CN107921610A - 磨具和用于生产所述类型磨具的方法 - Google Patents

Abstract

磨具包括其上设置多个研磨页片(8)的基底。研磨页片(8)均包括基部(16)和借助于粘合剂(23)附连至基部(16)的磨料(22)。为了增加使用寿命和移除的材料总量，研磨页片(8)借助于填充树脂(25)增强。因为研磨页片(8)被增强，所以由工件加工操作引起的研磨页片围绕零位置的循环偏转减小，由此防止研磨页片(8)的过度磨损。

Description

磨具和用于生产所述类型磨具的方法

技术领域

本发明涉及依据权利要求1的前序部分的磨具。本发明还涉及用于生产磨具的方法。

背景技术

文献EP2153939A1公开了形式为研磨花页轮的磨具。使用的研磨页片由在基部上的磨料生成。基部在研磨过程期间磨损，且因此移除粘附至基部的已用磨料且新的磨料被重复地带至研磨接合。在加工工件直到完全磨损磨具的程度期间，磨具的使用更加经济、使用寿命更长且总材料移除更多。

发明内容

本发明的根本目的在于提供具有更长的使用寿命和更多的总材料移除的磨具。

这个目的由具有权利要求1的特征的磨具实现。已经认识到的是，现有技术的磨具上的研磨页片受到显著的循环偏转。研磨页片的循环偏转由在加工工件期间的磨具旋转和一定数量的邻近研磨页片的研磨接合引起。循环偏转的程度且因此研磨页片的加载依据磨具相对于待加工的工件表面的倾斜定位、待加工的工件的宽度、磨具的速度和外径、以及接触力，在研磨过程中研磨页片以所述接触力垂直地挤压工件表面。由于研磨页片的显著循环偏转，形式为研磨颗粒或研磨微粒的磨料在磨料已经磨损且实现其材料移除的可能性之前就从基部撕裂。而且，磨料层被撕裂的磨料、即撕裂的研磨颗粒或研磨微粒弱化，因为邻近研磨颗粒不再能够支撑彼此。这导致过早断裂，尤其在最后的研磨颗粒设置在研磨页片的末端的情况下，这些颗粒仅支撑在一侧上。因此，总体来说，研磨页片的显著循环偏转严重地减少磨具的使用寿命和总材料移除。

增强研磨页片明显减小其与现有技术相比的循环偏转。因此，实现相应磨具的更长使用寿命和更多整体材料移除。在不增加在基部上的磨损量的情况下实现更长的使用寿命和更多的整体材料移除。在磨料处于基部上的情况下，研磨过程期间具有已用磨料的基部的移除通过疏松(fluffing)发生。疏松指将基部分解成灰尘颗粒或小纤维或纤维束。分解基部的质量相对于整体磨具的质量定义为基部上的磨损量。基部上的大量磨损是不利的，因为由此产生可吸入灰尘颗粒。在根据本发明的磨具的情况下避免增加的磨损量。磨损量相对于相同类型的现有技术磨具而言至少是恒定的。增强研磨页片减小基部上的磨损量与总材料移除的比率。磨具的总材料移除和使用寿命可变地增加。

通过给研磨页片提供填充树脂而后固化填充树脂而增强研磨页片。填充树脂例如从包括热固性材料、弹性体、合成树脂和/或热塑性塑料及其组合物的组中选定。填充树脂优选地是热固性材料，例如是酚醛树脂。例如，酚醛树脂是可溶酚醛树脂或线型酚醛清漆。为了确保研磨页片的永久增强，填充树脂在低于限定温度下不应该呈现任何软化表现。例如，这指相对于在室温下，当达到限定温度时，填充树脂经历强度损失，所述强度损失不超过最大可允许强度损失。限定温度和最大可允许强度损失依据期望的研磨页片的增强程度。

在根据本发明的磨具的情况下，至少一个研磨页片具有固化的填充树脂。优选地，多个研磨页片具有固化的填充树脂，尤其至少30％、尤其至少50％、且尤其至少60％的研磨页片紧固在支撑件上。例如，设置在支撑件上的所有研磨页片具有固化的填充树脂。

