本申請屬于磨料工具，具體地涉及一種高速磨削砂輪及高速磨削砂輪制備方法。

背景技術(shù)：

1、砂輪通常由結(jié)合劑、磨粒和氣孔構(gòu)成。相較于樹脂和金屬結(jié)合劑，陶瓷結(jié)合劑因其在粘結(jié)強(qiáng)度、自銳性、孔隙可控性和熱穩(wěn)定性方面的綜合優(yōu)勢，受到廣泛關(guān)注。然而陶瓷結(jié)合劑砂輪存在整體脆性高、抗沖擊和抗彎曲能力差的問題，且在超高速磨削工況下，離心力易導(dǎo)致結(jié)合劑與磨粒界面出現(xiàn)疲勞裂紋，甚至引發(fā)砂輪爆炸事故。

2、為提升結(jié)合劑性能，現(xiàn)有技術(shù)主要通過添加改性劑來增強(qiáng)結(jié)合劑與磨粒的結(jié)合能力，但該方法存在分散均勻性難以保證、化學(xué)鍵合界面不完全等問題，如此也無法滿足超高速磨削加工對砂輪高強(qiáng)度和高可靠性的要求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請的目的是提供一種高速磨削砂輪及高速磨削砂輪制備方法，用于解決現(xiàn)有的陶瓷結(jié)合劑砂輪無法滿足超高速磨削加工對砂輪高強(qiáng)度和高可靠性的要求的問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本申請第一方面提供一種高速磨削砂輪，包括：

3、基體；和

4、磨料層，設(shè)置于所述基體的外周面并與所述基體粘接固定，所述磨料層包括磨粒、結(jié)合劑和纖維/晶須；

5、其中，所述纖維/晶須呈徑向輻射狀排布。

6、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：

7、在一些實施方式中，所述磨料層中的所述纖維/晶須呈徑向輻射狀均勻有序排布。

8、在一些實施方式中，所述纖維/晶須之間的間距為10-300μm，所述纖維/晶須的直徑為0.1-10μm。

9、在一些實施方式中，所述纖維/晶須的材質(zhì)為si3n4、zro2、sio2、sic中的一種。

10、在一些實施方式中，所述磨粒的粒徑為80-800目。

11、在一些實施方式中，所述磨粒的材質(zhì)為聚晶金剛石或聚晶立方氮化硼。

12、在一些實施方式中，所述磨料層與所述基體通過環(huán)氧樹脂或聚氨酯膠粘接固定；和/或

13、所述基體為鋼基體或cfrp基體。

14、本申請第二方面提供一種高速磨削砂輪制備方法，用于制備根據(jù)第一方面所述的高速磨削砂輪，所述制備方法包括：

15、s100：準(zhǔn)備用于制備磨料層節(jié)塊的泥料，所述泥料中加入有所述磨粒、所述結(jié)合劑和所述纖維/晶須，其中，所述磨料層由多個所述磨料層節(jié)塊拼接組成；

16、s200：將所述泥料破碎后置于擠出機(jī)中進(jìn)行反復(fù)練泥，以使所述磨粒、所述結(jié)合劑和所述纖維/晶須充分混合均勻，獲得適合注射成型的混合料漿；

17、s300：將所述混合料漿經(jīng)多螺桿機(jī)串聯(lián)注射，以成型砂輪磨料層生坯；

18、s400：對所述砂輪磨料層生坯經(jīng)脫脂、燒結(jié)后制得有序化纖維/晶須增強(qiáng)的砂輪用的磨料層節(jié)塊；

19、s500：將所需的所述磨料層節(jié)塊與準(zhǔn)備的基體粘接固定，以制得所述高速磨削砂輪。

20、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：

21、在一些實施方式中，所述準(zhǔn)備用于制備所述磨料層節(jié)塊的泥料包括：

22、s110：將石蠟加熱攪拌至65℃±5℃熔化；

23、s120：依次加入eva和硬脂酸進(jìn)行攪拌，并將溫度升高至95℃±5℃，攪拌直至互溶；

24、s130：然后加入所述磨粒、所述纖維/晶須及所述結(jié)合劑，同時在加入過程中同步攪拌，以制得混合均勻的所述泥料。

25、在一些實施方式中，所述泥料中加入的所述磨粒、所述纖維/晶須及所述結(jié)合劑的相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為15％～55％：10～40％：30～50％。

