砂轮制造技术

一种砂轮，包括盘状芯部件以及环状磨削层，在该环状磨削层中，选自立方氮化硼粒子及金刚石粒子的超硬磨料颗粒与骨料一起包含在粘结材料中。骨料由多孔陶瓷粒子制成，该骨料的平均粒子尺寸在超硬磨料颗粒的平均粒子尺寸的７０％至１５０％之间的范围内，并且由粘结材料制成的桥形成在彼此相邻的骨料之间或者形成在骨料与邻近骨料的超硬磨料颗粒之间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种砂轮，该砂轮采用多孔陶瓷粒子作为骨料。技术背景在例如采用陶瓷结合剂的砂轮中，众所周知的是，在粘结材料中添 加由氧化铝磨料颗粒或碳化硅磨料颗粒组成的骨料可以通过防止在煅 烧过程之后由于过度收缩引起的开裂而增大砂轮的强度，并可以通过增 大颗粒间的间距(即降低磨料颗粒的浓度)来降低磨削阻力。在煅烧过 程中，陶瓷结合剂熔化以形成磨料颗粒之间的粘结桥。然而，当继续进 行冷却处理时，由于超硬磨料颗粒(CBN磨料颗粒)与由氧化铝磨料 颗粒组成的骨料之间的热膨胀差而产生了剪切应力，而且该剪切应力往 往会剪断或切断粘结桥。这样将会使得粘结桥刚刚形成便被切断。为了 克服这个缺点，在图4所示以及日本已审查并公布的专利No.l-38628 中所述的砂轮100中，均做了改进以防止由于热应力而导致粘结桥106 被切断。这可以通过在粘结材料102中混入由氧化物粒子构成的骨料 104而实现，这些氧化物粒子的热膨胀系数相对超硬磨料颗粒108在室 温到500匸范围内的热膨胀系数而言小于或等于士2.0xl(T61^1。超硬 磨料颗粒与骨料的混合体积比在90:10至10: 90之间。进一步地，在日本已审查并公布的专利No.7-16879中描述的专利技术 中，如图5所示，披露了一种砂轮110，其中，颗粒尺寸相对于磨料颗 粒112要小一些的多孔粒子114包含在粘结剂中。采用这种结构，当进 行修整或磨削工序时，多孔粒子114被压碎，以便从形成磨削边缘的磨 料颗粒缩退，从而砂轮110的磨削阻力能够被降低。然而，在所提到的第一个日本专利中披露的技术中，在磨削加工时，骨料104在与待磨削材料(工件)接触时并不碎裂，并且在与超硬磨料 颗粒108相同的位置或高度与待磨削材料保持接触，如图6所示。这就 产生一种情形，即骨料104通过磨削作用而一点一点地被切削掉。这导 致磨削过程中磨削阻力增大，并产生大量的热。由于骨料的热传导率低， 所产生的热量保留在被磨削材料上，从而产生一个问题，即不仅会使被 磨削材料产生磨削烧伤还会使其强度退化。进一步地，最后提到的日本专利中披露的技术有助于减小磨削阻 力。然而，在这种技术中，粘结材料116的强度降低，这是由于大量的 具有空腔(孔隙)的小直径骨料114包含于每个连接相邻的磨料颗粒112 的粘结桥113中。这就导致粘结桥113在磨削载荷的作用下裂开，使得 磨料颗粒112很容易脱落从而缩短砂轮的使用寿命。
技术实现思路
因而，本专利技术的主要目的是提供一种改进的砂轮，该砂轮能够在磨 削加工的过程中减小磨削阻力，而不会降低粘结材料的结合强度，使得 能够改善磨削性能并提高砂轮的使用寿命。筒而言之，根据本专利技术提供一种改进的砂轮，该砂轮包括磨削层， 在磨削层中，选自立方氮化硼粒子及金刚石粒子的超硬磨料颗粒与骨料 一起包含在粘结材料中。骨料由多孔陶瓷粒子制成，并且骨料的平均粒 子尺寸在超硬磨料颗粒的平均粒子尺寸的70%至150%的范围内，并且 由粘结材料制成的桥形成在彼此相邻的骨料之间或者形成在骨料与邻 近骨料的超硬磨料颗粒之间。釆用这种结构，包含在粘结材料中的骨料的平均粒子尺寸在超硬磨 料颗粒的平均粒子尺寸的70%至150%的范围内，并且骨料的粒子尺寸 与超硬磨料颗粒相近。因为骨料的粒子尺寸相对较大，不与被磨削工件 相接触的磨削层中的骨料总是能够抵挡大的磨削载荷。进一步地，与第 二个现有技术不同，不会发生很多小的多孔骨料包含于形成在相邻的超 硬磨料颗粒之间的粘结桥内并使得粘结桥变得脆弱易碎的情形。相对较 大的骨料变成核点从而在彼此相邻的骨料之间、骨料和邻近骨料的超硬 磨料粒子之间有效地形成粘结桥，使得能够增强砂轮的结构。这样可以 有利地防止超硬磨料颗粒容易脱落的问题，从而延长砂轮的使用寿命。