CN103203453B - 一种刃磨单晶金刚石刀具的砂轮制作方法 - Google Patents
一种刃磨单晶金刚石刀具的砂轮制作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103203453B CN103203453B CN201310098473.5A CN201310098473A CN103203453B CN 103203453 B CN103203453 B CN 103203453B CN 201310098473 A CN201310098473 A CN 201310098473A CN 103203453 B CN103203453 B CN 103203453B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- powder
- alloy
- grinding wheel
- ball milling
- grinding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000227 grinding Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 26
- 239000010432 diamond Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 30
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims abstract description 12
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000005551 mechanical alloying Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 8
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 claims description 8
- 229910001651 emery Inorganic materials 0.000 claims description 7
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 6
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 5
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 claims description 4
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 claims description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 4
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N N-Heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 3
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 claims description 3
- 238000003701 mechanical milling Methods 0.000 claims description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 3
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 abstract description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 abstract description 4
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000003064 anti-oxidating effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 238000009966 trimming Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 229910000599 Cr alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- ORILYTVJVMAKLC-UHFFFAOYSA-N adamantane Chemical compound C1C(C2)CC3CC1CC2C3 ORILYTVJVMAKLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001573 adamantine Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 description 1
- 238000000713 high-energy ball milling Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
Abstract
本发明一种刃磨单晶金刚石刀具的砂轮制作方法属于粉末冶金技术领域,特别涉及到一种刃磨单晶金刚石刀具的砂轮制作方法。砂轮制作方法是选择Mo,W,Cr三种粉末作为砂轮原料,采用高能球磨机球磨和等离子烧结制成钨基合金砂轮盘。具体制作步骤为先确定砂轮的成分配比,再通过机械合金化方法制备合金粉末,利用放电等离子烧结制作合金砂轮盘,对合金砂轮盘进行修整。本发明结合高速摩擦抛光技术对砂轮盘材料的性能要求,发明的钨基合金砂轮盘高温强度高,抗氧化性好,耐磨损。在获得较高的磨削率的同时,又降低了砂轮磨损量,并且保证刀具的刃口质量,满足精密加工的要求,在化学催化加工金刚石方面具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于粉末冶金技术领域,特别涉及到一种刃磨单晶金刚石刀具的砂轮制作方法。
背景技术
对于超精密切削加工工艺来说,要获得零件形状尺寸的高精度和加工表面的超光滑,除了必须拥有超精密的机床、高分辨率的检测仪器和超稳定的加工环境条件以外,还须具备进行切削加工的高精度金刚石刀具。使用精密的单晶金刚石刀具加工有色金属和非金属,能够直接切出超光滑的加工表面,这样就可以取代超精密磨削等精加工工序,极大的提高加工效率,同时也可以保证加工精度和加工表面质量。因此,对单晶金刚石刀具的制作,刃磨方法以及刃磨机理的研究,已经受到了人们极大的关注。金刚石晶体的硬度大,耐磨性好,使得金刚石成为理想的刀具材料,但同时也给单晶金刚石刀具的刃磨带来了极大的困难。在刃磨过程中既要提高磨削率,又要保证刃口质量。摩擦化学抛光是利用金刚石刀具表面与低碳钢或纯铁砂轮盘直接接触并作高速的相对滑移,由此激发金刚石刀具表面碳原子层发生活化后形成活化碳原子,活化碳原子扩散到砂轮盘中而达到刀具材料的去除。但在实际加工过程中,由于加工温度很高,砂轮盘极易氧化,进而产生较大磨损。同时要保证砂轮盘在高温下有较大的强度,防止产生较大的变形影响金刚石刀具的加工精度。
目前,所使用的砂轮盘虽然可以获得一定的抛光效率,但在催化性能、机械强度和抗氧化性等方面难以满足精密加工的要求,不仅对金刚石的去除率低,而且砂轮盘自身磨损严重。
发明内容
本发明要解决的技术难题是克服现有技术的缺陷,发明一种刃磨单晶金刚石刀具的砂轮制作方法,结合高速摩擦抛光技术对砂轮盘材料的性能要求,发明一种钨基合金砂轮盘。砂轮盘中的Mo-W-Cr合金具有很高的熔点、高温强度和抗氧化性。同时,三种元素都是优异的催化金刚石石墨化的金属元素,改善了现有的金刚石刃磨砂轮磨损快、不均匀且磨削效率低的技术缺陷。在获得较高的磨削率的同时,又降低了砂轮磨损量,并且保证刀具的刃口质量,满足精密加工的要求。
本发明的技术方案是:一种刃磨单晶金刚石刀具的砂轮制作方法,选择Mo,W,Cr三种粉末作为砂轮原料,采用高能球磨机球磨和等离子烧结制成钨基合金砂轮盘,具体制作步骤如下:
1) 确定砂轮的成分配比:采用Mo,W,Cr三种粉末,每种粉末纯度均为99.9%,粒度均为-300目,按摩尔比确定8~10%的钼,88~91%的钨,其余为铬,然后,进行配比并混合三种粉末;
2) 通过机械合金化方法制备合金粉末:将不锈钢球和混合粉末装入真空球磨罐中,不锈钢球和混合粉末的质量比为10:1,添加球磨控制剂正庚烷;为防止罐内粉末在球磨过程中氧化,充氩气的同时将罐内空气排出,抽真空,重复2~3次;进行预混合,转速为200r/min,在高能行星式球磨机上球磨2小时,预混合之后将转速调节到360r/min,再球磨96小时,最后将转速加到480r/min,球磨2小时,球磨结束,完成合金粉末制备;
3) 利用放电等离子烧结制作合金砂轮盘:筛选粒径小于20μm的合金粉,称量一定重量的合金粉末,放入放电等离子烧结设备的石墨模具中,经预压后进行烧结,烧结温度为900℃,保温时间为10min,烧结压力为50kN,真空度为15Pa,烧结后获得一定尺寸的砂轮盘;
4) 对合金砂轮盘进行修整:将烧结后的砂轮盘去除毛边,用高压空气吹净,用修整器把两表面修整,编号后,用砂纸打磨;并在抛光机上抛光,最后用去离子水清洗,并吹干,使砂轮表面清洁平整。
本发明效果和益处是:金刚石去除率高,砂轮磨损率低,可使金刚石刀具表面粗糙度Ra达到几个纳米。采用高能球磨和等离子烧结制成的钨基合金砂轮盘高温强度高,抗氧化性好,耐磨损,溶碳效果优异。
附图说明
图1是钼粉、钨粉、铬粉混合粉末球磨前的扫描电镜SEM照片。图2是钼粉、钨粉、铬粉经过100小时球磨后完成预合金的扫描电镜SEM照片,图3是Mo-W-Cr合金抛光盘金相组织显微照片。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。本发明从过渡金属催化金刚石石墨化的机理出发,结合高速摩擦抛光技术对砂轮盘材料的性能要求,发明了一种钨基合金砂轮盘,选择Mo,W,Cr三种粉末作为砂轮原料,采用高能球磨机球磨和等离子烧结制成钨基合金砂轮盘。
实施例1,一种刃磨单晶金刚石刀具的砂轮制作方法:
1)确定砂轮的成分配比:采用Mo,W,Cr三种粉末,每种粉末纯度均为99.9%,粒度均为-300目,按摩尔比8%:91%:1%,来称取4.37g的钼粉、95.33g的钨粉、0.3g的铬粉,然后混合三种粉末,混合粉末的扫描电镜图如图1所示。
