CN107350979B - 一种外圆、端面同步磨削用砂轮及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种外圆、端面同步磨削用砂轮，包括基体和磨料层，基体由以下重量份的原料制成：亚胺树脂粉10‑20份，金属粉60‑85份，树脂胶2‑10份，金属胶1‑5份，硅烷偶联剂2.5‑5.5份，磨料层为树脂砂轮环、陶瓷砂轮环或砂轮结块。本发明选用树脂胶、金属胶混合使用浇注基体，有效的粘接树脂、金属物相，提升了粘接和其他性能的效用，增加了基体的刚性、韧性、导热性和耐高温性能，在砂轮磨削加工过程中可与磨料层同步损耗，不影响砂轮的性能和加工工件的表面质量。

Description

一种外圆、端面同步磨削用砂轮及其制备方法
技术领域
本发明属于机械制造与加工技术领域，具体涉及一种外圆、端面同步磨削用砂轮及其制备方法。
背景技术
在磨削带台阶的环状或棒状工件时，工件的外圆与台阶端面均需加工到一定的尺寸和表面质量，现用的外圆磨砂轮，包括SiC砂轮、超硬砂轮及复合材料基体超硬砂轮均能实现该类工件的磨削加工，但是存在一定的缺陷和不足。
SiC砂轮磨削加工该类工件，可实现外圆和端面同步磨削，但效率低，砂轮修整频繁，使用寿命低。
铝基体和钢基体超硬砂轮因基体不能与磨料层同步损耗，可以分外圆、端面两道工序磨削该类工件，加工效率低。
公开号为CN201210274354 的中国专利公开了一种纤维增强基体及制备方法，虽然能够很好的对砂轮基体进行增强并实现同步磨削，但所选用的主要原料为酚醛树脂，耐热性较低，其制成的砂轮难以承受在高速磨削时产生的高磨削热，且基体制备工艺较复杂。
发明内容
本发明的目的是针对目前砂轮存在的问题，提供一种外圆、端面同步磨削用砂轮及其制备方法，制备的砂轮基体具有韧性好、强度高和耐热性高的优点，制备的砂轮磨削效率高，修整次数少，制备工艺简单、成本低。
本发明的目的是以下述方式实现的：
一种外圆、端面同步磨削用砂轮，包括基体和磨料层，基体由以下重量份的原料制成：亚胺树脂粉10-20份，金属粉60-85份，树脂胶2-10份，金属胶1-5份，硅烷偶联剂2.5-5.5份，磨料层为树脂砂轮环、陶瓷砂轮环或砂轮结块。
亚胺树脂粉为聚酰亚胺树脂粉、改性的聚酰亚胺树脂粉或双马来酰亚胺树脂粉中的至少一种。
金属粉为铜粉或铝粉中的至少一种。
硅烷偶联剂为硅烷偶联剂为KH560硅烷偶联剂或KH550硅烷偶联剂。
如权利要求1-5任一所上述的外圆、端面同步磨削用砂轮的制备方法，具体步骤如下：
（1）将亚胺树脂粉、金属粉、树脂胶、金属胶和硅烷偶联剂混合并搅拌均匀；
（2）将步骤（1）所得基体混合料浇注到磨料层中，固化20-30min；
（3）将步骤（2）得到的砂轮放入烘箱中升温、保温，升温、保温结束后取出砂轮；
（4）对基体和磨料层进行机械加工，最终检验入库。
步骤（3）中的升温、保温曲线为：室温经30 min升至80℃，保温30 min，经30 min升至150℃，保温60 min，经60 min升温至200℃，保温180 min。
本发明的砂轮用复合基体材料主要由亚胺树脂粉、金属粉、树脂胶、金属胶和硅烷偶联剂组成，各组分的主要作用如下：
亚胺树脂粉作为基体材料中的连续相，主要起骨架作用，在升温固化后形成交联互穿网络结构，可提高基体与磨料层的粘接强度，金属粉具有填充增强、导热等作用；
