CN100500375C - 平面不锈钢的半固着磨粒抛光方法 - Google Patents
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Abstract
一种平面不锈钢的半固着磨粒抛光方法，采用半固着磨粒磨具，不锈钢工件的平面与所述半固着磨粒磨具以面面接触形式相互作用，加工载荷在20～200kPa之间，磨具转速在20～200rpm之间，由驱动装置带动半固着磨粒磨具在不锈钢工件的平面上转动。本发明提供一种降低磨粒粒度分布均匀程度对加工精度的影响、加工效率高、降低成本的平面不锈钢的半固着磨粒抛光方法。
Description
技术领域
本发明属于精密与超精密加工领域，尤其涉及到一种不锈钢平面的抛光方法。
背景技术
不锈钢材料在医疗器械、食品工业用具、厨房用具、建筑装饰等方面有着广泛的应用。随着科技的发展以及人民生活水平的提高，对不锈钢的表面质量、高光泽度和高使用寿命提出了更高的要求。
现有不锈钢表面加工主要包括磨削、粗研、精研、粗机械抛光、精机械抛光、化学抛光或电化学抛光等步骤。粗研、精研、机械抛光工序的目的是使不锈钢表面的粗糙度逐渐降低至可进行化学抛光或电化学抛光的程度。粗研、精研、机械抛光通常采用游离磨粒加工方法，对于粗研、精研工序中，加工精度受磨粒粒度分布均匀程度影响大，加工效率低且磨料耗费大。
发明内容
为了克服已有的不锈钢平面的粗研和精研工序中受到磨粒粒度分布均匀程度影响大、加工精度低、加工效率低、磨料损耗大的不足，本发明提供一种降低磨粒粒度分布均匀程度对加工精度的影响、加工效率高、降低成本的平面不锈钢的半固着磨粒抛光方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种平面不锈钢的半固着磨粒抛光方法，采用半固着磨粒磨具，不锈钢工件的平面与所述半固着磨粒磨具以面面接触形式相互作用.
作为优选的一种方案：加工载荷在20～200kPa之间，磨具转速在20～200rpm之间，由驱动装置带动半固着磨粒磨具在不锈钢工件的平面上转动。
作为优选的另一种方案：控制加工温度的方式：在不锈钢工件的平面与所述半固着磨粒磨具的接触面供给雾状冷却液，供给量可以根据要求进行调节。
进一步，所述的雾状冷却液为结合剂、纯水或碱性溶液。
作为优选的再一种方案：所述的半固着磨粒磨具中的磨粒之间以半固着方式粘结，所述的磨具中的各个组分的质量百分比为：磨粒80％～94％，结合剂6％～20％。
再进一步，所述的磨粒为以下之一：①氧化铝磨粒、②金刚石、③刚玉、④金刚砂、⑤石榴石、⑥人造金刚砂、⑦碳化硅、⑧碳化硼。
本发明的技术构思为：磨削后的不锈钢平面，经过一道半固着磨粒加工工序即可使工件表面粗糙度达到粗机械抛光后的水平，从而达到减少工序、提高加工效率、降低成本的效果。
磨粒通过胶粘剂以半固着的方式粘结在一起，粘结强度介于游离与固着之间。在精密超精密加工过程中，较高的粘结强度与良好的自锐性使半固着磨粒磨具能长时间保持较高的材料去除率。又由于半固着磨粒磨具对硬质大颗粒具有的“陷阱”效应——侵入加工区域的硬质大颗粒陷入磨具表层且所分担载荷与磨粒相同，有效缓解甚至消除了硬质大颗粒多工件造成的损伤，保证了加工质量和一致性，降低返工率及废品率，从而在保证高加工精度的同时获得较高的加工效率。
