一种具有磨粒自锐功能的砂轮工作层制作方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102172902A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102172902A(43)申请公布日2011.09.07(21)申请号201110041824.X(22)申请日2011.02.22(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市白下区御道街29号(72)发明人丁文锋徐九华张斌傅玉灿苏宏华潘清(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200代理人张惠忠(51)Int.Cl.B24D18/00(2006.01)B22F3/16(2006.01)B22F7/08(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种具有磨粒自锐功能的砂轮工作层制作方法(57)摘要本发明涉及一种具有磨粒自锐功能的聚晶立方氮化硼PCBN砂轮工作层制作方法，属于超硬磨料工具制作领域。方法包括将Cu-Sn-Ti合金粉，聚晶立方氮化硼磨粒，TiC颗粒融合、制作毛坯、高温烧结。聚晶立方氮化硼PCBN磨粒是由CBN微晶颗粒和AlN粘结剂在高温高压下烧结而成。一旦CBN微晶颗粒被磨钝之后，CBN微晶5与AlN粘结剂4的结合界面会随着磨削力与磨削温度的升高而变弱，使得磨钝的CBN微晶颗粒脱落，新的CBN微晶颗粒迅速出露而参与到磨削过程。聚晶立方氮化硼PCBN磨粒的这种微破碎特性使得超硬磨料砂轮可始终保持高锋利度状态，不会产生磨削力和磨削温度急剧升高的现象。CN10279ACCNN110217290202172905A权利要求书1/1页1.一种具有磨粒自锐功能的砂轮工作层制作方法，包括Cu-Sn-Ti合金粉（1），聚晶立方氮化硼磨粒（2），TiC颗粒（3），其特征在于：方法如下，1）、将Cu-Sn-Ti合金粉（1）与聚晶立方氮化硼磨粒（2）与TiC颗粒（3）均匀混合；2）、将上述步骤1中混合后的材料放入模具中压制成所需砂轮工作层毛坯；3）、将上述的成型的毛坯放入真空烧结炉中在保温的环境下烧结，随炉冷却后即完成。2.根据权利要求1所述的具有磨粒自锐功能的砂轮工作层制作方法，其特征在于：所述的步骤1中Cu-Sn-Ti合金粉（1）中Cu:Sn:Ti的元素质量比例是7:2:1。3.根据权利要求1所述的具有磨粒自锐功能的砂轮工作层制作方法，其特征在于：所述步骤1中的聚晶立方氮化硼磨粒（2）占毛坯总质量的10~20%，TiC颗粒（3）占毛坯总质量的5~10%，其余为Cu-Sn-Ti合金粉（1）。4.根据权利要求1所述的具有磨粒自锐功能的砂轮工作层制作方法，其特征在于：所述步骤3中真空烧结炉烧结毛坯的温度为880~940℃。2CCNN110217290202172905A说明书1/4页一种具有磨粒自锐功能的砂轮工作层制作方法技术领域[0001]本发明涉及一种具有磨粒自锐功能的聚晶立方氮化硼（PCBN）砂轮工作层制作方法，属于超硬磨料工具制作领域。[0002]背景技术[0003]立方氮化硼（CBN）是美国物理化学家R.H.Wentorf在1957年通过转化六方氮化硼（HBN）而得到的超硬磨料。CBN的硬度仅次于金刚石，但其热稳定性和化学惰性都优于金刚石。采用CBN材料制作的超硬磨料砂轮已经应用于以镍基高温合金为代表的高强韧性难加工材料的磨削加工。[0004]虽然CBN磨粒有着优异的耐磨性，但在磨削过程中，由于工件材料与CBN磨粒之间强烈的力-热耦合作用，CBN磨粒将发生严重磨耗磨损和大块破碎，这会导致磨粒钝化，最终失去锐利的切削刃。一旦磨粒上的棱角被磨平，磨削温度将随着磨钝磨粒与工件之间的摩擦加剧而急剧上升，甚至烧伤工件，降低加工质量。但在常规磨削过程中，由于CBN砂轮选用的磨粒均为单晶材料，无法实现CBN磨粒的微破碎，导致砂轮不能长时间稳定地保持高的锋利度。因此，如何确保砂轮始终保持高锋利度是CBN砂轮研制和应用中重点关注的难题。[0005]试想，如果采用一种具有微破碎特性的聚晶立方氮化硼（PCBN）超硬磨粒制作砂轮，当磨粒在磨削力和磨削热的综合作用下主动发生微破碎而形成新的锐利切削刃，将可长时间稳定地保持砂轮的高锋利度，显著减小工件与砂轮之间的摩擦，降低磨削力和磨削温度。[0006]另一方面，聚晶立方氮化硼磨粒的微破碎能力必须在确保砂轮工作层已实现对磨粒的牢固把持前提下才能充分发挥。因此，依靠聚晶立方氮化硼PCBN磨粒中的CBN微晶颗粒与AlN（氮化铝）粘结剂分别与Cu-Sn-Ti胎体合金之间的高温烧结化学反应从而实现对磨粒的牢固把持尤为重要。同时，为了降低高温烧结过程在磨粒内部产生过大的残余热应力以防止磨粒热损伤，有必要添加TiC（碳化钛）硬质颗粒以减小PCBN磨粒与Cu-Sn-Ti胎体合金之间的热膨胀系数差异。只有综合运用上述因素，才能制作成功具有磨粒自锐功能的高性能PCBN砂轮工作