一种磨齿砂轮及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于砂轮制造技术领域，具体涉及一种磨齿砂轮及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 陶瓷微晶磨料蜗杆砂轮磨削对象为轿车变速器齿轮，蜗杆砂轮磨齿加工技术是利 用蜗杆砂轮与齿轮之间的啮合原理开发的特殊磨加工技术，属成形磨削方式之一，但又不 同于一般的成型磨削，由于齿根和齿顶部位砂轮的线速度差别很大，磨削不同步，磨料的脱 落速度不同，很易造成砂轮型面的变化，因此齿面的型面也随之变化。同时，由于砂轮的磨 削面与齿面之间为曲面接触，尤其是齿根部位，冷却液不易进入，因此散热性不好，工件表 面容易烧伤，因此迫切需要研制出一种操作简单易行、磨削效果好、安全性能好、生产效率 高的磨齿砂轮。
[0003] 中国专利CN103862393A公开了一种陶瓷微晶磨料齿轮磨砂轮，包括中心增强部 分和磨削使用部分，其中中心增强部分由WA100#、结合剂、粘接剂和湿润剂组成，磨削使用 部分由CA60~120#、WA60~120#、结合剂、粘结剂、润湿剂组成，其中结合剂由粘土、硼玻 璃和含锂氧化物玻璃料组成，该公开的砂轮的中心增强部分和磨削部分采用不同的配方， 配方组成复杂，制作过程繁琐，不适于工业化推广应用。
【发明内容】
[0004] 为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的之一在于提供配方简单的磨齿砂轮。
[0005] 同时，本发明还在于提供一种磨齿砂轮的制备方法。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
[0007] -种磨齿砂轮，由以下重量百分含量的原料制成：磨料65. 5%~82%，结合剂 8%~16. 5%，造孔剂6%~13%，粘结剂4%~7% ;其中磨料由以下重量百分含量的组分 组成：白刚玉50 %~90 %，陶瓷微晶磨料10 %~50 %。
[0008] 磨料的粒度直接决定了砂轮的加工精度，通常磨料粒度越小，加工精度越高，但是 粒度小的磨料易于在磨削过程中脱落，因此为了使砂轮具有高的加工精度的同时，避免磨 料在磨削过程中脱落，优选的，白刚玉的粒度为46~150目，陶瓷微晶磨料的粒度为46~ 150 目。
[0009] 上述磨齿砂轮中，采用白刚玉和陶瓷微晶磨料为复配磨料，并通过调整各原料的 用量，使各组分之间相互协同作用，提高砂轮的强度，使制备的砂轮具有非常高的自锐性， 良好的形状保持性，加工精度高，耐用度高，无烧伤裂纹；而且上述磨齿砂轮，配方简单，原 料易得，易于制作。
[0010] 上述结合剂由以下重量百分含量的组分组成：硼玻璃20 %~40 %，长石22 %~ 43%，霞石粉10%~35%，粘土 5%~13%，碳酸锂2%~5%，三氧化二铬3%~13%。 [0011] 为了进一步降低结合剂的烧成温度和耐火度，提高结合剂对磨料的润湿性能， 提高砂轮的强度，进而提高砂轮磨削的线速度，优选的，结合剂平均粒径D5。为12. 8~ 22. 9 μL?ο
[0012] 上述结合剂由硼玻璃、长石、霞石粉、粘土、碳酸锂、三氧化二铬复配组成，该结合 剂中加入了霞石粉与硼玻璃复配使用，降低结合剂的脆性，同时加入三氧化二铬与其他组 分协同作用，提高结合剂的强度，降低结合剂的烧成温度；该结合剂对磨料的润湿性好，把 持力高，砂轮烧结过程中保持陶瓷微晶磨料的晶型完整性，使磨料具有最佳的磨削效果，且 砂轮回转强度高，线速度可达到63m/s以上，安全性能好，磨削效率高。
[0013] 上述结合剂由以下方法制备而得：具体操作步骤为：
[0014] a :按配方量取硼玻璃、霞石粉、碳酸锂、三氧化二铬，混合均匀，制得混合物A ;
[0015] b :加热熔融步骤a制备的混合物A，制得混合物B ;
[0016] c :水淬步骤b制备的混合物B，制得混合物C ;
[0017] d :将步骤c制备的混合物C干燥后球磨破碎，过600-800目筛，制得混合物D ;
[0018] e :在步骤d制备的混合物D中按配方量加入长石和粘土，混合均匀，过600-800目 筛，即得。
[0019] 步骤a中所述混合均匀的具体方法为：按配方取硼玻璃、霞石粉、碳酸锂和三氧化 二铬混合均匀后再球磨研磨均匀。
[0020] 步骤b中加热熔融的具体方法为：将混合物A在空气气氛中加热至1200°C~ 1250°C熔炼至完全熔融。
[0021] 所述粘结剂为糊精溶液，糊精溶液为砂轮制作过程中常用的粘结剂，具体为由糊 精溶液加水配制成的具有粘性的溶液。
[0022] 所述造孔剂为核桃壳。
[0023] 砂轮制造中添加使用造孔剂使砂轮中形成大小均一的空隙，用于排肩和储存冷却 液，提高砂轮的散热性能，造孔剂的粒度大小决定了砂轮的组织细密程度。造孔剂粒度大， 砂轮组织疏松不易堵塞，磨削效率高，但是砂轮强度低，易磨损；造孔剂粒度小，砂轮组织紧 密，砂轮形状保持性好，容肩性差，砂轮易烧伤。因此，为了平衡砂轮的强度和散热性能，优 选的造孔剂的粒度与磨料的粒度成正比，即造孔剂的粒度为46~150目。
