一种超硬砂轮的制备方法与流程

1.本发明属于磨具技术领域，尤其涉及一种超硬砂轮的制备方法。


背景技术：

2.超硬砂轮通常由基体和工作层构成。工作层通常由若干超硬砂轮磨料块拼接而成，通过粘接工艺将超硬砂轮磨料块拼接成磨料层固结在金属基体外圆周或端面上。超硬砂轮工作层磨料块通常由结合剂、超硬磨料等成分经混料、压制、干燥、烧成及机械后加工制备而成，结合剂超硬材料砂轮磨料块内部充满气孔，且气孔彼此贯通。超硬砂轮磨料块直接参与磨削加工，因此磨料块与砂轮基体之间的粘接强度对砂轮使用性能的发挥影响较大。
3.超硬材料砂轮磨料层与基体的粘接工艺对砂轮的寿命和安全使用性能有着较大影响。为便于磨料块与砂轮基体之间粘接工艺的实施，通常将磨料块设计成弧状，外圆弧与砂轮成品外圆相匹配，内圆弧与砂轮基体外圆相匹配。
4.目前，超硬材料砂轮磨料层与基体的粘接通常由手工操作完成，首先将砂轮基体置于一基准平板上，然后将粘接面涂有粘接剂的磨料块依次贴靠在砂轮基体外圆周面上，并利用与磨料块一一对应的压块在螺栓作用下依次压紧，直至整个磨料层拼接完成。这种超硬材料砂轮磨料层与基体粘接工艺存在以下问题：（1）由于压块与磨料块的匹配度要求较高（与砂轮直径相匹配），故粘接夹具针对性较强，普适性有限；（2）螺栓对砂轮块的压紧力主要靠人工控制，力度一致性较差，造成磨料块与基体之间的粘接强度各异；（3）由于每块磨料块都要由螺栓刚性接触压紧，由于砂轮基体、磨料块、粘接剂三者之间的形变率不同，经热固化工艺固结后磨料块与砂轮基体之间的粘接应力较大，在使用过程中易在磨削力作用下导致磨料块脱落；（4）传统粘接工艺操作繁琐，生产效率低。
5.因此，如何降低超硬砂轮磨料块与金属基体之间的连接应力，提高两者之间的固结强度是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

6.针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种超硬砂轮的制备方法，解决了现有技术中超硬砂轮磨料块与金属基体连接强度低的问题的问题。本发明通过激光切割机将烧成后的超硬砂轮磨料块沿径向切割若干通孔，利用通孔采用电镀工艺实现超硬砂轮磨料块与金属基体之间的固结。
7.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种超硬砂轮的制备方法，所述超硬砂轮制备方法中该超硬砂轮磨料块与金属基体的连接方法如下：将烧成后的超硬砂轮磨料块沿径向切割成锥形通孔，利用该锥形通孔使镀液中的阳极金属离子沉积在金属基体外圆面，使得超硬砂轮磨料块与金属基体固结在一起。
8.优选的，所述超硬砂轮磨料块为陶瓷结合剂超硬砂轮磨料块或树脂结合剂超硬砂
轮磨料块。
9.本发明提供了一种超硬砂轮的制备方法，具体包括以下步骤：
①
将超硬砂轮磨料块沿径向切割成锥形通孔，在超硬砂轮磨料块圆弧面均匀分布，制得带有锥形通孔的超硬砂轮磨料块；
②
将金属基体的外圆面作为阳极置于电解槽中进行电解处理，再将电解处理后的金属基体进行酸洗和清洗；
③
将步骤
②
中经过酸洗和清洗的金属基体作为阴极置于电镀槽中实施电镀处理，制得带有预镀层的金属基体；
④
将步骤
①
制得的带有锥形通孔的超硬砂轮磨料块均匀的拼接在步骤
