金属结合剂金刚石砂轮制造方法和金属结合剂金刚石砂轮制造设备与流程

本发明涉及成型工艺技术领域，具体涉及一种金属结合剂金刚石砂轮制造方法以及用于实现该方法的金属结合剂金刚石砂轮制造设备。

背景技术：

在制造金属结合剂金刚石砂轮时，需要通过对磨削层粉末原料以及过渡层粉末原料压制到砂轮基座以实现成型。现有的砂轮成型方法有冷压法、热压法以及半热压法。

以冷压法成型砂轮时，在冷压模具中依次放入砂轮基体、过渡层粉末原料以及磨削层粉末原料后在冷压模具中进行冷压处理以形成砂轮的整体压坯，整体压坯脱模后再投入炉中进行烧结成型。由于烧结成型时不带入模具，冷压法具有节能和高效的优点，但往往成型质量较差，存在烧结变形、结合部位容易出现开裂甚至脱环的问题。

以热压法成型砂轮时，将砂轮基体、过渡层粉末原料以及磨削层粉末原料放入热压模具后，不加热并预压成整体压坯后，不脱模而连同热压模具放入炉中进行加温加压处理。热压法成型质量好，但由于热压模具体积较大且需要一同送进炉内加热，能耗较高。

以半热压法成型砂轮时，将砂轮基体、过渡层粉末原料以及磨削层粉末原料放入热压模具后，不加热并预压成整体压坯后，不脱模并连同热压模具放入炉进行加温和保温处理，出炉后趁热进行压制。热压法同样具有成型质量好的优点，但同样地，由于热压模具体积较大且需要一同送进炉内加热，能耗较高。

技术实现要素：

本发明的第一目的在于提供一种实现热压成型且节能降耗的金属结合剂金刚石砂轮制造方法。

本发明的第二目的在于提供一种实现热压成型且节能降耗的金属结合剂金刚石砂轮制造设备。

本发明第一目的提供的金属结合剂金刚石砂轮制造方法包括将磨削层粉末原料放入冷压模具，进行冷压处理使磨削层粉末原料的厚度减小并形成磨削层压坯；将从冷压模具中取出的磨削层压坯放入已放入砂轮基体的热压模具并进行热压处理。

由上述方案可见，本发明提供的制造方法的主要目的在于减小需要送入炉内加热的热压模具的体积以降低能耗。磨削层从粉末原料到成为压坯时厚度变化较大，且热压主要解决物料层之间的结合度问题，因此先在冷压模具中制成磨削层压坯，再把磨削层压坯取出放到热压模具中与砂轮基体以及过渡层粉末原料进行热压，热压模具中用于放置磨削层的内腔高度大大减小，热压模具的体积则随之减小，从而有效降低加热能耗。

进一步的方案是，将磨削层粉末原料放入冷压模具，进行冷压处理使磨削层粉末原料的厚度减小并形成磨削层压坯的步骤中，包括冷压处理使磨削层粉末原料的厚度减小至原厚度的一半以下并形成磨削层压坯。

更进一步的方案是，将磨削层粉末原料放入冷压模具，进行冷压处理使磨削层粉末原料的厚度减小并形成磨削层压坯的步骤中，包括冷压处理使磨削层粉末原料的厚度减小至原厚度的三分之一以下并形成磨削层压坯。

由上可见，通过冷压将磨削层粉末原料压缩成磨削层压坯后高度大幅度减小，那么热压模具中用于容纳磨削层压坯的内腔高度对应地减小，如此，热压模具的体积进一步减小，进一步降低加热时的能耗。

进一步的方案是，将从冷压模具中取出的磨削层压坯放入已放入砂轮基体的热压模具后进行热压处理的步骤中：磨削层压坯的内外两侧与热压模具的内壁面之间具有间隙。

由上可见，由于冷压成型的磨削层压坯较为脆弱，此设置避免将磨削层压坯放入热压模具时过度受力而开裂。

进一步的方案是，将从冷压模具中取出的磨削层压坯放入已放入砂轮基体的热压模具后进行热压处理的步骤中，包括将磨削层压坯放入热压模具前，热压模具内已依次放入砂轮基体以及过渡层粉末原料。

由上可见，对砂轮进行热压时，还在砂轮基体和磨削层之间增加过渡层以提高砂轮基体与磨削层之间的结合度，提高产品质量。

进一步的方案是，在进行将磨削层粉末原料放入冷压模具，进行冷压处理使磨削层粉末原料的厚度减小并形成磨削层压坯的步骤的同时或之前，热压模具内已放入砂轮基体，或，热压模具内已依次放入砂轮基体以及过渡层粉末原料。

