本發(fā)明涉及一種耐磨削復合砂輪的制備方法，屬于砂輪制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

砂輪是磨削的主要工具，它是由磨料和結(jié)合劑構(gòu)成的多孔物體。其中磨料、結(jié)合劑和孔隙是砂輪的三個基本組成要素。隨著磨料、結(jié)合劑及砂輪制造工藝等的不同，砂輪特性可能差別很大，對磨削加工的精度、粗糙度和生產(chǎn)效率有著重要的影響。因此，必須根據(jù)具體條件選用合適的砂輪。樹脂砂輪即結(jié)合劑為樹脂的砂輪，具有磨削力小、磨削溫度低、自銳性好、磨削效率高等優(yōu)點，被廣泛用于硬質(zhì)合金、陶瓷、玻璃等硬脆性材料的磨削加工中。

普通砂輪按結(jié)合劑不同分為陶瓷結(jié)合劑砂輪、樹脂結(jié)合劑砂輪和橡膠結(jié)合劑砂輪，樹脂結(jié)合劑砂輪主要用于金屬材料切斷、修磨、荒磨等，橡膠結(jié)合劑砂輪主要釆用細粒度磨料用于精磨拋光。而代表機械磨削加工幾種形態(tài)和技術(shù)水平的外圓磨、內(nèi)圓磨、平面磨、無芯磨、工具磨、齒輪磨等是陶瓷結(jié)合劑砂輪，它在機械磨削加工中占有最重要地位，它具有耐高溫、物理化學性能穩(wěn)定、量大面廣等特點。但隨著新材料技術(shù)和先進制造業(yè)的發(fā)展，各種高強度、高硬度、高韌性新型難磨材料不斷出現(xiàn)，陶瓷結(jié)合劑砂輪按傳統(tǒng)分類的以棕剛玉（A）、白剛玉（WA）為代表的剛玉系砂輪和以綠碳化硅（GC）、黑碳化硅（C）為代表的碳化硅系單一磨料砂輪已不能適應新型材料的磨削要求。單一磨料特點是被磨削材料化學結(jié)構(gòu)也較單一，如棕剛玉較適合于磨45＃及A3等普通鋼，白剛玉較適合于磨淬火鋼及工具鋼，綠碳化硅較適合于磨硬質(zhì)合金及玻璃等，黑碳化硅較適合于磨鑄鐵及銅鉛等。而高強度、高硬度、高韌性材料化學結(jié)構(gòu)復雜、材料性能優(yōu)異，具有磨削效率低、磨削力大、磨削溫度高、工件容易產(chǎn)生塑性變形、燒傷、材質(zhì)變異、砂輪磨損大、磨屑粘附砂輪、砂輪修整頻繁等高難磨性特點。這些新型難磨材料的不斷出現(xiàn)和機械加工向高效化發(fā)展，對砂輪制造技術(shù)提出更高要求，迫切需要與之相適應新型高效砂輪問世，以解決目前我國機械加工工藝跟不上材料技術(shù)發(fā)展的困境。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題：針對陶瓷結(jié)合劑砂輪磨削效率低，磨削力大，砂輪磨損大以及磨屑粘附砂輪的問題，本發(fā)明首先將高嶺石和菱鎂礦進行粉碎煅燒，并在表面噴射氧化硼，得到預混顆粒，再將其與酚醛樹脂、聚碳酸酯等物質(zhì)混合，在氮氣和甲硅烷的條件下，進行高溫煅燒，并放入燃燒的鎂條，進行反應，收集濾渣，得到砂輪混合料，接著將其成型處理，得到砂輪坯體，最后對砂輪坯體進行分階段煅燒，冷卻即可得到耐磨削復合砂輪。本發(fā)明制備的耐磨削復合砂輪具有耐磨性，磨削效率高，且磨損小，不易粘附磨屑。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

（1）按質(zhì)量比1:2～4，取高嶺石和菱鎂礦放入高效細碎機中進行粉碎，過50目篩，將過篩顆粒放入煅燒爐中，在900～1050℃下煅燒40～50min，隨爐冷卻至160～180℃時，使用噴槍將高嶺石質(zhì)量5～8％的400目氧化硼噴射至煅燒物上，保溫1～2h后冷卻至溫室，將煅燒混合物放入粉碎機中進行粉碎，過200目篩，得預混顆粒；

（2）按重量份數(shù)計，取45～50份上述預混顆粒、30～35份酚醛樹脂、8～12份聚碳酸酯、4～6份聚丙二醇及28～32份蒸餾水放入高壓反應釜中，使用質(zhì)量分數(shù)為15％的硝酸溶液調(diào)節(jié)pH至5.0～5.5，再使用混合氣將反應釜中的空氣排出，所述混合氣為氮氣和甲硅烷按體積比6:1混合而成；