③
制得的带有预镀层的金属基体的外圆面上，制得固定有超硬砂轮磨料块的金属基体；
⑤
将步骤
④
中制得的固定有超硬砂轮磨料块的金属基体作为阴极再次置于电镀槽中实施电镀处理，使得超硬砂轮磨料块固定在金属基体外圆面上，制得电镀后的超硬砂轮；
⑥
将步骤
⑤
中电镀后的超硬砂轮进行机械修整加工，形成超硬砂轮成品。
10.优选的，步骤
①
中，所述锥形通孔外大内小，锥形通孔数量与超硬磨料块的尺寸大小相匹配；所述锥形通孔为1-30个，锥形通孔锥度为5-30
°
，锥形通孔孔径为0.5-1mm。
11.优选的，步骤
②
中，所述金属基体的外圆面电解处理时，金属基体其他部位用非导电材料保护覆盖。
12.优选的，步骤
③
中，所述金属基体预镀层厚度为0.005-0.1mm。
13.优选的，步骤
⑤
中，所述电镀后超硬砂轮的镀层厚度不大于超硬砂轮磨料块的厚度；所述电镀后超硬砂轮镀层厚度为0.3-2mm。
14.优选的，步骤
⑤
中，所述电镀处理具体工艺为：在镀液槽中，固定有超硬砂轮磨料块的金属基体作为阴极，通入直流电，阳极金属不断电解，金属离子进入镀液中，镀液中的阳极金属离子透过超硬砂轮磨料块锥形通孔，在金属基体外圆面预镀层上不断还原、沉积，形成电镀金属层，随着电镀的进行，电镀金属层不断增厚，进而填充超硬砂轮磨料块的锥形通孔，直至电镀金属层的厚度与磨料块的厚度匹配，使得超硬砂轮磨料块固定在金属基体外圆面上。
15.优选的，所述电镀槽中阳极为金属镍或金属钛。
16.本发明还公开了一种超硬砂轮，该超硬砂轮采用本发明所提供的制备方法制备而成。
17.本发明有益效果为：（1）本发明公开了一种超硬砂轮磨料块与金属基体的连接方法，利用超硬砂轮磨料块锥形通孔的结构和分布设计，有效控制超硬砂轮磨料块与金属基体之间的粘接强度。
18.（2）本发明与传统粘接工艺中超硬砂轮磨料块、粘接剂、金属基体三者参与连接变为电镀金属与超硬砂轮磨料块两者之间的连接，因预镀金属层的存在，且电镀金属与金属基体之间的形变系数相近，连接应力大大降低，从而降低了粘接工艺技术要求，提高了产品成品率。
19.（3）本发明电镀过程中，电镀液中的阳极金属离子利用锥形通孔，在金属基体外圆面预镀层上不断还原、沉积，填充超硬砂轮磨料块的锥形通孔中，在砂轮磨削加工时，电镀
金属也参与磨削加工，延长了超硬砂轮的使用寿命。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本发明超硬砂轮结构示意图（1-金属基体，2-超硬砂轮磨料块，3-电镀金属）。
22.图2为本发明固结后超硬砂轮磨料块内部结构示意图（1-超硬砂轮磨料块，2-锥形通孔，3-电镀金属）。
具体实施方式
23.为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明要求的限制。
24.本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。
25.本发明下述实施例中所述的试验方法，若无特殊说明，均为常规方式方法。
26.下面将结合具体实施例对本发明提供的一种超硬砂轮的制备方法进行说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
