CN104175233A - 一种树脂金属复合结合剂以及复合结合剂金刚石砂轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种树脂金属复合结合剂以及采用该树脂金属复合结合剂制备的复合结合剂金刚石砂轮，所述树脂金属复合结合剂由以下重量比的原料组成：高温聚酰亚胺树脂粉20-40％、锡粉20-25％、铜粉10-25％、锌粉5-20％、磷粉5-10％、钨粉3-10％、铅粉1-7％、硼酸锌1-5％。采用本发明得到的产品具有良好的弹性和有抛光作用，从而使产品具有良好的自锐性，不易堵塞，修整少，而且磨削效率较高，磨削温度较低，磨削的表面光洁度高。

Description

一种树脂金属复合结合剂以及复合结合剂金刚石砂轮

技术领域

本发明属于金刚石砂轮领域，具体涉及一种树脂金属复合结合剂以及采用该树脂金属复合结合剂制备的复合结合剂金刚石砂轮。

背景技术

金刚石砂轮与普通砂轮相比，具有磨削效率高，表面光洁度好，磨削质量高，成本低等特点。金刚石砂轮的主要特点是硬度高、导热率高、锋利度高由此带来高的磨削率。适用于现代工业机械加工中的高效、强力磨削，适用于加工硬质合金，光学玻璃、陶瓷、石英、宝石、铁氧体、半导体材料、铸铁、淬火钢、建材、耐火材料等高硬材料。

树脂结合剂金刚石砂轮是实现高效、节能、高精和自动化磨削加工不可或缺的工具。虽然它具有自锐性好、磨削锋利的优点，但是由于树脂自身结构的原因，也存在不足。一是其耐热性低，在磨削过程中，由于瞬时磨削高温或累积高温下，树脂容易炭化、分解，难以把持超硬磨料，导致磨料大量脱落或者造成砂轮工作层开裂、脱环，大大降低砂轮的使用寿命和砂轮表面精度；二是树脂砂轮力学性能和形状保持性差。二者都会影响加工工件的表面质量。目前国内外改善树脂结合剂金刚石砂轮导热性、提高其耐热性能的方法，一般采用在树脂结合剂金刚石砂轮的配方中添加铜粉的方式，也有在树脂结合剂金刚石砂轮的配方中采用其它金属粉或铜锡二元合金粉来改善树脂结合剂金刚石砂轮性能的。如中国专利CN102350667B，涉及一种树脂金属复合结合剂以及采用该树脂金属复合结合剂制备的复合结合剂金刚石砂轮。所述树脂金属复合结合剂由以下重量比的原料组成：聚酰亚胺树脂粉、铜粉、锡粉、锌粉、磷粉、铅粉；所述复合结合剂金刚石砂轮由以下体积比的原料购成：复合结合剂、金刚石磨料、树脂液的体积百分比各为：65-85％，15-35％，0.5-1％。但是铜的塑性太大，导致砂轮磨削过程中易堵塞，从而烧伤加工工件的表面，影响加工工件的表面质量，降低砂轮的磨削性能；金属粉作为填料制作的树脂结合剂金刚石砂轮存在的共性问题是在树脂结合剂金刚石砂轮耐热性改善的同时其力学性能改善不明显，而且，树脂结合剂对磨料的把持性较差，耐热性也较差，导致高温磨削下磨具的磨损大，尤其在大负荷磨削时尤为明显因此。如何优化树脂金属复合结合剂的组成，提供一种采用导热性好脆性的合金粉作为主要填料的树脂结合剂金刚石砂轮，是能否充分发挥数控磨床优异性能的关键。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种用于制备金刚石砂轮的树脂金属复合结合剂，采用该树脂金属复合结合剂制备复合结合剂金刚石砂轮以获得一种耐热性、力学性能和磨削性能得到改善的复合结合剂金刚石砂轮。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种用于制备金刚石砂轮的树脂金属复合结合剂，由以下重量比的原料组成：

高温聚酰亚胺树脂粉20-40％、

锡粉20-25％、

铜粉10-25％、

锌粉5-20％、

磷粉5-10％、

钨粉3-10％、

铅粉1-7％、

硼酸锌1-5％,

并且上述原料的重量比总和为100％。

一种复合结合剂金刚石砂轮，由砂轮基体和设置在砂轮基体上的磨料层构成，所述复合结合剂金刚石砂轮的制备方法包括以下步骤：

(1)将上述原料在混料机中混合20-25小时，混合均匀后通过320目标准筛，得到复合结合剂；将所得复合结合剂与金刚石磨料置入混料机内混合均匀，然后缓缓加入湿润剂继续混合2-3小时，混合均匀后通过60目标准筛，得到砂轮混合料；