此外，在修整或磨削工序中的每个中，停留在与面向修整工具或工 件的那些磨料颗粒相同的位置(即前沿)的骨料，在与修整工具或工件 接触时，由于其自身的多孔结构引起的脆性而使其被压碎，并且从前沿 处的磨料颗粒的磨削边缘处缩回。因此，能够通过修整工序容易地形成 具有较低磨削阻力的砂轮的磨削表面，并且还可以防止由工件和骨料之 间的摩擦接触引起的磨削烧伤。进一步地，前沿处被压碎的多孔骨料不 仅形成了用以接收和排放磨削屑的容屑槽，还有助于使冷却剂到达磨削 点并分布在磨削层中，因而也提高了磨削效率。附图说明在结合附图的同时参阅本专利技术的优选实施方式，本专利技术及本专利技术的 上述目的、其它目的以及附加优点将变得易于理解，在所有附图中相同的附图标记代表相同或相应的部件，其中图1为根据本专利技术的一个实施例的砂轮的整体侧视图；图2为示出了砂轮的磨削层结构的局部放大截面图；图3为示出了在磨削过程中砂轮的磨削层的磨削表面处的结构的局 部放大截面图；图4为示出了第一个现有技术中的砂轮的磨削层结构的局部放大截 面图；图5为示出了第二个现有技术中的砂轮的磨削层结构的局部放大截 面图；以及图6为示出了在第 一个现有技术的磨削过程中砂轮的磨削表面处的 磨削层结构的局部放大截面图。具体实施方式下面将参照附图描述根据本专利技术的一个实施例的砂轮。图l为该砂 轮的整体侧视图，图2所示为该砂轮的邻近磨削表面的部分(即前排或 前沿)的结构的局部放大截面图。现在参照附图1，砂轮2包括盘状芯部件4和环形或圏状磨削层6，面上。芯部件4由诸如钢、铝、钛之类的金属材料、FRP(纤维增强塑 料)材料、陶瓷材料(例如传统的妙、轮)制成。磨削层6通过将形成为 环状的磨削层环固定到芯部件4的圓周表面上而形成或者通过在芯部件 4的圆周表面上按圓形阵列设置分段的磨削片而形成。在芯部件4的中 央位置，中心孔8形成为贯穿芯部件4并且适于配合在从砂轮主轴(未 示出)的轴端突伸出来的定心凸柱上，该砂轮主轴可旋转地支承在下面 将会提到的砂轮座上。芯部件4具有多个螺栓孔10，螺栓孔10绕着中 心孔8形成(优选地，螺栓孔10以等角度间隔的方式形成在螺栓所在 的圓上)，而且螺栓孔10允许紧固螺栓(未示出)从中穿过并拧入砂轮 主轴的轴端上的螺孔中。可通过在螺栓孔10中插入紧固螺栓并将紧固 螺栓柠入螺孔中而将砂轮2固定到砂轮主轴上。在具有砂轮2安装在其上的砂轮座的磨削机械上，砂轮座及工作台 (均未示出)能够以可滑动方式沿相互垂直的方向(如X轴和Z轴方 向)被引导。由电动马达(未示出)驱动的砂轮主轴被支承为能够绕着 平行于砂轮2所磨削的工件W(柱形部件)的轴线延伸的轴线旋转。工 作台上安装有工件台和尾座(均未示出)，其绕着平行于工作台移动方 向的轴线可旋转地支撑工件W。参照图2，其中磨削层的结构以夸大的比例示出，由例如CBN(立 方氮化硼)组成的超硬磨料颗粒12和由多孔陶瓷粒子组成的作为骨料 的氧化铝粒子14用陶瓷结合剂粘结在一起。陶瓷结合剂16在相邻的超 硬磨料颗粒12之间、相邻的氧化铝粒子14之间、每个超硬磨料颗粒12 与相邻的一个或多个氧化铝粒子14之间形成桥20从而将它们粘合在一 起，并且在桥20之间形成多个孔隙18。可使用那些孔隙度在10%至80 %范围内的氧化铝粒子14。优选地，通过选择孔隙度在30%至60%范 围内的氧化铝粒子14，可以使氧化铝粒子14在磨削加工中高效地挤压， 并可保持磨削层6的结构所需的强度。CBN超本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种砂轮，包括磨削层，在所述磨削层中，选自立方氮化硼粒子及金刚石粒子的超硬磨料颗粒与骨料一起包含在粘结材料中，其中：　所述骨料由多孔陶瓷粒子制成，并且所述骨料的平均粒子尺寸在所述超硬磨料颗粒的平均粒子尺寸的７０％至１５０％之间的范围内，并且　由所述粘结材料制成的桥形成在彼此相邻的所述骨料之间或者形成在所述骨料与邻近所述骨料的所述超硬磨料颗粒之间。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：竹原宽，稻垣朋宏，诸户隆幸，今池浩史，相马伸司，森田宏司，
申请(专利权)人：丰田万磨株式会社，株式会社捷太格特，
类型：发明
国别省市：JP[日本]