27.实施例1一种超硬砂轮的制备方法，所述超硬砂轮制备过程中该超硬砂轮磨料块与金属基体的连接方法如下：将烧成后的超硬砂轮磨料块沿径向切割成锥形通孔，利用该锥形通孔使镀液中的阳极金属离子沉积在金属基体外圆面，使得超硬砂轮磨料块与金属基体固结在一起，磨料固结后超硬砂轮磨料块内部结构示意图如图2所示。
28.其中，超硬砂轮磨料块为陶瓷结合剂超硬砂轮磨料块或树脂结合剂超硬砂轮磨料块。
29.实施例2一种超硬砂轮的制备方法，具体包括以下步骤：
①
将超硬砂轮磨料块沿径向切割成锥形通孔，在超硬砂轮磨料块圆弧面均匀分布，制得带有锥形通孔的超硬砂轮磨料块。
30.②
将金属基体的外圆面作为阳极，置于电解槽中进行电解处理，再将电解处理后的金属基体进行酸洗和清洗。
31.③
将步骤
②
中清洗过的金属基体作为阴极，置于电镀槽中实施电镀处理，制得带有预镀层的金属基体。
32.④
将步骤
①
制得的带有锥形通孔的超硬砂轮磨料块均匀的拼接在步骤
③
制得的带有预镀层的金属基体的外圆面上，进行固定，制得固定有超硬砂轮磨料块的金属基体。
33.⑤
将步骤
④
中制得的固定有超硬砂轮磨料块的金属基体作为阴极，置于电镀槽中实施电镀处理，使得超硬砂轮磨料块固定在金属基体外圆面上，制得电镀后的超硬砂轮。
34.⑥
将步骤
⑤
中电镀后的超硬砂轮进行机械修整加工，形成超硬砂轮成品，该超硬砂轮结构示意图如图1所示。
35.实施例3一种超硬砂轮的制备方法，具体包括以下步骤：
①
将超硬砂轮磨料块沿径向切割成锥形通孔，在超硬砂轮磨料块圆弧面均匀分布，制得带有锥形通孔的超硬砂轮磨料块。
36.②
将金属基体的外圆面作为阳极，置于电解槽中进行电解处理，再将电解处理后的金属基体进行酸洗和清洗。
37.③
将步骤
②
中清洗过的金属基体作为阴极，置于电镀槽中实施电镀处理，制得带有预镀层的金属基体。
38.④
将步骤
①
制得的带有锥形通孔的超硬砂轮磨料块均匀的拼接在步骤
③
制得的带有预镀层的金属基体的外圆面上，进行固定，制得固定有超硬砂轮磨料块的金属基体。
39.⑤
将步骤
④
中制得的固定有超硬砂轮磨料块的金属基体作为阴极，置于电镀槽中实施电镀处理，使得超硬砂轮磨料块固定在金属基体外圆面上，制得电镀后的超硬砂轮。
40.⑥
将步骤
⑤
中电镀后的超硬砂轮进行机械修整加工，形成超硬砂轮成品。
41.其中，电镀处理具体工艺为：在镀液槽中，以金属镍或钛作为阳极，固定有超硬砂轮磨料块的金属基体作为阴极，通入直流电，阳极金属镍或钛不断电解，金属镍或钛离子进入镀液中，镀液中的阳极金属离子镍或钛透过陶瓷结合剂的锥形通孔，在金属基体外圆面预镀层上不断还原、沉积，形成电镀金属层，随着电镀的进行，电镀金属镍或钛层不断增厚，进而填充结合剂磨料块的锥形通孔，直至电镀金属层的厚度与超硬砂轮磨料块的厚度匹配，使得结合剂磨料块固定在金属基体外圆面上。
42.实施例4一种超硬砂轮的制备方法，本实施例以制造型号为300*10*37.5*5（外径300mm、内孔37.5mm、厚度10mm、工作层厚度5mm、工作层宽度10mm、弦长30mm）的陶瓷结合剂金刚石砂轮为例，具体步骤如下。
43.一种超硬砂轮的制备方法，具体包括以下步骤：
①
将陶瓷结合剂超硬砂轮磨料块沿径向切割20个锥形通孔，通孔最小孔径为1mm，锥度为15