由上可见，由于磨削层压坯的成型步骤与砂轮基体以及过渡层粉末原料的放入步骤无先后次序关系，在自动化生产中，该两个步骤可同时进行或根据自动化设备的搬运时间需求先进行砂轮基体以及过渡层粉末原料的放入步骤，从而使整个生产流程各个步骤之间更紧凑地配合，提高生产效率。

进一步的方案是，将从冷压模具中取出的磨削层压坯放入已放入砂轮基体的热压模具并进行热压处理的步骤中，包括将从冷压模具中取出的磨削层压坯放入已放入砂轮基体的热压模具后，先进行加热处理，后进行压制处理。

另一进一步的方案是，将从冷压模具中取出的磨削层压坯放入已放入砂轮基体的热压模具并进行热压处理的步骤中，包括将从冷压模具中取出的磨削层压坯放入已放入砂轮基体的热压模具后，同时进行加热处理和压制处理。

由上可见，由于磨削层压坯已在冷压模具中成型，热压模具体积已大幅度减小，热压处理可根据成型工艺的实际需要进行不同的选择，如现有的热压法的高温高压同时进行，或如现有的半热压法先进行加温后进行加压，在保证降低能耗的前提下，该方法适应性提高，进一步满足砂轮的成型工艺的热压条件的不同需求。

本发明第二目的提供的金属结合剂金刚石砂轮制造设备，用于实现上述的金属结合剂金刚石砂轮制造方法；金属结合剂金刚石砂轮制造设备包括冷压模具和热压模具。

进一步的方案是，冷压模具的内腔的高度为第一高度，热压模具的内腔的高度为第二高度，第二高度小于第一高度。

由上述方案可见，金属结合剂金刚石砂轮上，砂轮基体的高度与磨削层的高度相近，因此磨削层的高度变化对热压模具的体积有较大影响。因此，若从磨削层粉末原料到磨削层压坯的成型工艺脱离热压模具进行，热压模具中与磨削层相关的内腔高度能减小三分之二，热压模具内腔的整体高度能减小二分之一，热压模具体积比冷压模具的体积更小连通热压模具送入炉内进行加热时，加热能耗也会有效降低，从而达到节省能源的环保目的。

附图说明

图1为本发明金属结合剂金刚石砂轮制造方法实施例中冷压处理的示意图。

图2为本发明金属结合剂金刚石砂轮制造方法实施例中磨削层的变化示意图。

图3为本发明金属结合剂金刚石砂轮制造方法实施例中热压处理的示意图

图4为现有技术中热压处理的示意图。

具体实施方式

本发明提供一种能降低能耗的金属结合剂金刚石砂轮制造方法以及实现该方法的金属结合剂金刚石砂轮制造设备。金属结合剂金刚石砂轮制造设备包括如图1所示的冷压模具1和图3所示的热压模具2。

参见图1，以金属结合剂金刚石砂轮制造方法进行砂轮制造时，首先进行磨削层压坯932的压制。将准备好的磨削层粉末原料931放入冷压模具1的环形的内腔中并进行整平处理，随后利用冷压机对磨削层粉末原料931进行压制使磨削层粉末原料931的高度减小并成为磨削层压坯932。

参见图2，本实施例中，未进行压制前，磨削层粉末原料931的厚度为第一厚度d1；选用油缸直径400-500mm的冷压机以15-20mpa配合冷压模具1进行压制后，形成的磨削层压坯932的厚度为第二厚度d2，第二厚度d2仅有第一厚度d1的三分之一。

其中，冷压机的油缸直径的选择以及冷压机的压力的选择与待加工的金属结合剂金刚石砂轮的尺寸以及磨削层粉末原料931的尺寸相关，金属结合剂金刚石砂轮的尺寸或磨削层粉末原料931的尺寸越大，冷压机的油缸直径以及压力则越大。

结合图3，接下来需要模具更换步骤，将磨削层压坯932从冷压模具1中取出并放入热压模具2中。先进行磨削层压坯932的脱模处理。冷压机施加压力配合脱模工装将环形的磨削层压坯932从冷压模具中取出待用，脱模时对磨削层压坯932施与的脱模压力在2-3mpa之间，且需要采用慢速脱模，避免磨削层压坯932开裂。

