CN102717341B - 树脂基软性成型磨具及其抛光方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供一种树脂基软性成型磨具及其抛光方法。从根本上完全改良了现有技术中的磨具状况，提出了一种全新的高精度耐磨磨具。为此本发明由质量百分比如下的各个材料制成：由醋酸乙烯酯树脂：13.6%-19.4%以及聚对苯二甲酸丁二醇酯：17.3%-22%组成的树脂基；聚二甲基硅氧烷：14.4%-23.3%；玻璃纤维：1.4%-4.5%；碳化硅：26%-32%；增亮剂：0-1.2%；石蜡：7%-11%。由于采用了本发明所述技术方案，详细说明了本发明树脂基软性成型磨具的组成以及制作工艺，并且提出了本发明的使用方法，使得本领域技术人员能制作出高效的精细切割加工磨具。
Description
技术领域
本发明涉及一种磨具，尤其涉及一种树脂基软性成型磨具以及该磨具的制备、抛光方法。
背景技术
磨削加工中需要采用各种磨具，例如砂轮是磨削加工中最主要的一类磨具。由于磨料、结合剂及制造工艺不同，砂轮的特性差别很大，因此对磨削的加工质量、生产率和经济性有着重要影响。砂轮的特性主要是由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸等因素决定。使用时高速旋转，可对金属或非金属工件的外圆、内圆、平面和各种型面等进行粗磨、半精磨和精磨以及开槽和切断等。
但是现有技术中的硬质的砂轮，对于表面精度要求高的加工，根本无法保证，而且砂轮的使用磨损损耗大，且产生各种废屑，严重污染工作环境。对此，现有技术中开始采用树脂基磨具，如沈阳中科超硬磨具磨削研究所的申请号：CN200910187250.X的发明专利《一种树脂CBN端面磨砂轮》中就公开了一种树脂CBN端面磨砂轮，包括基体和工作磨料层，所述工作磨料层成分为树脂结合剂、混合填料；所述树脂结合剂为普通树脂砂轮用酚醛树脂；所述混合填料为(体积百分比)：石墨5-20%、碳化硅5-30%、SIO25-30%、金刚石10-20%、CBN20-30%。本发明的有益效果是：该发明提供的树脂结合剂的CBN砂轮，提高了结合剂对磨料的润湿性、结合剂硬度、耐磨性等，实现CBN砂轮的预期整体指标。该种树脂结合剂的CBN砂轮具有高韧性、高强度、把持力高且产品质量稳定。但是这个专利所采用的是普通砂轮添加酚醛树脂，并没有很好地提升砂轮的性能。虽然在损耗方面有所减少，但是无法提供产品的加工精度，确切的说，无法保证磨具表面和加工面的切合结合。
此外还有申请号为CN201110076155.X的发明专利《一种高性能绿色树脂磨具及其制备方法》，该发明公开了一种高性能绿色树脂磨具，包括增强层和研磨层，其特征在于：所述研磨层由磨料、结合剂、填料、颜料按重量比70-110:15-25:3-9:3-8制备而成，其中所述磨料由棕刚玉、单晶刚玉和陶瓷刚玉混合而成。该发明的高性能绿色树脂磨具磨削率高、不伤工件并且绿色环保，能满足高端行业的需求，是一种性能优良的绿色磨具。同样，该发明也没有提高产品加工精度的效果。
综上，我们希望能找到一种在减少磨具损耗的前提下，同时还能提高加工精度的磨具。这样能大大提高加工业的生产效率和质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种树脂基软性成型磨具以及该磨具的抛光方法。从根本上完全改良了现有技术中的磨具状况，提出了一种全新的高精度耐磨磨具。
为了达到所述目的，本发明树脂基软性成型磨具，由质量百分比如下的各个材料制成：
由醋酸乙烯酯树脂：13.6%-19.4%以及聚对苯二甲酸丁二醇酯：17.3%-22%组成的树脂基；
聚二甲基硅氧烷（PDMSA）：14.4%-23.3%；
玻璃纤维：1.4%-4.5%；
碳化硅（SiC）：26%-32%；
增亮剂：0-1.2%；
石蜡：7%-11%。
优选的，由质量百分比如下的各个材料制成：
由醋酸乙烯酯树脂：17.4%以及聚对苯二甲酸丁二醇酯：21.3%组成的树脂基；
聚二甲基硅氧烷（PDMSA）：15%
玻璃纤维：3.3%
碳化硅（SiC）：31%
增亮剂：1%
石蜡：11%。
进一步的，本发明还可以由质量百分比如下的各个材料制成：
由聚对苯二甲酸丁二醇酯：32.3%-41%组成的树脂基；
聚二甲基硅氧烷（PDMSA）：14.4%-23.3%
