CN103923607A - 一种金刚石树脂磨具及其制备方法 - Google Patents

一种金刚石树脂磨具及其制备方法 Download PDF

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本发明提供一种金刚石树脂磨具及其制备方法，所述磨具的各组分的质量百分比如下：固体酚醛树脂粉25%～45%，铜粉或铁粉30%～50%，氧化锌、三氧化二铬或三氧化二铁5%～10%，石墨3%～5%，冰晶石3%～5%，金刚石5%～15%。所述方法如下：将固体酚醛树脂粉和填料进行高速混合，形成粉状混合物；然后放入加热的开放式双辊炼塑机上进行炼塑，形成片材；粉碎后，过120目筛，形成片材粉末；继续添加金刚石后，放入球磨机中进行研磨；最后放入模具中模压成型，脱模后即为成品。本发明制备的磨具易脱模，无需后固化，生产时间短，成品率高。

Description

一种金刚石树脂磨具及其制备方法
【技术领域】
本发明涉及一种金刚石树脂磨具及其制备方法。
【背景技术】
随着机械加工领域精密磨床的开发研究，需要磨料粒度非常细小、组织非常均匀、形状较为复杂的磨削工具与之配套。由于精密加工质量要求很高，加工对象表面粗糙度Ra≤10μm。加工面型精度p-v150μm以下，无烧伤，无振纹，无划痕，无微裂纹。因此，如何减少磨具内部缺陷、保证磨具组织的均匀性是一个比较关键的问题。
例如，申请号为201210078255.0的中国专利，公开了一种精密磨削用树脂结合剂金刚石磨具的制备方法，首先用表面活性剂对金刚石磨料进行表面处理，再将其与液体树脂、填料等进行预混合，然后加入到精密控温的混料装置中，在一定温度下热混炼，使之形成均匀、可塑性较好的成型料，最后在一定温度和压力下将成型料注入砂轮成型模具中，经一定条件固化，制备出树脂结合剂金刚石磨具。该方法使用的是液体树脂，水分含量高，不易脱模，同时成型后还需要后固化，耗时长。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题之一，在于提供一种金刚石树脂磨具，其组织均匀，内部缺陷少，可靠性高。
本发明是这样实现上述技术问题之一的：
一种金刚石树脂磨具，所述磨具的组分包括：固体酚醛树脂粉、填料以及金刚石，所述填料包括铜粉或铁粉，氧化锌、三氧化二铬或三氧化二铁中的一种，石墨以及冰晶石；所述各组分的质量百分比如下：固体酚醛树脂粉25%～45%，铜粉或铁粉30%～50%，氧化锌、三氧化二铬或三氧化二铁5%～10%，石墨3%～5%，冰晶石3%～5%，金刚石5%～15%。
本发明要解决的技术问题之二，在于提供一种金刚石树脂磨具的制备方法之一，该方法制备的磨具易脱模，无需后固化，生产时间短，成品率高。
本发明是这样实现上述技术问题之二的：
一种金刚石树脂磨具的制备方法之一，所述方法步骤如下：
步骤一、将固体酚醛树脂粉和填料进行高速混合，形成粉状混合物；
步骤二、将粉状混合物放入加热的开放式双辊炼塑机上进行炼塑，形成片材；
步骤三、将片材进行粉碎，过120目筛，形成片材粉末；
步骤四、往片材粉末中添加粒度为10微米以上的金刚石后，放入球磨机中研磨15～24小时；
步骤五、最后放入模具中模压成型，脱模后即为成品金刚石树脂磨具。
进一步地，步骤一中的混合速度为800转/s，混合时间为5～10分钟。
进一步地，步骤二中的开放式双辊炼塑机的前辊温度为100℃～120℃，后辊的温度为120℃～140℃，并且辊出的片材厚度为1～3mm。
