CN106695587A - 磨具的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种磨具的制造方法，通过混入散热材料，在保证制成的磨具的切削硬度的同时，增加了能够使将磨具工作过程中的热量带出的散热材料，由此保证磨具的散热性能，从而能够在磨削过程中快速散热，保证冷却效果和提高冷却效率，从而保证磨具自身良好的性能和延长磨具的使用寿命。

Description

磨具的制造方法
技术领域
本发明涉及一种磨削工作，特别涉及一种对工件进行研磨、抛光和磨削的磨具的制造方法。
背景技术
有机磨具是指以有机分子化合物做结合剂，将一颗颗磨粒固结在一起，形成一种具有一定刚性的磨削工具。有机磨具包括以天然和合成树脂做结合剂所制成的树脂磨具，以及天然或合成橡胶结合剂所制成的橡胶磨具。
有机磨具一般由磨料、有机结合剂和气孔构成。其中，该有机结合剂包括树脂结合剂和橡胶结合剂。而聚氨酯是一种常见的橡胶结合剂常见的橡胶结合剂，其是一种非常特殊的特种材料，具有良好的操作性能，通过混合反应就可以生产磨具，工艺成本十分低廉。同时，聚氨酯也是一种弹性非常好的柔软物质，并具有很好的结合度，加上其具有的发泡能力，在磨具上形成的多孔结构可以起到很好的排屑作用，如果配合棕刚玉作为磨料即可以替代稀土抛光磨具对玻璃进行抛光。
但是，由于聚氨酯的耐温性能很差，其强度会随着温度的升高而急剧下降。在磨具对工件进行磨削的过程中，由于摩擦产生巨大的热量，必然对磨具材质本身造成很大的影响，特别是对于树脂结合剂、橡胶结合剂或聚氨酯塑料结合剂磨具或其结合等耐温性差的产品造成巨大影响——在磨削过程产生的高温条件下，上述结合剂容易产生软化、熔解碳化等破坏结构的变化，直接导致磨具的性能失效，如磨料脱落、锋利度下降、结合剂软化熔解堵塞气孔等。
因此，解决聚氨酯磨具工作中的散热问题是保证磨具能够正常使用的一个关键。在很多场合中，均会使用冷却液对磨具进行冷却。也即，在磨具使用过程中，加入水、乳化液、冷却油等冷却液。但是，现有采用该方法对磨具进行冷却还是存在一些问题：
1)冷却液冷却时，对耐温性低于200℃的结合剂磨具的冷却效果不理想；
2)对于磨削接触面积比较大的环境中(如杯形砂轮磨削时接触面较大)冷却液不能很好的进入到工作表面，导致冷却失效；
3)对于结合剂材料本身为热的不良导体，导致其在磨削过程中磨料局部产生的高温根本没法快速的传递出去形成散热效果，因此对于局部高达800℃的高温也会很大地影响到磨料和结合剂的过渡带性质，使磨料和结合剂结合不好直接导致磨具性能急剧下降。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术的缺点和不足，提供一种磨具的制造方法，使得生产出来的磨具能够在磨削过程中快速散热，保证冷却效果和提高冷却效率，从而保证磨具自身良好的性能和延长其使用寿命。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种磨具的制造方法，包括以下步骤：
称料：按比例称取填充料，将填充料经过至少两次筛网混合后与磨料和散热材料搅拌混合成干料混合料，同时将结合剂与消泡剂、固化剂、稳定剂混合制备成结合剂混合料；
搅拌：将所述结合剂混合料预搅拌至少60秒，加入所述干料混合料搅拌，滴加催化剂，滴加完毕后搅拌3.5～4分钟，停止搅拌；
倒模：模具在使用前涂抹脱模剂，将搅拌得到的混合材料倒入模具中；
初步硫化及脱模：105℃硫化反应1小时后，出炉，冷却至40℃，对模具中制成的磨具进行脱模处理；
恒温熟化后，对得到的磨具进行表面处理，打磨整形。
作为本发明的进一步改进，所述称料步骤中，所述散热材料占总材料重量的百分比为30％～50％。
作为本发明的进一步改进，所述倒模和初步硫化及脱模步骤具体包括以下步骤：
