CN101386154B - 一种树脂结合剂金刚石砂轮及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种树脂结合剂金刚石砂轮及其制作方法，树脂结合剂金刚石砂轮包括设置在基体上的磨料层，磨料层的组份包括金刚石磨料和树脂结合剂，磨料层的组份中还包括填充增强料：铜包铁粉。磨料层的组份还包括辅助磨料，辅助磨料为碳化硅、碳化硼、白刚玉、单晶刚玉和锆刚玉中的一种或一种以上的组合。一种树脂结合剂金刚石砂轮，金刚石磨料为5～15％，辅助磨料为10～25％，热固性聚酰亚胺树脂为25～50％，铜包铁粉为3～10％，碳化硅微粉为15～40％，金属氧化物的填料为0～8％，以上分别为磨料层中各物料所占有的体积百分比。本发明具有制作成本低、粘结力强、锋利性好、自锐性强、使用寿命长、磨切效果好的特点。

Description

一种树脂结合剂金刚石砂轮及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种树脂结合剂金刚石砂轮，特别是一种陶瓷墙、地砖精细修边用树脂结合剂金刚石砂轮及其制作方法，尤其适合于磨边。

背景技术

对于陶瓷釉面砖和抛光砖等的磨边，一般先用金属结合剂金刚石磨边砂轮粗磨后，再用树脂结合剂金刚石磨边砂轮精细修边，以达到砖的周边平直光滑的效果。通常的树脂结合剂金刚石磨边砂轮，使用酚醛树脂作结合剂，其磨料层中各物料占有的体积百分比：酚醛树脂为45-62％，金刚石磨料为18-25％，铜粉为10-18％，铅粉为5-10％，氧化铬填料为5-10％。这种砂轮一是由于使用大量的金刚石磨料和铜粉，制作成本比较高；二是采用酚醛树脂作结合剂，该种树脂结合剂金刚石磨边砂轮的金刚石颗粒和基体的粘结力比较差，导致磨削时金刚石大部分脱落，寿命比较短；三是在磨边砂轮上常常开设有与直径同方向的直槽，该直槽与陶瓷砖边棱平行而吻合，导致在磨切陶瓷釉面砖和抛光砖时，磨边砂轮一转动，直槽与陶瓷砖的边棱因高速旋转而发生碰撞，产生崩角或崩边的现象，甚至导致砂轮电机转不动，达不到平直光滑的效果，因此，令用户不太满意。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种结构简单合理、制作成本低、粘结力强、锋利性好、自锐性强、使用寿命长、磨切效果好的树脂结合剂金刚石砂轮及其制作方法，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种树脂结合剂金刚石砂轮，包括设置在基体上的磨料层，磨料层的组份包括金刚石磨料和树脂结合剂，其特征是磨料层的组份中还包括填充增强料：铜包铁粉。

所述磨料层的组份还包括辅助磨料，辅助磨料为碳化硅、碳化硼、白刚玉、单晶刚玉和锆刚玉中的一种或一种以上的组合，辅助磨料的目数与金刚石磨料的目数相同或接近。

所述填充增强料还包括碳化硅微粉，碳化硅微粉的目数细于1000目。

所述树脂结合剂为热固性聚酰亚胺树脂。

一种树脂结合剂金刚石砂轮，其特征是金刚石磨料为5～15％，辅助磨料为10～25％，热固性聚酰亚胺树脂为25～50％，铜包铁粉为3～10％，碳化硅微粉为15～40％，填料为0-8％，以上分别为磨料层中各物料所占有的体积百分比。

所述金刚石磨料为8～12％，辅助磨料为15～20％，热固性聚酰亚胺树脂为35～45％，铜包铁粉为4～8％，碳化硅微粉为15～25％，填料为0-8％，以上分别为磨料层中各物料所占有的体积百分比。

所述填料为氧化铬、氧化铁和氧化锌中的一种或一种以上的组合。

一种树脂结合剂金刚石砂轮，其特征是基体为环状的铝基体，磨料层为环状的树脂结合剂金刚石层，磨料层嵌设在基体上，并与其同心设置，磨料层上设置有一条或一条以上的斜槽，该斜槽与基体的直径方向呈12～45°。

所述斜槽的数目为二至五十条，斜槽间隔均匀的布置在磨料层上，基体上设置有一条或一条以上环形的沟槽，沟槽的截面呈燕尾状。

一种树脂结合剂金刚石砂轮的制作方法，其特征是首先制作环状的压环，在压环的顶部加工或镶嵌出二至五十条与其直径方向呈12°～45°的斜凸条，该斜凸条带有脱模锥度，斜凸条的宽度为0.5～5mm，高度为5～40mm，斜凸条的高度小于或等于磨料层的厚度，压环的顶部内凹，其内凹的倾角为1°～5°，在环状的基体上开设出一条或一条以上的环状的燕尾状沟槽；

