CN108188948A - 一种多层磨粒砂带结构及其制造方法 - Google Patents

一种多层磨粒砂带结构及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种多层磨粒砂带结构，它包括底布、网布和磨粒层，底布和网布间涂布底胶层，磨粒层由超硬磨粒或聚集体磨粒固化于基体中制成。本发明还公开了一种多层磨粒砂带制造方法，1.将底布涂布底层胶与网布结合；2.按要求称量所需的磨粒、树脂、功能性添加剂和固化剂；超硬磨粒、树脂粘结剂和功能性添加剂，混合均匀制成混合物；再加入固化剂，并混合均匀；3.将含磨粒的混合物，倒入备好的模具中，将结合有网布的底布完全盖住模具并压平经光固化机或硫化机固化成型，得到砂带成品。本发明排屑效果佳、连续无边纹，磨削效率高、无需修正可长时间稳定工作，使用寿命长，且磨粒层在磨削时不易脱落，加工工件表面质量优于目前类似产品。

Description

一种多层磨粒砂带结构及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种工件表面磨削用耗材，尤其是一种多层磨粒砂带结构及其制造方法。
背景技术
砂带属于涂附磨具，常用来对金属、木材、玻璃、陶瓷等工件表面进行磨削、研磨或抛光加工，使其光洁平滑，加工时，比固结磨具的砂轮更为灵活与安全，且设备投入低。传统的砂带主要由基材、磨粒和粘结剂组成。传统的砂带只有一层磨粒，在此基础上发展起来的多层砂带表面通常具有2-3层磨粒，可以有效延长砂带寿命，提高加工效率。但传统的砂带存在以下几个方面的明显缺陷和不足：(1)即使是多层砂带，也只有2-3层，寿命有限，影响加工节奏；(2)上层磨粒钝化或脱落时，下层磨粒能否及时出露，即是否具有自修正特性；(3)无结构特征的砂带不利于磨削加工时的排屑过程，无法进一步提高加工效率。
发明内容
为解决传统砂带存在的上述缺陷，本发明提供一种多层磨粒砂带结构及其制造方法，该砂带具有自修正特征以及良好排屑结构，提高磨削(研磨、抛光)加工效率和生产节奏，大幅延长砂带寿命，降低用户的制造成本，提高产品竞争力。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种多层磨粒砂带结构，它包括磨粒砂带，磨粒砂带依次包括底布、网布和磨粒层，底布和网布之间涂布有底胶层，磨粒层由规则的含磨粒的突起阵列和用于排屑的沟槽组成。
进一步地，含磨粒的突起阵列呈交错排布，排布图案为斜线形、圆环形、螺旋形、摆线形、射线形或点阵形，确保用于排屑的沟槽不会分布在同一纬线上，从而不会产生因不合理结构所造成的磨削(研磨、抛光)振纹；
含磨粒的突起阵列的突起层形状为圆柱体、棱柱体、圆锥台中的一种或多种组合，突起层高度为0.5mm-1.3m。
进一步地，含磨粒的突起阵列的突起层由磨粒30-60％、树脂30-80％、功能性添加剂和固化剂组成。
进一步地，磨粒为金刚石、立方氮化硼、碳化硼、氧化铝或碳化硅。
进一步地，磨粒为超硬磨粒，超硬磨粒为金刚石单晶、立方氮化硼单晶或由单晶制成的聚集体磨粒。
进一步地，聚集体磨粒由单晶超硬磨粒50-95％、陶瓷粘结剂和其它添加剂粘结而成；
陶瓷粘结剂为二氧化硅、氧化铝、氧化钾、氧化钠、氧化锂、氧化镁中的一种或多种混合物及其预烧结体；
其它添加剂是指助烧剂，主要为包括铜或铁的金属粉末。
进一步地，树脂为具有一定水溶特性的树脂，加工过程中，与冷却液接触时，因溶胀造成工具表面的树脂磨损、亚表面的磨粒及时出露，而使砂带具有自修正功能；
树脂为聚乙烯醇缩醛、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、环氧树脂、聚乙二醇中的一种或多种组合。
进一步地，功能性添加剂由成孔剂、树脂增强剂和辅助磨粒组成；
成孔剂为包括氯化钠、硫酸镁或尿素的水溶性盐类，占树脂含量的质量百分比为5-10％；
树脂增强剂为包括铜粉或铁粉的用于增强树脂网络强度的粉体，占树脂含量的质量百分比为2-30％；
辅助磨粒为氧化铝或碳化硅磨粒，其粒度小于超硬磨粒，占树脂含量的质量百分比为10-20％。
进一步地，固化剂为偶氮二异丁腈，偶氮二异庚腈、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯中的一种或多种的组合，占树脂含量的质量百分比为0.5-3％。