按照本发明的工艺加工10～20分钟后的不锈钢平面表面粗糙度可达Ra 0.02～0.03μm，Rmax 0.04～0.08μm，材料去除率达0.2～1μm/min，加工后表面有肉眼可辨的浅细划痕。之后再经10～20分钟的精机械抛光，工件表面划痕去除，呈现出细微凹凸不平是工件不规则晶向所致，再经10～20分钟的化学或电化学抛光，可获得不锈钢镜面工件。经上述工序不锈钢镜面加工的一次成品率达96％。
本发明的有益效果主要表现在：1、降低磨粒粒度分布均匀程度对加工精度的影响；2、加工效率高；3、降低成本；4、减少加工工序、提高一次成品率。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述。
一种平面不锈钢的半固着磨粒抛光方法，采用半固着磨粒磨具，不锈钢工件的平面与所述半固着磨粒磨具以面面接触形式相互作用。
加工载荷在20～200kPa之间，磨具转速在20～200rpm之间，由驱动装置带动半固着磨粒磨具在不锈钢工件的平面上转动。
控制加工温度的方式：在不锈钢工件的平面与所述半固着磨粒磨具的接触面供给雾状冷却液，供给量可以根据要求进行调节。所述的雾状冷却液为结合剂、纯水或碱性溶液。
所述的半固着磨粒磨具中的磨粒之间以半固着方式粘结，所述的磨具中的各个组分的质量百分比为：磨粒80％～94％，结合剂6％～20％。再进一步，所述的磨粒为以下之一：①氧化铝、②金刚石、③刚玉、④金刚砂、⑤石榴石、⑥人造金刚砂、⑦碳化硅、⑧碳化硼。优选为氧化铝磨粒。
按照本发明的工艺加工10～20分钟后的不锈钢平面表面粗糙度可达Ra 0.02～0.03μm，Rmax 0.04～0.08μm，材料去除率达0.2～1μm/min，加工后表面有肉眼可辨的浅细划痕。之后再经10～20分钟的精机械抛光，工件表面划痕去除，呈现出细微凹凸不平是工件不规则晶向所致，再经10～20分钟的化学或电化学抛光，可获得不锈钢镜面工件。经上述工序不锈钢镜面加工的一次成品率达96％。
磨粒可以使用金刚石、刚玉、金刚砂、石榴石、人造金刚砂、碳化硅、碳化硼等。所使用的磨粒的粒径大约是30μm以下的，合适的粒径范围是1～30μm。所述结合剂包括胶粘剂1％～10％，添加剂5％～15％。所述的胶粘剂可为以下一种或几种混合：①淀粉类胶粘剂、②植物胶类胶粘剂、③天然高分子类胶粘剂、④纤维素类胶粘剂、⑤半合成物类胶粘剂、⑥合成物类胶粘剂、⑦树脂类胶粘剂。所述的磨具添加剂包括以下一种或几种混合：①防水剂、②填充剂、③消泡剂。所述的防水剂为硅油或硅乳胶，其质量百分比为5％～10％。所述的消泡剂为磷酸三丁脂类消泡剂，其质量百分比为0.01％～1％。所述的填充剂为石墨、铜粉或两者的混合物，其质量百分比为3％～8％。
本实施例的半固着磨粒磨具的加工方法，包括以下步骤：(1)将磨粒、胶粘剂、添加剂混合，各自的质量百分比为：磨粒80％～94％，胶粘剂1％～10％，添加剂5％～10％，搅拌均匀，过筛并加水混合；
(2)将混合料倒入模具内，浇注成型；
(3)将浇注好的磨具进行消除气泡处理；
(4)消除气泡后，将磨具放入烘箱内烘干固化，脱模后制得半固着磨粒磨具。
所述的(4)中，烘箱内30～90℃温度下烘烤24～96小时。
实例1：使用1000#氧化铝磨粒的PVA(聚乙烯醇)为结合剂的半固着磨粒磨具，工件为磨削后长方体9Cr18不锈钢，尺寸为52mm×48mm×6mm，工件表面Ra值为0.31μm，加工载荷为20kPa，磨具转速为20rpm，冷却液为纯水，加工时间20分钟后，表面粗糙度达Ra0.03μm，Rmax0.06μm，材料去除率为0.2μm/min。
