CN104015131A - 叶片类零件高效精密磨削微晶陶瓷刚玉砂轮及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明具体涉及一种高精度的叶片类零件高效精密磨削微晶陶瓷刚玉砂轮及其加工方法。其砂轮包括非磨削层部分和磨削层部分，其特征在于：所述非磨削层部分：WA120#100份；结合剂16～20份；粘结剂1～4份；湿润剂3～6份；所述磨削层部分为：CA60～120#50份；WA60～120#50份；结合剂8～14份；粘结剂1～4份；湿润剂2～5份；成孔剂6～15份；其加工方法，其特征在于包括如下步骤：1)配混料：2)成型；3)干燥；4)烧成。本发明砂轮性能具有深切入、大进给、重负荷和高效磨削,砂轮的耐用度高，使用寿命长，自锐性好，不堵塞，成本低，磨削稳定性好的等优点。

Description

叶片类零件高效精密磨削微晶陶瓷刚玉砂轮及其加工方法

技术领域

本发明属于砂轮及其加工领域，具体涉及一种高精度的叶片类零件高效精密磨削微晶陶瓷刚玉砂轮及其加工方法。

背景技术

叶片类零件高效精密磨削微晶陶瓷刚玉砂轮是用微晶陶瓷刚玉作为主磨料、白刚玉为辅助磨料，陶瓷结合剂作为结合剂的用于叶片类零件磨削层的一类砂轮，其可以进行大切深、大进给、重负荷和高效磨削，具有耐用度高，使用寿命长，自锐性好，不堵塞，可以保持稳定的磨削性能等优点。但是目前现有的叶片类零件磨削效率、磨削精度已不能满足提高叶片类零件磨削精度，另外，高档磨床产品仍缺乏配套的国产高性能砂轮与高效精密磨削工艺技术，砂轮‐工艺‐磨床综合性能的匹配性差，导致加工效率低、工具寿命短、质量稳定性差、加工成本高等问题并未得到根本性解决，这已成为制约航空发动机关键部件高效精密磨削的瓶颈问题。

发明内容

本发明的目的是解决现有叶片类零件磨削微晶砂轮由于磨削效率低、磨削精度差的缺陷，提供一种强度高、进给量大、磨削效率高、加工精度高的叶片类零件高效精密磨削微晶陶瓷刚玉砂轮及其加工方法。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

即一种叶片类零件高效精密磨削微晶陶瓷刚玉砂轮，包括非磨削层部分和磨削层部分，其特征在于：

所述非磨削层部分各原料组份的重量份数为：

所述磨削层部分各原料组份的重量份数为：

所述粘结剂为糊精，湿润剂为饴糖，成孔材料为DMT。

本发明所述WA为白刚玉，CA为陶瓷微晶磨料。本发明所述的WA60～120#、CA60～120#等在本行业中具有确定的含义，即指磨料的材质、粒度。

所述结合剂为含硼锂低温结合剂，低温烧成结合剂的化学成分及耐火度为：

所述低温烧成结合剂各原料组分的重量份数为：

粘土                20～30份；

硼玻璃              30～42份；

含锂氧化物玻璃料    25～32份。

本发明制造陶瓷结合剂的方法为：将含粘土、硼玻璃及含锂氧化物的原料干燥，磨碎，按比例称量混合均匀，制成含氧化锂1.5～3％(按重量)的低温陶瓷结合剂。

一种叶片类零件高效精密磨削微晶陶瓷刚玉砂轮的加工方法，其特征在于包括如下步骤：

1)配混料：先将磨料放入搅拌锅，再将称量好的湿润剂加入，开动搅拌器，混匀；在磨料和湿润剂混合的同时，将配置好的结合剂和粘结剂混合均匀。待磨料和湿润剂混合达到规定时间后，缓慢倒入混合均匀的结合剂与粘结剂的混合料，继续按规定时间混合均匀；磨削层需再加入预先称量好的DMT并按工艺规定的时间混合均匀。

2)成型：将成型料过筛，根据生产路线单的要求，称量成型料，均匀摊入转动的砂轮磨具中并刮平后压制；

3)干燥：砂轮毛坯出模后在干燥室内干燥，

干燥曲线如下：

温度区间(℃)	室温～60	60～80	80～100	100～120
					时间(h)	6～12	3～8	6～10	9～12

4)烧成：砂轮毛坯出干后在低温烧成窑内烧成，

烧成曲线如下：

温度区间(℃)	室温～100	100～420	420～760	760～880	880～980
						时间(h)	1～3	16～32	6～17	6～10	5～20

本发明所述的砂轮制作时，将非磨削层部分和磨削层部分的成型料分别按配方称量准确，分别使用逆流轮碾混料机混合均匀过筛，根据砂轮生产路线单要求，称量成型料，均匀摊入转动的砂轮模具中并刮平，放置专用等静压垫，将模具移入压制中心压制，砂轮出模后放在运转车上，在干燥室内按一定干燥曲线干燥，将干燥后的砂轮毛坯按要求摆放在烧成窑内，在烧成窑内按一定低温烧成曲线烧成。

