一种加工pcd锯片用陶瓷金刚石砂轮及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及超硬磨料工具及其制备技术领域，特别涉及一种加工PCD锯片用陶瓷 金刚石砂轮及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 砂轮是磨削的主要工具，它是由磨料和结合剂构成的多孔物体。以金刚石磨料为 原料，分别用金属粉、树脂粉、陶瓷作结合剂，制成的中央有通孔的圆形固结磨具称作金刚 石砂轮。由于金刚石磨料所具有的特性(硬度高、抗压强度高、耐磨性好)，使金刚石磨具在 磨削加工中成为磨削硬脆材料及硬质合金的理想工具，广泛用于加工低铁含量的金属及非 金属硬脆材料。
[0003] P⑶锯片是一种新型锯片，其刀头采用P⑶（聚晶金刚石)为材料，有效解决了硬质 合金锯片磨损快的缺陷以及换刀时间长带来的误工问题，具有加工表面质量好、寿命超长、 切割速度快以及性价比高等优点，因此被广泛地用于除黑色金属以外的材料加工，例如强 化地板、线路板材料、石材、铝棒、有机玻璃等。
[0004] PCD锯片通常包括钢基体和PCD刀头，钢基体是锯片的主要部分，对产品起到支撑 的作用；而PCD刀头用来代替普通锯片中的硬质合金刀头，起到对产品进行切割的作用，其 会不断的消耗，而基体会保持原来的样子不变。
[0005] 与硬质合金锯片磨削加工相比，P⑶锯片由于P⑶材料的高硬度以及高耐磨性，容 易造成树脂砂轮的烧伤以及软化，所以需要研发一种专用的陶瓷金刚石砂轮，要求锋利性 好，热稳定性高，寿命长，同时还需要具有良好的形状保持性。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种加工PCD锯片用陶瓷金刚石砂轮，其具有锋利性好、热 稳定性高，寿命长的优点，提高砂轮的加工效率，延长砂轮的修整间隔。
[0007] 为达到上述目的，本发明具体的技术方案是：一种加工P⑶锯片用陶瓷金刚石砂 轮，包括基体和磨料层，所述磨料层的原料组成与重量百分比为：金刚石41~63%，陶瓷结 合剂25~42. 5%，SG磨料1~10%，酚醛树脂液5~10% ;所述陶瓷结合剂的原料组成及重 量百分比为，二氧化硅43%~62. 5%，氧化铝5~16%，硼砂22~34%，碳酸钾9~18. 5%，氧 化铈0? 5~5. 5%。
[0008] 上述技术方案中，基体和磨料层通过聚四氟乙烯高温胶粘接。相比普通环氧树脂 结构胶，聚四氟乙烯高温胶韧性好且有一定弹性，可吸收一部分在高速高温状态下基体变 形后导致的应力，保护脆性较高的陶瓷砂轮不会碎裂。本发明的陶瓷金刚石砂轮加工2358 件PCD锯片后依然保持完好，不开裂。
[0009] 上述技术方案中，磨料层选用圣戈班的SG磨料作为填料，粒度保持与金刚石相 同。相比普通白刚玉填料，SG磨料具有硬度高，韧性好，锋利性强等特点，可以显著增加陶 瓷金刚石砂轮的锋利性与寿命。
[0010] 上述技术方案中，通过筛网对结合剂粒度进行了分级，筛选的结合剂粒度提高至 18~28ym，砂轮烧结后气孔较多且分布均匀，结合剂桥明显，无需使用造孔剂，减少了造 孔剂对砂轮强度的破坏，加强了砂轮的形状保持性和锋利性，从而砂轮的修整时间增长，砂 轮的修整频率降低，砂轮的寿命进一步提高。
[0011] 上述技术方案中，所述金刚石的粒径为75~85微米；所述SG磨料的粒径为75~ 85微米。
[0012] 上述技术方案中，磨料层的气孔率为25%~35%。