(2)将加工好的金属基体置入模具内配置好，然后将步骤(2)所得砂轮混合料缓慢均匀地投入已与基体配置好的模具内并刮平，置入液压机定模热压；热压的压力为100-120MPa，热压的温度为240-260℃，保压60-90分钟，得到砂轮坯体；

(3)将压制好的砂轮坯体冷却出模，然后置入烧结炉或电烘箱内，2-3小时内快速升温至180℃，然后分段升温至最终烧结温度250℃士5℃，保温10-16小时，冷却至室温取出；

(4)将检验合格的砂轮坯体在车床和磨床上加工至图纸要求的形状和尺寸，检验合格后包装、入库，得到复合结合剂金刚石砂轮。

上述技术方案中，复合结合剂、金刚石磨料、湿润剂的体积百分比各为：70-83％、15-29％、1-2％。

所述湿润剂为树脂液，优选酚醛树脂液。

本发明还包括采用上述树脂金属复合结合剂制备的金刚石砂轮。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明通过对现有技术的研究，在树脂金属复合结合剂中减少了铜粉的比例，增加了钨粉、硼酸锌，避免了铜的塑性太大，导致砂轮磨削过程中易堵塞，从而烧伤加工工件的表面，影响加工工件的表面质量，降低砂轮的磨削性能的弊端，采用本发明得到的产品具有良好的弹性和有抛光作用，从而使产品具有良好的自锐性，不易堵塞，修整少，而且磨削效率较高，磨削温度较低，磨削的表面光洁度高。

2、采用本发明得到的产品大负荷强力磨削的单程切深可达7mm以上(普通树脂结合剂金刚石砂轮一般磨削的进刀量为0.1-0.2mm，现有的优秀强力磨削砂轮的单次进刀量也只有2-3mm)，使用寿命也显著提高。

3、在同等测试条件下，与传统树脂结合剂金刚石砂轮相比，本发明制备的复合结合剂金刚石砂轮在磨削效率、使用寿命和产品价格方面的综合效益可以提高120％以上。

具体实施方式

下面以实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。

实施例1：

一种用于制备金刚石砂轮的树脂金属复合结合剂，由以下重量比的原料组成：高温聚酰亚胺树脂粉40％、铜粉20％、锡粉20％、锌粉5％、磷粉5％、钨粉5％、铅粉3％、硼酸锌2％，

采用上述树脂金属复合结合剂制备的金刚石砂轮，由砂轮基体和设置在砂轮基体上的磨料层构成，复合结合剂金刚石砂轮的制备方法包括以下步骤：

(1)将上述树脂金属复合结合剂在混料机中混合20-25小时，混合均匀后通过320目标准筛，得到复合结合剂；将所得复合结合剂与金刚石磨料置入混料机内混合均匀，然后缓缓加入酚醛树脂液继续混合2-3小时，混合均匀后通过60目标准筛，得到砂轮混合料；

复合结合剂、金刚石磨料、酚醛树脂液的体积百分比各为：70％、29％、1％。

(2)将加工好的金属基体置入模具内配置好，然后将步骤(2)所得砂轮混合料缓慢均匀地投入已与基体配置好的模具内并刮平，置入液压机定模热压；热压的压力为100-120MPa，热压的温度为240-260℃，保压60-90分钟，得到砂轮坯体；

(3)将压制好的砂轮坯体冷却出模，然后置入烧结炉或电烘箱内，2-3小时内快速升温至180℃，然后分段升温至最终烧结温度250℃士5℃，保温10-16小时，冷却至室温取出；

(4)将检验合格的砂轮坯体在车床和磨床上加工至图纸要求的形状和尺寸，检验合格后包装、入库，得到复合结合剂金刚石砂轮。

实施例2：

一种用于制备金刚石砂轮的树脂金属复合结合剂，由以下重量比的原料组成：高温聚酰亚胺树脂粉20％、铜粉10％、锡粉25％、锌粉20％、磷粉10％、钨粉10％、铅粉2％、硼酸锌3％，

采用上述树脂金属复合结合剂制备的金刚石砂轮，由砂轮基体和设置在砂轮基体上的磨料层构成，复合结合剂金刚石砂轮的制备方法包括以下步骤：

(1)将上述树脂金属复合结合剂在混料机中混合20-25小时，混合均匀后通过320目标准筛，得到复合结合剂；将所得复合结合剂与金刚石磨料置入混料机内混合均匀，然后缓缓加入酚醛树脂液继续混合2-3小时，混合均匀后通过60目标准筛，得到砂轮混合料；