一种多层磨粒砂带结构的制造方法，含磨粒的突起阵列的突起层由磨粒以热引发固化、光固化成型方式固化于聚合物基体中制备而成，具体包括以下步骤：
步骤一，将底布上涂布一层底胶层与网布结合；
步骤二，制备或配制所需的磨粒、树脂、功能性添加剂和固化剂；按要求称量超硬磨粒、树脂粘结剂和功能性添加剂，充分混合制成均匀混合物；再加入固化剂，并混合均匀；
步骤三，将已混合好的含磨粒的混合物，倒入用于制作突起层的模具中，将结合有网布的底布完全盖住模具并压平后经光固化机或硫化机固化成型，进而得到磨粒砂带成品。
有益效果：
本发明所述的多层磨粒砂带结构，具有磨削效果好、使用寿命长、表面沟槽结构排屑效果佳、连续无边纹，且布砂层在磨削时不易脱落等优点；还具有制备简单，成本低、工艺路线短、出产高、加工性能稳定等特点；此外，本发明所述的多层磨粒砂带制造方法，具有在制造过程中对结合的金刚石磨粒层不容易造成滚压损伤，可以避免砂带结合的固定层结构造成排屑孔位的阻塞，在磨削操作中可顺畅排屑达到完全的集尘，避免磨削操作者吸入尘屑而确保磨削操作者的身体健康等优点。
附图说明
图1为本发明的多层磨粒砂带结构的立体分解图；
图2为本发明的多层磨粒砂带制造方法的流程图；
图中：1-磨粒砂带、2-底布、3-底胶层、4-网布、5-磨粒层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，一种多层磨粒砂带结构，它包括磨粒砂带1，磨粒砂带1依次包括底布2、网布4和磨粒层5，底布2和网布4之间涂布有底胶层3，磨粒层5由规则的含磨粒的突起阵列和用于排屑的沟槽组成，含磨粒的突起阵列呈交错分布。
如图2所示，一种多层磨粒砂带的制造方法，其中磨粒层5由超硬磨粒或聚集体超硬磨粒固化于基体中制备而成。
实例1：
步骤一，将底布2涂布一层双面胶与网布4结合；
步骤二，将称量好的单晶金刚石磨粒(170/200目)、树脂粘结剂、氯化钠成孔剂、铜粉树脂增强剂、氧化铝辅助磨粒按照质量比53:30:1.5:0.6:3进行混合，然后倒入制备好的模具中，将结合有网布4的底布2完全盖住模具并压平后，加入占树脂含量0.5％的偶氮二异丁腈热固化剂来引发固化，脱模得到含磨粒的突起层形状为圆柱体，突起排布为斜线形的磨粒层，突起高度为0.5mm，再进行后固化；
步骤三，将上述制备好的砂带首尾连接，安装在砂带磨床上，对碳化硅晶片进行磨削加工，磨削40min后，碳化硅的表面粗糙度Ra为110-130nm，且没有明显粗大划痕。
实例2：
步骤一，将底布2涂布一层双面胶与网布4结合；
步骤二，将称量好的金刚石磨粒(140/170)、树脂粘结剂、氯化钠成孔剂、铜粉树脂增强剂、氧化铝辅助磨粒(W20)按照质量比53:30:1.5:0.6:3进行混合，然后倒入制备好的模具中，将结合有网布4的底布2完全盖住模具并压平后，加入占树脂含量0.5％的偶氮二异丁腈热固化剂来引发固化，脱模得到含磨粒的突起层形状为圆柱体，突起排布为斜线形的磨粒层，突起高度为0.5mm，再进行后固化；
步骤三，将上述制备好的磨粒砂带首尾连接，安装在砂带磨床上，对某公司产家用瓷砖表面进行磨削，进给速度20mm/min，加工后工件的表面粗糙度Ra为520-545nm，且没有明显粗大划痕。
实例3：
步骤一，将底布2涂布一层双面胶与网布4结合；
步骤二，制备聚集体磨粒，采用质量比50:45:5的粒径为5-10μm的金刚石破碎料、二氧化硅陶瓷粘结剂和铜粉助烧剂制备聚集体磨粒，其制备方法为：将上述材料经过混料、胶粘、干燥、制粒、除胶、烧结成型、再次筛选等步骤，得到粒度为230/270目的聚集体磨粒；
步骤三，将上述制备好的聚集体磨粒、树脂粘结剂、氯化钠成孔剂、铜粉树脂增强剂、氧化铝辅助磨粒按照质量比60:34:1.7:0.7:3.6进行混合，然后倒入制备好的模具中，将结合有网布4的底布2完全盖住模具并压平后，加入占树脂含量3％的异丙苯过氧化氢热固化剂来引发固化，脱模得到含磨粒的突起层形状为圆锥台，突起排布为斜线型的磨削抛光垫，突起高度为1.0mm，再进行后固化。
步骤四，将上述制备好的砂带首尾连接，安装在砂鼎足之势磨床上，对铁氧体进行磨削，进给速度100mm/min，使用60min后，仍能正常磨削，磨削后，铁氧体工件的表面粗糙度Ra为110-130nm，表面光亮，无明显缺陷。
实例4：
步骤一，将底布2涂布一层双面胶与网布4结合；
步骤二，制备聚集体磨粒，采用质量比85:14:1的粒径为10-14μm的金刚石破碎料、氧化铝陶瓷粘结剂和铁粉助烧剂制备聚集体磨粒，其制备方法为：将上述材料经过混料、胶粘、干燥、制粒、除胶、烧结成型、再次筛选等步骤，得到粒度为100/200目的聚集体磨粒。