（3）在上述空氣排出后，設(shè)定溫度為112～118℃，以120r/min攪拌4～6h，再自然冷卻至室溫，點燃鎂條放入反應釜中，待反應釜溫度穩(wěn)定后取出鎂條，自然冷卻至室溫，出料并過濾，使用蒸餾水沖洗濾渣直至沖洗液至中性，收集濾渣放入碾磨機中研磨，過200目篩，得砂輪混合料；

（4）將上述砂輪混合料放入成型模具中，使用刮板推料刮平，并放入液壓機定模熱壓，設(shè)定壓力為110～120MPa，溫度為230～240℃，保溫1～3h，冷卻至室溫后得砂輪胚體；

（5）將上述砂輪坯體放入燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，升溫至85～95℃，以20℃/h升溫至105～115℃后保溫50～70min，再以30℃/h升溫至220～230℃，保溫2～3h，以40℃/h升至420～550℃后保溫1～3h，再冷卻至室溫，再將燒結(jié)后的砂輪坯體經(jīng)車床和磨床進行加工，即可得耐磨削復合砂輪。

本發(fā)明制備的耐磨削復合砂輪回轉(zhuǎn)強度大于37m/s，靜平衡（k系數(shù)）小于0.23，硬度（HRB）為55～70，磨削余量為0.02mm。

本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是：

（1）本發(fā)明制備耐磨削復合砂輪耐磨性能高，磨削余量為0.02mm；

（2）本發(fā)明制備耐磨削復合砂輪磨損率降低，且不易粘結(jié)磨屑；

（3）本發(fā)明制備步驟簡單，所需成本低。

具體實施方式

首先按質(zhì)量比1:2～4，取高嶺石和菱鎂礦放入高效細碎機中進行粉碎，過50目篩，將過篩顆粒放入煅燒爐中，在900～1050℃下煅燒40～50min，隨爐冷卻至160～180℃時，使用噴槍將高嶺石質(zhì)量5～8％的400目氧化硼噴射至煅燒物上，保溫1～2h后冷卻至溫室，將煅燒混合物放入粉碎機中進行粉碎，過200目篩，得預混顆粒；在按重量份數(shù)計，取45～50份上述預混顆粒、30～35份酚醛樹脂、8～12份聚碳酸酯、4～6份聚丙二醇及28～32份蒸餾水放入高壓反應釜中，使用質(zhì)量分數(shù)為15％的硝酸溶液調(diào)節(jié)pH至5.0～5.5，再使用混合氣將反應釜中的空氣排出，所述混合氣為氮氣和甲硅烷按體積比6:1混合而成；在上述空氣排出后，設(shè)定溫度為112～118℃，以120r/min攪拌4～6h，再自然冷卻至室溫，點燃鎂條放入反應釜中，待反應釜溫度穩(wěn)定后取出鎂條，自然冷卻至室溫，出料并過濾，使用蒸餾水沖洗濾渣直至沖洗液至中性，收集濾渣放入碾磨機中研磨，過200目篩，得砂輪混合料；接著將上述砂輪混合料放入成型模具中，使用刮板推料刮平，并放入液壓機定模熱壓，設(shè)定壓力為110～120MPa，溫度為230～240℃，保溫1～3h，冷卻至室溫后得砂輪胚體；最后將上述砂輪坯體放入燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，升溫至85～95℃，以20℃/h升溫至105～115℃后保溫50～70min，再以30℃/h升溫至220～230℃，保溫2～3h，以40℃/h升至420～550℃后保溫1～3h，再冷卻至室溫，再將燒結(jié)后的砂輪坯體經(jīng)車床和磨床進行加工，即可得耐磨削復合砂輪。

實例1

首先按質(zhì)量比1:4，取高嶺石和菱鎂礦放入高效細碎機中進行粉碎，過50目篩，將過篩顆粒放入煅燒爐中，在1050℃下煅燒50min，隨爐冷卻至180℃時，使用噴槍將高嶺石質(zhì)量8％的400目氧化硼噴射至煅燒物上，保溫2h后冷卻至溫室，將煅燒混合物放入粉碎機中進行粉碎，過200目篩，得預混顆粒；在按重量份數(shù)計，取50份上述預混顆粒、35份酚醛樹脂、12份聚碳酸酯、6份聚丙二醇及32份蒸餾水放入高壓反應釜中，使用質(zhì)量分數(shù)為15％的硝酸溶液調(diào)節(jié)pH至5.0，再使用混合氣將反應釜中的空氣排出，所述混合氣為氮氣和甲硅烷按體積比6:1混合而成；在上述空氣排出后，設(shè)定溫度為118℃，以120r/min攪拌6h，再自然冷卻至室溫，點燃鎂條放入反應釜中，待反應釜溫度穩(wěn)定后取出鎂條，自然冷卻至室溫，出料并過濾，使用蒸餾水沖洗濾渣直至沖洗液至中性，收集濾渣放入碾磨機中研磨，過200目篩，得砂輪混合料；接著將上述砂輪混合料放入成型模具中，使用刮板推料刮平，并放入液壓機定模熱壓，設(shè)定壓力為120MPa，溫度為240℃，保溫3h，冷卻至室溫后得砂輪胚體；最后將上述砂輪坯體放入燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，升溫至95℃，以20℃/h升溫至115℃后保溫70min，再以30℃/h升溫至230℃，保溫3h，以40℃/h升至550℃后保溫3h，再冷卻至室溫，再將燒結(jié)后的砂輪坯體經(jīng)車床和磨床進行加工，即可得耐磨削復合砂輪。經(jīng)檢測，本發(fā)明制備的耐磨削復合砂輪回轉(zhuǎn)強度為37.5m/s，靜平衡（k系數(shù)）為0.22，硬度（HRB）為70，磨削余量為0.02mm。