按上述比例选取金刚石磨料、热固性聚酰亚胺树脂、辅助磨料、碳化硅微粉、铜包铁粉和填料，先把称好的热固性聚酰亚胺树脂、碳化硅微粉、铜包铁粉和填料混合后过200目筛，再将称好的金刚石磨料和辅助磨料用偶联剂润湿，再把上述配比好的混合料一起先手工搅拌，接着投入到搅拌机中搅拌均匀制得搅拌物；

与此同时，将圆形的底板放入环状的模套中，接着将环状的基体放置在底板上，基体的外壁和模套的内壁相贴合，然后将套有螺栓的模芯压接在基体上，螺栓朝下一端穿过基体中央后，与底板上的装配孔螺接，并固定基体，模芯朝下一端卡入基体中央的孔中，进一步加强底板、基体和模芯之间的连接，并将压环和模芯及模套锁紧，在模套内壁、基体和模芯外壁共同围成开口朝上的腔室，沟槽位于腔室内；

将适量的上述搅拌物倒入腔室内，然后将压环的顶部的斜凸条朝下对准腔室压下，在热压模机上依照热固性聚酰亚胺树脂的热压工艺进行热压成型后，脱模取出树脂结合剂金刚石砂轮经烘箱二次固化，通过磨床进行开刃处理后，即可投入使用。

本发明采用热固性聚酰亚胺树脂作结合剂制得的树脂结合剂金刚石砂轮，与采用酚醛树脂作结合剂制得的树脂结合剂金刚石砂轮相比，其耐温温度高出50℃以上，机械强度高30～40％，对金刚石颗粒和基体的粘结力都要好，砂轮的耐用度提高50％以上。

本发明使用大量辅助磨料碳化硅、碳化硼及白刚玉、单晶刚玉、锆刚玉等刚玉类磨料的一种或几种代替昂贵的人造金刚石，用铜包铁粉代替昂贵的铜粉，用导热系数高的碳化硅微粉代替昂贵的铜粉、铅粉、铝粉等其它金属粉，降低了原材料成本，又可显著提高树脂结合剂砂轮本体的传热散热效果和使用寿命，并大幅度地降低了制作成本，砂轮的锋利度好、使用寿命也得到延长，磨出的陶瓷墙、地砖的砖边平直光滑。

本发明在磨切时，由于磨料层上设置有二至五十条与直径方向呈15～45°的斜槽，也就是排屑槽，故可减少砂轮上磨削面的堵塞，增加锋利度。由于斜槽的角度设计，其不会与陶瓷砖边棱平行吻合，磨边时既不会使砖边棱和排屑槽产生崩角和崩边，而又能让冷却水流和磨屑顺利流出。因此，本发明具有冷却效果好、排屑效果好、不堵塞、持续锋利、自锐性强的特点。

附图说明

图1为本发明一实施例结构示意图。

图2为图1中的A-A向剖视结构示意图。

图3为图2中的B-B向局部剖视放大结构示意图。

图4为本发明中的压环的主视结构示意图。

图5为图4中的D-D向剖视结构示意图。

图6为图4中的C-C向局部剖视结放大构示意图。

图7为图5中的E处放大结构示意图。

图8为本发明中的制作模具分解结构示意图。

图9为本发明热压成型结构示意图。

图中：1为基体，1.1为沟槽，2为磨料层，2.1为斜槽，3为压环，3.1为斜凸条，4为螺栓，5为模芯，6为底板，6.1为装配孔，7为模套。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

第一实施例

参见图1-图9，本树脂结合剂金刚石砂轮，包括设置在基体1上的磨料层2，基体为环状的铝基体，磨料层为环状的树脂结合剂金刚石层，磨料层嵌设在基体上，并与其同心设置，磨料层上设置有十二条斜槽2.1，该斜槽与基体的直径方向呈12～45°，斜槽间隔均匀的布置在磨料层2上，基体1上设置有四条环形的沟槽1.1，沟槽的截面呈燕尾状。

磨料层的组份包括金刚石磨料、树脂结合剂、辅助磨料、碳化硅微粉、、铜包铁粉和金属氧化物的填料，其中，树脂结合剂为热固性聚酰亚胺，辅助磨料为碳化硅、碳化硼、白刚玉、单晶刚玉和锆刚玉中的一种或一种以上的组合，辅助磨料的目数与金刚石磨料的目数相同或接近，碳化硅微粉的目数细于1000目，也就是比1000目更细，填料为氧化铬、氧化铁和氧化锌中的一种或一种以上的组合。

上述各物料占有的体积百分比：金刚石磨料为5～15％，辅助磨料为10～25％，热固性聚酰亚胺树脂为25～50％，铜包铁粉为3～10％，碳化硅微粉为15～40％，其余为填料，填料为0-8％。

