一種磨料有序排列的電鍍金剛石砂輪制造技術

本發明專利技術公開了一種磨料有序排列的電鍍金剛石砂輪，該電鍍金剛石砂輪包括砂輪基體和磨料層，所述砂輪基體表面開設有有序排列的盲孔；所述磨料層包括磨料和金屬鍍層，所述磨料的根部鑲嵌在盲孔內，金屬鍍層沉積在砂輪基體表面和盲孔內，用于固結磨料。本發明專利技術的電鍍金剛石砂輪，實現了磨料在砂輪基體表面的規則有序排列，有效解決了傳統金剛石砂輪磨料層中磨料分布疏密不均、雜亂無章的問題；借助金剛石磨料對盲孔的擠壓、填充作用，增加了鍍層、基體對磨料的把持力，使砂輪壽命提高了15％～20％；磨料在基體表面的有序排列，形成良好的排屑路徑，避免了因磨屑阻塞而出現加工工件燒傷的現象，提高了磨削質量。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于超硬材料制品
，具體設及一種磨料有序排列的電鍛金剛石砂 輪。
技術介紹
電鍛金剛石砂輪是用電沉積的方法制作的金剛石砂輪，砂輪工作層含有金剛石磨 料、金屬鍛層，金剛石磨料被金屬鍛層固結在基體上。電鍛過程中，金屬離子不斷在陰極表 面析出，磨料置于陰極表面，逐漸被沉積的金屬鍛層所包鑲；經過增厚步驟，最終將金剛石 固定在基體上，形成具有磨削功能的復合鍛層，即制得電鍛金剛石砂輪。電鍛金剛石砂輪具 有單層磨料結構，磨削過程中"刀刃"直接接觸工件表面，磨削鋒利，加工效率高。 采用傳統方法制造電鍛金剛石砂輪需要經歷預鍛、上砂、加厚=個電鍛工序，其中 上砂是最重要的工序。目前，電鍛金剛石砂輪的上砂方式主要有撒砂法和埋砂法。撒砂法 是將砂輪基體表面朝上置于鍛液中，用小勺或移液管將砂撒在上面，要撒得薄而均勻，厚度 一般l-2mm即可；如果是圓弧面或不只一個鍛面，則上完一個面后轉動一定角度繼續上砂。 對于粒徑較粗的金剛石磨料，撒砂法每次只能給基體所需要電鍛的一部分區域上砂。待運 部分區域上砂完畢，將砂輪基體上下翻轉和軸向轉動W更換另一部分區域上砂。期間需要 數次卸砂，而且翻轉的時候可能會使基體暴露在空氣中，其表面會生成極薄的氧化膜，從而 導致砂輪在磨削工作過程中產生"脫皮"的現象。埋砂法適合小而簡單的工件，是將砂輪基 體不鍛部位絕緣，需鍛部位埋在金剛石磨料中。埋砂法要求的電流密度小，上砂固結慢，耗 費時間長。另外，一次埋砂往往不能全部覆蓋住電鍛區域，需要補砂或者二次埋砂。無論采 用撒砂法還是埋砂法，整個上砂過程耗費時間較長，而且上砂也不夠均勻致密一有些地方 稠密，有些地方稀疏。無論撒砂還是埋砂，都需要將砂輪基體反復轉動、換面，在此期間陰極 導線、夾具、人員操作不當等可能將磨料踏掉，導致缺砂現象的發生。電鍛金剛石砂輪還存 在的問題是生產時間過長，加厚過程需耗費數小時乃至幾日的時間。 另外，傳統的電鍛金剛石砂輪，如圖1所示，包括砂輪基體1和磨料層，所述磨料層 包括金剛石磨料3和金屬鍛層4,金屬鍛層4沉積在砂輪基體1的表面，將無序排列的金剛 石磨料3固結在砂輪基體1表面上。電鍛金剛石砂輪相比較熱壓燒結金屬結合劑砂輪和陶 瓷結合劑砂輪壽命短，磨料脫落的快，主要原因是金屬鍛層對金剛石磨料的把持力小、有效 磨削的磨粒出刃高度小。因此，縮短電鍛時間、提高鍛層對磨料的把持力和有效磨削的磨粒 高度是解決電鍛金剛石砂輪現有問題的方案。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種磨料有序排列的電鍛金剛石砂輪，解決現有電鍛金剛石 砂輪磨料把持力小、磨料出刃高度小、使用壽命短的問題。 為了實現W上目的，本專利技術所采用的技術方案是： 一種磨料有序排列的電鍛金剛石砂輪，包括砂輪基體和磨料層，所述砂輪基體表 面開設有有序排列的盲孔；所述磨料層包括磨料和金屬鍛層，磨料的根部嵌在盲孔內，金屬 鍛層沉積在砂輪基體表面和盲孔內，用于固結磨料。 所述盲孔在砂輪基體表面規則有序排列。 所述盲孔的深度為磨料平均粒徑的20%~30%，孔徑為0. 5mm~1. 0mm。 所述盲孔的孔間距為磨料平均粒度的1~2倍。 所述金屬鍛層的厚度為磨料平均粒度的10%~25%。所述金屬鍛層的厚度為除 盲孔外，砂輪基體表面的鍛層厚度，不計盲孔內鍛層。所述金屬鍛層優選為金屬儀鍛層。 上述電鍛金剛石砂輪中，磨料為單層排列；磨料的埋入率為40%~50%。 