[0013] 本发明创造性的在炼制结合剂的原料中添加了少量的稀土元素氧化铈，铈离子分 布在陶瓷结合剂中，在提高结合剂本身强度的同时，还可以增加结合剂对金刚石和SG磨料 的把持力，增加砂轮热稳定性与寿命。
[0014] 本发明还公开了上述加工P⑶锯片用陶瓷金刚石砂轮的制备方法，包括以下步 骤： (1) 将二氧化硅、氧化铝、硼砂、碳酸钾、氧化铈混合均匀后，在熔块炉中1350 °C~ 1450°C熔炼，急速冷却后球磨成粉体，烘干后过筛，取可通过600目标准筛、无法通过800目 标准筛的粉末，即为陶瓷结合剂； (2) 将金刚石、陶瓷结合剂、SG磨料混合后，过筛处理，取筛下物置于容器中；将酚醛树 脂液与丙酮混合后，加入含有筛下物的容器中，混匀得到砂轮混合料； (3) 将砂轮混合料倒入模具中并刮平，冷压成型，得到磨料层坯体；将磨料层坯体于 IKTC保温2小时，然后放入烧结炉中，经分段式烧结得到磨料层；所述分段式烧结为从室 温升至300°C后保温1小时；然后升温至500°C，保温1小时；再升温至700°C，保温1小时； 最后随炉冷却； (4) 使用聚四氟乙烯高温胶将烧结后的磨料层与基体粘接，得到砂轮坯体；砂轮坯体经 后处理得到加工P⑶锯片用陶瓷金刚石砂轮。
[0015] 上述技术方案中，步骤（1)中，急速冷却是指将熔炼物倒入冷水中冷却。
[0016] 上述技术方案中，步骤（2)中，过筛处理采用180目标准筛。
[0017] 上述技术方案中，步骤（3)中，冷压成型压力为18MPa。
[0018] 上述技术方案中，步骤（4)中，后处理为将砂轮坯体分别经过外圆磨加工、端面磨 加工、精车加工，达到图纸所要求的形状和尺寸，得到加工PCD锯片用陶瓷金刚石砂轮。
[0019] 由于上述方案的应用，本发明与现有技术相比具有以下优点： 1.本发明首次公开了一种加工PCD锯片用陶瓷金刚石砂轮，适用于新型PCD锯片的磨 削加工，具有锋利性好、热稳定性高的优点，加工PCD锯片精度高、效率高。
[0020] 2.本发明公开的陶瓷结合剂强度高，对磨料把持性好，砂轮使用过程中金刚石不 易脱落，提高了砂轮寿命；与其他组分配合合理，相容性好，共同提高了砂轮的热稳定性，克 服了现有砂轮在高速磨削PCD锯片时发生烧伤、软化、开裂的缺陷；本发明的陶瓷金刚石砂 轮加工2358件PCD锯片后依然保持完好，不开裂，取得了意想不到的技术效果。
[0021] 3.本发明的陶瓷金刚石砂轮，提高了陶瓷结合剂粒度，砂轮烧结后气孔较多且分 布均匀，结合剂桥明显，无需再使用造孔剂，减少了造孔剂对砂轮强度的破坏，加强了砂轮 的形状保持性和锋利性。
[0022] 4.本发明所公开的加工P⑶锯片用陶瓷金刚石砂轮的制备工艺简单，原料无特殊 要求，组成合理；所制得的加工PCD锯片用陶瓷金刚石砂轮具有良好的散热能力，良好的强 度和刚度，并能与基体完好结合；适合于工业化生产与应用。
【附图说明】
[0023] 图1是实施例一中本发明的12A2型陶瓷金刚石砂轮示意图； 图2是实施例二中本发明的3A1型陶瓷金刚石砂轮示意图； 其中：1、磨料层；2、基体。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述： 本发明中，聚四氟乙烯高温胶、酚醛树脂液、丙酮、氧化铝、二氧化硅、硼砂、碳酸钾、氧 化铈均为市售商品，须符合国家标准；二氧化硅、硼砂、碳酸钾为分析纯级别，须符合国家标 准。
[0025] 实施例一：参见图1所示，一种加工P⑶锯片用陶瓷金刚石砂轮，用于加工P⑶ 刀头后角部位，需要砂轮有良好的形状保持性和锋利性，包括砂轮基体2和位于砂轮 基体上的磨料层1，磨料层经聚四氟乙烯高温胶与基体粘接固