当然为了取得更好的效果，上述各物料占有的体积百分比也可以为：金刚石磨料为8～12％，辅助磨料为15～20％，热固性聚酰亚胺树脂为35～45％，铜包铁粉为3～8％，碳化硅微粉为15～25％，其余为填料，填料为0-8％。

制作时，首先制作环状的压环3，在压环的顶部加工或镶嵌出十二条与其直径方向呈15°的斜凸条3.1，该斜凸条带有脱模锥度，斜凸条的宽度L为2～3mm，高度H为12mm，斜凸条的高度小于磨料层的厚度，压环的顶部内凹，其内凹的倾角θ为1°～1.5°，在环状的基体1上开设出四个环状的燕尾沟槽1.1。然后，

1)称取热固性聚酰亚胺树脂150g，其密度为1.4g/cm³，占整个磨料层的体积百分比为40.7％，

2)称取铜包铁粉150g，其密度为8.0g/cm³，占整个磨料层的体积百分比为7.1％，

3)称取目数为1000目的碳化硅微粉180g，其密度为3.2g/cm³，占整个磨料层的体积百分比为21.4％，

4)称取填料：氧化铬30g粉料，其密度为5.21g/cm³，目数为300，占整个磨料层的体积百分比为2.2％，

5)将上述4个步骤称取的物料进行混合后过200目筛，形成混合料，

6)称取金刚石磨料100g，其密度为3.52g/cm³，目数为140，占整个磨料层的体积百分比为10.8％，

7)称取辅助磨料：碳化硅150g，其密度3.2g/cm³，目数为150，占整个磨料层的体积百分比为17.8％，

8)采用偶联剂对已称量好的金刚石磨料和辅助磨料进行润湿：用少量有机硅烷，如γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)将混合在一起的金刚石磨料和辅助磨料进行润湿，再把润湿后的金刚石磨料和辅助磨料和上述配比好的混合料一起先手工搅拌，其目的在于让润湿后的金刚石磨料和辅助磨料不要成团，先手工搅拌分散开，使润湿后的金刚石磨料和辅助磨料便于与其它物料：热固性聚酰亚胺树脂的树脂粉、铜包铁粉、碳化硅微粉和氧化铬混合均匀，接着投入到搅拌机中搅拌均匀制得搅拌物，待用。

一般情况下，有机硅烷的用量为3.75g左右，其用量一般为金刚石磨料和辅助磨料的重量和的1～2％。本发明所提供的技术方案中因物料被烧损而减小的体积非常小，故不予考虑。

与此同时，将圆形的底板6放入环状的模套7中，接着将环状的基体1放置在底板上，基体的外壁和模套的内壁相贴合，模芯5带有有凸台的一端朝下卡入基体中央的孔中，并压接在基体上，然后将套有螺栓4的模芯5压接在基体上，螺栓朝下一端穿过基体中央后，与底板上的装配孔螺接，并固定基体，模套内壁、基体和模芯外壁共同围成开口朝上的腔室，沟槽位于腔室内；

将适量的上述搅拌物倒入腔室内，然后将压环顶部的斜凸条朝下对准腔室压下，在热压模机上依照热固性聚酰亚胺树脂的热压工艺进行热压成型后，脱模取出树脂结合剂金刚石砂轮经烘箱二次固化，通过磨床进行开刃处理后，即可投入使用。

实际制作时，选取的底板6的直径为Φ200，环状的基体1的直径为Φ200，其与机器装配的装配孔的内径为Φ80，模芯5的外径为Φ120，上述各物料的总重为760g，总的体积为263.2cm³，

即150/1.4+150/8+180/3.2+30/5.21+100/3.52+150/3.2≌263.2。

将已经搅拌均匀的搅拌物，倒入上述环形腔室内，该环形腔室的外径为Φ200，内径为Φ120，欲压制的环状树脂结合剂金刚石砂轮的高度为12mm，

故成型后的树脂结合剂金刚石砂轮的体积应当为：

3.142×[(20/2)²-(12/2)²]×1.2＝241.3(cm³)，

由于基体1上设置有四条环形的沟槽1.1，故投料应稍多于此体积，故可将760g全部投入到环形腔室内，再经过上述热压工艺热压成型后，脱模取出树脂结合剂金刚石砂轮经烘箱二次固化，通过机床加工至所需尺寸，通过磨床进行开刃处理后，即可投入使用。