进一步地，步骤五中模压成型的温度为180±10℃，压力为5～15kg/m2，时间为10～40分钟。
进一步地，所述填料包括铜粉或铁粉、氧化锌、石墨以及冰晶石；所述金刚石树脂磨具各组分的质量百分比如下：固体酚醛树脂粉25%～45%，铜粉或铁粉30%～50%，氧化锌、三氧化二铬或三氧化二铁5%～10%，石墨3%～5%，冰晶石3%～5%，金刚石5%～15%。
本发明要解决的技术问题之三，在于提供一种金刚石树脂磨具的制备方法之二，该方法制备的磨具易脱模，无需后固化，生产时间短，成品率高。
一种金刚石树脂磨具的制备方法之二，所述方法步骤如下：
步骤一、将固体酚醛树脂粉和填料以及粒度小于10微米的金刚石进行高速混合，形成粉状混合物；
步骤二、将粉状混合物放入加热的开放式双辊炼塑机上进行炼塑，形成片材；
步骤三、将片材进行粉碎，过120目筛，形成片材粉末；
步骤四、最后放入模具中模压成型，脱模后即为成品金刚石树脂磨具。
进一步地，步骤一中的混合速度为800转/s，混合时间为5～10分钟。
进一步地，步骤二中的开放式双辊炼塑机的前辊温度为100℃～120℃，后辊的温度为120℃～140℃，并且辊出的片材厚度为1～3mm。
进一步地，步骤四中模压成型的温度为180±10℃，压力为5～15kg/m2，时间为10～40分钟。
进一步地，所述填料包括铜粉或铁粉、氧化锌、石墨以及冰晶石；所述金刚石树脂磨具各组分的质量百分比如下：固体酚醛树脂粉25%～45%，铜粉或铁粉30%～50%，氧化锌、三氧化二铬或三氧化二铁5%～10%，石墨3%～5%，冰晶石3%～5%，金刚石5%～15%。
本发明具有如下优点：
本发明选用的是固体酚醛树脂，使得最终产品成型时易脱模；固体酚醛树脂粉和填料在高速转动混合下，颗粒之间的碰撞产生自发热，去除了混合颗粒中的易挥发的杂质和水分，加热的开放式双辊炼塑机上的炼塑环节再次将水分和小分子除去，因此加热模压成型后脱模即为成品金刚石树脂磨具，以上各种加热步骤，即去除了水分和易挥发杂质小分子，有使得反应原料发生聚合，省去了后固化的步骤，也大大降低了工艺生产时间；并且生产出的金刚石树脂磨具不易开裂、鼓泡，成品率高，同时金刚石树脂磨具内组织均匀，内部缺陷少，可靠性高。
【具体实施方式】
本发明涉及一种金刚石树脂磨具所述磨具的组分包括：固体酚醛树脂粉、填料以及金刚石，所述填料包括铜粉或铁粉，氧化锌、三氧化二铬或三氧化二铁中的一种，石墨以及冰晶石；所述各组分的质量百分比如下：固体酚醛树脂粉25%～45%，铜粉或铁粉30%～50%，氧化锌、三氧化二铬或三氧化二铁5%～10%，石墨3%～5%，冰晶石3%～5%，金刚石5%～15%。
本发明还涉及上述一种金刚石树脂磨具的制备方法之一，所述方法步骤如下：
步骤一、将固体酚醛树脂粉和填料进行高速混合，形成粉状混合物；
步骤二、将粉状混合物放入加热的开放式双辊炼塑机上进行炼塑，形成片材；
步骤三、将片材进行粉碎，过120目筛，形成片材粉末；
步骤四、往片材粉末中添加粒度为10微米以上的金刚石后，放入球磨机中研磨15～24小时；
步骤五、最后放入模具中模压成型，脱模后即为成品金刚石树脂磨具。
上述方法之一，步骤一中的混合速度为800转/s，混合时间为5～10分钟；步骤二中的开放式双辊炼塑机的前辊温度为100℃～120℃，后辊的温度为120℃～140℃，并且辊出的片材厚度为1～3mm；步骤五中模压成型的温度为180±10℃，压力为5～15kg/m2，时间为10～40分钟。
