸变大，导致砂轮过切工件。目前主要使用普通刚玉砂轮磨削，磨削时需要减少进给量，均匀的进刀，并加水冷却，且普通刚玉砂轮磨削氮化或淬火后硬度较高的不锈钢时修整间隔很短。

随着工业生产对效率及清洁环保的要求越来越高，普通刚玉砂轮的加工效率低，修整间隔短，砂轮使用寿命低，大约4~7天即需更换砂轮，且磨削过程中因砂轮磨损较快，磨削液需经常更换，污染大。为提高加工效率，降低生产成本，制备一种不锈钢平面磨削专用CBN砂轮具有较高的经济效益和价值。

发明内容

针对上述情况，本发明提供一种不锈钢平磨专用CBN砂轮及其制备方法，以提高不锈钢的加工质量，提高生产效率，降低生产成本。

本发明的具体技术方案为：

一种不锈钢平磨专用CBN砂轮，所述不锈钢平磨专用CBN砂轮由以下重量百分数的原料制备：树脂粉18-25%，碳化硅12-18%，白刚玉8-12%，铜粉20-25%，发泡剂1-3%，CBN磨料余量。

本发明所述不锈钢平磨专用CBN砂轮的制备方法如下：

1）将树脂粉、碳化硅、白刚玉、铜粉及发泡剂加入三维混料机中，混合1-1.5h，使其充分混合均匀；再加入CBN磨料，混合0.5-1h，使其充分混合均匀，然后手动过120#筛网两遍，取筛下物为磨料层粉料；

2）将开燕尾槽的基体加入模具中，再加入步骤1）的磨料层粉料；然后依次冷预压、热压、固化，得到不锈钢平磨专用CBN砂轮。

优选的，冷预压时模圈垫高使模腔体积放大5~10%，冷压压力5-10MPa，然后不取垫片在热压机上压制，具体操作为常规方法。

本发明中，热压的压力为10MPa，温度为170-180℃，时间为20-40min；固化的温度为160-170℃，时间为6-10h，固化后随炉冷却至室温。固化得到不锈钢平磨专用CBN砂轮可按照成品尺寸进行车加工、铣加工和磨加工，得到成品砂轮。

本发明中，所述树脂粉为酚醛树脂粉；所述CBN磨料为微脆裂型，粒度为D46-D126μm，用于半精加工和精加工磨削；所述碳化硅的粒度为D10-D30μm；所述白刚玉的粒度为D30-D64μm；所述铜粉的粒度为D15-D40μm；所述发泡剂为一种高分子微球，粒径为10-30μm，内含液状碳氢化合物膨胀剂，受热后膨胀为核壳结构，内部气体压力与外界压力保持平衡，耐压30MPa以上，具有较好的机械强度，压制后的磨料层均匀分布发泡剂形成的气孔，使磨料层能容纳磨屑并具有微弹性。

本发明的有益效果：本发明砂轮内含可承受压力的气孔，气孔在磨料层均匀分布，磨料层具有一定的弹性，所使用的CBN磨料是微脆裂型磨料，用于磨削不锈钢工件，针对不锈钢的半精加工和精加工磨削时，磨削后不锈钢表面纹路细腻均匀，没有划伤。在砂轮使用过程中无需修整，磨料层表面受力后自动破碎出大气孔，对磨削屑具有较好的容纳作用，同时磨料与结合剂相互配合，最大程度发挥砂轮的自锐性，可用于替代现用的普通刚玉砂轮，极大的提高生产效率，降低生产成本。