玻璃纤维：1.4%-4.5%
碳化硅（SiC）：26%-36%
增亮剂：0-1.2%
石蜡：7%-11%。
优选的，本发明由质量百分比如下的各个材料制成：
由聚对苯二甲酸丁二醇酯：33%组成的树脂基；
聚二甲基硅氧烷（PDMSA）：22%
玻璃纤维：4%
碳化硅（SiC）：34%
增亮剂：1%
石蜡：7%。
本发明还包括一种制作树脂基软性成型磨具的制作方法，包括，按上述配方配置软性高聚合物树脂基热塑性材料，先将树脂基与玻璃纤维及磨粒制成微小颗粒状预浸料，树脂基、磨粒和玻璃纤维加热至90℃，充分搅拌使之混合均匀，在0.45MPa压力下实现玻璃纤维和磨粒与树脂基材料完全渗透，形成树脂基复合材料颗粒，然后实施成型工序:将树脂基复合材料颗粒加热至225±5℃，树脂基复合材料完全溶解，通过采用凹凸面拓印式制模法，在模具中装入驱动杆，将树脂基复合材料制剂注入成型模具中，注射压力为0.7MPa，注射成形后分两次保压，初次保压时间为40分钟，保压压力0.6MPa，使磨具初步固化，二次保压时间为120分钟，保压压力0.45MPa，使磨具完全成形，驱动杆固定在磨具上，脱模完成树脂基软性成型磨具制备。
本发明还包括将将制成的磨具用于抛光工艺的使用方法，加工过程均在85℃~97℃恒温环境下进行，在此恒温环境中，树脂基软性成型磨具物理性能发生变化，由完全固化状态变为具有弹性的半固体状，使磨具完全贴合加工工件表面，磨具的驱动杆连接在超声振动发生器上，超声波频率为26～35KHz，通过驱动杆超声振动带动树脂基软性磨具，是磨具与工件表面产生脉动切削力，实现工件表面的超精抛光。
由于采用了本发明所述技术方案，详细说明了本发明树脂基软性成型磨具的组成以及制作工艺，并且提出了本发明的使用方法，使得本领域技术人员能制作出高效的精细切割加工磨具。
具体实施方式
树脂基软性成型磨具，实施例1：
由质量百分比如下的各个材料制成：
由醋酸乙烯酯树脂：17.4%以及聚对苯二甲酸丁二醇酯：21.3%组成的树脂基；
聚二甲基硅氧烷（PDMSA）：15%
玻璃纤维：3.3%
碳化硅（SiC）：31%
增亮剂：1%
石蜡：11%。
这样配比的醋酸乙烯酯树脂以及聚对苯二甲酸丁二醇酯的比例按计算理论值是1:1.3为最佳比例。但是在实际试验中，我们减少了聚对苯二甲酸丁二醇酯的比例，却发现在加工时的润滑度和磨具变形、贴合效果都达到巅峰。最后将比例确定在以上值。醋酸乙烯酯树脂以及聚对苯二甲酸丁二醇酯的比例边界值以由醋酸乙烯酯树脂：13.6%-19.4%以及聚对苯二甲酸丁二醇酯：17.3%-22%组成的树脂基。为准，低于该含量无法达到减少磨损的效果，无法延长使用寿命，也无法提供加工精度。而含量过高则会导致其余成分比例不足，整体性能下降。例如碳化硅（SiC）作为主要的磨料，其比例不应少于25%，否则极大影响成品的磨切效率，增加磨切效率。聚二甲基硅氧烷耐热性、耐寒性、黏度随温度变化小、防水性、表面张力小、具有导热性，如此优良的物理特性，可直接用于防潮绝缘，阻尼，减震，消泡，润滑，抛光等方面。因此本发明中也适量加入该成分提高整体的抛光性能。
玻璃纤维同样绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，因此适当加入，由于其价格较低，而且能克服聚二甲基硅氧烷（PDMSA）硬度不足的问题，其和聚二甲基硅氧烷（PDMSA）相互混合的性价比远远好于
两者的单独使用。
需要和审查员说明的是，虽然实施例1中仅提出了一种具体使用方案，但是权利要求1中所述的范围均在本发明的保护范围中。其余成分所达到的技术效果仅以表格形式列出。
实施例2，
由聚对苯二甲酸丁二醇酯：33%组成的树脂基；
聚二甲基硅氧烷（PDMSA）：22%
玻璃纤维：4%
碳化硅（SiC）：34%
增亮剂：1%
石蜡：7%。
这样的结构将树脂基成分精简到一种，主要适用于原料难以齐全的艰苦条件下，因此聚二甲基硅氧烷（PDMSA）和碳化硅（SiC）的比例相应提高一些，这样的切削效果好，但是精度相对要低一些。