本发明涉及的上述一种金刚石树脂磨具的制备方法之二，步骤如下：
步骤一、将固体酚醛树脂粉和填料以及粒度小于10微米的金刚石进行高速混合，形成粉状混合物；
步骤二、将粉状混合物放入加热的开放式双辊炼塑机上进行炼塑，形成片材；
步骤三、将片材进行粉碎，过120目筛，形成片材粉末；
步骤四、最后放入模具中模压成型，脱模后即为成品金刚石树脂磨具。
上述方法之二，步骤一中的混合速度为800转/s，混合时间为5～10分钟；步骤二中的开放式双辊炼塑机的前辊温度为100℃～120℃，后辊的温度为120℃～140℃，并且辊出的片材厚度为1～3mm；步骤四中模压成型的温度为180±10℃，压力为5～15kg/m2，时间为10～40分钟。
以下结合具体实施例对本发明作进一步地的说明。
实施例1
步骤一、将固体酚醛树脂粉300g，铜粉400g，氧化锌70g，石墨38g，冰晶石36g，放入混合机中进行以800转/s的速度高速混合5分钟，形成粉状混合物；
步骤二、然后放入加热的开放式双辊炼塑机上进行炼塑，开放式双辊炼塑机前辊温度为100℃，后辊的温度为120℃，并且辊出的片材厚度为1mm；
步骤三、将片材进行粉碎，过120目筛，形成片材粉末，超过120目的颗粒继续粉碎至过120目筛；
步骤四、往上述片材份粉末中添加粒度大于10微米的金刚石120g后，放入球磨机中进行研磨；
步骤五、最后放入模具中模压成型，模具温度为180±10℃，压力为8kg/m2，时间为30分钟脱模后即为成品金刚石树脂磨具。
实施例2
步骤一、将固体酚醛树脂粉540g，铁粉600g，氧化锌90g，石墨50g，冰晶石50g，放入混合机中进行以800转/s的速度高速混合10分钟，形成粉状混合物；
步骤二、然后放入加热的开放式双辊炼塑机上进行炼塑，开放式双辊炼塑机前辊温度为110℃，后辊的温度为140℃，并且辊出的片材厚度为2mm；
步骤三、将片材进行粉碎，过120目筛，形成片材粉末，超过120目的颗粒继续粉碎至过120目筛；
步骤四、往上述片材份粉末中添加粒度为10微米的金刚石160g后，放入球磨机中进行研磨；
步骤五、最后放入模具中模压成型，模具温度为180±10℃，压力为10kg/m2，时间为30分钟脱模后即为成品金刚石树脂磨具。
实施例3
步骤一、将固体酚醛树脂粉500g，铁粉570g，氧化锌100g，石墨55g，冰晶石45g，以及粒度7微米的金刚石190g，为放入混合机中进行以800转/s的速度高速混合10分钟，形成粉状混合物；
步骤二、然后放入加热的开放式双辊炼塑机上进行炼塑，开放式双辊炼塑机前辊温度为120℃，后辊的温度为130℃，并且辊出的片材厚度为3mm；
步骤三、将片材进行粉碎，过120目筛，形成片材粉末，超过120目的颗粒继续粉碎至过120目筛；
步骤四、最后放入模具中模压成型，模具温度为180±10℃，压力为5kg/m2，时间为15分钟脱模后即为成品金刚石树脂磨具。
本发明选用的是固体酚醛树脂，使得最终产品成型时易脱模；固体酚醛树脂粉和填料在高速转动混合下，颗粒之间的碰撞产生自发热，去除了混合颗粒中的易挥发的杂质和水分，加热的开放式双辊炼塑机上的炼塑环节再次将水分和小分子除去，因此加热模压成型后脱模即为成品金刚石树脂磨具，以上各种加热步骤，即去除了水分和易挥发杂质小分子，有使得反应原料发生聚合，省去了后固化的步骤，也大大降低了工艺生产时间；并且生产出的金刚石树脂磨具不易开裂、鼓泡，成品率高，同时金刚石树脂磨具内组织均匀，内部缺陷少，可靠性高。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (11)