树脂胶主要成分为改性环氧树脂有机物，具有良好的力学性能和胶结强度，韧性好，分子链中官能团上含有的酯环、芳香环和其它改性基团提高了其热变形温度和热稳定性，使其具有较好的耐高温性能；
金属胶为橡胶金属复合胶体系，该粘接胶自身具有较高的内聚力，分子中含有较多的双键和三键基团，与树脂和金属的亲和作用强，在加热后，其化学键之间相互作用形成三维网状结构，胶结强度高；
硅烷偶联剂为同时含有两种不同化学性质基团的有机硅化合物，具有能和无机质材料（如无机填料、金属等）化学结合的反应基团及与有机质材料（合成树脂等）化学结合的反应基团，具有提高各组分之间粘接作用力的效果。
相对于现有技术，本发明的有益效果：
1）本发明选用树脂胶、金属胶混合使用浇注基体，有效的粘接树脂、金属物相，提升了粘接和其他性能的效用，增加了基体的刚性、韧性、导热性和耐高温性能，在砂轮磨削加工过程中可与磨料层同步损耗，不影响砂轮的性能和加工工件的表面质量；
2）可实现工件的外圆、端面同步磨削加工，磨削效率高，修整次数少；
3）制备工艺简单、成本低。
具体实施方式
树脂胶为市售产品，购自株洲世林聚合物有限公司；金属胶为市售产品，购自深圳市永耐特胶业有限公司，KH560硅烷偶联剂或KH550硅烷偶联剂为市售产品，购自南京曙光化工集团有限公司，改性的聚酰亚胺树脂粉为市售产品，购自沁阳市天益化工有限公司，树脂砂轮环、陶瓷砂轮环和砂轮结块均为市售产品，购自白鸽磨料磨具有限公司超硬制品分公司。
实施例1：
一种外圆、端面同步磨削用砂轮，包括基体和磨料层，基体由以下重量份的原料制成：亚胺树脂粉10-20份，金属粉60-85份，树脂胶2-10份，金属胶1-5份，硅烷偶联剂2.5-5.5份，磨料层为树脂砂轮环、陶瓷砂轮环或砂轮结块。
亚胺树脂粉为聚酰亚胺树脂粉、改性的聚酰亚胺树脂粉或双马来酰亚胺树脂粉中的至少一种。
金属粉为铜粉或铝粉中的至少一种。
硅烷偶联剂为硅烷偶联剂为KH560硅烷偶联剂或KH550硅烷偶联剂。
如权利要求1-5任一所上述的外圆、端面同步磨削用砂轮的制备方法，具体步骤如下：
（1）将亚胺树脂粉、金属粉、树脂胶、金属胶和硅烷偶联剂混合并搅拌均匀；
（2）将步骤（1）所得基体混合料浇注到磨料层中，固化20-30min；
（3）将步骤（2）得到的砂轮放入烘箱中升温、保温，升温、保温结束后取出砂轮；
（4）对基体和磨料层进行机械加工，最终检验入库。
步骤（3）中的升温、保温曲线为：室温经30 min升至80℃，保温30 min，经30 min升至150℃，保温60 min，经60 min升温至200℃，保温180 min。
实施例2：
一种外圆、端面同步磨削用砂轮，包括基体和磨料层，基体由以下重量份的原料制成：聚酰亚胺树脂粉10kg，铜粉60 kg，树脂胶2 kg，金属胶1 kg，KH560硅烷偶联剂2.5 kg，磨料层为树脂金刚石砂轮环，规格尺寸为1A8 Ф80.5mm*30mm *Ф60mm。
具体步骤如下：
（1）将亚胺树脂粉、金属粉、树脂胶、金属胶和硅烷偶联剂混合并搅拌均匀；
（2）将步骤（1）所得基体混合料浇注到磨料层中，固化20min；
（3）将步骤（2）得到的砂轮放入烘箱中升温、保温，升温、保温结束后取出砂轮；
（4）对基体和磨料层进行机械加工，最终检验入库。
步骤（3）中的升温、保温曲线为：室温经30 min升至80℃，保温30 min，经30 min升至150℃，保温60 min，经60 min升温至200℃，保温180 min。
实施例3：
