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CN113211334A - 一种自锐性树脂结合剂金刚石砂轮及其制备方法 - Google Patents

一种自锐性树脂结合剂金刚石砂轮及其制备方法 Download PDF

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CN113211334A CN202110573059.XA CN202110573059A CN113211334A CN 113211334 A CN113211334 A CN 113211334A CN 202110573059 A CN202110573059 A CN 202110573059A CN 113211334 A CN113211334 A CN 113211334A
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郭卫华
赵秀香
张政权
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Abstract

本发明公开了一种自锐性树脂结合剂金刚石砂轮及其制备方法，砂轮配方为：泡沫金刚石体积比为15％‑65％，酚醛树脂粉体积比为15‑45％，氧化铬体积比为2‑15％，氧化锌体积比为0‑15％，石墨体积比为2‑10％，碳化硅体积比为16‑50％，造孔剂体积比为0‑3％，偶联剂积比为0‑3％，湿润剂体积比为0‑5％。本发明制备的自锐性树脂结合剂金刚石砂轮与现有的砂轮相比，本发明采用加入泡沫金刚石、造孔剂、湿润剂以及偶联剂，利用泡沫金刚石与结合剂之间的有效接触面积增大，加上其泡沫结构与结合剂的镶嵌作用，磨粒不会整颗脱落，金刚石砂轮在使用过程中消耗均匀，能有效地减少修整次数且保持良好的磨削力，同时提高磨具自锐性，有效降低切削损伤，改善工件表面加工质量。

