打磨陶瓷球体的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种在球磨机中打磨陶瓷球体的方法。该方法是特别合理的，因为打磨是采用含有结合在人造树脂结合剂中的金刚石研磨颗粒的砂轮来进行的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种打磨陶瓷球体的方法和装置。
技术介绍
所谓陶瓷球体，在本专利申请中应理解为是由诸如氧化物陶瓷、碳化物、氮化硅、宝石和半宝石(Halbedelstein)的陶瓷材料构成的球体， 但是也可以是由玻璃构成。打磨陶瓷球体以获得较低表面粗糙度和较高品质等级的过程，迄今 通常采用如用于加工金属球体的设备进行。并且，从本质上说陶瓷球体 不是被打磨，而是被磨光。在对金属球体进行加工时首先是粗磨，接着 是用结合有研磨颗粒的砂轮进行细磨，并且然后可能用呈浆糊状的研磨 颗粒来实施磨光，而陶瓷球体则并不用砂轮进行加工，而是经由整体的 磨蚀工序来磨光。存在于研磨骨中的研磨颗粒在此通常是金刚石。这一过程在工艺上是极难进行的，因为磨蚀效率停留在每天最大 100pm的数量级。所要实现的球体直径为0.2-0.4mm的磨蚀量对应不均 匀界面层的厚度，并且部分地要在几天的加工时间内才能实现。另外， 在磨光之后陶瓷球体会由于粘附的研磨骨而受到很大玷污。该研磨骨在 传统的清洗球体的方法中部分地很难除去。当用松动的金刚石颗粒磨光 时，两个金属盘的磨损是极高的。最后，非常高的金刚石消耗量也会造 成整个方法的成本显著增加。因此，结果使得陶瓷球体的应用只能特别 地局限于那些成本并不重要的球轴承领域内。在美国专利文献US 6,171,179 Bl中记载了一种改善经济性的方案。 其中所推荐的研磨机中设计了一种具有电解结合的研磨颗粒的砂轮。固 定的导向盘具有一定数量的导向环，并且各个单独受到水压，从而保证 陶瓷球体对砂轮尽可能均匀的作用。实际上该装置是不能实施的。可以 推测，所述砂轮的耐用度过低。日本专利申请JP 05042467 A中公开了 一种用于抛光氮化硅球体的 方法，其中使用了具有5-60体积百分比的平均颗粒直径为0.01-3nm的 0203研磨颗粒的抛光轮。从表面的磨蚀速度方面看，球体的加工是非 常微小的。在一个试验中，获得60nm的磨蚀量要50个小时，也就是 说约lnm每小时。第二个试验中所得到的表面粗糙度为Ra=0.005nm。 其申也推荐用金刚石代替一部分0"203的该方法适于获得很高的表面质 量，但是打磨陶瓷球体的磨蚀效率却还是一如既往地不令人满意。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务在于提供一种打磨陶瓷球体的方法和装置，使 得可能更为经济地制造具有所需品质和颗粒直径分散度(Streuung)小 的陶瓷球体。该任务可通过一种具有权利要求1所述特征的方法和具有权利要求 9所述特征的装置来解决。因为采用含有在人造树脂结合剂中的研磨颗粒的砂轮来进行打磨， 其中所述研磨颗粒包括大于50%的金刚石和小于5%的Cr203，所以在 砂轮或研磨层(Schldfbelag)磨损很小的条件下即能实现很高的磨蚀效 率。研磨颗粒不含0203，并且特别地研磨颗粒由纯粹的金刚石构成时 是有利的。而且，相对于最接近的现有技术可以达到接近十倍的磨蚀效 率，而平均表面粗糙度比现有技术中高IO个系数。研磨颗粒的金刚石 含量大于50% ，特别是大于90%并且尤其优选研磨颗粒由100%的金刚 石构成。有利的是人造树脂结合剂是热压的酚醛树脂结合剂或聚酰亚胺结 合剂，且优选孔容积接近零。砂轮具有优选D181 (根据FEPA-标准，平均颗粒直径=181^im)至 D2 (平均颗粒直径-2nm)的粒度，其中对于粗磨可使用D181至D25 的粒度，而对于细磨则优选粒度为D15至D2。当砂轮作为研磨层而固定在支撑盘上，特别是粘合在支撑盘上时， 其在使用中经过很微小的变形。当加入作为冷却润滑剂的珩磨油 (Hon61)时，磨损会进一步降低。本专利技术的另一个实施方式设计将两个砂轮用于Stone-to-Stone方法 中，其中特别地，两个砂轮基本上是结构相同的。