模具准备：准备好模具，模具内设有隔板，该隔板将所述模具划分为磨削层容置空间和散热层容置空间；
第一次倒模：对经搅拌后得到的部分混合材料继续加入散热材料，并继续搅拌结合后将其倒入模具的散热容置空间中；
第一次初步硫化：105℃硫化反应1小时后，出炉，冷却至40℃；
第二次倒模：待所述半成型磨具熟化后，将模具中的隔板取出，并往磨削层容置空间内直接注入在第一次倒模前搅拌后得到的混合材料；
第二次初步硫化及脱模：105℃硫化反应1小时后，出炉，冷却至40℃，对模具中制成的磨具进行脱模处理。
作为本发明的进一步改进，所述第一次倒模步骤中的散热材料占倒入散热层容置空间中的材料的总重的百分比为40％～50％。
作为本发明的进一步改进，所述第二次倒模步骤中散热材料占倒入磨削层容置空间中的材料的总重的百分比为30％～40％。
作为本发明的进一步改进，形成的磨削层由以下重量百分比的组分制成：
以上各组分的重量百分比之和为100％。
作为本发明的进一步改进，形成的散热层由以下重量百分比的组分制成：
以上各组分的重量百分比之和为100％。
由此，通过本发明磨具的制造方法制成的磨具达到了以下有益效果：
1)通过混入散热材料，在保证磨具的切削硬度的同时，增加了能够使将磨具工作过程中的热量带出的散热材料，由此保证磨具的散热性能，从而能够在磨削过程中快速散热，保证冷却效果和提高冷却效率，从而保证其自身良好的性能和延长其使用寿命；
2)通过制造过程中将磨具制成具有磨削层和散热层，进一步保证了磨具的磨削硬度的同时保证其散热性能，进一步提高了磨具工作过程中的散热效率，优化冷却效果，有利于延长磨具的使用寿命；
3)通过对磨具的磨削层散热层的制成组分的限定，进一步优化了冷却效果和延长磨具的使用寿命；
4)通过在填充料内混合入无机盐水合物，对填充料进行改进，有利于进一步优化了气孔内的散热效果，从而进一步优化冷却效果和延长磨具的使用寿命。
具体实施方式
本发明提供的磨具的制造方法包括以下步骤：
1)称料步骤：按比例称取填充料，将填充料经过至少两次筛网混合后与磨料和散热材料搅拌混合成干料混合料，同时将结合剂与消泡剂、固化剂、稳定剂混合制备成结合剂混合料；在该步骤中，优选地，所述散热材料占总材料重量的百分比为30％～40％。
2)搅拌步骤：将所述结合剂混合料预搅拌至少60秒，加入所述干料混合料搅拌，滴加催化剂，滴加完毕后搅拌3.5～4分钟，停止搅拌；
3)倒模步骤：模具在使用前涂抹脱模剂，将搅拌得到的混合材料倒入模具中；
4)初步硫化及脱模步骤：105℃硫化反应1小时后，出炉，冷却至40℃，对模具中制成的磨具进行脱模处理；
5)恒温熟化后，对得到的磨具进行表面处理，打磨整形。
为进一步提高通过本发明的方法制成的磨具的散热冷却效果，作为一种更优的技术方案，对所述倒模步骤和初步硫化及脱模步骤进一步优化，优化后的倒模步骤和初步硫化及脱模步骤具体包括以下步骤：
A1)模具准备：准备好模具，模具内设有隔板，该隔板将所述模具划分为磨削层容置空间和散热层容置空间；
A2)第一次倒模：对经搅拌后得到的部分混合材料继续加入散热材料，并继续搅拌结合后将其倒入模具的散热容置空间中；
A3)第一次初步硫化：105℃硫化反应1小时后，出炉，冷却至40℃；
A4)第二次倒模：待所述半成型磨具熟化后，将模具中的隔板取出，并往磨削层容置空间内直接注入在第一次倒模前搅拌后得到的混合材料；
A5)第二次初步硫化及脱模：105℃硫化反应1小时后，出炉，冷却至40℃，对模具中制成的磨具进行脱模处理。
优选地，所述第一次倒模步骤中的散热材料占倒入散热层容置空间中的材料的总重的百分比为40％～50％；及所述第二次倒模步骤中散热材料占倒入磨削层容置空间中的材料的总重的百分比为30％～40％。
通过上述所有步骤，形成的磨削层由以下重量百分比的组分制成：
以上各组分的重量百分比之和为100％。