第二实施例

1)称取热固性聚酰亚胺树脂480g，其密度为1.4g/cm3，占整个磨料层的体积百分比为39.7％，

2)称取铜包铁粉320g，其密度为8.0g/cm3，占整个磨料层的体积百分比为4.6％，

3)称取目数为1000目的碳化硅微粉600g，其密度为3.2g/cm3，占整个磨料层的体积百分比为21.7％，

4)称取填料：氧化铬50g粉料，其密度为5.21g/cm3，占整个磨料层的体积百分比为1.1％

5)称取金刚石磨料300g，其密度为3.52g/cm3，占整个磨料层的体积百分比为9.9％，

6)称取辅助磨料：碳化硼500g，其密度为2.52g/cm3，占整个磨料层的体积百分比为23.0％，

其余未述部分见第一实施例，不再重复。

Claims (8)

1.一种树脂结合剂金刚石砂轮，包括设置在基体(1)上的磨料层(2)，磨料层的组份包括金刚石磨料和树脂结合剂，其特征是磨料层的组份中还包括填充增强料、辅助磨料和填料，填充增强料包括铜包铁粉和碳化硅微粉；树脂结合剂为热固性聚酰亚胺树脂；其中，金刚石磨料为5～15％，辅助磨料为10～25％，热固性聚酰亚胺树脂为25～50％，铜包铁粉为3～10％，碳化硅微粉为15～40％，填料为0～8％，以上分别为磨料层中各物料所占有的体积百分比。

2.根据权利要求1所述树脂结合剂金刚石砂轮，其特征是所述金刚石磨料为8～12％，辅助磨料为15～20％，热固性聚酰亚胺树脂为35～45％，铜包铁粉为4～8％，碳化硅微粉为15～25％，填料为0～8％，以上分别为磨料层中各物料所占有的体积百分比。

3.根据权利要求1或2所述树脂结合剂金刚石砂轮，其特征是所述辅助磨料为碳化硅、碳化硼、白刚玉、单晶刚玉和锆刚玉中的一种或一种以上的组合，辅助磨料的目数与金刚石磨料的目数相同或接近。

4.根据权利要求1或2所述树脂结合剂金刚石砂轮，其特征是所述碳化硅微粉的目数细于1000目。

5.根据权利要求1或2所述树脂结合剂金刚石砂轮，其特征是所述填料为氧化铬、氧化铁和氧化锌中的一种或一种以上的组合。

6.根据权利要求1或2所述树脂结合剂金刚石砂轮，其特征是基体(1)为环状的铝基体，磨料层(2)为环状的树脂结合剂金刚石层，磨料层嵌设在基体上，并与其同心设置，磨料层上设置有一条或一条以上的斜槽(2.1)，该斜槽与基体的直径方向呈12～45°。

7.根据权利要求6所述树脂结合剂金刚石磨边砂轮，其特征是所述斜槽(2.1)的数目为二至五十条，斜槽间隔均匀的布置在磨料层(2)上，基体(1)上设置有一条或一条以上环形的沟槽(1.1)，沟槽的截面呈燕尾状。

8.根据权利要求7所述树脂结合剂金刚石砂轮的制作方法，其特征是首先制作环状的压环(3)，在压环的顶部加工或镶嵌出二至五十条与其直径方向呈12°～45°的斜凸条(3.1)，该斜凸条带有脱模锥度，斜凸条的宽度(L)为0.5～5mm，高度(H)为5～40mm，斜凸条的高度小于或等于磨料层的厚度，压环的顶部内凹，其内凹的倾角(θ)为1°～5°，在环状的基体(1)上开设出一条或一条以上的环状的燕尾状沟槽(1.1)；

按上述比例选取金刚石磨料、热固性聚酰亚胺树脂、辅助磨料、碳化硅微粉、铜包铁粉和填料，先把称好的热固性聚酰亚胺树脂、碳化硅微粉、铜包铁粉和填料混合后过200目筛，再将称好的金刚石磨料和辅助磨料用偶联剂润湿，再把上述配比好的混合料一起先手工搅拌，接着投入到搅拌机中搅拌均匀制得搅拌物；

与此同时，将圆形的底板(6)放入环状的模套(7)中，接着将环状的基体(1)放置在底板上，基体的外壁和模套的内壁相贴合，然后将套有螺栓(4)的模芯(5)压接在基体上，螺栓朝下一端穿过基体中央后，与底板上的装配孔螺接，并固定基体，模芯朝下一端卡入基体中央的孔中，进一步加强底板、基体和模芯之间的连接，并将压环和模芯及模套锁紧，在模套内壁、基体和模芯外壁共同围成开口朝上的腔室，沟槽位于腔室内；

将适量的上述搅拌物倒入腔室内，然后将压环的顶部的斜凸条朝下对准腔室压下，在热压模机上依照热固性聚酰亚胺树脂的热压工艺进行热压成型后，脱模取出树脂结合剂金刚石砂轮经烘箱二次固化，通过磨床进行开刃处理后，即可投入使用。

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