2)通过机械合金化方法制备合金粉末:将不锈钢球和混合粉末装入真空球磨罐中,不锈钢球和混合粉末的质量比为10:1,添加球磨控制剂正庚烷;为防止罐内粉末在球磨过程中氧化,充氩气的同时将罐内空气排出,抽真空,重复2~3次;进行预混合,转速为200r/min,在高能行星式球磨机上球磨2小时,预混合之后将转速调节到360r/min,再球磨96小时,最后将转速加到480r/min,球磨2小时,球磨结束,完成合金粉末制备。如图2所示,颗粒均匀细小,平均尺寸30μm。
3)利用放电等离子烧结制作合金砂轮盘:筛选粒径小于20μm的合金粉,称量70g的合金粉末,放入放电等离子烧结设备中直径为30mm的石墨模具里,经预压后进行烧结,烧结温度900℃,保温时间为10min,烧结压力50kN,真空度为15Pa,最终烧结出直径为30mm,厚度为5mm的砂轮盘。砂轮盘致密度为99%,900℃时屈服强度700Mpa,室温硬度HRC90。
4)砂轮盘修整:将烧结后的砂轮盘用抛光机去除毛边,并用磨床修正,保证砂轮盘光滑平整。如图3所示,经长时间球磨后烧结的砂轮盘具有致密的显微结构。
经高速摩擦抛光试验,采用本发明的钨基砂轮,金刚石去除率可达1.5μm/min,砂轮磨损率约0.35mm3/min。与传统机械研磨相比,这种砂轮刃磨单晶金刚石刀具更有效,刃磨过程更稳定,在化学催化加工金刚石方面具有良好的应用前景。
Claims (1)
1.一种刃磨单晶金刚石刀具的砂轮制作方法,其特征在于,选择Mo,W,Cr三种粉末作为砂轮原料,采用高能球磨机球磨和等离子烧结制成钨基合金砂轮盘,具体制作步骤如下:
1)确定砂轮的成分配比:采用Mo,W,Cr三种粉末,每种粉末纯度均为99.9%,粒度均为-300目,按摩尔比确定8~10%的钼,88~91%的钨,其余为铬,然后,进行配比并混合三种粉末;
2)通过机械合金化方法制备合金粉末:将不锈钢球和混合粉末装入真空球磨罐中,不锈钢球和混合粉末的质量比为10:1,添加球磨控制剂正庚烷;为防止罐内粉末在球磨过程中氧化,充氩气的同时将罐内空气排出,抽真空,重复2~3次;进行预混合,转速为200r/min,在高能行星式球磨机上球磨2小时,预混合之后将转速调节到360r/min,再球磨96小时,最后将转速加到480r/min,球磨2小时,球磨结束,完成合金粉末制备;
3)利用放电等离子烧结制作合金砂轮盘:筛选粒径小于20μm的合金粉,称量一定重量的合金粉末,放入放电等离子烧结设备的石墨模具中,经预压后进行烧结,烧结温度为900℃,保温时间为10min,烧结压力为50kN,真空度为15Pa,烧结后获得一定尺寸的砂轮盘;砂轮盘致密度为99%,900℃时屈服强度700Mpa,室温硬度HRC90;
4)对合金砂轮盘进行修整:将烧结后的砂轮盘去除毛边,用高压空气吹净,用修整器把两表面修整,编号后,用砂纸打磨;并在抛光机上抛光,最后用去离子水清洗,并吹干,使砂轮表面清洁平整。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310098473.5A CN103203453B (zh) | 2013-03-26 | 2013-03-26 | 一种刃磨单晶金刚石刀具的砂轮制作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310098473.5A CN103203453B (zh) | 2013-03-26 | 2013-03-26 | 一种刃磨单晶金刚石刀具的砂轮制作方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103203453A CN103203453A (zh) | 2013-07-17 |
CN103203453B true CN103203453B (zh) | 2015-04-08 |
Family
ID=48750975
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201310098473.5A Expired - Fee Related CN103203453B (zh) | 2013-03-26 | 2013-03-26 | 一种刃磨单晶金刚石刀具的砂轮制作方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103203453B (zh) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104046874B (zh) * | 2014-07-11 | 2016-02-10 | 辽阳斯佳机械配件有限公司 | 一种造粒模板用钨基合金 |
CN106077653B (zh) * | 2016-07-20 | 2018-04-10 | 大连理工大学 | 一种新型W‑Mo‑Cr合金抛光盘的制备方法 |
CN106553134A (zh) * | 2016-12-02 | 2017-04-05 | 大连圣洁热处理科技发展有限公司 | 一种新型砂轮及其制备方法 |
CN108081158A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-05-29 | 清华大学 | 砂轮及其制备方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100445034C (zh) * | 2006-11-02 | 2008-12-24 | 大连理工大学 | 用于大尺寸金刚石膜平坦化磨削的砂轮制作方法 |