通过上述所有步骤，形成的散热层由以下重量百分比的组分制成：
以上各组分的重量百分比之和为100％。
作为一种更优的技术方案，所述填充料内混合有在磨具工作时进行吸热反应的化合物。所述化合物为无机盐水合物，及所述填充料由占其重量百分比为40％～50％的无机盐水合物和50％～60％的辅料组成。
在本实施例中，所述多羟基化合物优选为聚酯多元醇或聚醚多元醇。所采用的聚酯多元醇或聚醚多元醇均为本领域技术人员所熟知的类型，其羟值优选为7000。所述磨料为天然磨料和人造磨料，优选为棕刚玉、白刚玉、单晶刚玉、碳化硅、立方氮化硼、氧化铈中的一种或多种。如果选用棕刚玉的话，所述棕刚玉优选粒度为40#、60#、80#、120#中的至少一种。所述催化剂为本领域常用的催化剂，优选为胺类催化剂。所述稳定剂为本领域常用的稳定剂，优选为有机锡羧酸盐，特别优选为二月桂酸二正丁基锡。所述固化剂为本领域常用的固化剂，特别优选为3，3’—二氯—4，4’—二氨基二苯基甲烷。所述消泡剂为本领域常用的消泡剂，特别优选为二甲基硅油。
优选地，所述散热材料为高温散热材料，特别优选为150～850℃的散热材料。
以下，举例说明本发明磨具的制备原料：
例1
按照以下配方准备制备磨具的各种原料：
1-1、磨具磨削层的各种原料：
聚酯多元醇(羟值7000)：200g，
甲基二异氰酸酯：300g，
二甲基硅油：11g，
3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷(MOCA)：4.5g，
胺类催化剂：2.15g，
二月桂酸二正丁基锡：3滴，
颜料：103g，
二水合硫酸钙：84g，
散热材料：200g，
棕刚玉：680g。
1-2、磨具散热层的各种原料：
聚酯多元醇(羟值7000)：200g，
甲基二异氰酸酯：300g，
二甲基硅油：11g，
3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷(MOCA)：4.5g，
胺类催化剂：2.15g，
二月桂酸二正丁基锡：3滴，
颜料：103g，
二水合硫酸钙：84g，
散热材料：400g，
棕刚玉：480g。
具体制备步骤如下：
1)称料：按照以上配方比例称量各组分，将颜料和二水合硫酸钙经过两次筛网混合后再与棕刚玉和散热材料搅拌混合成干料混合料备用；MOCA在使用前用80#筛网筛选，然后将二甲基硅油、MOCA和二月桂酸二正丁基锡加入聚酯多元醇中，再加入甲基二异氰酸酯，混合制备结合剂混合料；该步骤中，聚酯多元醇和甲基二异氰酸酯必须经过过滤，以避免材料结团，其他材料如果不在当天使用必须经过干燥保存。此外，所有的筛分材料都必须有充足的粉粒度和均匀度，不可以有结团和不均匀的粗点。
2)搅拌：将上述结合剂混合料预搅拌60～75秒，加入干料混合料搅拌2分钟，然后开始滴加胺类催化剂，滴加完毕后搅拌3.5～4分钟，停止搅拌。该搅拌过程中，室内温度保持低于23℃、湿度低于60％。
3)倒模：模具在使用前涂抹脱模剂，脱模剂为聚乙烯蜡(分子量2000)经过煤油加热溶解成糊状。倒模要求在1分钟内完成，倒模要求物料表面平坦，物料足够。装模后经过初步反应在模具排气空中有少量物料被挤出。该倒模过程中应保持各次倒料均匀，并且立刻装模。
其中，第一次倒模：对经搅拌后得到的磨具散热层的混合材料继续搅拌结合后倒入模具的散热容置空间中；然后经105℃硫化反应1小时后，出炉，冷却至40℃。随后，进行第二次倒模：待所述半成型磨具熟化后，将模具中的隔板取出，并往磨削层容置空间内直接注入经搅拌后的磨具磨削层的混合材料。
4)初步硫化及脱模：100℃或105℃硫化反应1小时后，出炉，冷却至40℃，脱模；脱模时，磨具已经成形，要求脱模后的胚体不能有变形和脱落。