根据本发明的磨具例如设计为研磨花页轮、研磨页片轮或具有轴的研磨页片轮。磨具具有中心轴线且借助于工具驱动器围绕中心轴线被旋转驱动，以加工工件。研磨页片的增强减小研磨页片的循环偏转，由此增加使用寿命和总材料移除。

如权利要求2所述的磨具以简单的方式确保更长的使用寿命和更多的总材料移除。由于相应研磨页片的基部被供以后来固化的填充树脂或被后来固化的填充树脂浸透的事实，能够以简单且有效的方式增强研磨页片。优选地，至少70％的重量比、尤其至少80％的重量比、尤其至少90％的重量比、且尤其100％重量比的固化的填充树脂存在于基部中。

如权利要求3所述的磨具以简单的方式确保更长的使用寿命和更多的总材料移除。相应基部具有包括至少一根线的支撑织物。支撑织物设计为例如由经线和纬线形成的纺织支撑料。支撑织物具有被供以填充树脂或被填充树脂浸透的至少一根线。在填充树脂的固化之后，所述至少一根线被增强。在纺织物料的情况下，例如经线和纬线被增强。支撑织物因此具有高刚度或抗弯刚度，由此在研磨过程期间相应研磨页片的偏转明显减小。

如权利要求4所述的磨具确保有效增强且因此更长的使用寿命和更多的总材料移除。

如权利要求5所述的磨具确保增加的刚度且因此更长的使用寿命以及更多的材料移除。所述至少一个强度提高填充物的形式例如为纤维、薄片和/或球体。纤维填充物的示例是玻璃纤维、碳纤维、合成纤维、纤维素、硅灰石和晶须。术语晶须指针状单晶体。例如，材料锑、镉、铟、锌和锡倾向于形成晶须(参见Eugen G.Leuze Verlag出版社在1991年的出版物in der Elektronik[Soldering in Electronics]的第305至306页，作者是R.J.Klein Wassink)。

形式为薄片的填充物的示例是云母、滑石粉和石墨。形式为球体的填充物的示例是石英、二氧化硅、瓷土、玻璃球、碳酸钙，金属氧化物以及炭黑。适当的强度提高填充物的示例是白垩岩和氧化铝(Al2O3)。

如权利要求6所述的磨具确保更长的使用寿命和更多的总材料移除。借助于具有研磨作用的所述至少一个填充物，对于特定应用提高和/或选择性调节研磨页片的研磨特性。具有研磨作用的填充物的示例是冰晶石和氟硼酸钾(KBF4)。具有研磨作用的所述至少一个填充物具有例如在纳米尺度范围内的颗粒尺寸。

借助于如权利要求7所述的磨具，提供具有更长的使用寿命和更多的总材料移除的研磨花页轮。

本发明的另一根本目的在于提供用于生产具有更长使用寿命和更多总材料移除的磨具的方法。

这个目的由具有权利要求8的特征的方法实现。根据本发明的方法的优点对应于已经描述的根据本发明的磨具的优点。具体地，根据本发明的方法也能够被权利要求1至7之一的特征改进。由于研磨页片被供以后来固化的填充树脂的事实，以有效方式增强研磨页片。研磨页片的增强显著减小在加工工件期间的研磨页片的循环偏转，由此增加使用寿命和总材料移除。研磨页片通过例如粘附结合、层压或浸渍被供以填充树脂。在将研磨页片设置或紧固在支撑件上之前和/或期间和/或之后，研磨页片被供以填充树脂。具体地，研磨页片如此被供以填充树脂以使得主要是相应基部吸收填充树脂，和/或磨料和磨料层通常不由填充树脂完全覆盖。相应基部优选地包括被填充树脂浸透且吸收所述树脂的支撑织物。在合成树脂的固化之后，支撑织物被增强，即具有增加的抗弯刚度。优选地通过例如借助于熔炉供应热量而固化填充树脂。

如权利要求9所述的方法是确保具有更长使用寿命和更多总材料移除的磨具的生产的简单手段。通过将研磨页片浸入包含填充树脂的浸浴物，研磨页片、尤其是相应基部以简单方式被填充树脂浸透。研磨页片优选地如此浸入填充树脂的浸浴物，以使得填充树脂由于重力从磨料比从基部更容易地滴落。例如，研磨页片如此浸入填充树脂的浸浴物，以使得磨料定向在重力的方向上且基部相反于重力地定向。这确保基本是基部被填充树脂浸透。