附图说明

图1为现有带燕尾槽的铝基体照片；

图2为实施例一砂轮表观照片。

具体实施方式

本发明所述不锈钢平磨专用CBN砂轮的制备方法如下：

按重量百分数，原料为：树脂粉18-25%，碳化硅12-18%，白刚玉8-12%，铜粉20-25%，发泡剂1-3%，CBN磨料余量。

本发明中，所述树脂粉为酚醛树脂粉；所述CBN磨料为微脆裂型，粒度为D46-D126μm，用于半精加工和精加工磨削；所述碳化硅的粒度为D10-D30μm；所述白刚玉的粒度为D30-D64μm；所述铜粉的粒度为D15-D40μm；所述发泡剂为微球发泡剂，高分子微球的粒径为10-30μm，内含液状碳氢化合物膨胀剂，受热后膨胀为核壳结构，内部气体压力与外界压力保持平衡，耐压30MPa以上，具有较好的机械强度，压制后的磨料层均匀分布发泡剂形成的气孔，使磨料层能容纳磨屑并具有微弹性。

下面结合具体的实施例对本发明做出进一步的说明；所有原料都为市购产品，比如酚醛树脂粉来自亨通化工，发泡剂为市售韩国DONGJIN高温型PVC微球膨胀剂，MS-197D、MS-205D、MS-215C中的一种，具体的制备操作方法为常规技术；制备砂轮规格及尺寸为：1A1180D*20T*31.75H*10W*20T。

实施例1

一种不锈钢平磨专用CBN砂轮，原料配方及各组分配比如下表所示：

组分	酚醛树脂粉	CBN	碳化硅	铜粉	白刚玉	发泡剂
							配比/<i>wt</i>%	22	30	15	20	10	3

其中CBN粒度为76微米，发泡剂粒度为20微米，白刚玉的粒度为30μm，碳化硅的粒度为20μm，铜粉的粒度为30μm。

具体压制工艺如下：

按照上述比例将酚醛树脂粉、碳化硅粉、铜粉、白刚玉粉及发泡剂配好后装在三维混料机中，混合1h，使其充分混合均匀；然后将CBN磨料加入混合好的混合物中，装在三维混料机内混合1h后再120#筛网过筛两遍，使其充分混合均匀，取筛下物为磨料层粉料；

将常规开燕尾槽铝基体（为现有基体，见图1，燕尾槽是内部大、外部小的一道槽）放入常规模具中，并将混合均匀的磨料层粉料投到模腔内，然后将模具放在冷压机上5MPa压力预压，预压时模圈垫高使模腔体积放大10%，然后不取垫片在热压机上压制，压制工艺如下：在10MPa压力、170℃条件下热压30min；热压结束，脱模取出砂轮，并将砂轮进行后续固化处理，固化温度160℃，保温10h，然后随炉冷却至室温。

砂轮固化后按照成品尺寸进行车加工、铣加工和磨加工。得到成品砂轮，附图2为其电镜照片，可看出孔隙分布较均匀，且大小差异小。

实施例2

组分	酚醛树脂粉	CBN	碳化硅	铜粉	白刚玉	发泡剂
							配比/<i>wt</i>%	24	30	15	20	10	1

具体压制工艺与实施例1一样，除了预压时模圈垫高使模腔体积放大5%，得到成品砂轮。

对比例1

组分	酚醛树脂粉	CBN	碳化硅	铜粉	白刚玉
						配比/<i>wt</i>%	25	30	15	20	10

其中CBN粒度为76微米，白刚玉的粒度为30μm，碳化硅的粒度为20μm，铜粉的粒度为30μm，具体压制工艺如下：

对比例2

同规格同尺寸同粒度的现有常规用于不锈钢平磨的普通刚玉砂轮。

性能结果

实施例中的加工条件及要求如表1所示，四种砂轮的加工结果如表2所示。

表1 加工条件及要求

工件材质	不锈钢316L
		工件尺寸	100305，余量0.1mm
砂轮转速	3600rpm可调
		修整方式	紫铜、金刚笔
进给量	4mm/min
		冷却方式	水+4.5wt%乳液
精度	（平面度、平行度等）：≤0.01mm
		光洁度	Ra0.2-0.3µm

表2 加工结果

	实施例1	实施例2	对比例1	对比例2
					单次进刀量	0.01mm	0.01mm	0.01mm	0.01mm
光洁度	Ra0.2～0.23	Ra0.21～0.23	Ra0.25～0.28	Ra0.24～0.27
					磨削功率平均值	184.98W	198.37W	233.31W	211.26W
修整间隔	2200	1000	200	300
					修整方式	紫铜	紫铜	紫铜	金刚笔