一种外圆、端面同步磨削用砂轮，包括基体和磨料层，基体由以下重量份的原料制成：改性的聚酰亚胺树脂粉12kg，铜粉65 kg，树脂胶4 kg，金属胶2kg，KH560硅烷偶联剂3kg，磨料层为陶瓷金刚石砂轮环，规格尺寸为1A8 Ф101mm*20mm *Ф80mm。
具体步骤如下：
（1）将亚胺树脂粉、金属粉、树脂胶、金属胶和硅烷偶联剂混合并搅拌均匀；
（2）将步骤（1）所得基体混合料浇注到磨料层中，固化22min；
（3）将步骤（2）得到的砂轮放入烘箱中升温、保温，升温、保温结束后取出砂轮；
（4）对基体和磨料层进行机械加工，最终检验入库。
步骤（3）中的升温、保温曲线为：室温经30 min升至80℃，保温30 min，经30 min升至150℃，保温60 min，经60 min升温至200℃，保温180 min。
实施例4：
一种外圆、端面同步磨削用砂轮，包括基体和磨料层，基体由以下重量份的原料制成：双马来酰亚胺树脂粉14kg，铜粉70 kg，树脂胶5 kg，金属胶3kg，KH560硅烷偶联剂3.5kg，磨料层为陶瓷CBN砂轮节块，数量为24个，规格尺寸为1A1R 350mm *40mm*127mm*10mm。
具体步骤如下：
（1）将亚胺树脂粉、金属粉、树脂胶、金属胶和硅烷偶联剂混合并搅拌均匀；
（2）将步骤（1）所得基体混合料浇注到磨料层中，固化24min；
（3）将步骤（2）得到的砂轮放入烘箱中升温、保温，升温、保温结束后取出砂轮；
（4）对基体和磨料层进行机械加工，最终检验入库。
步骤（3）中的升温、保温曲线为：室温经30 min升至80℃，保温30 min，经30 min升至150℃，保温60 min，经60 min升温至200℃，保温180 min。
实施例5：
一种外圆、端面同步磨削用砂轮，包括基体和磨料层，基体由以下重量份的原料制成：聚酰亚胺树脂粉8kg、改性的聚酰亚胺树脂粉8kg，铝粉75 kg，树脂胶6 kg，金属胶4kg，KH550硅烷偶联剂4 kg，磨料层为陶瓷CBN砂轮节块，数量为24个，规格尺寸为1A1R 350mm *40mm*127mm*10mm。
具体步骤如下：
（1）将亚胺树脂粉、金属粉、树脂胶、金属胶和硅烷偶联剂混合并搅拌均匀；
（2）将步骤（1）所得基体混合料浇注到磨料层中，固化26min；
（3）将步骤（2）得到的砂轮放入烘箱中升温、保温，升温、保温结束后取出砂轮；
（4）对基体和磨料层进行机械加工，最终检验入库。
步骤（3）中的升温、保温曲线为：室温经30 min升至80℃，保温30 min，经30 min升至150℃，保温60 min，经60 min升温至200℃，保温180 min。
实施例6：
一种外圆、端面同步磨削用砂轮，包括基体和磨料层，基体由以下重量份的原料制成：改性的聚酰亚胺树脂粉9kg、双马来酰亚胺树脂粉9kg，铝粉80 kg，树脂胶8 kg，金属胶4.5kg，KH550硅烷偶联剂4.5 kg，磨料层为陶瓷金刚石砂轮环，规格尺寸为1A8 Ф101mm*20mm *Ф80mm。
具体步骤如下：
（1）将亚胺树脂粉、金属粉、树脂胶、金属胶和硅烷偶联剂混合并搅拌均匀；
（2）将步骤（1）所得基体混合料浇注到磨料层中，固化28min；
（3）将步骤（2）得到的砂轮放入烘箱中升温、保温，升温、保温结束后取出砂轮；
（4）对基体和磨料层进行机械加工，最终检验入库。
步骤（3）中的升温、保温曲线为：室温经30 min升至80℃，保温30 min，经30 min升至150℃，保温60 min，经60 min升温至200℃，保温180 min。