26、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本申請?zhí)峁┑囊环N高速磨削砂輪及高速磨削砂輪制備方法，至少包括以下有益效果：

27、本申請?zhí)峁┑母咚倌ハ魃拜喭ㄟ^磨粒、結(jié)合劑和纖維/晶須混合加入在磨料層中，并且通過多螺桿機(jī)串聯(lián)注射，使得纖維/晶須呈徑向輻射狀排布，進(jìn)行定向增強(qiáng)。可以理解的，由于在螺桿機(jī)中混合熔體在成型充填過程中表現(xiàn)出非牛頓流體的瞬態(tài)、非等溫流動與傳熱特性，在層流狀態(tài)下，纖維/晶須所受作用力相對穩(wěn)定，并在剪切力作用下逐步調(diào)整方向，最終實現(xiàn)與熔體流動方向一致的有序排列，從而在成型磨料層節(jié)塊后，可使得纖維/晶須呈徑向輻射狀排布。如此，通過定向增強(qiáng)技術(shù)顯著提升砂輪的磨料層的徑向強(qiáng)度，突破傳統(tǒng)砂輪在高速或超高速磨削工況下因強(qiáng)度不足導(dǎo)致的性能瓶頸，可靠性高，延長使用壽命。

28、本申請實施方式的其它特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細(xì)說明。

技術(shù)特征：

1.一種高速磨削砂輪，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速磨削砂輪，其特征在于，所述磨料層(200)中的所述纖維/晶須(220)呈徑向輻射狀均勻有序排布。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速磨削砂輪，其特征在于，所述纖維/晶須(220)之間的間距為10-300μm，所述纖維/晶須(220)的直徑為0.1-10μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速磨削砂輪，其特征在于，所述纖維/晶須(220)的材質(zhì)為si3n4、zro2、sio2、sic中的一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速磨削砂輪，其特征在于，所述磨粒的粒徑為80-800目。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速磨削砂輪，其特征在于，所述磨粒的材質(zhì)為聚晶金剛石或聚晶立方氮化硼。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的高速磨削砂輪，其特征在于，所述磨料層(200)與所述基體(100)通過環(huán)氧樹脂或聚氨酯膠粘接固定；和/或

8.一種高速磨削砂輪制備方法，其特征在于，用于制備根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的高速磨削砂輪，所述制備方法包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高速磨削砂輪制備方法，其特征在于，所述準(zhǔn)備用于制備所述磨料層節(jié)塊(210)的泥料包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的高速磨削砂輪制備方法，其特征在于，所述泥料中加入的所述磨粒、所述纖維/晶須(220)及所述結(jié)合劑的相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為15％～55％：10～40％：30～50％。

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及磨料工具技術(shù)領(lǐng)域，公開一種高速磨削砂輪及高速磨削砂輪制備方法。高速磨削砂輪包括基體和磨料層；磨料層設(shè)置于基體的外周面并與基體粘接固定，磨料層包括磨粒、結(jié)合劑和纖維/晶須；纖維/晶須呈徑向輻射狀排布。如此，通過定向增強(qiáng)技術(shù)顯著提升砂輪的磨料層的徑向強(qiáng)度，突破傳統(tǒng)砂輪在高速或超高速磨削工況下因強(qiáng)度不足導(dǎo)致的性能瓶頸，可靠性高，延長使用壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：張高峰,鄧陽,王帥,李偉,樂沙玖
受保護(hù)的技術(shù)使用者：長沙學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28