CN108838910A - 一种树脂基无心磨砂轮及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种树脂基无心磨砂轮及其制备方法，无心磨基体采用树脂粉一次热压成型的胶木基体，所述的胶木基体为树脂粉与玻璃纤维的混合物，树脂粉为酚醛树脂粉、环氧树脂粉及聚酰亚胺树脂粉中的一种或几种的组合。本发明将无心磨砂轮的铝合金基体改为树脂胶木基体，重量减轻了1/3‑2/3。采用树脂胶木基体，基体材料与超硬磨料层的主要成分均为高分子材料，增大了磨料层与基体之间的粘结力。同时树脂基无心磨砂轮在使用过程中具有一定的弹性，有效的提高了磨削工件的光洁度。本发明结构简单，便于推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种树脂基无心磨砂轮，属于无心磨砂轮制备技术领域。
背景技术
无心磨削一般在无心磨床上进行，在磨削时，工件不用顶尖定心和支承，而是放在砂轮与导轮之间，由其下方的托板支承，并由导轮带动旋转。在无心磨砂轮现有制备技术中，无心磨砂轮一般采用铝合金棒或铝合金板作为基体，车加工基体后热压超硬磨料层，然后多片拼装而成。
由于无心磨砂轮体积普遍较大，使用铝合金棒或铝合金板做基体，虽然质量相比钢基体要轻，但砂轮整体质量仍然较重；同时，超硬磨料层与铝合金基体表面热压粘结不良，导致砂轮加工效率与寿命较差。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种无心磨砂轮用的轻型树脂基体，首次采用树脂基体，大幅减轻砂轮重量，同时保持砂轮应用性能，比如强度、稳定性。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：
一种树脂基无心磨砂轮，所述树脂基无心磨砂轮包括复数片树脂砂轮；所述树脂砂轮包括胶木基体与磨料层；所述胶木基体由树脂粉与添加物热压、硬化制备。
上述技术方案中，所述添加物为经过偶联剂表面处理过的玻璃纤维或碳纤维；所述树脂粉为酚醛树脂粉、环氧树脂粉、聚酰亚胺树脂粉中的一种或几种的组合；所述树脂砂轮的厚度为30～50mm，外径150～450mm。
上述技术方案中，所述热压的温度为150℃，时间为2h；所述硬化的温度为140～160℃，时间为10h；复数片树脂砂轮之间通过粘接和/或螺栓紧固的方式组合。
本发明还公开了一种树脂基无心磨砂轮用树脂基体的制备方法，包括以下步骤，将树脂粉与添加物热压、硬化制备胶木基体，为树脂基无心磨砂轮用树脂基体。
本发明还公开了一种树脂基无心磨砂轮用树脂砂轮的制备方法，包括以下步骤：
（1）将树脂粉与添加物热压、硬化制备胶木基体；搅拌下，将磨料润湿剂加入磨料中，然后再加入树脂结合剂，混合30～60min，制备磨料混合物；所述树脂结合剂的制备为，将酚醛树脂粉、铜锡合金6040、碳化硅、冰晶石、氧化铬混合2～2.5h，得到树脂结合剂；
（2）将胶木基体、磨料混合物加压成型，得到树脂砂轮。
上述技术方案中，所述添加物为经过偶联剂表面处理过的玻璃纤维或碳纤维；所述树脂粉为酚醛树脂粉、环氧树脂粉、聚酰亚胺树脂粉中的一种或几种的组合；所述热压的温度为150℃，时间为2h；所述硬化的温度为140～160℃，时间为10h；加压成型的温度为130～150℃，压力为100～150吨，时间为1.5～2.5h。
本发明还公开了一种树脂基无心磨砂轮的制备方法，包括以下步骤：
（1）将树脂粉与添加物热压、硬化制备胶木基体；搅拌下，将磨料润湿剂加入磨料中，然后再加入树脂结合剂，混合30～60min，制备磨料混合物；所述树脂结合剂的制备为，将酚醛树脂粉、铜锡合金6040、碳化硅、冰晶石、氧化铬混合2～2.5h，得到树脂结合剂；
（2）将胶木基体、磨料混合物加压成型，得到树脂砂轮；
（3）将复数片树脂砂轮组合，得到树脂基无心磨砂轮。
上述技术方案中，所述添加物为经过偶联剂表面处理过的玻璃纤维或碳纤维；所述树脂粉为酚醛树脂粉、环氧树脂粉、聚酰亚胺树脂粉中的一种或几种的组合；所述树脂砂轮的厚度为30～50mm，外径150～450mm。
上述技术方案中，所述热压的温度为150℃，时间为2h；所述硬化的温度为140～160℃，时间为10h；复数片树脂砂轮之间通过粘接和/或螺栓紧固的方式组合；胶木基体外圆拉毛或滚花；加压成型的温度为130～150℃，压力为100～150吨，时间为1.5～2.5h。