复合结合剂、金刚石磨料、酚醛树脂液的体积百分比各为：83％、15％、2％。

(2)将加工好的金属基体置入模具内配置好，然后将步骤(2)所得砂轮混合料缓慢均匀地投入已与基体配置好的模具内并刮平，置入液压机定模热压；热压的压力为100-120MPa，热压的温度为240-260℃，保压60-90分钟，得到砂轮坯体；

(3)将压制好的砂轮坯体冷却出模，然后置入烧结炉或电烘箱内，2-3小时内快速升温至180℃，然后分段升温至最终烧结温度250℃士5℃，保温10-16小时，冷却至室温取出；

(4)将检验合格的砂轮坯体在车床和磨床上加工至图纸要求的形状和尺寸，检验合格后包装、入库，得到复合结合剂金刚石砂轮。

实施例3：

一种用于制备金刚石砂轮的树脂金属复合结合剂，由以下重量比的原料组成：高温聚酰亚胺树脂粉30％、铜粉20％、锡粉10％、锌粉10％、磷粉10％、钨粉8％、铅粉7％、硼酸锌5％，

采用上述树脂金属复合结合剂制备的金刚石砂轮，由砂轮基体和设置在砂轮基体上的磨料层构成，复合结合剂金刚石砂轮的制备方法包括以下步骤：

(1)将上述树脂金属复合结合剂在混料机中混合20-25小时，混合均匀后通过320目标准筛，得到复合结合剂；将所得复合结合剂与金刚石磨料置入混料机内混合均匀，然后缓缓加入酚醛树脂液继续混合2-3小时，混合均匀后通过60目标准筛，得到砂轮混合料；

复合结合剂、金刚石磨料、酚醛树脂液的体积百分比各为：75％、23％、2％。

(2)将加工好的金属基体置入模具内配置好，然后将步骤(2)所得砂轮混合料缓慢均匀地投入已与基体配置好的模具内并刮平，置入液压机定模热压；热压的压力为100-120MPa，热压的温度为240-260℃，保压60-90分钟，得到砂轮坯体；

(3)将压制好的砂轮坯体冷却出模，然后置入烧结炉或电烘箱内，2-3小时内快速升温至180℃，然后分段升温至最终烧结温度250℃士5℃，保温10-16小时，冷却至室温取出；

(4)将检验合格的砂轮坯体在车床和磨床上加工至图纸要求的形状和尺寸，检验合格后包装、入库，得到复合结合剂金刚石砂轮。

实施例4：

一种用于制备金刚石砂轮的树脂金属复合结合剂，由以下重量比的原料组成：高温聚酰亚胺树脂粉30％、铜粉25％、锡粉24％、锌粉9％、磷粉7％、钨粉3％、铅粉1％、硼酸锌1％，

采用上述树脂金属复合结合剂制备的金刚石砂轮，由砂轮基体和设置在砂轮基体上的磨料层构成，复合结合剂金刚石砂轮的制备方法包括以下步骤：

(1)将上述树脂金属复合结合剂在混料机中混合20-25小时，混合均匀后通过320目标准筛，得到复合结合剂；将所得复合结合剂与金刚石磨料置入混料机内混合均匀，然后缓缓加入酚醛树脂液继续混合2-3小时，混合均匀后通过60目标准筛，得到砂轮混合料；

复合结合剂、金刚石磨料、酚醛树脂液的体积百分比各为：73.5％、25％、1.5％。

(2)将加工好的金属基体置入模具内配置好，然后将步骤(2)所得砂轮混合料缓慢均匀地投入已与基体配置好的模具内并刮平，置入液压机定模热压；热压的压力为100-120MPa，热压的温度为240-260℃，保压60-90分钟，得到砂轮坯体；

(3)将压制好的砂轮坯体冷却出模，然后置入烧结炉或电烘箱内，2-3小时内快速升温至180℃，然后分段升温至最终烧结温度250℃士5℃，保温10-16小时，冷却至室温取出；

(4)将检验合格的砂轮坯体在车床和磨床上加工至图纸要求的形状和尺寸，检验合格后包装、入库，得到复合结合剂金刚石砂轮。

Claims (2)

1.一种用于制备金刚石砂轮的树脂金属复合结合剂，其特征在于：所述树脂金属复合结合剂由以下重量比的原料组成：

高温聚酰亚胺树脂粉20-40％、

锡粉20-25％、

铜粉10-25％、

锌粉5-20％、

磷粉5-10％、

钨粉3-10％、

铅粉1-7％、

硼酸锌1-5％。

2.权利要求1所述的树脂金属复合结合剂制备的金刚石砂轮。