利用本发明加工方法制得的叶片类零件高效精密磨削微晶陶瓷刚玉砂轮加工叶片叶身：尺寸精度IT6、叶身加工精度＜0.03mm，叶片前后缘加工精度＜0.05mm，平行度不低于0.02mm，表面粗糙度为Ra0.2μm、无烧伤、压应力状态；叶片榫头：尺寸精度IT6，表面粗糙度Ra0.4μm、无烧伤、残余压应力。

本发明砂轮性能具有深切入、大进给、重负荷和高效磨削,砂轮的耐用度高，使用寿命长，自锐性好，不堵塞，成本低，磨削稳定性好的等优点。本发明将砂轮分为非磨削层和磨削层两部分，两部分采用不同的配方，非磨削层部分的配方具有强度高的优点，由于非磨削层部分不用陶瓷微晶刚玉磨料及其他价格相对较高的材料，从而节省了成本。磨削层部分通过加入高强度、高磨粒把持力的低温陶瓷结合剂配合陶瓷微晶刚玉混合磨料，并对磨削层各材料配比及组织结构进行优化设计，形成高磨削性能的微晶陶瓷刚玉砂轮。本发明压制时采用200-630T的液压机，可以加工钛合金与高温合金材料、三维空间曲面形状结构复杂、尺寸跨度大的叶片类零件。本发明所述的形状、尺寸、技术条件的质量指标执行GB/T2485-2008国家标准。

附图说明

图1为本发明生产工艺流程图；

图2为本发明生产工艺中配混料的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步阐述。

实施例1

本发明所述砂轮包括非磨削层部分和磨削层部分，所述非磨削层部分的各原料的重量份数为：

所述磨削层部分各原料的重量份数为：

所述结合剂的各原料组份的重量份数为：

粘土                 30份；

硼玻璃               40份；

含锂氧化物玻璃料     30份；

上述结合剂的化学成分及耐火度为：

本发明制作时如图1、图2所示的工艺进行制作，具体操作为：

1)配混料：先将磨料放入搅拌锅，再将称量好的湿润剂加入，开动搅拌器，混匀；在磨料和湿润剂混合的同时，将配置好的结合剂和粘结剂混合均匀。待磨料和湿润剂混合达到规定时间后，缓慢倒入混合均匀的结合剂与粘结剂的混合料，继续混合，知道混合均匀。以容量为100公斤的逆流轮碾混料机为例，磨料和湿润剂的混合时间为6分钟，加结合剂和粘结剂后的混合时间为8分钟形成成型料(砂轮磨削层需加入称量好的DMT再混合3分钟)，形成成型料；

2)成型：将成型料过筛，根据生产路线单的要求，称量成型料，均匀摊入转动的砂轮磨具中并刮平后压制；

3)干燥：砂轮毛坯出模后在干燥室内干燥，

干燥曲线如下：

温度区间(℃)	室温～60	60～80	80～100	100～120
					时间(h)	8	6	10	12

4)烧成：砂轮毛坯出干后在低温烧成窑内烧成，

烧成曲线如下：

温度区间(℃)	室温～100	100～420	420～760	760～880	880～920
						时间(h)	3	15	12	9	12

按以上配方和工艺制造400mm×20mm×127mm叶片类零件高效精密磨削微晶陶瓷刚玉砂轮，在某叶片类零件制造厂磨削TC4钛合金试样，砂轮在磨削参数为vs＝30m/s，vW＝120mm/min，aP＝0.1mm时，工件表面未烧伤能达到最大材料去除率0.2mm3/mm·s，0.2mm3/mm·s，表面粗糙度Ra0.4μm。

实施例2

本发明所述砂轮包括非磨削层部分和磨削层部分，所述非磨削层部分的各组分的重量份数为：

所述磨削层部分各组分的重量份数为：

所述结合剂的各原料的重量份数为：

粘土35份；

硼玻璃40份；

含锂氧化物玻璃料25份；

上述结合剂的化学成分及耐火度为：

本发明制作时如图1、图2所示的工艺进行制作，具体操作为：

1)配混料：先将磨料放入搅拌锅，再将称量好的湿润剂加入，开动搅拌器，混匀；在磨料和湿润剂混合的同时，将配置好的结合剂和粘结剂混合均匀。待磨料和湿润剂混合达到规定时间后，缓慢倒入混合均匀的结合剂与粘结剂的混合料，继续混合，知道混合均匀。以容量为100公斤的逆流轮碾混料机为例，磨料和湿润剂的混合时间为6分钟，加结合剂和粘结剂后的混合时间为9分钟(砂轮磨削层需加入称量好的DMT再混合3分钟)，形成成型料；