°
，在陶瓷结合剂超硬砂轮磨料块圆弧面均匀分布，制得带有锥形通孔的陶瓷结合剂超硬砂轮磨料块。
44.②
将金属基体的外圆面作为阳极，置于电解槽中进行电解处理，再将电解处理后的金属基体进行酸洗和清洗。
45.③
将步骤
②
中清洗过的金属基体作为阴极，置于电镀槽中实施镀镍处理，金属基体预镀镍层厚度0.01 mm，制得带有预镀层的金属基体。
46.④
将步骤
①
制得的带有锥形通孔的陶瓷结合剂超硬砂轮磨料块均匀的拼接在步骤
③
制得的带有预镀层的金属基体的外圆面上，用塑料扎带进行固定，制得固定有陶瓷结合剂超硬砂轮磨料块的金属基体。
47.⑤
将步骤
④
中制得的固定有陶瓷结合剂磨料块的金属基体作为阴极，置于电镀槽中实施镀镍处理，超硬砂轮镀镍层厚度2mm，制得电镀后的陶瓷结合剂超硬砂轮。
48.⑥
将步骤
⑤
中电镀后的陶瓷结合剂超硬砂轮进行机械修整加工，形成超硬砂轮成
品。
49.实施例5一种超硬砂轮的制备方法，本实施例以制造型号为320*15*37.5*6（外径320mm、内孔37.5mm、厚度15mm、工作层厚度6mm、工作层宽度15mm、弦长32mm）的陶瓷结合剂金刚石砂轮为例，具体步骤如下。
50.一种超硬砂轮的制备方法，具体包括以下步骤：
①
将陶瓷结合剂超硬砂轮磨料块沿径向切割15个锥形通孔，通孔最小孔径为0.5mm，锥度为20
°
，在陶瓷结合剂超硬砂轮磨料块圆弧面均匀分布，制得带有锥形通孔的陶瓷结合剂超硬砂轮磨料块。
51.②
将金属基体的外圆面作为阳极，置于电解槽中进行电解处理，再将电解处理后的金属基体进行酸洗和清洗。
52.③
将步骤
②
中清洗过的金属基体作为阴极，置于电镀槽中实施镀镍处理，超硬砂轮金属基体预镀镍层厚度0.005mm，制得带有预镀层的金属基体。
53.④
将步骤
①
制得的带有锥形通孔的陶瓷结合剂超硬砂轮磨料块均匀的拼接在步骤
③
制得的带有预镀层的金属基体的外圆面上，用塑料扎带进行固定，制得固定有陶瓷结合剂磨料块的超硬砂轮金属基体。
54.⑤
将步骤
④
中制得的固定有陶瓷结合剂磨料块的超硬砂轮金属基体作为阴极，置于电镀槽中实施镀镍处理，超硬砂轮镀镍层厚度1mm，制得电镀后陶瓷结合剂超硬砂轮。
55.⑥
将步骤
⑤
中电镀后的陶瓷结合剂超硬砂轮进行机械修整加工，形成超硬砂轮成品。
56.实施例6一种超硬砂轮的制备方法，本实施例以制造型号为200*8*37.5*5（外径200mm、内孔37.5mm、厚度8mm、工作层厚度5mm、工作层宽度8mm、弦长30mm）的树脂结合剂金刚石砂轮为例，具体步骤如下。
57.一种超硬砂轮的制备方法，具体包括以下步骤：
①
将树脂结合剂超硬砂轮磨料块沿径向切割10个锥形通孔，通孔最小孔径为0.5mm，锥度为30
°
，在树脂结合剂超硬砂轮磨料块圆弧面均匀分布，制得带有锥形通孔的陶瓷结合剂超硬砂轮磨料块。
58.②
将金属基体的外圆面作为阳极，置于电解槽中进行电解处理，再将电解处理后的金属基体进行酸洗和清洗。
59.③
将步骤
②
中清洗过的金属基体作为阴极，置于电镀槽中实施镀钛处理，金属基体预镀钛层厚度0.05mm，制得带有预镀层的金属基体。
60.④
将步骤
①
制得的带有锥形通孔的树脂结合剂超硬砂轮磨料块均匀的拼接在步骤
③