注：工件尺寸出现不稳定或精度超差即进行修整。磨削功率经MPD磨削测试系统测试，其平均值代表砂轮的锋利性，平均值越低锋利性越高。

将实施例1的CBN更换为同粒度的金刚石或者将白刚玉更换为同粒度的金刚石，其余不变，采用同样的加工工艺，发现得到的砂轮都不适用不锈钢平磨，砂轮损耗较快，光洁度无法达到Ra0.2-0.3µm要求，且无论如何调整加工参数依然无法使得光洁度达到Ra0.2-0.3µm要求。将实施例1的发泡剂更换为粒度65微米的中空玻璃微珠，其余不变，采用同样的加工工艺，发现其不适用不锈钢平磨，砂轮表面会粘屑发黑，工件有挤压痕迹，光洁度无法达到Ra0.2-0.3µm要求，且无论如何调整加工参数依然无法使得光洁度达到Ra0.2-0.3µm要求。将实施例1的铜粉更换为同粒度的银粉，其余不变，采用同样的加工工艺，发现其磨削功率平均值为186.35W，修整间隔为2100。CN102837266A表2实施例2制备的砂轮，采用同样的加工工艺，发现其磨削功率平均值为296.95W，其是陶瓷双端面磨，该配方做出来的砂轮功率值高很多。

如上表2所示，实施例1与实施例2均满足使用要求，其中实施例1尺寸及精度更稳定。对比例1中的常规树脂砂轮加工不锈钢时所消耗功率逐渐增大，主要表现为磨料层表面粘屑堵塞，相比现在常规使用的普通刚玉砂轮，实施例1和2可提高效率，有效降低修整间隔。

Claims

1.一种不锈钢平磨专用CBN砂轮，其特征在于，所述不锈钢平磨专用CBN砂轮由树脂粉、碳化硅、白刚玉、铜粉、发泡剂、CBN磨料为原料制备。

2.根据权利要求1所述不锈钢平磨专用CBN砂轮，其特征在于，所述原料中，按重量百分数，树脂粉18-25%，碳化硅12-18%，白刚玉8-12%，铜粉20-25%，发泡剂1-3%，CBN磨料余量。

3.根据权利要求1所述不锈钢平磨专用CBN砂轮，其特征在于，所述不锈钢平磨专用CBN砂轮的制备方法如下：

1）将树脂粉、碳化硅、白刚玉、铜粉及发泡剂加入三维混料机中，混合后再加入CBN磨料，混合后过筛，取筛下物为磨料层粉料；

4.根据权利要求3所述不锈钢平磨专用CBN砂轮，其特征在于，冷预压的压力为5~10MPa；热压的压力为10MPa，温度为170-180℃，时间为20-40min；固化的温度为160-170℃，时间为6-10h。

5.根据权利要求3所述不锈钢平磨专用CBN砂轮，其特征在于，筛为120#筛。

6.根据权利要求1所述不锈钢平磨专用CBN砂轮，其特征在于，所述树脂粉为酚醛树脂粉；所述CBN磨料的粒度为D46-D126μm；所述碳化硅的粒度为D10-D30μm；所述白刚玉的粒度为D30-D64μm；所述铜粉的粒度为D15-D40μm；所述发泡剂的粒径为10-30μm。

7.根据权利要求1所述不锈钢平磨专用CBN砂轮，其特征在于，所述发泡剂为微球发泡剂。

8.权利要求1所述不锈钢平磨专用CBN砂轮在加工不锈钢中的应用。

9.一种加工工件的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2）将开燕尾槽的基体加入模具中，再加入步骤1）的磨料层粉料；然后依次冷预压、热压、固化，得到不锈钢平磨专用CBN砂轮；

3）利用步骤2）的不锈钢平磨专用CBN砂轮加工工件。

10.根据权利要求9所述加工不锈钢工件的方法，其特征在于，所述工件为不锈钢工件。