如权利要求10所述的方法是确保研磨页片的增强的简单手段。由于研磨页片首先设置在支撑上而后被供以填充树脂的事实，大量研磨页片能够被供以填充树脂且以期望方式增强。例如，设置在支撑件上的研磨页片以期望的定位浸入包含填充树脂的浸浴物。

如权利要求11所述的方法是确保研磨页片被供以填充树脂的简单手段。由于支撑件在研磨页片被浸入填充树脂的浸浴物时旋转，研磨页片以均匀方式被供以填充树脂或被填充树脂浸透。研磨页片优选地如此浸入填充树脂的浸浴物，以使得相应研磨页片仅临时地浸入。这确保相应研磨页片在被浸渍时被供以填充树脂或被填充树脂浸透，且填充树脂能够从在填充树脂的浸浴物外侧的磨料或磨料层滴落。相应研磨页片优选地在支撑件的旋转期间浸入填充树脂的浸浴物数次。相应研磨页片或相应研磨页片的基部由此充分地浸透直到其被填充树脂饱和。

如权利要求12所述的方法是设定研磨页片的刚度和/或研磨特性的简单手段。

附图说明

通过以下对多个示意性实施方式的描述，本发明的其他特征、优点和细节将变得明显。在图中：

图1示出设计为研磨花页轮的磨具的透视图，研磨花页轮具有支撑件和设置在支撑件上的研磨页片，其中，已经省略多个研磨页片以示意研磨花页轮的构造，

图2示出穿过依据第一示意性实施方式的图1中的研磨花页轮的研磨页片的截面，

图3示出给研磨页片提供填充树脂的浸渍过程的示意图，

图4在显微镜下放大50倍地示出穿过被供以填充树脂之前的研磨页片的截面，

图5在显微镜下放大50倍地示出穿过已经被供以填充树脂之后的研磨页片的截面，

图6示出示意图在工件的加工期间的研磨花页轮和依据研磨花页轮的旋转角度的研磨页片的偏转，且

图7示出穿过依据第二示意性实施方式的研磨页片的截面。

具体实施方式

下文参考图1至6描述本发明的第一示意性实施方式。设计为研磨花页轮的磨具1具有盘状设计的支撑件2。支撑件2包括由环形轮辐5连接的外部环形轮辋区域3和轮毂4。轮毂4具有同心的圆形开口6，所述圆形开口用于借助于工具驱动器(未特别示出)夹持支撑件2且驱动支撑件围绕中心轴线7旋转。

轮辋区域3用于容纳研磨页片8。研磨页片8借助于粘附层9以彼此重叠的方式紧固在轮辋区域3上，即侧向位于支撑件2上。研磨页片8以相等角间隔设置在支撑件2上。在每种情况下当在围绕中心轴线7的旋转方向10上观察时，研磨页片8具有后缘11和前缘12。研磨页片8中的每个形成具有研磨作用的区域13，所述区域从研磨页片的后缘11延伸直到在旋转方向10上设置在其前方的研磨页片8的后缘11'。相应前缘12由在旋转方向10上设置在其前方的研磨页片8覆盖。研磨页片8具有矩形设计且均具有面向中心轴线7的内缘14和背离中心轴线7的外缘15。磨具1的外径D由研磨页片8的外缘15限定。

相应研磨页片8具有基部16，磨料层17施加至基部。基部16包括形式为由经线19和纬线20形成的纺织物料的支撑织物18。在背离磨料层17的一侧上，基部16具有称为底面涂层的覆盖层21。支撑织物18被结合到例如由聚合物分散体构成的覆盖层21且借助于干燥而固化。支撑织物18例如由聚酯或棉花构成，而聚合物分散体一般由树脂和/或塑料分散体构成。

磨料层17包括借助于粘合剂23紧固在基部16上的磨料22。磨料22的形式为研磨颗粒或研磨微粒，其与支撑微粒24一起结合到粘合剂23中。粘合剂23例如设计为粘合剂树脂。粘合剂树脂23和填充树脂25能够相同或不同。