上述技术方案中，酚醛树脂粉、铜锡合金6040、碳化硅、冰晶石、氧化铬的质量比为（20~40）∶（30~40）∶（15-24）∶（2-5）∶（2-8）；磨料润湿剂、磨料、树脂结合剂的质量比为（1~3）∶100∶（80-120）；磨料润湿剂为偶联剂，磨料为金刚石磨料。
本发明公开的树脂基无心磨砂轮，无心磨基体为采用树脂粉与经过偶联剂表面处理过的玻璃纤维或碳纤维一次热压硬化的胶木基体，树脂粉为酚醛树脂粉、环氧树脂粉及聚酰亚胺树脂粉中的一种或几种的组合；优选地，所述胶木基体为一次热压成型后，经烘箱硬化，再经车加工而成。
本发明公开的树脂基无心磨砂轮包括复数片树脂砂轮，多片树脂砂轮拼装组合得到成品；本发明首次将无心磨砂轮的铝合金基体改为树脂胶木基体，重量减轻了1/3～2/3；
本发明采用树脂胶木基体，基体材料与超硬磨料层的主要成分均为高分子材料，增大了磨料层与基体之间的粘结力；
本发明采用树脂胶木基体，使无心磨砂轮在使用过程中具有一定的弹性，有效的提高了磨削工件的光洁度；
本发明结构简单，便于推广。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
本发明树脂基无心磨砂轮的制备方法，包括以下步骤：
（1）将树脂粉与添加物热压、硬化制备胶木基体；
树脂结合剂制备：称取原料，所述原料及其质量比为，酚醛树脂粉、铜锡合金6040、碳化硅、冰晶石、氧化铬的质量比为（20~40）∶（30~40）∶（15-24）∶（2-5）∶（2-8），将树脂结合剂各组分分别投入三维混料机混合2～2.5h，混合均匀后即得到结合剂备用；
磨料混合物制备：质量比为磨料润湿剂、磨料、树脂结合剂的质量比为（1~3）∶100∶（80-120），方法：将润湿剂滴加到搅拌中的磨料内，待磨料表面经润湿后加入结合剂，一起放入三维混料机混合30～60min，制备磨料混合物；
（2）将胶木基体经车加工成所需形状，并将基体外圆拉毛或滚花，投入磨料混合物，使用模具压头热压成型，温度为130～150℃，压力为100～150吨，时间为1.5～2.5h，从而得到树脂砂轮；
（3）将复数片树脂砂轮组合，得到树脂基无心磨砂轮。
实施例
一种树脂基无心磨砂轮，砂轮外径D350mm，总厚T150mm，孔径H127mm，磨料层宽X10mm，砂轮采用5片拼装，单片厚度30mm。
详细制备方法，包括以下步骤：
a.树脂基体添加物选玻璃纤维（100-400µm），将玻璃纤维加入干混机中，称量玻璃纤维质量的1wt%的硅烷偶联剂KH-550，在搅拌过程中逐滴加入偶联剂，搅拌30min，得到经过偶联剂表面处理过的玻璃纤维；
b.取一定质量的酚醛树脂粉加入三维混料机，并加入酚醛树脂粉质量的10%的表面处理过的玻璃纤维，混合搅拌80min，直至观察混合均匀，将混合物放置60℃烘箱中5h，除去树脂中的水分；
c.放好模具，单片投料3500g，经一次150℃，120吨压力，保温2h热压成型，后经140℃10h热硬化得到基体粗坯，经车加工成9A1型基体，并将基体外圆拉毛；
d. 树脂结合剂制备：称取原料，所述原料及其质量份为酚醛树脂粉35份，铜锡合金6040为32份，碳化硅22份，冰晶石4份，氧化铬7份，将树脂结合剂各组分分别投入三维混料机混合130分钟，混合均匀后即得到结合剂备用；
磨料混合物制备：质量份为600#多晶金刚石磨料100份，结合剂90份，磨料润湿剂（偶联剂KH-550）为2份，方法：将润湿剂滴加到搅拌中的磨料内，待磨料表面经润湿后加入结合剂，一起放入三维混料机混合,50min，制备磨料混合物；
e.将车好形状的基体放于模具中，加入磨料混合物，使用模具压头热压成型（热压参数：130℃，100吨压力，保温2h），得到单片树脂砂轮；
f.分别对5片树脂砂轮进行二次车加工、磨加工、钻孔后进行拼装成无心磨砂轮。树脂砂轮的胶木基体片与片之间涂环氧胶增大粘结力并减小砂轮间的缝隙，同时用螺栓锁紧基体，在锁紧前灌入环氧胶，增大螺栓与基体的粘结力，减小基体在螺纹位置的应力变形，同时使用本发明的砂轮可有效减小螺栓锁紧时砂轮所受的张力。
对比例
根据上述制备方法，将胶木基体更换为铝基体，得到尺寸结构一样的铝基体无心磨砂轮。
性能结果
根据硬质合金棒料的加工条件及要求，并分别采用实施例树脂基体无心磨砂轮及对比例铝基体无心磨砂轮进行精磨磨削测试，加工条件及要求如表1所示，两种基体砂轮的加工结果如表2所示。