仅有配比是无法制成本发明磨具成品的，而现有技术中的加工方式也不适用于本发明磨具的支撑，因此本发明还包括树脂基软性成型磨具的制作方法，即按上述配方配置软性高聚合物树脂基热塑性材料，先将树脂基与玻璃纤维及磨粒制成微小颗粒状预浸料，树脂基、磨粒和玻璃纤维加热至90℃，充分搅拌使之混合均匀，在0.45MPa压力下实现玻璃纤维和磨粒与树脂基材料完全渗透，形成树脂基复合材料颗粒，然后实施成型工序:将树脂基复合材料颗粒加热至225±5℃，树脂基复合材料完全溶解，通过采用凹凸面拓印式制模法或无模多点成形法进行成型。通常采用凹凸面拓印式制模法，工序方便，同时加工成本也较低。在模具中装入驱动杆，将树脂基复合材料制剂注入成型模具中，注射压力为0.7MPa，过大的压力可能会导致表面变形，而压力过小则无法成型合格。注射成形后分两次保压，初次保压时间为40分钟，保压压力0.6MPa，使磨具初步固化，二次保压时间为120分钟，保压压力0.45MPa，这样压力逐步减少，避免压力骤变导致产品性能不稳定，最后使磨具完全成形，驱动杆固定在磨具上，脱模完成树脂基软性成型磨具制备。
本发明的使用方法也和现有技术不同，本发明的磨具主要用于抛光工艺，抛光过程均在85℃~97℃恒温环境下进行，在此恒温环境中，本发明树脂基软性成型磨具物理性能发生变化，由完全固化状态变为具有弹性的半固体状，使磨具完全贴合加工工件表面，磨具的驱动杆连接在超声振动发生器上，超声波频率为26～35KHz，通过驱动杆超声振动带动树脂基软性磨具，是磨具与工件表面产生脉动切削力，实现工件表面的超精抛光。这样不仅减少了损耗，同时大大提高了加工精度。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但并不局限于此，本发明可以用于类似的产品中上，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。
Claims (6)
1.树脂基软性成型磨具，其特征在于：由质量百分比如下的各个材料制成：
由醋酸乙烯酯树脂：13.6%-19.4%以及聚对苯二甲酸丁二醇酯：17.3%-22%组成的树脂基；
聚二甲基硅氧烷（PDMSA）：14.4%-23.3%；
玻璃纤维：1.4%-4.5%；
碳化硅（SiC）：26%-32%；
增亮剂：0-1.2%；
石蜡：7%-11%。
2.如权利要求1所述的树脂基软性成型磨具，其特征在于：由质量百分比如下的各个材料制成：
由醋酸乙烯酯树脂：17.4%以及聚对苯二甲酸丁二醇酯：21.3%组成的树脂基；
聚二甲基硅氧烷（PDMSA）：15%
玻璃纤维：3.3%
碳化硅（SiC）：31%
增亮剂：1%
石蜡：11%。
3.树脂基软性成型磨具，其特征在于：由质量百分比如下的各个材料制成：
由聚对苯二甲酸丁二醇酯：32.3%-41%组成的树脂基；
聚二甲基硅氧烷（PDMSA）：14.4%-23.3%
玻璃纤维：1.4%-4.5%
碳化硅（SiC）：26%-36%
增亮剂：0-1.2%
石蜡：7%-11%。
4.如权利要求3所述的树脂基软性成型磨具，其特征在于：由质量百分比如下的各个材料制成：
由聚对苯二甲酸丁二醇酯：33%组成的树脂基；
聚二甲基硅氧烷（PDMSA）：22%
玻璃纤维：4%
碳化硅（SiC）：34%
增亮剂：1%
石蜡：7%。
5.制作如权利要求1-4其中任意一种树脂基软性成型磨具的制作方法，包括，按上述配方配置软性高聚合物树脂基热塑性材料，先将树脂基与玻璃纤维及磨粒制成微小颗粒状预浸料，树脂基、磨粒和玻璃纤维加热至90℃，充分搅拌使之混合均匀，在0.45MPa压力下实现玻璃纤维和磨粒与树脂基材料完全渗透，形成树脂基复合材料颗粒，然后实施成型工序：将树脂基复合材料颗粒加热至225±5℃，树脂基复合材料完全溶解，通过采用凹凸面拓印式制模法，在模具中装入驱动杆，将树脂基复合材料制剂注入成型模具中，注射压力为0.7MPa，注射成形后分两次保压，初次保压时间为40分钟，保压压力0.6MPa，使磨具初步固化，二次保压时间为120分钟，保压压力0.45MPa，使磨具完全成形，驱动杆固定在磨具上，脱模完成树脂基软性成型磨具制备。
6.一种如权利要求5制成的磨具用于抛光工艺的使用方法，加工过程均在85℃~97℃恒温环境下进行，在此恒温环境中，树脂基软性成型磨具物理性能发生变化，由完全固化状态变为具有弹性的半固体状，使磨具完全贴合加工工件表面，磨具的驱动杆连接在超声振动发生器上，超声波频率为26～35KHz，通过驱动杆超声振动带动树脂基软性磨具，使磨具与工件表面产生脉动切削力，实现工件表面的超精抛光。
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