CN109551353B - 一种抛光磨棒及其抛光工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种抛光磨棒为树脂铜磨棒，其组成成份包括的铜粉、金刚石颗粒、酚醛树脂、聚乙烯醇和水；树脂铜磨棒的制作工艺简单，将各成份混合均匀成树脂铜胚料后通过高温固化成型成树脂铜胚体；再将树脂铜配体通过CNC设备加工便可制成任意形态的树脂铜磨棒，树脂铜磨棒能适应各种复杂结构的陶瓷直身位抛光，同时树脂铜磨棒的耐磨性好且硬度适中，良好的耐磨性提高了使用寿命时间，适宜的硬度提高陶瓷的抛光效率以及抛光品质；在抛光工艺中，通过树脂铜磨棒、CNC设备和二氧化硅胶体抛光液的共同作用，使得各种复杂结构的陶瓷直身位的各部分都可以均匀加工到，实现精准抛光，有效避免抛不透和过抛等不良，同时具有良好的抛光品质以及抛光效率。

Description

一种抛光磨棒及其抛光工艺

技术领域

本发明涉及陶瓷材料抛光领域，特别地，涉及一种抛光磨棒及其抛光工艺。

背景技术

随着社会的发展，陶瓷产品因具有良好的特性，广泛的应用在各个领域，对于陶瓷产品的设计与加工，陶瓷的抛光是必不可少的一步工序，在现有的陶瓷抛光工序中，陶瓷抛光棒大多采用毛皮抛光棒，都是在抛光棒本体粘接研磨皮，通过抛光棒上的研磨皮对陶瓷进行抛光，其研磨皮粘接过程复杂繁琐，且抛光时研磨皮易损耗，使得抛光棒寿命短且抛光品质不稳定；中国专利CN201820042208.3公开了一种抛光棒，包括圆柱状的抛光棒本体和粘接在抛光棒本体上的粗抛磨皮和精抛磨皮，因抛光磨皮时粘接在抛光棒本体上的，在抛光过程中该抛光棒可能存在抛光磨皮松脱和抛光磨损耗快等问题；在现有的抛光工序中大多使用普通的扫磨设备和SPM抛光设备，其对于外形规则的陶瓷直身位抛光，能达到合格的抛光品质，但是对于外形结构复杂的陶瓷直身位，如多圆孔、腰型孔、异形孔以及陶瓷表壳等复杂的结构，传统的扫磨设备和SPM抛光设备的抛光效果很不理想，常出现抛不透和过抛等不良；针对现有的抛光工艺对于复杂结构的陶瓷直身位无法达到有效抛光且抛光棒制作复杂以及使用寿命短等问题，业内急需提供一种新型的抛光磨棒及其抛光工艺。

发明内容

本发明目的在于提供一种抛光磨棒及其抛光工艺，已解决现有抛光棒制作复杂且寿命短以及现有陶瓷抛光工艺无法对复杂结构的陶瓷直身位进行有效抛光的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种抛光磨棒，抛光磨棒的成份组成包括60％-80％铜粉、3％-5％金刚石颗粒、8％-15％酚醛树脂、5％-10％聚乙烯醇和1％-3％水；

所述抛光磨棒的制作工艺包括混合搅拌、高温固化成型和CNC成型；

混合搅拌为，将60％-80％铜粉、3％-5％金刚石颗粒、8％-15％酚醛树脂、5％-10％聚乙烯醇和1％-3％水混合搅拌均匀成树脂铜胚料；其中聚乙烯醇作为黍合剂，可以很好的将铜粉和金刚石颗粒粘合固定起来；

高温固化成型，将混合均匀的树脂铜胚料装入模具中并对模具进行加压加热，加压加热过程中，模具内的气体被挤压排出，铜粉、金刚石颗粒、酚醛树脂和聚乙烯醇间发生位移互相紧密咬合，最终固化成树脂铜胚体；所述温度为110℃-180℃，压力为700KPa-1000KPa；

CNC成型，将高温固化成型后的所述树脂铜胚体通过CNC设备加工成树脂铜磨棒。

本发明的树脂铜磨棒一体成型，高温固化成型后的树脂铜胚体可以通过CNC加工成任意形态的树脂铜磨棒，适应各种复杂结构的陶瓷直身位抛光，同时避免了现有抛光棒中抛光磨皮粘接等繁琐复杂的制作工艺；树脂铜磨棒的耐磨性好且硬度适中，良好的耐磨性提高了使用寿命时间，适宜的硬度提高陶瓷的抛光效率以及抛光品质；