表1 加工条件及要求
表2 加工结果
如上表所示，胶木基体无心磨比铝基无心磨的质量低，同尺寸仅为其58%，进给量满足客户要求的0.02mm,同时在其他磨削性能上明显优异，尤其是在光洁度方面以及修整方面（共试验加工五万支），本发明的树脂基体无心磨砂轮取得了无心磨精磨的主要控制点即光洁度最高水准。
采用现有铝基无心磨进行表1的加工，其质量为本发明树脂基体砂轮的1.6倍，光洁度为Rz max 1.9µm，800支修整一次，其他性能与对比例砂轮一样；本发明针对目前无心磨砂轮存在的缺陷，开发一种新的无心磨基体，解决现有技术中砂轮过重，砂轮超硬磨料层与基体粘接力差等缺陷，具有积极意义。
Claims (10)
1.一种树脂基无心磨砂轮，其特征在于：所述树脂基无心磨砂轮包括复数片树脂砂轮；所述树脂砂轮包括胶木基体与磨料层；所述胶木基体由树脂粉与添加物热压、硬化制备。
2.根据权利要求1所述树脂基无心磨砂轮，其特征在于：所述添加物为经过偶联剂表面处理过的玻璃纤维或碳纤维；所述树脂粉为酚醛树脂粉、环氧树脂粉、聚酰亚胺树脂粉中的一种或几种的组合；所述树脂砂轮的厚度为30～50mm，外径150～450mm。
3.根据权利要求1所述树脂基无心磨砂轮，其特征在于：所述热压的温度为150℃，时间为2h；所述硬化的温度为140～160℃，时间为10h；复数片树脂砂轮之间通过粘接和/或螺栓紧固的方式组合。
4.一种树脂基无心磨砂轮用树脂基体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，将树脂粉与添加物热压、硬化制备胶木基体，为树脂基无心磨砂轮用树脂基体。
5.根据权利要求4所述树脂基无心磨砂轮用树脂基体的制备方法，其特征在于：所述添加物为经过偶联剂表面处理过的玻璃纤维或碳纤维；所述树脂粉为酚醛树脂粉、环氧树脂粉、聚酰亚胺树脂粉中的一种或几种的组合；所述热压的温度为150℃，时间为2h；所述硬化的温度为140～160℃，时间为10h。
6.一种树脂基无心磨砂轮的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将树脂粉与添加物热压、硬化制备胶木基体；搅拌下，将磨料润湿剂加入磨料中，然后再加入树脂结合剂，混合30～60min，制备磨料混合物；所述树脂结合剂的制备为，将酚醛树脂粉、铜锡合金6040、碳化硅、冰晶石、氧化铬混合2～2.5h，得到树脂结合剂；
（2）将胶木基体、磨料混合物加压成型，得到树脂砂轮；
（3）将复数片树脂砂轮组合，得到树脂基无心磨砂轮。
7.根据权利要求6所述树脂基无心磨砂轮的制备方法，其特征在于：所述添加物为经过偶联剂表面处理过的玻璃纤维或碳纤维；所述树脂粉为酚醛树脂粉、环氧树脂粉、聚酰亚胺树脂粉中的一种或几种的组合；所述树脂砂轮的厚度为30～50mm，外径150～450mm。
8.根据权利要求6所述树脂基无心磨砂轮的制备方法，其特征在于：所述热压的温度为150℃，时间为2h；所述硬化的温度为140～160℃，时间为10h；胶木基体外圆拉毛或滚花；加压成型的温度为130～150℃，压力为100～150吨，时间为1.5～2.5h；复数片树脂砂轮之间通过粘接和/或螺栓紧固的方式组合。
9.一种树脂基无心磨砂轮用树脂砂轮的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将树脂粉与添加物热压、硬化制备胶木基体；搅拌下，将磨料润湿剂加入磨料中，然后再加入树脂结合剂，混合30～60min，制备磨料混合物；所述树脂结合剂的制备为，将酚醛树脂粉、铜锡合金6040、碳化硅、冰晶石、氧化铬混合2～2.5h，得到树脂结合剂；
（2）将胶木基体、磨料混合物加压成型，得到树脂砂轮。
10.根据权利要求4所述树脂基无心磨砂轮用树脂砂轮的制备方法，其特征在于：所述添加物为经过偶联剂表面处理过的玻璃纤维或碳纤维；所述树脂粉为酚醛树脂粉、环氧树脂粉、聚酰亚胺树脂粉中的一种或几种的组合；所述热压的温度为150℃，时间为2h；所述硬化的温度为140～160℃，时间为10h；所述树脂砂轮的厚度为30～50mm，外径150～450mm；加压成型的温度为130～150℃，压力为100～150吨，时间为1.5～2.5h。
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