实例2：使用1000#氧化铝磨粒的CMC(羧甲基纤维素钠)为结合剂的半固着磨粒磨具，工件为磨削后长方体1Cr17Ni2不锈钢，尺寸为52mm×48mm×6mm，工件表面Ra值为0.32μm，加工载荷为110kPa，磨具转速为110rpm，冷却液为纯水，加工时间15分钟后，表面粗糙度达Ra0.025μm，Rmax0.05μm，材料去除率为0.6μm/min。
实例3：使用3000#氧化铝磨粒的PVA(聚乙烯醇)为结合剂的半固着磨粒磨具，工件为磨削后长方体9Cr18不锈钢，尺寸为52mm×48mm×6mm，工件表面Ra值为0.32μm，加工载荷为200kPa，磨具转速为200rpm，冷却液为KOH溶液，加工时间10分钟后，表面粗糙度达Ra0.02μm，Rmax0.04μm，材料去除率为0.2μm/min。
实例4：使用2000#CBN磨粒的PVA(聚乙烯醇)为结合剂的半固着磨粒磨具，工件为磨削后长方体9Cr18不锈钢，尺寸为52mm×48mm×6mm，工件表面Ra值为0.35μm，加工载荷为180kPa，磨具转速为180rpm，冷却液为NaOH溶液，加工时间10分钟后，表面粗糙度达Ra0.02μm，Rmax0.035μm，材料去除率为0.8μm/min。
实例5：使用600#人造金刚砂磨粒的阿拉伯胶为结合剂的半固着磨粒磨具，工件为磨削后长方体1Cr17Ni2不锈钢，尺寸为52mm×48mm×6mm，工件表面Ra值为0.32μm，加工载荷为120kPa，磨具转速为80rpm，冷却液为水溶液，加工时间15分钟后，表面粗糙度达Ra0.025μm，Rmax0.05μm，材料去除率为0.8μm/min。
实例6：使用3000#CBN磨粒的PVA(聚乙烯醇)为结合剂的半固着磨粒磨具，工件为磨削后长方体1Cr17Ni2不锈钢，尺寸为52mm×48mm×6mm，工件表面Ra值为0.33μm，加工载荷为200kPa，磨具转速为100rpm，冷却液为NaOH溶液，加工时间10分钟后，表面粗糙度达Ra 0.02μm，Rmax 0.04μm，材料去除率为0.7μm/min。
实例7：使用1000#刚玉磨粒的阿拉伯胶为结合剂的半固着磨粒磨具，工件为磨削后长方体9Cr18不锈钢，尺寸为52mm×48mm×6mm，工件表面Ra值为0.32μm，加工载荷为50kPa，磨具转速为60rpm，冷却液为水溶液，加工时间15分钟后，表面粗糙度达Ra 0.03μm，Rmax 0.05μm，材料去除率为0.5μm/min。
Claims (2)
1、一种平面不锈钢的半固着磨粒抛光方法，所述抛光方法采用半固着磨粒磨具，不锈钢工件的平面与所述半固着磨粒磨具以面面接触形式相互作用；加工载荷在20～200kPa之间，磨具转速在20～200rpm之间，由驱动装置带动半固着磨粒磨具在不锈钢工件的平面上转动；控制加工温度的方式：在不锈钢工件的平面与所述半固着磨粒磨具的接触面供给雾状冷却液，供给量可以根据要求进行调节；所述的雾状冷却液为纯水或碱性溶液，其特征在于：所述的半固着磨粒磨具中的磨粒之间以半固着方式粘结，所述的磨具中的各个组分的质量百分比为：磨粒80％～94％，结合剂6％～20％。
2、如权利要求1所述的平面不锈钢的半固着磨粒抛光方法，其特征在于：所述的磨粒为以下之一：①氧化铝磨粒、②金刚石、③刚玉、④金刚砂、⑤石榴石、⑥人造金刚砂、⑦碳化硅、⑧碳化硼。
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