制得的带有预镀层的金属基体的外圆面上，用塑料扎带进行固定，制得固定有磨料块的金属基体。
61.⑤
将步骤
④
中制得的固定有树脂结合剂磨料块的金属基体作为阴极，置于电镀槽中实施镀钛处理，超硬砂轮镀钛层厚度2mm，制得电镀后树脂结合剂超硬砂轮。
62.⑥
将步骤
⑤
中电镀后的树脂结合剂超硬砂轮进行机械修整加工，形成超硬砂轮成品。
63.实施例7一种超硬砂轮的制备方法，本实施例以制造型号为250*10*37.5*8（外径250mm、内孔37.5mm、厚度10mm、工作层厚度8mm、工作层宽度10mm、弦长24mm）的陶瓷结合剂金刚石砂轮为例，具体步骤如下。
64.一种超硬砂轮的制备方法，具体包括以下步骤：
①
将陶瓷结合剂超硬砂轮磨料块沿径向切割25个锥形通孔，通孔最小孔径为1mm，锥度为10
°
，在陶瓷结合剂超硬砂轮磨料块圆弧面均匀分布，制得带有锥形通孔的陶瓷结合剂超硬砂轮磨料块。
65.②
将金属基体的外圆面作为阳极，置于电解槽中进行电解处理，再将电解处理后的金属基体进行酸洗和清洗。
66.③
将步骤
②
中清洗过的金属基体作为阴极，置于电镀槽中实施镀钛处理，金属基体预镀钛层厚度0.1mm，制得带有预镀层的金属基体。
67.④
将步骤
①
制得的带有锥形通孔的陶瓷结合剂超硬砂轮磨料块均匀的拼接在步骤
③
制得的带有预镀层的金属基体的外圆面上，用塑料扎带进行固定，制得固定有磨料块的金属基体。
68.⑤
将步骤
④
中制得的固定有陶瓷结合剂磨料块的金属基体作为阴极，置于电镀槽中实施镀钛处理，超硬砂轮镀钛层厚度1.5mm，制得电镀后陶瓷结合剂超硬砂轮。
69.⑥
将步骤
⑤
中电镀后的陶瓷结合剂超硬砂轮进行机械修整加工，形成超硬砂轮成品。
70.实施例8一种超硬砂轮的制备方法，本实施例以制造型号为400*12*37.5*5（外径400mm、内孔37.5mm、厚度12mm、工作层厚度5mm、工作层宽度12mm、弦长30mm）的陶瓷结合剂金刚石砂轮为例，具体步骤如下。
71.一种超硬砂轮的制备方法，具体包括以下步骤：
①
将陶瓷结合剂超硬砂轮磨料块沿径向切割30个锥形通孔，通孔最小孔径为0.5mm，锥度为5
°
，在陶瓷结合剂超硬砂轮磨料块圆弧面均匀分布，制得带有锥形通孔的陶瓷结合剂超硬砂轮磨料块。
72.②
将金属基体的外圆面作为阳极，置于电解槽中进行电解处理，再将电解处理后的金属基体进行酸洗和清洗。
73.③
将步骤
②
中清洗过的金属基体作为阴极，置于电镀槽中实施镀镍处理，金属基体预镀镍层厚度0.1mm，制得带有预镀层的金属基体。
74.④
将步骤
①
制得的带有锥形通孔的陶瓷结合剂超硬砂轮磨料块均匀的拼接在步骤
③
制得的带有预镀层的金属基体的外圆面上，用塑料扎带进行固定，制得固定有磨料块的金属基体。
75.⑤
将步骤
④
中制得的固定有陶瓷结合剂磨料块的金属基体作为阴极，置于电镀槽中实施镀镍处理，超硬砂轮镀镍层厚度2mm，制得电镀后陶瓷结合剂超硬砂轮。
76.⑥
将步骤
⑤
中电镀后的陶瓷结合剂超硬砂轮进行机械修整加工，形成超硬砂轮成品。
77.以上对本发明所提供的一种超硬砂轮的制备方法进行了详细介绍。本文中应用了
具体的个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。