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加工PCD刀具/PCBN刀具/钻石/工业陶瓷的陶瓷金刚石砂轮

粒度: W3.5~100/120 型号:1A1 14A1 6A2 11A2 12A2 4A1

立方氮化硼砂轮的发展

2011.01.14  河南恒远超硬材料有限公司  www.kosuperhard.com  浏览次数
一种树脂结合剂立方氮化硼砂轮.其中砂轮结合剂中含有15 ~ 35%(体积)的氟盐助磨材料,0~16%(体积)的固体润滑填料,以及5~40%的银粉.结合剂中的树脂含量不少于30%(体积).50%以下的银粉可以用镍粉代替.树脂可以是酚醛树脂或聚酰胺树脂.填料可以采用MoS-2六方氮化硼,石墨或氟聚合物.本专利是关于树脂结合剂立方氮化硼砂轮的。关于立方氮化硼砂轮,CBN砂轮的信息

金刚石砂轮开发于二十世纪三十年代, 直到二十世纪六十年代金刚石仍然是唯一的 “ 超级 ” 磨料。它比刚玉和碳化硅要硬得多。二十世纪六十年代美国通用电气 (GE) 公司在高温高压下成功合成出人造金刚石专利发表的同时,也发现了与金刚石硬度相同的高密度立方氮化硼 (CBN) 磨料。美国专利 US294761 中也有介绍, CBN 可通过高温高压在触媒存在的情况下由六方氮化硼转变而生成。

在磨削碳化物 ( 如碳化钨硬质合金 ) 材料方面, 立方氮化硼不如金刚石, 而在磨削黑色金属, 尤其是工具钢方面, CBN 优于金刚石磨料。在磨削高碳钢工具时, CBN 砂轮优于金刚石砂轮。 % 英国专利 GB834351 中介绍过使用金属硫化物和碱金属盐如硫酸盐作填料制成的普通磨料砂轮适合于磨削合金钢。然而这些填料并不适合于金刚石或 CBN 砂轮的制造。 % 德国专利 P2230701 介绍采用硫化锌和冰晶石作为助磨材料。美国专利 US3779727 介绍在金刚石或立方氮化硼砂轮中使用金属粉如银粉和固体润滑剂。美国专利 US3820290 中介绍了一种特殊的树脂结合剂和树脂硬化方法,以及填料和磨料。填料包括氟化盐和其他助磨材料, 磨料包括 CBN 和金刚石。

本专利介绍的立方氮化硼砂轮, 采用金属粉末银粉作填料, 氟化盐作助磨材料, 以及固体润滑剂如 MoS - 2 。制造的 CBN 砂轮磨削性能好, 磨削比高, 而磨削功率大大降低。%本专利所用的结合剂组成如下:

材料

体积百分比 (%)

KAlF 4 粉末

25 %

银粉

20 %

酚醛树脂

45 %

MoS 2 粉

10 %

其中 50% 的银粉可用镍粉来代替, 其他可用的氟化物有 KAl 3 F 6 , Na 3 AlF 3 , KBF 4 和 CaF 2 。其他可用的固体润滑剂有六方氮化硼、石墨及聚四氟乙烯或其他氟碳化合物。

砂轮中CBN的正常含量为结合剂和磨料总体积的 25%( 也称 100% 浓度 ) 。在特殊使用场合, CBN 含量可少至 10% , 多达 50% , 应用低浓度磨料应有程度限制。

根据上述配方, 先用糠醛湿润磨料, 再加入混合好的结合剂和填料一起混匀。混好的成型料放入定型模具中热压成型。然后脱模放入烘箱内进行硬化。各种形状的砂轮如杯形砂轮或平形砂轮都可以通过粘结或其他方法连接到合适的基体或芯子上而制成。典型的模压条件是: 压力 5000kg/in , 2 , 温度 160 ℃, 压制时间 20 分钟。最后在 175 ℃ 的常压烘箱里硬化 24 小时。根据砂轮的特殊用途, 可以用不同的固化时间和温度来控制砂轮的硬度。

其他比酚醛树脂热稳定性好的树脂也可以使用, 如聚酰胺树脂, 只是加工工艺要作适当的修改。

先配制一系列银粉和填料含量各不相同的混合料, 使用标准的基体材料, 把每种混合料

制成 11V9 杯形砂轮, 砂轮规格为 334 ″× ) 112 ″ * × 114 ″× 116 ″ (D × T × H × W) 。 % 做好的砂轮在下列条件下进行磨削试验:% 磨床: NORTON 6 × 18 S-3 平面磨床 % 主轴转速: 3600r.p.m. % 工作台移动速度: 100 英寸 / 分钟 % 横向进给: 3.0 密耳, 5 密耳和 7 密耳 % 总进给量: 45 密耳 % 被磨材料: 面积为 1/4 ″× 1/2 ″ 的钢板 % 砂轮中 CBN 的含量为 18.75%( 体积 ) ,通过 50 多种不同混合料的试验,得出磨削比 G( 材料磨除体积 / 砂轮磨耗体积 ) 和所需功率 (P) 的计算公式如下:

立方氮化硼砂轮,河南胜创超硬材料有限公司
式中: AG= 银粉体积百分含量
MO=MoS - 2 体积百分含量
KA=KAlF - 4 体积百分含量
IN= 横向进给量 ( 密耳 )

通过这些试验, 得出如下结合剂配方:

材料

使用量范围

较好的用量范围

MoS -

20 ~ 16%

8 ~ 16%

KAlF -

415 ~ 35%

20 ~ 30%

Ag

5 ~ 40%

10 ~ 30%

树脂

30 ~ 50

40 ~ 50%

用上述较好的配方做成砂轮进行磨削, 结果如下:
进给量 3 密耳
磨削比 G 功率 ( 瓦 )
77.4 600

进给量 5 密耳 $ 磨削比 G 功率 ( 瓦 ) 27.7 825

按照美国专利 US377927 中介绍的工艺方法制造砂轮。砂轮 A 含有最佳含量的银和聚四氟乙烯; 砂轮 B 含有最佳含量的活性填料和石墨。其磨削结果如下:

砂轮 进给量3密耳
磨削比G 功率(瓦)
A 36 600
B 35 500
砂轮 进给量5密耳
磨削比G 功率(瓦)
A 3 1000
B 5 650

权项要求

1. 一种树脂结合剂立方氮化硼砂轮, 其中含有 15 ~ 35% 的氟化盐助磨材料, 0 ~ 16% 固体润滑剂, 5 ~ 40% 的银粉, 结合剂中树脂含量不少于 30% 。

2. 第 1 条中所述的砂轮, 其中部分银粉可用镍粉代替。

3. 第 1 条和第 2 条中所述的立方氮化硼砂轮砂轮, 其中的氟化盐是 KAlF - 4 。

4. 上述 3 条中所述的立方氮化硼砂轮砂轮, 其中的固体润滑剂是 MoS - 2 、石墨、六方氮化硼或氟碳氢聚合物。

5. 第 4 条中的立方氮化硼砂轮砂轮所用固体润滑剂是 MoS - 2 。

6. 第 5 条中的立方氮化硼砂轮砂轮所用的固体润滑剂含量为 8 ~ 16% 。

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