WO2008142657A1 (en) * | 2007-05-22 | 2008-11-27 | Element Six Limited | Coated diamond |
CN102114616B (zh) * | 2010-12-06 | 2012-07-04 | 中原工学院 | 一种Ti3AlC2基陶瓷结合剂立方氮化硼磨削工具及制作方法 |
-
2013
- 2013-03-26 CN CN201310098473.5A patent/CN103203453B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103203453A (zh) | 2013-07-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4945814B2 (ja) | タフコートされた硬い粉末およびその焼結製品 | |
Denkena et al. | Design of bronze-bonded grinding wheel properties | |
Zhao et al. | Pore structure design and grinding performance of porous metal-bonded CBN abrasive wheels fabricated by vacuum sintering | |
CN107739950A (zh) | 一种WC‑Co‑cBN复合硬质合金及其制备方法 | |
Qi et al. | Vacuum brazing diamond grits with Cu-based or Ni-based filler metal | |
CN103203453B (zh) | 一种刃磨单晶金刚石刀具的砂轮制作方法 | |
WO2012145284A2 (en) | Resin bonded grinding wheel | |
Zhao et al. | Effects of open pores on grinding performance of porous metal-bonded aggregated cBN wheels during grinding Ti–6Al–4V alloys | |
Chu et al. | Application of pre-alloyed powders for diamond tools by ultrahigh pressure water atomization | |
Wu et al. | Precision grinding of engineering ceramic based on the electrolytic dressing of a multi-layer brazed diamond wheel | |
Peicheng et al. | The effect of cBN volume fraction on the performance of PCBN composite | |
Loginov et al. | Performance of diamond drill bits with hybrid nanoreinforced Fe-Ni-Mo binder | |
Zhao et al. | Self-sharpening property of porous metal-bonded aggregated cBN wheels during the grinding of Ti–6Al–4V alloys | |
Xiao et al. | On the grinding performance of metal-bonded aggregated cBN grinding wheels based on open-pore structures | |
Li et al. | Ultrathin diamond blades for dicing single crystal SiC developed using a novel bonding method | |
TW201733741A (zh) | 超磨粒輪體 | |
CN111975663B (zh) | 一种珩磨加工tb6钛合金材料用的油石及其制备方法和应用 | |
CN104175237A (zh) | 稀土改性钨基结合剂金刚石磨轮及其制造方法 | |
CN102490127A (zh) | 一种固着磨料研磨盘的磨料 | |
CN106077653B (zh) | 一种新型W‑Mo‑Cr合金抛光盘的制备方法 | |
CN106041089B (zh) | 漫渗燃烧Ti-Al-Cu-Sn-Ni微孔金刚石砂轮的制造方法 | |
CN110394738B (zh) | 一种适用于陶瓷材料回转体零件磨削加工的专用磨具及其制作工艺 | |
JP3513547B2 (ja) | 単結晶ダイヤモンド又はダイヤモンド焼結体研磨用砥石及び同研磨方法 | |
JP2010076094A (ja) | メタルボンドダイヤモンド砥石及びその製造方法 | |
CN104128605A (zh) | 稀土改性钨基结合剂金刚石圆锯片及其制造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150408 |