Description

一种自锐性树脂结合剂金刚石砂轮及其制备方法
技术领域
本发明涉及磨具加工技术领域，尤其涉及一种自锐性树脂结合剂金刚石砂轮及其制备方法。
背景技术
金刚石复合片磨削加工过程中，树脂结合剂金刚石砂轮会出现钝化导致自锐性减弱的情况，为了保持砂轮的锋利性和加工效率，就需要频繁的修整砂轮，频繁修整会降低砂轮的使用寿命，也会降低加工效率。本发明尝试在砂轮磨料中采用加入泡沫金刚石和一种造孔剂及偶联剂，金刚石磨粒可以通过自身局部破碎而产生新的微切削刃，且增强容屑的能力。具有较高的气孔率，空隙尺寸均匀可控，能够有效地提升金刚石砂轮的容屑空间，提高金刚石砂轮的散热性能，降低磨削区温度，更好的增强金刚石砂轮的出刃能力及自锐性。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种自锐性树脂结合剂金刚石砂轮及其制备方法，具体而言通过以下技术方案实现：
本发明所述的一种自锐性树脂结合剂金刚石砂轮及其制备方法，砂轮配方为：泡沫金刚石体积比为15％-65％，酚醛树脂粉体积比为15-45％，氧化铬体积比为2-15％，氧化锌体积比为0-15％，石墨体积比为2-10％，碳化硅体积比为16-50％，造孔剂体积比为0-3％，偶联剂积比为0-3％，湿润剂体积比为0-5％。
优选的，所述造孔剂为直径0.2-0.5mm的氧化铝空心球。
优选的，所述偶联剂优选为KH792。
优选的，所述湿润剂为甲酚。
优选的，所述泡沫金刚石为裸料和镀敷料的混合物，其裸料与镀敷料的体积比为1：1，镀敷料的镀敷层为镍。
一种自锐性树脂结合剂金刚石砂轮及其制备方法，包括以下步骤：
(1)按体积比称取酚醛树脂粉、氧化铬、氧化锌、石墨、碳化硅,在三维混料机里进行搅拌1-3小时，取出过100目筛网三遍，取筛下物；
(2)按体积比称取泡沫金刚石、偶联剂和湿润剂并与(1)中混好的筛下物，在三维混料机里进行均匀搅拌1-3小时，取出过100目筛网三遍，取筛下物得到成型料；
(3)按体积比称取造孔剂并与(2)中得到的成型料搅拌均匀得到备用料；
(4)将(3)中得到的备用料和已经处理过的基体放入模具中压制成型，压力为2-8Mpa，压制温度为180-230℃，保压时间为40-120分钟；
(5)将(4)放在烘箱中，按照1℃/min的升温速率升温至180-230℃，保温12-24h，然后冷却至室温，得到所需的砂轮毛坯；
(6)将(5)所得砂轮毛坯进行基体加工、内外圆及砂轮层修整即得砂轮成品。
本发明的有益效果：本发明制备的自锐性树脂结合剂金刚石砂轮以泡沫金刚石、酚醛树脂粉、氧化铬、氧化锌、石墨、碳化硅、造孔剂、偶联剂以及湿润剂为主要原料，以氧化铝空心球为造孔剂，以甲酚为湿润剂，选用KH792型号的偶联剂。与现有的砂轮相比，本发明采用加入泡沫金刚石、造孔剂、湿润剂以及偶联剂，利用泡沫金刚石与结合剂之间的有效接触面积增大，加上其泡沫结构与结合剂的镶嵌作用，磨粒不会整颗脱落，金刚石砂轮在使用过程中消耗均匀，能有效地减少修整次数且保持良好的磨削力，同时提高磨具自锐性，有效降低切削损伤，改善工件表面加工质量。
具体实施方式
本发明自锐性树脂结合剂金刚石砂轮配方为：泡沫金刚石体积比为15％-65％，酚醛树脂粉体积比为15-45％，氧化铬体积比为2-15％，氧化锌体积比为0-15％，石墨体积比为2-10％，碳化硅体积比为16-50％，造孔剂体积比为0-3％，偶联剂积比为0-3％，湿润剂体积比为0-5％。造孔剂为直径0.2-0.5的氧化铝空心球，偶联剂优选为KH792，湿润剂为甲酚。
本发明制得自锐性树脂结合剂金刚石砂轮包括以下步骤：
(1)按体积比称取酚醛树脂粉、氧化铬、氧化锌、石墨、碳化硅,在三维混料机里进行搅拌1-3小时，取出过100目筛网三遍，取筛下物；
(2)按体积比称取泡沫金刚石、偶联剂和湿润剂并与(1)中混好的筛下物，在三维混料机里进行均匀搅拌1-3小时，取出过100目筛网三遍，取筛下物得到成型料；
(3)按体积比称取造孔剂并与(2)中得到的成型料搅拌均匀得到备用料；
(4)将(3)中得到的备用料和已经处理过的基体放入模具中压制成型，压力为2-8Mpa，压制温度为180-230℃，保压时间为40-120分钟；
(5)将(4)放在烘箱中，按照1℃/min的升温速率升温至180-230℃，保温12-24h，然后冷却至室温，得到所需的砂轮毛坯；
(6)将(5)所得砂轮毛坯进行基体加工、内外圆及砂轮层修整即得砂轮成品。
对于步骤(4)中砂轮上面是磨料层，下面是基体，已经处理过的基体就是粗加工过的。
本发明选用的泡沫金刚石为裸料和镀敷料的混合物，其体积比为1：1。泡沫金刚石的粒度为140/170碳化硅粒度为W20,酚醛树脂粉为1000目，氧化铬为800目，氧化锌为1000目，石墨为2000目(目指粉碎细度)，氧化铝空心球直径为0.2-0.3mm。
在不同体积比和条件下制得六中不同规格的砂轮，如表1所示。
表1为实施例1-实施例6在不同体积比和条件下制得的砂轮
Figure BDA0003083281920000031
Figure BDA0003083281920000041
实施例1:在实施例1的体积比和条件下制得的砂轮半径为150mm，砂轮厚度为6mm，在同等加工条件下，磨削同样规格的工件，将此砂轮与普通砂轮磨削性能进行对比，如表2所示：
表2为本发明砂轮与普通砂轮磨削性能对比情况