为了增强，研磨页片8具有固化的填充树脂25。填充树脂25位于相应基部16中和/或相应基部上。支撑织物18的经线19和纬线20优选地被供以填充树脂25且由于填充树脂25的固化而被增强。基部16例如被垫料，即，实施全浸浴铺设过程，其中，在干燥发生之前通过由辊对施加的挤压力引起尤其最多达100％的渗透。

固化的填充树脂25构成研磨页片8的总重量的1％重量比至30％重量比，尤其5％重量比至25％重量比，且尤其8％重量比至20％重量比。

根据本发明的磨具1按如下生产：

在填充树脂25的固化之前，未完成的磨具在下文中由参考标记1'表示。在容器26中制备包含填充树脂25的浸浴物。磨具1'如此倾斜以使得对于研磨页片8的浸没，中心轴线7相对于填充树脂25的表面27包封角度α。对于角度α，优选地应用下述角度：α<90°，尤其α≤85°，且尤其α≤80°。磨具1'相对于包含填充树脂25的浸浴物如此设置以使得最接近于填充树脂25的研磨页片8而非连接至研磨页片8的支撑件2浸入树脂。磨具1'优选地在旋转方向10上围绕中心轴线7旋转，由此研磨页片8连续地多次浸入浸浴物且再次从浸浴物露出。这在图3中示出。

借助于研磨页片8在填充树脂25中的多次浸没，所述页片被供以填充树脂25。填充树脂25基本渗透入相应基部16。相反地，填充树脂25从相应磨料层17再次基本滴落，由此研磨微粒22不由填充树脂25覆盖。

在研磨页片8已经被供以填充树脂25之后，所述树脂固化。优选地通过例如借助于熔炉供应热量而完成固化。借助于固化过程生产或完成根据本发明的磨具1。由于固化的填充树脂25，研磨页片8具有增加的刚度。

图4在显微镜下放大50倍地示出穿过未完成磨具1'的研磨页片8的截面，而图5在显微镜下放大50倍地示出穿过根据本发明的磨具1的增强研磨页片8的截面。图4和5的比较示出基部16尤其在覆盖层21的区域中和邻近支撑织物18中被供以填充树脂25。

填充树脂25能够从例如包括热固性材料、弹性体、合成树脂和/或热塑性塑料及其组合物的组中选择。例如，填充树脂25是合成树脂，优选地是酚醛树脂。固化的填充树脂25在低于例如70℃的限定温度下应该不呈现软化表现。例如，固化的填充树脂的强度在低于限定温度下相对于其在例如20℃的室温下的强度应该减小了大于10％。依据温度的塑料特性、例如弹性模量的表现基本上是已知的(参见Springer-Verlag出版社在2008年的出版物Polymer Engineering的第4和5页，作者为Peter Eyerer、Thomas Hirth、Peter Elsner)。

根据本发明的磨具1的用途在图6中示出。具有宽度b的工件28借助于磨具1加工。在工件28的加工期间，在接合区域E内的研磨页片8与工件28研磨接合。接合区域E由接合角度δ限定。接合角度δ依据工件28的宽度b。从零位置A₀开始，研磨页片8的后缘11由于研磨接合在正负方向上循环偏转。零位置A₀表示当不与工件28接触时的在磨具1的旋转状态下的研磨页片8的后缘11的位置。零位置A₀因此依据磨具1围绕中心轴线7的旋转速度和外径D。

在图6中示出的依据旋转角度的偏转A描述了相应研磨页片8的后缘11垂直于加工工件表面的偏转。依据随着研磨页片刷过工件28时的研磨页片的角位置，研磨页片8在负方向上、即在支撑件2的方向上弯折。偏转甚至在工件28的边缘之前在角位置A中开始，因为前研磨页片8的偏转通过接触至后研磨页片8传递。在接合区域E中，在负方向上的偏转处于最大。这由A_max指示。在相应研磨页片8和工件28之间的接触结束之后，相应研磨页片回摆且由于在再次达到零位置A₀之前的过冲在正方向上开始偏转。由A_F表示在过冲期间在正方向上的最大偏转。角位置B表示在过冲之后到达零位置A₀的点。