因为在采用含有结合金刚石研磨颗粒的砂轮来打磨陶瓷球体的本 专利技术装置中，设计使砂轮含有人造树脂结合剂，特别是热压的酚醛树脂 结合剂，所以上述方法是可行的。而且，所述砂轮可以粘合在支撑盘上， 以便促进过程压力(verfahrensdruck)下的机械稳定性并且将制备砂轮 的材料消耗减少到最低限度。根据本专利技术，含有在人造树脂结合剂中的金刚石研磨颗粒的砂轮还 用于打磨陶瓷球体，特别在如同已知的用于打磨金属球体的传统的球磨 机中。附图说明以下根据附图以及根据三个实施例来阐述本专利技术。附图示出 图1:用于打磨球体的且具有砂轮和垂直驱动轴的装置；和 图2:以Stone-to-Stone方法来打磨球体且具有垂直轴的装置。 具体实施例方式图1中图示了具有垂直驱动轴的机器上的球体打磨的原理。图l概 略的显示了用于打磨球体的装置的俯视图和侧视图。而且，固定的导向 盘l优选由铸钢构成。导向盘l在其底边上具有环绕的导向槽，其中导 入许多待打磨的球体2。从底边过来，在支撑盘3上设置位于其上的研 磨层3a，该层通过驱动轴旋转。设计球体的入口和出口 4来装载和卸载 所述装置。图2显示了类似于图1中所示的研磨机。在该研磨机中，固定的导 向板1同样设置有研磨层la，并且该层设置在旋转的支撑盘3的研磨层 3a的对面。待打磨的球体2设置在两个研磨层la和3a之间。为进行研磨，在两个实施方式中都从上侧对固定的导向盘l施加压 力P。支撑板3通过驱动装置旋转，使得球体2在导向槽中滚动。所述 导向槽的不同区域内的速度差异引起研磨层相对于陶瓷球体表面的相对运动。于是，位于研磨层内的研磨颗粒导致球体表面磨损并由此改善 了表面质量和球体形状。因此，本专利技术的方法既可以在具有垂直驱动轴的球磨机上实施也可 以在具有水平驱动轴的球磨机上实施。在研磨过程中，添加珩磨油作为冷却润滑剂，其一方面用来环绕冲 洗研磨颗粒和陶瓷球体，另一方面也能将从砂轮表面脱落的研磨颗粒、 结合剂颗粒和球体磨屑运送走，从而使得后者不会粘附在球体表面并对 研磨过程起到消极影响。以下根据三个试验实施例来描述利用本专利技术方法所获得的效果。在试验1-3中采用直径为200mm且厚度为4mm的砂轮。砂轮粘合 在钢制的支撑盘上。添加生产商ML Lubrication GmbH的珩磨油 EMOL -0-HON 920 NV作为冷却润滑剂。压板由钢制成并且具有五个 环绕的槽。研磨在具有垂直轴的研磨机上进行，无储料槽(Magazin)。试验l:对初始尺寸为5.96mm至6.03mm的圆形氧化锆(Zr02)球体进行 加工。批料中约有140个球体。所得到的最终尺寸为5.50mm。打磨时 间为4小时的时候，磨蚀量为504nm。因此，磨蚀效率为约125jim每 小时。砂轮中的槽深度在试验结束后为0.5mm。试验2:对初始尺寸为5.72mm x 5.25mm的桶形Zr02球体进行加工。批料 中总共包括300个坯件(Rohlinge)。最终尺寸为5.15mm。打磨时间为 3.75小时的时候，平均磨蚀量为57(Him。对应的平均磨蚀效率为152pm 每小时。砂轮中的槽深度在试验结束后为0.94mm。试验3:对初始尺寸为从5.34mm的氮化硅(Si3N》球体进行加工。批料中有 300个坯件。最终尺寸为5.16mm。打磨时间为3.5小时的时候，平均磨 蚀量为180nm。平均磨蚀效率为51pm每小时。妙、轮中的槽深度在试验结束后为1.10mm。所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在球磨机中打磨由诸如氧化物陶瓷、碳化物、氮化硅、宝石和半宝石的陶瓷材料和／或玻璃构成的球体的方法，其特征在于，用含有在人造树脂结合剂中的研磨颗粒的砂轮（３ａ）来进行打磨，且所述的研磨颗粒包括大于５０％的金刚石构成和小于５％的Ｃｒ↓［２］Ｏ↓［３］。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔珀奇，瓦尔特卡，迈克尔豪贝特，卡尔奥托施托克，马尔科韦伯，
申请(专利权)人：亚特兰帝克有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]