其中的亚胺树脂粉还可以是任意比例的聚酰亚胺树脂粉和双马来酰亚胺树脂粉。
实施例7：
一种外圆、端面同步磨削用砂轮，包括基体和磨料层，基体由以下重量份的原料制成：聚酰亚胺树脂粉6kg、改性的聚酰亚胺树脂粉6kg、双马来酰亚胺树脂粉8kg，铜粉40kg、铝粉45 kg，树脂胶10 kg，金属胶5kg，KH550硅烷偶联剂5.5 kg，磨料层为树脂金刚石砂轮环，规格尺寸为1A8 Ф80.5mm*30mm *Ф60mm。
具体步骤如下：
（1）将亚胺树脂粉、金属粉、树脂胶、金属胶和硅烷偶联剂混合并搅拌均匀；
（2）将步骤（1）所得基体混合料浇注到磨料层中，固化30min；
（3）将步骤（2）得到的砂轮放入烘箱中升温、保温，升温、保温结束后取出砂轮；
（4）对基体和磨料层进行机械加工，最终检验入库。
步骤（3）中的升温、保温曲线为：室温经30 min升至80℃，保温30 min，经30 min升至150℃，保温60 min，经60 min升温至200℃，保温180 min。
用实施例2-7制作的砂轮与现有的SiC砂轮和树脂金刚石砂轮进行测试对比，加工余量1.2mm，单次进刀量0.015 mm，试验结果如下表1。
上述试验结果表明，相对于现有的SiC砂轮和树脂金刚石砂轮，本发明制备的砂轮寿命、磨削效率高，修整次数少，实现外圆、端面的同步磨削后，较大程度的改善了砂轮的性能和加工效率。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种外圆、端面同步磨削用砂轮，其特征在于：包括基体和磨料层，所述基体由以下重量份的原料制成：亚胺树脂粉10-20份，金属粉60-85份，树脂胶2-10份，金属胶1-5份，硅烷偶联剂2.5-5.5份，所述磨料层为树脂砂轮环、陶瓷砂轮环或砂轮结块。
2.根据权利要求1所述的外圆、端面同步磨削用砂轮，其特征在于：所述亚胺树脂粉为聚酰亚胺树脂粉、改性的聚酰亚胺树脂粉或双马来酰亚胺树脂粉中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的外圆、端面同步磨削用砂轮，其特征在于：所述金属粉为铜粉或铝粉中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的外圆、端面同步磨削用砂轮，其特征在于：所述硅烷偶联剂为KH560硅烷偶联剂或KH550硅烷偶联剂。
5.如权利要求1-4任一所述的外圆、端面同步磨削用砂轮的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：
（1）将亚胺树脂粉、金属粉、树脂胶、金属胶和硅烷偶联剂混合并搅拌均匀；
（2）将步骤（1）所得基体混合料浇注到磨料层中，固化20-30min；
（3）将步骤（2）得到的砂轮放入烘箱中升温、保温，升温、保温结束后取出砂轮；
（4）对基体和磨料层进行机械加工，最终检验入库。
6.根据权利要求5所述的外圆、端面同步磨削用砂轮的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中的升温、保温曲线为：室温经30 min升至80℃，保温30 min，经30 min升至150℃，保温60 min，经60 min升温至200℃，保温180 min。
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