2)成型：将成型料过筛，根据生产路线单的要求，称量成型料，均匀摊入转动的砂轮磨具中并刮平后压制。

3)干燥：砂轮毛坯出模后在干燥室内干燥，

干燥曲线如下：

温度区间(℃)	室温～60	60～80	80～100	100～120
					时间(h)	6	8	6	12

4)烧成：砂轮毛坯出干后在低温烧成窑内烧成，

烧成曲线如下：

温度区间(℃)	室温～100	100～420	420～760	760～880	880～920
						时间(h)	3	20	15	8	15

按以上配方和工艺制造400mm×20mm×127mm叶片类零件高效精密磨削微晶陶瓷刚玉砂轮，在某叶片类零件制造厂磨削GH4169高温合金，砂轮在磨削参数为vs＝30m/s，vW＝240mm/min，aP＝0.2mm，砂轮在累积材料去除体积为200mm3时，工件表面没有振纹，表面粗糙度Ra0.4μm，获得最大的材料去除率2mm2/s。

实施例3

本发明所述砂轮包括非磨削层部分和磨削层部分，所述非磨削层部分的各组分的重量份数为：

所述磨削层部分各组分的重量份数为：

所述结合剂的各原料的重量份数为：

粘土                 28份；

硼玻璃               40份；

含锂氧化物玻璃料     32份；

上述结合剂的化学成分及耐火度为：

本发明制作时如图1、图2所示的工艺进行制作，具体操作为：

1)配混料：先将磨料放入搅拌锅，再将称量好的湿润剂加入，开动搅拌器，混匀；在磨料和湿润剂混合的同时，将配置好的结合剂和粘结剂混合均匀。待磨料和湿润剂混合达到规定时间后，缓慢倒入混合均匀的结合剂与粘结剂的混合料，继续混合，知道混合均匀。以容量为100公斤的逆流轮碾混料机为例，磨料和湿润剂的混合时间为6分钟，加结合剂和粘结剂后的混合时间为9分钟(砂轮磨削层需加入称量好的DMT再混合3分钟)，形成成型料；

2)成型：将成型料过筛，根据生产路线单的要求，称量成型料，均匀摊入转动的砂轮磨具中并刮平后压制；

3)干燥：砂轮毛坯出模后在干燥室内干燥，

干燥曲线如下：

温度区间(℃)	室温～60	60～80	80～100	100～120
					时间(h)	10	7	8	10

4)烧成：砂轮毛坯出干后在低温烧成窑内烧成，

烧成曲线如下：

温度区间(℃)

室温～100

100～420

420～760

760～880

880～920

时间(h)

1

20

12

8

10

按以上配方和工艺制造300mm×76.2mm×22mm叶片类零件高效精密磨削微晶陶瓷刚玉砂轮，在某叶片类零件制造厂磨削叶片榫头(DZ125高温合金)，砂轮在磨削参数为vs＝30m/s，vW＝200mm/min，aP＝0.2mm，砂轮在累积材料去除体积为180mm3时，工件表面没有振纹，表面粗糙度Ra0.4μm，获得最大的材料去除率1.8mm2/s。

Claims (4)

1.叶片类零件高效精密磨削微晶陶瓷刚玉砂轮，包括非磨削层部分和磨削层部分，其特征在于：

所述非磨削层部分各原料组份的重量份数为：

所述磨削层部分各原料组份的重量份数为：

所述粘结剂为糊精，湿润剂为饴糖，成孔材料为DMT。

2.根据权利要求1所述的叶片类零件高效精密磨削微晶陶瓷刚玉砂轮，其特征在于所述结合剂为低温烧成结合剂，低温烧成结合剂的化学成分及耐火度为：

3.根据权利要求1或2所述的叶片类零件高效精密磨削微晶陶瓷刚玉砂轮，其特征在于所述低温烧成结合剂各原料组分的重量份数为：

粘土               20～30份；

硼玻璃             30～42份；

含锂氧化物玻璃料   25～32份。

4.一种叶片类零件高效精密磨削微晶陶瓷刚玉砂轮的加工方法，其特征在于包括如下步骤：

1)配混料：先将磨料放入搅拌锅，再将称量好的湿润剂加入，开动搅拌器，混匀；在磨料和湿润剂混合的同时，将配置好的结合剂和粘结剂预先混合均匀。待磨料和湿润剂混合达到规定时间后，缓慢倒入混合均匀的结合剂与粘结剂的混合料，继续按规定时间混合均匀；磨削层需再加入预先称量好的DMT并按工艺规定的时间混合均匀。

2)成型：将成型料过筛，根据生产路线单的要求，称量成型料，均匀摊入转动的砂轮磨具中并刮平后压制；

3)干燥：砂轮毛坯出模后在干燥室内干燥，

干燥曲线如下：

温度区间(℃) 室温～60 60～80 80～100 100～120 时间(h) 6～12 4～8 8～12 10～15

4)烧成：砂轮毛坯出干后在低温烧成窑内烧成，

烧成曲线如下：

温度区间(℃) 室温～100 100～420 420～760 760～880 880～950 时间(h) 1～3 15～32 8～18 6～12 5～20