Figure BDA0003083281920000042
Figure BDA0003083281920000051
实施例2:在实施例2的体积比和条件下制得的砂轮半径为200mm，砂轮厚度为5mm，在同等加工条件下，磨削同样规格的工件，将此砂轮与普通砂轮磨削性能进行对比，如表3所示：
表3为本发明砂轮与普通砂轮磨削性能对比情况
普通砂轮 本发明砂轮
砂轮磨削寿命(可磨工件数量) 25万 38万
单次进刀量(mm) 0.4 0.6
磨削工件温度(℃) 55 35
砂轮耐用度(件) 4500 8500
表面粗糙度(Ra) 0.7 0.3
实施例3:在实施例3的体积比和条件下制得的砂轮半径为300mm，砂轮厚度为5mm，在同等加工条件下，磨削同样规格的工件，将此砂轮与普通砂轮磨削性能进行对比，如表4所示：
表4为本发明砂轮与普通砂轮磨削性能对比情况
普通砂轮 本发明砂轮
砂轮磨削寿命(可磨工件数量) 28万 43万
单次进刀量(mm) 0.25 0.45
磨削工件温度(℃) 40 20
砂轮耐用度(件) 7000 12000
表面粗糙度(Ra) 0.55 0.25
实施例4:在实施例4的体积比和条件下制得的砂轮半径为350mm，砂轮厚度为8mm，在同等加工条件下，磨削同样规格的工件，将此砂轮与普通砂轮磨削性能进行对比，如表5所示：
表5为本发明砂轮与普通砂轮磨削性能对比情况
普通砂轮 本发明砂轮
砂轮磨削寿命(可磨工件数量) 60万 90万
单次进刀量(mm) 0.35 0.6
磨削工件温度(℃) 50 30
砂轮耐用度(件) 5000 9000
表面粗糙度(Ra) 0.65 0.3
实施例5:在实施例5的体积比和条件下制得的砂轮半径为400mm，砂轮厚度为4mm，在同等加工条件下，磨削同样规格的工件，将此砂轮与普通砂轮磨削性能进行对比，如表6所示：
表6为本发明砂轮与普通砂轮磨削性能对比情况
普通砂轮 本发明砂轮
砂轮磨削寿命(可磨工件数量) 50万 80万
单次进刀量(mm) 0.38 0.65
磨削工件温度(℃) 55 30
砂轮耐用度(件) 6000 9500
表面粗糙度(Ra) 0.62 0.32
实施例6:在实施例6的体积比和条件下制得的砂轮半径为450mm，砂轮厚度为3mm，在同等加工条件下，磨削同样规格的工件，将此砂轮与普通砂轮磨削性能进行对比，如表7所示：
表7为本发明砂轮与普通砂轮磨削性能对比情况
普通砂轮 本发明砂轮
砂轮磨削寿命(可磨工件数量) 35万 60万
单次进刀量(mm) 0.25 0.4
磨削工件温度(℃) 53 28
砂轮耐用度(件) 5500 8800
表面粗糙度(Ra) 0.5 0.25
由表2至表7可得，在同等加工条件下，磨削同样规格的工件，相比于普通砂轮，本发明加入泡沫金刚石、造孔剂以及偶联剂制的砂轮，其砂轮磨削性能及自锐性好，提高了砂轮耐用度与磨削效率，同时磨削加工区温度低，可避免烧伤，大大提高了磨削表面质量，磨削后的工件表面粗糙度降低，这些都优于市面上普通砂轮，在实际加工过程中，这不但节省了成本，而且也提高了工件整体的质量。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种自锐性树脂结合剂金刚石砂轮及其制备方法，其特征在于：砂轮配方为：泡沫金刚石体积比为15％-65％，酚醛树脂粉体积比为15-45％，氧化铬体积比为2-15％，氧化锌体积比为0-15％，石墨体积比为2-10％，碳化硅体积比为16-50％，造孔剂体积比为0-3％，偶联剂积比为0-3％，湿润剂体积比为0-5％。
2.根据权利要求1所述的一种自锐性树脂结合剂金刚石砂轮及其制备方法，其特征在于：所述造孔剂为直径0.2-0.5mm的氧化铝空心球。
3.根据权利要求1所述的一种自锐性树脂结合剂金刚石砂轮及其制备方法，其特征在于：所述偶联剂优选为KH792。
4.根据权利要求1所述的一种自锐性树脂结合剂金刚石砂轮及其制备方法，其特征在于：所述湿润剂为甲酚。
5.根据权利要求1所述的一种自锐性树脂结合剂金刚石砂轮及其制备方法，其特征在于：所述泡沫金刚石为裸料和镀敷料的混合物，其裸料与镀敷料的体积比为1：1，镀敷料的镀敷层为镍。
6.一种如权利要求1至5任一项所述的一种自锐性树脂结合剂金刚石砂轮及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按体积比称取酚醛树脂粉、氧化铬、氧化锌、石墨、碳化硅,在三维混料机里进行搅拌1-3小时，取出过100目筛网三遍，取筛下物；
(2)按体积比称取泡沫金刚石、偶联剂和湿润剂并与(1)中混好的筛下物，在三维混料机里进行均匀搅拌1-3小时，取出过100目筛网三遍，取筛下物得到成型料；
(3)按体积比称取造孔剂并与(2)中得到的成型料搅拌均匀得到备用料；
(4)将(3)中得到的备用料和已经处理过的基体放入模具中压制成型，压力为2-8Mpa，压制温度为180-230℃，保压时间为40-120分钟；
(5)将(4)放在烘箱中，按照1℃/min的升温速率升温至180-230℃，保温12-24h，然后冷却至室温，得到所需的砂轮毛坯；
(6)将(5)所得砂轮毛坯进行基体加工、内外圆及砂轮层修整即得砂轮成品。
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