优选的，抛光磨棒的成份组成包括65％-75％铜粉、4％金刚石颗粒、10％-13％酚醛树脂、7％-9％聚乙烯醇和2％水；高温固化成型的温度为150℃-180℃，压力为800KPa-900KPa。所述树脂铜磨棒来源于原材料树脂铜胚体的加工，而树脂铜胚体在高温固化成型中有两个因素压力和温度；其中压力用于树脂铜胚料的快速稳固定型；然而温度确是影响树脂铜胚体硬度、强度以及其他物理特性和化学特性的关键因素。

优选的，所述铜粉和金刚石颗粒的粒径为3-5微米；相同粒径的铜粉和金刚石颗粒在固化过程中可以充分相互紧密咬合，铜粉和黍合剂固化后可以牢固的固定金刚石颗粒，确保抛光的高效率和加工部件的表面粗糙度，铜粉具备良好延展性对金刚石颗粒起绶冲作用，避免伤工件，同时稳定性好，不易变形耐磨损，铜粉和金刚石颗粒粒径过小，制作出的树脂铜磨棒硬度较软，抛光时易磨损变形；铜粉和金刚石颗粒粒径过大，与树脂粘剂无法很好融合，且制作出的树脂铜磨棒表面过于粗糙，不利于陶瓷产品的抛光。

所述树脂铜磨棒为直径1.5mm-100mm的圆柱状抛光磨棒；可以适应各种复杂结构的陶瓷直身位抛光。

本发明提供的一种抛光工艺，树脂铜磨棒进行抛光，包括准备步骤和抛光加工步骤；准备步骤包括抛光磨棒的安装和抛光液的注入，具体是：

抛光磨棒的安装，将树脂铜磨棒固定安装于可以在X/Y/Z三个方向移动位置且精确定位的CNC设备；具体为：通过弹片夹固定安装在CNC设备的刀柄中，CNC设备通过内部的真空吸附装置将安装有抛光磨棒的刀柄吸附固定在CNC设备的主轴上，完成安装；

抛光液的注入，将抛光液注入到CNC设备的循环装置中，抛光加工时，抛光液通过循环装置的循环管路喷射到加工部位，起到冷却、润滑和排屑的辅助抛光作用；

抛光加工步骤，将待加工产品固定安装在CNC设备的加工台上，通过CNC设备进行加工。

所述抛光液为15％-30％二氧化硅胶体、60-85％水、0％-3％表面活性剂、0.5％-0.8％分散剂、0-30ppb重金属和0.3％-1％悬浮剂混合而成二氧化硅胶体抛光液；其中优选，表面活性剂为氧化钠，分散剂为聚乙二醇，悬浮剂为硅酸镁铝，重金属为汞或铅或锌。

所述二氧化硅胶体的粒径为80-150纳米。

所述抛光液中二氧化硅胶体的硬度高，耐磨损效果好，配合高速旋转的抛光磨棒，二氧化硅胶体高速冲击待抛光物件的表面，抛光的去除效果好、质量好且不会对物件表面造成物理损伤，确保被加工物件表面的高光洁度；同时在抛光过程中，二氧化硅胶体抛光液具有良好的辅助抛光、降温冷却、润滑和排屑功能，有效提升产品的抛光品质。

一种抛光工艺，在所述抛光加工步骤之前还包括模拟加工步骤；具体为：CNC设备在不放入待加工产品的情况下，执行CNC设备编程好的加工程序，模拟加工。通过模拟加工步骤可以预知实际加工中出现的问题并及时解决，减少了陶瓷抛光加工错误，提高了陶瓷抛光加工的安全性以及生产效率。

本发明具有以下有益效果：

本发明的树脂铜磨棒一体成型，通过CNC设备可以将高温固化成型后的树脂铜胚体加工成任意形态的树脂铜磨棒，适应各种复杂结构的陶瓷直身位抛光，同时避免了现有抛光棒寿命短及抛光磨皮粘接等繁琐复杂的制作工艺；树脂铜磨棒的耐磨性好且硬度适中，良好的耐磨性提高了使用寿命时间，适宜的硬度提高陶瓷的抛光效率以及抛光品质。

本发明的树脂铜磨棒的制作工艺中，最为重要的步骤是高温固化成型；其中高温固化成型中最为关键的因素是温度；本发明限定的温度范围为110℃-180℃，优选150℃-180℃，在优选的温度范围内，模具中的树脂铜胚料能发生良好的化学反应，使得高温固化成型的树脂铜胚体具有良好的耐磨性、硬度等物理特性。