[0024] 上述磨齿砂轮的制备方法，包括以下操作步骤：
[0025] 1)制备成型料：按重量百分含量称取磨料、粘结剂、结合剂和造孔剂混合过筛，即 得成型料；
[0026] 2)制备砂轮毛坯：将步骤1)制备的成型料放入模具中，压制成型，即得砂轮毛 坯；
[0027] 3)干燥步骤2)制备的砂轮毛坯，制得干燥砂轮毛坯；
[0028] 4)烧结步骤3)制备的干燥砂轮毛还，即得。
[0029] 步骤2)中压制成型为压制到规定尺寸后，卸压并顶出砂轮毛坯。
[0030] 步骤2)中成型料放入磨具后摊刮平整后进行压制成型。
[0031] 步骤3)中干燥温度程序为：以6. 75分钟/度升温速率，9小时内升温至80°C，保 温18小时；再以9分钟/度升温速率，3小时内升温至KKTC，保温15小时；再以6分钟/ 度降温速率，7小时内降至室温。
[0032] 优选的干燥温度曲线如下：
[0033]
[0034] 步骤4)中烧结温度程序为：以I. 26分钟/度升温速率，12小时内由30°C升温至 600°C，保温10小时；以1. 5分钟/度升温速率，10小时内升温至1000°C，保温9小时；再以 2分钟/度降温速率，35小时内降温至30°C。
[0035] 优选的烧结温度曲线如下：
[0037] 本发明微晶磨料蜗杆磨齿砂轮，由白刚玉、陶瓷微晶磨料、结合剂、粘结剂和造孔 剂为原料制成，配方简单，原料易得，便于制作，且本发明采用白刚玉与陶瓷微晶磨料混合 使用作为磨料，既降低了成本，又能改善使用单一磨料的磨具在使用过程中的部分缺陷，提 高磨削效率和质量；同时本发明磨齿砂轮各原料在限定的用量范围内协同作用，使制备的 砂轮具有非常高的自锐性，很好的形状保持性，加工精度高，耐用度高，无烧伤裂纹。
[0038] 本发明磨齿砂轮的制备方法，操作简便，易于控制和实现，并且进一步的优选砂轮 制备过程的干燥曲线和烧结曲线，改善砂轮的组织结构，进一步提高砂轮的磨削性能。
【具体实施方式】
[0039] 下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但不构成对本发明的任何限 制。
[0040] 下述实施例中糊精溶液由糊精加水制备而成，其中糊精液浓度为30-50%。
[0041] 实施例1
[0042] 本实施例微晶磨料蜗杆磨齿砂轮，由以下重量百分含量的原料制成：磨料 72. 98 %，结合剂16. 02 %，核桃壳7 %，糊精溶液4 % ;
[0043] 其中结合剂由以下重量百分含量的组分组成：硼玻璃38%，长石30%，霞石粉 15 %，粘土 7 %，碳酸锂3 %，三氧化二铬7 %。结合剂平均粒径D5。为12. 8~22. 9 μ m。
[0044] 其中磨料由以下重量百分含量的组分组成：150目陶瓷微晶磨料30%，150目白刚 玉 70% ;
[0045] 其中核桃壳的粒度为150目。
[0046] 本实施例中结合剂由以下方法制备而得：具体操作步骤为：
[0047] a:按配方量取硼玻璃、霞石粉、碳酸锂、三氧化二铬，混合均匀装入球磨机中研磨 均匀，制得混合物A ;
[0048] b :将步骤a制备的混合物A装入坩埚中，在空气气氛中在1200°C温度下高温熔炼 至完全熔融，制得混合物B ;
[0049] c :将步骤b制备的混合物B倒入盛有水的容器中水淬，制得混合物C ;
[0050] d :将步骤c制备的混合物C干燥后装入球磨机中球磨破碎，过800目筛，制得混合 物D ;
[0051] e :在步骤d制备的混合物D中按配方量加入长石和粘土，机械搅拌混合均匀，过 800目筛，即得。
[0052] 本实施例磨齿砂轮的制备方法，具体操作步骤为：
[0053] 1)制备成型料：按重量百分含量称取白刚玉、陶瓷微晶磨料、糊精溶液、结合剂和 造孔剂混合过筛，制得成型料；
[0054] 2)制备砂轮毛坯：将步骤1)制备的成型料放入组装好的磨具中，摊刮平整后进行 压制，采用定模成型，压制到规定尺寸后，卸压并顶出砂轮毛坯，制得砂轮毛坯；
[0055] 3)干燥：干燥步骤2)制备的砂轮毛还，制得干燥砂轮毛坯；
[0056] 干燥温度程序为：以6. 75分钟/度升温速率升温至80°C，保温18小时；再以9分 钟/度升温速率升温至l〇〇°C，保温15小时；再以6分钟/度降温速率降至室温。
[0057] 干燥温度曲线为：
[0058]
[0059] 4)烧成：烧结步骤3)制备的干燥砂轮毛还，即得；
[0060] 烧结温度程序为：以1. 26分钟/度升温速率，由30°C升温至600°C，保温10小时； 以1. 5分钟/度升温速率，升温至KKKTC，保温9小时；再以2分钟/度降温速率，降温至 30 cC 〇
[0061] 烧结温度曲线为：
[0063] 本实施例制备的磨齿砂轮回转强度高