步骤三，将上述制备好的聚集体磨粒、树脂粘结剂、氯化钠成孔剂、铜粉树脂增强剂、氧化铝辅助磨粒按照质量比50:42:2:0.8:5.2进行混合，然后倒入制备好的模具中，将结合有网布4的底布2完全盖住模具并压平后，加入占树脂含量0.5％的偶氮二异庚腈热固化剂来引发固化，脱模得到含磨粒的突起层形状为棱柱体，突起排布为螺旋形的磨粒层，突起高度为0.7mm，再进行后固化。
步骤四，将上述制备好的首尾相接，安装至砂带磨床上，对铜合金进行磨削，采用添加了0.5％三乙醇胺的去离子水作为磨削液，进给速度70mm/min，未发现严重的磨屑粘附现象，加工后，工件的表面粗糙度Ra为500-700nm，实现了高塑性铜基工件的高效磨削加工，工件表面没有明显粗大划痕。
综上所述，本发明主要包括带有沟槽排屑特征的多层磨粒砂带结构，以及多层磨粒砂带的热压成形制造方法；具有制备简单，成本低、工艺路线短、出产高、加工性能稳定等特点。
对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种多层磨粒砂带结构，它包括磨粒砂带(1)，其特征在于：所述磨粒砂带(1)依次包括底布(2)、网布(4)和磨粒层(5)，底布(2)和网布(4)之间涂布有底胶层(3)，磨粒层(5)由规则的含磨粒的突起阵列和用于排屑的沟槽组成。
2.根据权利要求1所述的多层磨粒砂带结构，其特征在于：所述含磨粒的突起阵列呈交错排布，排布图案为斜线形、圆环形、螺旋形、摆线形、射线形或点阵形；
所述含磨粒的突起阵列的突起层形状为圆柱体、棱柱体、圆锥台中的一种或多种组合，突起层高度为0.5mm-1.3m。
3.根据权利要求1所述的多层磨粒砂带结构，其特征在于：所述含磨粒的突起阵列的突起层由磨粒30-60％、树脂30-80％、功能性添加剂和固化剂组成。
4.根据权利要求3所述的多层磨粒砂带结构，其特征在于：所述磨粒为金刚石、立方氮化硼、碳化硼、氧化铝或碳化硅。
5.根据权利要求4所述的多层磨粒砂带结构，其特征在于：所述磨粒为超硬磨粒，超硬磨粒为金刚石单晶、立方氮化硼单晶或由单晶制成的聚集体磨粒。
6.根据权利要求5所述的多层磨粒砂带结构，其特征在于：所述聚集体磨粒由单晶超硬磨粒50-95％、陶瓷粘结剂和其它添加剂粘结而成；
所述陶瓷粘结剂为二氧化硅、氧化铝、氧化钾、氧化钠、氧化锂、氧化镁中的一种或多种混合物及其预烧结体；
所述其它添加剂为包括铜或铁的金属粉末。
7.根据权利要求3所述的多层磨粒砂带结构，其特征在于：所述树脂为聚乙烯醇缩醛、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、环氧树脂、聚乙二醇中的一种或多种组合。
8.根据权利要求3所述的多层磨粒砂带结构，其特征在于：所述功能性添加剂由成孔剂、树脂增强剂和辅助磨粒组成；
所述成孔剂为包括氯化钠、硫酸镁或尿素的水溶性盐类，占树脂含量的质量百分比为5-10％；
所述树脂增强剂为包括铜粉或铁粉的用于增强树脂网络强度的粉体，占树脂含量的质量百分比为2-30％；
所述辅助磨粒为氧化铝或碳化硅磨粒，其粒度小于超硬磨粒，占树脂含量的质量百分比为10-20％。
9.根据权利要求3所述的多层磨粒砂带结构，其特征在于：所述固化剂为偶氮二异丁腈，偶氮二异庚腈、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯中的一种或多种的组合，占树脂含量的质量百分比为0.5-3％。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的多层磨粒砂带结构的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，将底布(2)上涂布一层底胶层(3)与网布(4)结合；
步骤二，制备或配制所需的磨粒、树脂、功能性添加剂和固化剂；按要求称量超硬磨粒、树脂粘结剂和功能性添加剂，充分混合制成均匀混合物；再加入固化剂，并混合均匀；
步骤三，将已混合好的含磨粒的混合物，倒入用于制作突起层的模具中，将结合有网布(4)的底布(2)完全盖住模具并压平后经光固化机或硫化机固化成型，进而得到磨粒砂带(1)成品。
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