5)85～100℃恒温熟化8～16h后，用聚氨脂清漆经过表面涂抹，涂抹表面均匀，不能有过厚或没有涂抹到的地方，需要静置到充分固化后才进入下一工序。固化干燥后打磨整形，使上下两个端面达到平整度和厚度要求。
例2
按照以下配方准备各制备磨具的原料：
2-1、磨具磨削层的各种原料：
聚酯多元醇(羟值7000)：220g，
甲基二异氰酸酯：350g，
二甲基硅油：11g，
3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷(MOCA)：4.5g，
胺类催化剂：2.15g，
二月桂酸二正丁基锡：4滴，
颜料：90g，
二水合硫酸钙：60g，
散热材料：220g，
棕刚玉：620g。
2-2、磨具散热层的各种原料：
聚酯多元醇(羟值7000)：220g，
甲基二异氰酸酯：350g，
二甲基硅油：11g，
3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷(MOCA)：4.5g，
胺类催化剂：2.15g，
二月桂酸二正丁基锡：4滴，
颜料：90g，
二水合硫酸钙：60g，
散热材料：350g，
棕刚玉：400g。
具体制备步骤及注意事项与例1相同。
相对于现有技术，本发明磨具的制造方法在保证制成的磨具的切削硬度的同时，增加了能够使将磨具工作过程中的热量带出的散热材料，由此保证磨具的散热性能，从而能够在磨削过程中快速散热，保证冷却效果和提高冷却效率，从而保证磨具自身良好的性能和延长磨具的使用寿命。
本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。

Claims (7)

1.一种磨具的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
称料：按比例称取填充料，将填充料经过至少两次筛网混合后与磨料和散热材料搅拌混合成干料混合料，同时将结合剂与消泡剂、固化剂、稳定剂混合制备成结合剂混合料；
搅拌：将所述结合剂混合料预搅拌至少60秒，加入所述干料混合料搅拌，滴加催化剂，滴加完毕后搅拌3.5～4分钟，停止搅拌；
倒模：模具在使用前涂抹脱模剂，将搅拌得到的混合材料倒入模具中；
初步硫化及脱模：105℃硫化反应1小时后，出炉，冷却至40℃，对模具中制成的磨具进行脱模处理；
恒温熟化后，对得到的磨具进行表面处理，打磨整形。
2.根据权利要求1所述的磨具的制造方法，其特征在于：所述称料步骤中，所述散热材料占总材料重量的百分比为30％～50％。
3.根据权利要求1所述的磨具的制造方法，其特征在于：所述倒模和初步硫化及脱模步骤具体包括以下步骤：
模具准备：准备好模具，模具内设有隔板，该隔板将所述模具划分为磨削层容置空间和散热层容置空间；
第一次倒模：对经搅拌后得到的部分混合材料继续加入散热材料，并继续搅拌结合后将其倒入模具的散热容置空间中；
第一次初步硫化：105℃硫化反应1小时后，出炉，冷却至40℃；
第二次倒模：待所述半成型磨具熟化后，将模具中的隔板取出，并往磨削层容置空间内直接注入在第一次倒模前搅拌后得到的混合材料；
第二次初步硫化及脱模：105℃硫化反应1小时后，出炉，冷却至40℃，对模具中制成的磨具进行脱模处理。
4.根据权利要求3所述的磨具的制造方法，其特征在于：所述第一次倒模步骤中的散热材料占倒入散热层容置空间中的材料的总重的百分比为40％～50％。
5.根据权利要求4所述的磨具的制造方法，其特征在于：所述第二次倒模步骤中散热材料占倒入磨削层容置空间中的材料的总重的百分比为30％～40％。
6.根据权利要求3所述的磨具的制造方法，其特征在于：形成的磨削层由以下重量百分比的组分制成：
7.根据权利要求6所述的磨具的制造方法，其特征在于：形成的散热层由以下重量百分比的组分制成：
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