CN103419142A - 自润性砂轮 - Google Patents
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Abstract
本发明有关于一种自润性砂轮，包括：有一基材、一结合剂、一磨料及一添加剂，其中，该基材的含量至少占总重量的55重量百分比，而该结合剂、该磨料及该添加剂的含量小于总重量的45重量百分比。因此，本发明自润性砂轮可通过混入添加剂以提供砂轮与工件之间的润滑效果，并提升工件的表面平坦度。
Description
技术领域
本发明关于一种自润性砂轮，尤指一种适用于研磨玻璃切割面的自润性砂轮。
背景技术
一般砂轮是利用磨料和结合剂混合经压坯、干燥、焙烧而制成的，疏松的盘状、轮状等各种形状的磨具。一般常见砂轮是用磨料和结合剂树脂等制成的中央有通孔的圆形固结磨具，在使用时产生高速旋转，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。
中国公开专利第CN 102059659号已揭露一种树酯立方氮化硼(cBN)端面磨砂轮磨料层配方体系，在该前案的树酯立方氮化硼砂轮配方中填加了石墨、冰晶石、二氧化硅，并且除去的三氧化铬，其结合剂仍然使用酚醛树脂，因而提供了高硬度、高韧性及磨粒附着力高的砂轮。然而，该前案并未提升砂轮的润滑效果，因此在砂轮研磨工件时，在砂轮与工件间强烈的摩擦作用力将导致工件表面与砂轮发生高温黏附，而引起工件磨削烧伤；此外，磨削产生的高温也容易使立方氮化硼磨粒易受到热损伤，进而使得研磨钝化加速、损耗大及使用寿命缩短的情况出现。
因此，目前急需发展出一种自润性砂轮，除可以改善砂轮与工件间的摩擦阻力，更可以解决工件在研磨过程中造成的表面缺陷，进而提升砂轮加工的表面平坦度与精度。
发明内容
本发明的主要目的在提供一种自润性砂轮，能通过混入添加剂，从而提升砂轮与工件之间的润滑行为，以有效降低磨削温度，避免研磨砂轮及工件受到热损伤，进而提升加工质量。
为达成上述目的，本发明提供一种自润性砂轮，包含：一基材、一结合剂、一磨料及一添加剂所组成，其中，基材的含量至少占总重量的55wt％(重量百分比)，而结合剂、磨料及添加剂的含量小于总重量的45wt％。
于本发明中，基材可为陶瓷材料、有机材料、或金属材料；其中，陶瓷材料可为氧化铝、碳化硅、氮化铝或其混合；另外，有机材料可为酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚亚酰胺树脂、聚碳酸树脂、聚苯乙烯树脂或其混合；以上所述的基材的材料的选择，其由精度要求与磨料种类来决定，而本发明并不局限于此。
于本发明中，结合剂可为酚醛树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯醇树脂或其混合；其中，在砂轮烧结成型的过程中，尤其是陶瓷基材或金属基材的砂轮，其可通过混入适量的结合剂，使砂轮烧结更致密，避免研磨内部或表面形成孔隙而影响砂轮整体强度与研磨精度。
于本发明中，磨料可为碳化硅、立方氮化硼(cBN)或其混合，以增强其硬度；并且，磨料可占总重量的5wt％至40wt％；此外，磨料粒径范围可为1微米至300微米，需视工件的强度与表面粗糙度而决定，本发明并未局限于此。
于本发明中，添加剂可为六方氮化硼(hBN)、冰晶石、铜粉、二氧化硅粉末、聚氨酯(polyurethane，PU)、石墨或其混合；因此，可通过调整添加剂成分的重量百分比含料，使得砂轮具有不同的耐磨性、自润性或韧性等性质。
于本发明中，六方氮化硼的粒径范围可为1微米至100微米，可配合砂轮与工件组成成份而决定；此外，六方氮化硼占总重量的0.5wt％至10wt％；因此，砂轮用于精磨工件时，尤其是研磨硬脆材料(如：玻璃的磨边，陶瓷等)，其砂轮与工件间的机械滑擦和挤压作用会使得六方氮化硼释放成膜，从而提升砂轮与工件之间的润滑行为，可有效降低磨削温度；此外，在本发明中，六方氮化硼可具有不同的粒径或浓度分布，以调整砂轮表面的自润性；再者，六方氮化硼可为经过各种表面处理的改质型六方氮化硼，例如，化学改质、热处理、或电浆处理等方式，以调整六方氮化朋与砂轮基材的结合强度。
于本发明中，冰晶石可占总重量的0.5wt％至15wt％，其可调整研磨砂轮的韧性。
于本发明中，铜粉可占总重量的0.5wt％至10wt％，而二氧化硅粉末可占总重量的0.5wt％至15wt％，其可提升研磨砂轮的耐磨性，并增加磨料与基材间的附着强度。
于本发明中，聚氨酯可占总重量的0.5wt％至10wt％，使砂轮在研磨过程中可以形成孔洞，以产生更快的移除速率；此外，该石墨可占总重量的0.5wt％至10wt％，以调整研磨砂轮的自锐性；是此，因聚氨酯与石墨具有两种不同磨擦侵蚀抵抗能力，故可通过调整单一含量或两者间比例，使砂轮在研磨过程中其表面会产生选择性地侵蚀，并留下有效的孔洞来达成散热及排屑的功能。
具体实施方式
以下是通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技艺的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明亦可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