本发明提供的一种抛光工艺，采用所述树脂铜磨棒进行抛光，包括抛光磨棒的安装、抛光液的注入和抛光加工步骤；抛光时，通过树脂铜磨棒和CNC设备的配合，树脂铜磨棒随着CNC设备可以在X/Y/Z三个方向任意移动位置并精确定位，使得各种复杂结构的陶瓷直身位的各部分都可以均匀加工到，实现精准抛光，有效避免抛不透和过抛等不良；CNC设备还能通过执行已编程好的加工程序模拟加工路径和产品加工；通过模拟加工可以预知实际加工中出现的问题并及时解决，减少了陶瓷抛光加工错误，提高了陶瓷抛光加工的安全性以及生产效率。同时，在抛光过程中注入二氧化硅胶体抛光液，能有效的对抛光中的陶瓷产品起到降温冷却、润滑和排屑作用，大大提升了陶瓷产品的抛光品质。

具体实施方式

以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

本发明提供了一种抛光磨棒，抛光磨棒的成份组成包括60％-80％铜粉、3％-5％金刚石颗粒、8％-15％酚醛树脂、5％-10％聚乙烯醇和1％-3％水；

所述抛光磨棒的制作工艺包括混合搅拌、高温固化成型和CNC成型；

混合搅拌为，将60％-80％铜粉、3％-5％金刚石颗粒、8％-15％酚醛树脂、5％-10％聚乙烯醇和1％-3％水混合搅拌均匀成树脂铜胚料；其中聚乙烯醇作为黍合剂，可以很好的将铜粉和金刚石颗粒粘合固定起来；

高温固化成型，将混合均匀的树脂铜胚料装入模具中并对模具进行加压加热，加压加热过程中，模具内的气体被挤压排出，铜粉、金刚石颗粒、酚醛树脂和聚乙烯醇间发生位移互相紧密咬合，最终固化成树脂铜胚体；所述温度为110℃-180℃，压力为700KPa-1000KPa；具体实施方式为：将装有树脂铜胚料的模具放入加压炉内进行高温固化，加压炉温度为110℃—180℃，压力为700KPa—1000KPa，高温固化时间为16—22H，然后将高温固化后的模具取出至室温条件下降温；所述加压炉为型号T-200的现有加压炉设备；

CNC成型，将高温固化成型后的所述树脂铜胚体通过CNC设备加工成树脂铜磨棒；树脂铜坯体经CNC设备加工成需求规格的树脂铜棒分粗加工和精加工两步，CNC加工树脂铜胚体刀具选用合成金刚石刀，粗加工中主轴转速设定8000转/分钟，进给速度设定800毫米/分钟，进给量为0.3-0.5毫米；精加工中主轴转速设定10000转/分钟，进给速度400毫米/分钟，进给量为0.05-0.2毫米；CNC设备加工稳定，加工精度高，使得树脂铜胚体批量加工成的树脂铜磨棒良品率高。

本发明的树脂铜磨棒一体成型，高温固化成型后的树脂铜胚体可以通过CNC加工成任意形态的树脂铜磨棒，适应各种复杂结构的陶瓷直身位抛光，同时避免了现有抛光棒中抛光磨皮粘接等繁琐复杂的制作工艺；树脂铜磨棒的耐磨性好且硬度适中，良好的耐磨性提高了使用寿命时间，适宜的硬度提高陶瓷的抛光效率以及抛光品质；

优选的，抛光磨棒的成份组成包括65％-75％铜粉、4％金刚石颗粒、10％-13％酚醛树脂、7％-9％聚乙烯醇和2％水；所述高温固化成型的温度为150℃-160℃，压力为800KPa-900KPa；树脂铜磨棒来源于原材料树脂铜胚体的加工，而树脂铜胚体在高温固化成型中有两个因素压力和温度；其中压力用于树脂铜胚料的快速稳固定型；然而温度确是影响树脂铜胚体硬度、强度以及其他物理特性和化学特性的关键因素。

优选的，所述铜粉和金刚石颗粒的粒径为3-5微米；相同粒径的铜粉和金刚石颗粒在固化过程中可以充分相互紧密咬合，铜粉和黍合剂固化后可以牢固的固定金刚石颗粒，确保抛光的高效率和加工部件的表面粗糙度，铜粉具备良好延展性对金刚石颗粒起绶冲作用，避免伤工件，同时稳定性好，不易变形耐磨损，铜粉和金刚石颗粒粒径过小，制作出的树脂铜磨棒硬度较软，抛光时易磨损变形；铜粉和金刚石颗粒粒径过大，与树脂粘剂无法很好融合，且制作出的树脂铜磨棒表面过于粗糙，不利于陶瓷产品的抛光。