在过冲期间的最大偏转A_max和偏转A_F依据研磨页片8的刚度和由于工件28的加工研磨页片的加载。研磨页片8的加载依据磨具1相对于待加工的工件表面定位的角度、工件28的宽度b、同时位于在研磨接合中的研磨页片8的数量、磨具1的接触力、速度和磨具1的外径D，接触力即在研磨过程中研磨页片8垂直压在工件表面上的力。加载越大，倾斜定位越厉害、接触力越大、速度和外径越大、且工件28的宽度b越小。

在图6中，为了比较目的，在依据现有技术且具有相同加载条件的磨具的情况下的偏转示出为虚线。最大负偏转由A'_max指示且在过冲期间的最大偏转由A'_F指示。能够看见的是，在根据本发明的磨具1的情况下的最大偏转A_max和A_F显著更小，且因此根据本发明的磨具1直到完全磨损具有更长的使用寿命和更多的总材料移除。具体地，更长的使用寿命和更多的总材料移除不会通过增加在基部16和/或支撑织物18上的磨损量实现。由此避免可吸入灰尘颗粒的比例增加。

在下文中参考图7描述了本发明的第二示意性实施方式。与第一示意性实施方式相反的，填充树脂25具有强度提高填充物29和/或具有研磨作用的填充物30。强度提高填充物29位于基部16中和/或位于基部上。强度提高填充物29例如是白垩岩或氧化铝。强度提高填充物29被混入包含填充树脂25的浸浴物，由此基部16依据在先示意性实施方式且如参考图3描述的被供以填充树脂25且附加地被供以强度提高填充物29。作为替换方案或补充地，具有研磨作用的填充物30被混入填充树脂25。具有研磨作用的填充物30例如是冰晶石和氟硼酸钾。填充树脂25优选地包含强度提高填充物29和具有研磨作用的填充物30。就磨具1的构造和生产而言的其他方面，参照在先示意性实施方式。

Claims (12)

1.一种磨具，其具有：

-支撑件(2)，

-多个研磨页片(8)，其

--设置在支撑件(2)上且

--均具有基部(16)和磨料(22)，其中，磨料(22)借助于粘合剂(23)附连至基部(16)，

其特征在于，

研磨页片(8)中的至少一个具有用于增强的固化的填充树脂(25)。

2.根据权利要求1所述的磨具，其特征在于，相应基部(16)被供以固化的填充树脂(25)。

3.根据权利要求1或2所述的磨具，其特征在于，相应基部(16)包括至少一根线(19，20)，所述至少一根线被供以固化的填充树脂(25)。

4.根据权利要求1至3之一所述的磨具，其特征在于，固化的填充树脂(25)构成1％重量比至30％重量比，尤其5％重量比至25％重量比、且尤其，8％重量比至20％重量比of总重量of研磨页片(8)。

5.根据权利要求1至4之一所述的磨具，其特征在于，至少一个强度提高填充物(29)被结合到固化的填充树脂(25)中。

6.根据权利要求1至5之一所述的磨具，其特征在于，具有研磨作用的至少一个填充物(30)被结合到固化的填充树脂(25)中。

7.根据权利要求1至6之一所述的磨具，其特征在于，支撑件(2)具有盘状设计，且研磨页片(8)以彼此重叠的方式侧向结合到支撑件(2)上。

8.一种用于生产磨具的方法，包括以下步骤：

-提供多个研磨页片(8)，所述多个研磨页片均具有基部(16)和磨料(22)，其中，磨料(22)借助于粘合剂(23)附连至基部(16)，

-将研磨页片(8)设置且紧固在支撑件(2)上，

-将填充树脂(25)提供给研磨页片(8)中的至少一个，尤其是提供给相应基部(16)，

-固化填充树脂(25)以增强所述至少一个研磨页片(8)。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述至少一个研磨页片(8)被浸入包含填充树脂(25)的浸浴物。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，其中，研磨页片(8)在页片已经设置在支撑件(2)上之后被供以填充树脂(25)

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在研磨页片(8)被浸入包含填充树脂(25)的浸浴物时，支撑件(2)旋转，尤其如此旋转以使得相应研磨页片(8)仅临时地浸入填充树脂(25)。

12.根据权利要求8至10之一所述的方法，其特征在于，至少一个强度提高填充物(29)和/或具有研磨作用的填充物(30)被混入填充树脂(25)。