在将磨削层压坯932放入热压模具2前，热压模具2的内腔已经涂好脱模剂并水平放置在投料转盘上待用，随后根据自动化生产线按预设时间将砂轮基体91放置到热压模具2内腔的最底部，再将准备好的过渡层粉末原料92投入热压模具2中并位于砂轮基体91的上方并进行过渡层粉末原料92的整平处理。另外，在需要与自动化生产线上其他工序协同配合时，将砂轮基体91以及过渡层粉末原料92放置到热压模具2的步骤可以在进行将磨削层粉末原料931放入冷压模具1并进行冷压处理使磨削层粉末原料931的厚度减小并形成磨削层压坯932的步骤的同时或之前进行，从而整个生产流程各个步骤之间更紧凑地配合，提高生产效率。

随后需要将磨削层压坯932放入热压模具2的内腔中。由于冷压成型的磨削层压坯932较为脆弱，因此磨削层压坯932的内外两侧与热压模具2的内壁面之间设置为间隙配合，磨削层压坯932的内径比热压模具2内腔的内径大0.2mm，磨削层压坯932的外径比热压模具2内腔的上外径小0.2mm，此设置避免磨削层压坯932放入热压模具2过程中时因受力而开裂。磨削层压坯932放入热压模具2的内腔需要利用压机预压磨削层压坯932，直至磨削层压坯932与过渡层粉末原料92紧密接触。

然后需要进行热压处理。本实施例中的热压处理为先进行加热处理，后进行压制处理。首先，将已经依次放置好砂轮基体91、过渡层粉末原料92以及磨削层压坯932的热压模具2一同放入炉中，控制炉温使炉内温度升温至砂轮对应的成型温度700-740℃并保温50-60分钟，金属结合剂金刚石砂轮的尺寸或磨削层粉末原料931的尺寸越大，成型温度越高，保温时长越长。

预设时间结束后则将该热压模具2从炉中取出，并立即趁热利用油缸直径为200-300mm热压机以5-10mpa的压力在该热压模具2内对磨削层压坯932、过渡层粉末原料92以及砂轮基体91以预设的压力以及时间进行砂轮的压制成型。金属结合剂金刚石砂轮的尺寸或磨削层粉末原料931的尺寸越大，热压机的油缸直径越大，施与的压力越大。

热压处理完成后，将热压模具2及其内由磨削层压坯932、过渡层粉末原料92以及砂轮基体91成型的砂轮一通转移到冷却区进行冷却处理，直至热压模具2的温度降至约50℃则进行脱模处理，将砂轮从热压模具2中脱出，随后依次进行砂轮的机械加工、产品检验以及包装入库工序。

结合图1至图4，图4为现有技术的热压法或半热压法中采用的热压模具3的使用状态图。本发明提供的制造方法的主要目的在于减小需要送入炉内加热的热压模具2的体积以降低能耗。

从图2可知，磨削层从磨削层粉末原料931到成为磨削层压坯932时厚度减少接近三分之二，因此，在模具内，磨削层粉末原料931具有较大的高度需求。参见图4，背景技术记载的现有的热压法和半热压法中，磨削层从磨削层粉末原料831到成为磨削层压坯(图中未示出)的压制过程在热压模具3内进行，因此，热压模具3的内腔的高度必须满足放置磨削层粉末原料831的厚度需求，因此热压模具3整体较高而体积较大，在将热压模具3放置到炉内加热时，加热的能耗较大。

参见图1和图3，本发明则先在冷压模具1中制成磨削层压坯932，再把厚度只有原厚度的三分之一的磨削层压坯932取出放到热压模具2中与砂轮基体91以及过渡层粉末原料92进行热压，因此热压模具2中用于放置磨削层的内腔高度大大减小。比对图3和图4，热压模具2的内腔的高度为第二高度h2，现有技术中的热压模具3的内腔的高度为第三高度h3，第二高度h2仅为第三高度h3的一半，甚至比冷压模具1的内腔的第一高度h1还要小。因此，对比起现有的热压法以及半热压法采用的热压模具3，采用本发明的制造方法时，热压模具2的体积有效减小，从而有效降低加热能耗，进一步实现环保效果。

另外，本发明还包括金属结合剂金刚石砂轮制造设备，金属结合剂金刚石砂轮制造设备包括如图1所示的冷压模具1以及如图3所示的热压模具2。

另外，在其他实施例中，热压处理中，将热压模具送入炉内同时进行加热处理和压制处理。

最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。