本发明的自润性砂轮可根据砂轮的平坦度及精度的需求，并按照以下步骤制造而成：(1)提供适当含量的磨料、添加剂、结合剂及基材；(2)将磨料、添加剂、结合剂及基材混合搅拌均匀；(3)压制形成砂轮毛胚；(4)对砂轮毛胚进行烧结成型，其中，加热炉的烧结温度及时间是根据基材的硬化温度而决定，一般而言，陶瓷材料的硬化温度介于800℃至1200℃，金属材料的硬化温度介于1200℃至1500℃，树脂材料的硬化温度介于150℃至400℃；(5)待砂轮完全硬化成型后，再进行焠火回温，即完成砂轮成品的制备。
实施例一
本发明一较佳实施例的自润性砂轮，可用于已切割玻璃的研磨抛光，其包括：60wt％的酚醛树脂为基材，30wt％的碳化硅(粒径30微米至60微米)为磨料，7wt％的六方氮化硼及3wt％的冰晶石为添加剂；之后，将配方混合，再利用机械设备持续搅拌10分钟直至均匀以制作砂轮毛胚；之后，将砂轮毛胚放置加热炉中，在加热温度200℃下，持续该温度60分钟至90分钟进行真空烧结，使得基材、磨料及添加剂硬化成型，最后，进行焠火回温，并从加热炉取出成型砂轮；在此实施例中，由于砂轮内含有六方氮化硼成份，故在玻璃研磨过程中，可提供砂轮表面具有更佳的润滑性，以避免被研磨玻璃因摩擦作用力或高温而造成平坦度不佳的缺点。
实施例二
本发明另一较佳实施例的自润性砂轮，可用于金属模具的研磨抛光，其包括：55wt％的氧化铝及碳化硅混合粉末为基材，15wt％的立方氮化硼(粒径40微米)为磨料，2wt％的丙烯酸树脂为结合剂，及各种添加剂成份，例如，8wt％的六方氮化硼(粒径为9微米)、5wt％的石墨、10wt％的聚氨酯及5wt％的二氧化硅粉末；之后，将配方混合，再利用机械设备持续搅拌10分钟直至均匀以制作砂轮毛胚；之后，将砂轮毛胚放置加热炉中，在加热温度1050℃下，持续该温度60分钟进行真空烧结，使得基材、磨料及添加剂硬化成型，最后，进行焠火回温，并从加热炉取出成型砂轮在此实施例中，由于砂轮内含有六方氮化硼及聚氨酯等添加剂，故在玻璃研磨过程中，可提供砂轮表面具有更佳的润滑性及排屑能力，以避免被研磨玻璃因摩擦作用力或高温而造成平坦度不佳的缺点，并同时提升研磨效果。
实施例三
本发明又另一较佳实施例的自润性砂轮，其组成内容及含量与第一实施例大致相同，除了所用的六方氮化硼可透过化学改质处理的改质型六方氮化硼，使六方氮化硼添加剂与酚醛树脂基材具有更佳的均匀分散及结合强度，进而提供砂轮表面具有更佳的润滑性，并使被研磨玻璃具有更佳的表面平坦度。在此实施例中，六方氮化硼的表面改质是将六方氮化硼浸泡于高温(约80℃至120℃)强酸溶液(硫酸、硝酸、盐酸或氢氟酸)中，并持续搅拌24至48小时，使其形成表面含有烷氧或环氧基团的改质型六方氮化硼。另一方面，在此实施例中，更可以视需要而进一步调整六方氮化硼的粒径与浓度(分布均匀度)的变化，并未局限于此。
上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。
Claims (18)
1.一种自润性砂轮，其特征在于，该研磨砂轮的材料包含有一基材、一结合剂、一磨料及一添加剂组成，其中，该基材的含量至少占总重量的55wt％，而该结合剂、该磨料及该添加剂的含量小于总重量的45wt％。
2.如权利要求1所述的自润性砂轮，其特征在于，该基材的材料为陶瓷材料、有机材料、或金属材料。
3.如权利要求2所述的自润性砂轮，其特征在于，该陶瓷材料为氧化铝、碳化硅、氮化铝或其混合。
4.如权利要求2所述的自润性砂轮，其特征在于，该有机材料为酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚亚酰胺树脂、聚碳酸树脂、聚苯乙烯树脂或其混合。
5.如权利要求1所述的自润性砂轮，其特征在于，该结合剂为酚醛树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯醇树脂或其混合。
6.如权利要求1所述的自润性砂轮，其特征在于，该磨料为碳化硅、立方氮化硼或其混合。
7.如权利要求6所述的自润性砂轮，其特征在于，该磨料占总重量的5wt％至40wt％。
8.如权利要求1所述的自润性砂轮，其特征在于，该磨料粒径范围为1微米至300微米。
9.如权利要求1所述的自润性砂轮，其特征在于，该添加剂为六方氮化硼、冰晶石、铜粉、二氧化硅粉末、聚氨酯、石墨或其混合。
10.如权利要求9所述的自润性砂轮，其特征在于，该六方氮化硼的粒径范围为1微米至100微米。
11.如权利要求9所述的自润性砂轮，其特征在于，该六方氮化硼占总重量的0.5wt％至10wt％。
12.如权利要求9所述的自润性砂轮，其特征在于，该六方氮化硼为不同粒径或浓度的分布。
13.如权利要求9所述的自润性砂轮，其特征在于，该六方氮化硼为经过表面处理的改质型六方氮化硼。
14.如权利要求9所述的自润性砂轮，其特征在于，该冰晶石占总重量的0.5wt％至15wt％。
15.如权利要求9所述的自润性砂轮，其特征在于，该铜粉占总重量的0.5wt％至10wt％。
16.如权利要求9所述的自润性砂轮，其特征在于，该二氧化硅粉末占总重量的0.5wt％至15wt％。
17.如权利要求9所述的自润性砂轮，其特征在于，该聚氨酯占总重量的0.5wt％至10wt％。
18.如权利要求9所述的自润性砂轮，其特征在于，该石墨占总重量的0.5wt％至10wt％。
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