所述磨料為金剛石磨料；所述磨料包括但不限于40/45、35/40、30/35、25/30、 18/20五個粒度號的金剛石磨料。 一種上述的磨料有序排列的電鍛金剛石砂輪的制備方法，包括下列步驟： 1)開孔：在砂輪基體表面開設有序排列的盲孔，得加工基體； 2)化學鍛：將步驟1)所得加工基體進行化學鍛，使盲孔底部和側壁沉積金屬預鍛 層，得預鍛基體；3)上砂：將過量的金剛石磨料置于步驟2)所得預鍛基體的表面并進行滾壓，使磨 料下部嵌入盲孔內，得上砂基體；[001引 4)電鍛加厚：將步驟扣所得上砂基體進行活化后，置于電鍛液中進行電鍛，使砂 輪基體表面和盲孔內沉積金屬鍛層，將磨料固結在盲孔內形成磨料層，即得。 步驟1)中，采用細孔放電技術在砂輪基體表面開設盲孔。細孔放電技術開設盲孔 的深度為0. 5mm~2. 0mm。上述制備方法中，細孔放電技術可采用本領域常規的工藝和設備 進行操作。 上述制備方法中，在化學鍛之前，對步驟1)所得加工基體依次進行電解除油和活 化。所述電解除油的電流密度為1. 5A?血2~5.OA?血2,時間為0.化~1.化。電解除油 后用水沖洗基體，再進行活化。所述活化是將加工基體置于質量濃度為20%~40%的稀硫 酸中進行電解活化，活化電流密度為5A?血2~IOA?血2,時間為3min~5min。 步驟2)中，所述化學鍛用鍛液包含W下濃度的組分：硫酸儀25g/L~30旨/1、鶴 酸鋼20g/L~23旨/1、次憐酸鋼20g/L~22旨/1、巧樣酸鋼lOg/L~15g/l、醋酸鋼12g/L~ 15邑/1、氯化銅4mg/L~5mg/L;所述鍛液的抑為4. 2~4. 6,溫度為80°C~95°C，化學鍛的 時間為化~3h。化學鍛之后，在基體的盲孔底部和側壁沉積厚度為3ym~8ym金屬預鍛 層（儀層）。 所述的電鍛金剛石砂輪的制備方法還包括：還包括對步驟2)所得預鍛基體進行 機械加工，使盲孔深度減至磨料平均粒徑的20%~30%之后再進行步驟3)上砂。所述機 械加工是指依次對砂輪基體表面進行車削、磨削，使盲孔深度符合要求。 步驟3)中，所述滾壓是采用滾壓輪將磨料滾壓至砂輪基體表面的盲孔內；所述滾 壓輪用橡膠材料制成；所述滾壓過程中，滾壓輪轉速為化/min~化/min。 步驟4)中，所述活化是將上砂基體置于稀硫酸中進行電解活化，活化電流密度為 5A?血2~IOA?血2,活化時間為3min~5min。所述稀硫酸的質量濃度為20%~40%。 活化后對基體進行超聲水洗；超聲水洗用超聲波輸出功率為1. 8KW~3. 0KW，超聲水洗時間 為5s~15s〇 陽O巧]步驟4)中，所述電鍛液包含W下濃度的組分：氨基橫酸儀320g/L~350g/L、氯化 儀30g/L~32g/l、棚酸35g/L~40g/l、十二烷基硫酸鋼0. 04g/L~0.Ig/L、1，4-下烘二 醇0. 5g/L~2.Og/L;所述電鍛液的抑為4. 4~4. 8,溫度為40°C~42°C，電鍛時電流密度 為 0. 5A?血 2~4.OA?血 2。 步驟4)中，所述電鍛加厚過程中，砂輪基體W20r/min的速度保持轉動。所述電 鍛加厚過程采用刷鍛；對砂輪基體非電鍛部位進行貼紙屏蔽，基體接導線，然后電解活化， 再置于電鍛液中進行電鍛。電鍛完成后，將砂輪取出并用自來水進行沖洗；拆掉導電和貼紙 后將砂輪進行干燥，干燥溫度為60°C~80°C，干燥時間為比~化。 本專利技術的磨料有序排列的電鍛金剛石砂輪，砂輪基體表面設有有序排列的盲孔， 磨料的根部鑲嵌在盲孔內，金屬鍛層沉積在砂輪基體表面和盲孔內，將磨料固結在盲孔內 形成磨料層，通過人為控制砂輪基體表面盲孔的規則有序排列，實現了金剛石磨料在砂輪 基體表面的規則有序排列，有效解決了傳統金剛石砂輪磨料層中金剛石磨料分布疏密不本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種磨料有序排列的電鍍金剛石砂輪，其特征在于：包括砂輪基體和磨料層，所述砂輪基體表面開設有有序排列的盲孔；所述磨料層包括磨料和金屬鍍層，所述磨料的根部鑲嵌在盲孔內，金屬鍍層沉積在砂輪基體表面和盲孔內，用于固結磨料。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王亮亮，胡玉峰，劉娜娜，
申請(專利權)人：鄭州磨料磨具磨削研究所有限公司，
類型：發明
國別省市：河南;41