實例2

首先按質(zhì)量比1:2，取高嶺石和菱鎂礦放入高效細碎機中進行粉碎，過50目篩，將過篩顆粒放入煅燒爐中，在900℃下煅燒40min，隨爐冷卻至160℃時，使用噴槍將高嶺石質(zhì)量5％的400目氧化硼噴射至煅燒物上，保溫1h后冷卻至溫室，將煅燒混合物放入粉碎機中進行粉碎，過200目篩，得預混顆粒；在按重量份數(shù)計，取45份上述預混顆粒、30份酚醛樹脂、8份聚碳酸酯、4份聚丙二醇及28份蒸餾水放入高壓反應釜中，使用質(zhì)量分數(shù)為15％的硝酸溶液調(diào)節(jié)pH至5.5，再使用混合氣將反應釜中的空氣排出，所述混合氣為氮氣和甲硅烷按體積比6:1混合而成；在上述空氣排出后，設(shè)定溫度為112℃，以120r/min攪拌4h，再自然冷卻至室溫，點燃鎂條放入反應釜中，待反應釜溫度穩(wěn)定后取出鎂條，自然冷卻至室溫，出料并過濾，使用蒸餾水沖洗濾渣直至沖洗液至中性，收集濾渣放入碾磨機中研磨，過200目篩，得砂輪混合料；接著將上述砂輪混合料放入成型模具中，使用刮板推料刮平，并放入液壓機定模熱壓，設(shè)定壓力為110MPa，溫度為230℃，保溫1h，冷卻至室溫后得砂輪胚體；最后將上述砂輪坯體放入燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，升溫至85℃，以20℃/h升溫至105℃后保溫50min，再以30℃/h升溫至220℃，保溫2h，以40℃/h升至420℃后保溫1h，再冷卻至室溫，再將燒結(jié)后的砂輪坯體經(jīng)車床和磨床進行加工，即可得耐磨削復合砂輪。

本發(fā)明制備的耐磨削復合砂輪回轉(zhuǎn)強度為38m/s，靜平衡（k系數(shù)）為0.20，硬度（HRB）為55，磨削余量為0.02mm。

實例3

首先按質(zhì)量比1:3，取高嶺石和菱鎂礦放入高效細碎機中進行粉碎，過50目篩，將過篩顆粒放入煅燒爐中，在1000℃下煅燒45min，隨爐冷卻至170℃時，使用噴槍將高嶺石質(zhì)量7％的400目氧化硼噴射至煅燒物上，保溫1h后冷卻至溫室，將煅燒混合物放入粉碎機中進行粉碎，過200目篩，得預混顆粒；在按重量份數(shù)計，取47份上述預混顆粒、32份酚醛樹脂、10份聚碳酸酯、5份聚丙二醇及29份蒸餾水放入高壓反應釜中，使用質(zhì)量分數(shù)為15％的硝酸溶液調(diào)節(jié)pH至5.0，再使用混合氣將反應釜中的空氣排出，所述混合氣為氮氣和甲硅烷按體積比6:1混合而成；在上述空氣排出后，設(shè)定溫度為116℃，以120r/min攪拌5h，再自然冷卻至室溫，點燃鎂條放入反應釜中，待反應釜溫度穩(wěn)定后取出鎂條，自然冷卻至室溫，出料并過濾，使用蒸餾水沖洗濾渣直至沖洗液至中性，收集濾渣放入碾磨機中研磨，過200目篩，得砂輪混合料；接著將上述砂輪混合料放入成型模具中，使用刮板推料刮平，并放入液壓機定模熱壓，設(shè)定壓力為115MPa，溫度為235℃，保溫2h，冷卻至室溫后得砂輪胚體；最后將上述砂輪坯體放入燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，升溫至90℃，以20℃/h升溫至107℃后保溫60min，再以30℃/h升溫至225℃，保溫2h，以40℃/h升至550℃后保溫2h，再冷卻至室溫，再將燒結(jié)后的砂輪坯體經(jīng)車床和磨床進行加工，即可得耐磨削復合砂輪。

經(jīng)檢測，本發(fā)明制備的耐磨削復合砂輪回轉(zhuǎn)強度為37.5m/s，靜平衡（k系數(shù)）為0.21，硬度（HRB）為60，磨削余量為0.02mm。