1.一种金刚石树脂磨具，其特征在于：所述磨具的组分包括：固体酚醛树脂粉、填料以及金刚石，所述填料包括铜粉或铁粉，氧化锌、三氧化二铬或三氧化二铁中的一种，石墨以及冰晶石；所述各组分的质量百分比如下：固体酚醛树脂粉25%～45%，铜粉或铁粉30%～50%，氧化锌、三氧化二铬或三氧化二铁5%～10%，石墨3%～5%，冰晶石3%～5%，金刚石5%～15%。 
2.一种金刚石树脂磨具的制备方法之一，其特征在于：所述方法步骤如下： 
步骤一、将固体酚醛树脂粉和填料进行高速混合，形成粉状混合物； 
步骤二、将粉状混合物放入加热的开放式双辊炼塑机上进行炼塑，形成片材； 
步骤三、将片材进行粉碎，过120目筛，形成片材粉末； 
步骤四、往片材粉末中添加粒度为10微米以上的金刚石后，放入球磨机中研磨15～24小时； 
步骤五、最后放入模具中模压成型，脱模后即为成品金刚石树脂磨具。 
3.根据权利要求2所述的一种金刚石树脂磨具的制备方法之一，其特征在于：步骤一中的混合速度为800转/s，混合时间为5～10分钟。 
4.根据权利要求2所述的一种金刚石树脂磨具的制备方法之一，其特征在于：步骤二中的开放式双辊炼塑机的前辊温度为100℃～120℃，后辊的温度为120℃～140℃，并且辊出的片材厚度为1～3mm。 
5.根据权利要求2所述的一种金刚石树脂磨具的制备方法之一，其特征在于：步骤五中模压成型的温度为180±10℃，压力为5～15kg/m2，时间为10～40分钟。 
6.根据权利要求2所述的一种金刚石树脂磨具的制备方法之一，其特征在于：所述填料包括铜粉或铁粉、氧化锌、石墨以及冰晶石；所述金刚石树脂磨具各组分的质量百分比如下：固体酚醛树脂粉25%～45%，铜粉或铁粉30%～50%，氧化锌、三氧化二铬或三氧化二铁5%～10%，石墨3%～5%，冰晶石3%～5%金刚石5%～15%。 
7.一种金刚石树脂磨具的制备方法之二，其特征在于：所述方法步骤如下： 
步骤一、将固体酚醛树脂粉和填料以及粒度小于10微米的金刚石进行高速混合，形成粉状混合物； 
步骤二、将粉状混合物放入加热的开放式双辊炼塑机上进行炼塑，形成片材； 
步骤三、将片材进行粉碎，过120目筛，形成片材粉末； 
步骤四、最后放入模具中模压成型，脱模后即为成品金刚石树脂磨具。 
8.根据权利要求7所述的一种金刚石树脂磨具的制备方法之二，其特征在于：步骤一中的混合速度为800转/s，混合时间为5～10分钟。 
9.根据权利要求7所述的一种金刚石树脂磨具的制备方法之二，其特征在于：步骤二中的开放式双辊炼塑机的前辊温度为100℃～120℃，后辊的温度为120℃～140℃，并且辊出的片材厚度为1～3mm。 
10.根据权利要求7所述的一种金刚石树脂磨具的制备方法之二，其特征在于：步骤四中模压成型的温度为180±10℃，压力为5～15kg/m2，时间为10～40分钟。 
11.根据权利要求7所述的一种金刚石树脂磨具的制备方法之二，其特征在于：所述填料包括铜粉或铁粉、氧化锌、石墨以及冰晶石；所述金刚石树脂磨具各组分的质量百分比如下：固体酚醛树脂粉25%～45%，铜粉或铁粉30%～50%，氧化锌、三氧化二铬或三氧化二铁5%～10%，石墨3%～5%，冰晶石3%～5%，金刚石5%～15%。 
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