所述树脂铜磨棒为直径1.5mm-100mm的圆柱状抛光磨棒；可以适应各种复杂结构的陶瓷直身位抛光。

本发明提供的一种抛光工艺，树脂铜磨棒进行抛光，包括准备步骤和抛光加工步骤；准备步骤包括抛光磨棒的安装和抛光液的注入，具体是：

抛光磨棒的安装，将树脂铜磨棒固定安装于可以在X/Y/Z三个方向移动位置且精确定位的CNC设备；具体为：通过弹片夹固定安装在CNC设备的刀柄中，CNC设备通过内部的真空吸附装置将安装有抛光磨棒的刀柄吸附固定在CNC设备的主轴上，完成安装；

抛光液的注入，将抛光液注入到CNC设备的循环装置中，抛光加工时，抛光液通过循环装置的循环管路喷射到加工部位，起到冷却、润滑和排屑的辅助抛光作用；

抛光加工步骤，将待加工产品固定安装在CNC设备的加工台上，通过CNC设备进行加工。

本实施例中选择的CNC设备主轴转速可以达到30000r/min，能有效提高抛光效率，在陶瓷产品CNC设备抛光加工中设定主轴转速18000转/分钟，进给速度设定为300毫米/分钟；执行已设定好的编程程序对产品加工；

所述抛光液为15％-30％二氧化硅胶体、60-85％水、0％-3％表面活性剂、0.5％-0.8％分散剂、0-30ppb重金属和0.3％-1％悬浮剂混合而成二氧化硅胶体抛光液；其中优选，表面活性剂为氧化钠，分散剂为聚乙二醇，悬浮剂为硅酸镁铝，重金属为汞或铅或锌。

所述二氧化硅胶体的粒径为80-150纳米。

所述抛光液中二氧化硅胶体的硬度高，耐磨损效果好，配合高速旋转的抛光磨棒，二氧化硅胶体高速冲击待抛光物件的表面，抛光的去除效果好、质量好且不会对物件表面造成物理损伤，确保被加工物件表面的高光洁度；同时在抛光过程中，二氧化硅胶体抛光液具有良好的辅助抛光、降温冷却、润滑和排屑功能，有效提升产品的抛光品质。

一种抛光工艺，在所述抛光加工步骤之前还包括模拟加工步骤；具体为：CNC设备在不放入待加工产品的情况下，执行CNC设备编程好的加工程序，模拟加工。通过模拟加工步骤可以预知实际加工中出现的问题并及时解决，减少了陶瓷抛光加工错误，提高了陶瓷抛光加工的安全性以及生产效率。

以下是采用70％铜粉、4％金刚石颗粒11％酚醛树脂、8％聚乙烯醇和2％水的磨棒配比在不同温度、时间及压力等参数(详见表1)制作的树脂铜磨棒使用性能数据记录，其具体案例数据如表1：

表1案例1-25以及对比案例1-22的参数和性能统计表

从表1中可以看出：

结合案例1-25与对比案例1-22比较，本发明的技术方案效果明显优于现有技术，对比结论综述如下：

1、本发明制作的抛光树脂铜磨棒在使用寿命、抛光良率等方面明显优于对比案例1-22。

2、综合案例1-25和对比案例1-22可知：无论是抛光磨棒的使用寿命还是加工产品的抛光良率，表现最佳的为案例14。

4、结合案例1-25和对比案例1-14比较，无论升高或降低取值范围外的温度、时间或压力，都会降低树脂铜磨棒的使用寿命和抛光良率；其中：

4.1、结合案例12-17和对比案例1-6比较可知，树脂铜磨棒在高温固化成型过程时，改变固化时间以及压力均会造成树脂铜磨板使用寿命以及抛光良率的大幅度降低，时间影响在于：固化时间短，树脂铜磨棒配比的混合物未相互充分固结强度差，固化时间过长会出现过固化现象，导致树脂铜磨棒硬度高强度差；压力影响在于：压力低，树脂铜磨棒配比中的混合物无法相互紧密咬合，材质疏松密度低，树脂铜磨棒强度差；压力过高，树脂铜磨棒配比中的混合物固结后会出现层裂(压裂断层)现象，从而降低寿命和加工良率。

4.2、结合案例1-25和对比案例7-14比较可知，树脂铜磨棒在高温固化成型过程时，改变固化温度会造成树脂铜磨板使用寿命以及抛光良率的大幅度降低；温度影响在于：固化温度偏低，酚醛树脂未充分熔化，聚乙烯醇黍合剂作用受到影响且各混合物融合不充分，树脂铜磨棒的强度差；温度适中时树脂铜磨棒的强度和韧性俱佳，温度过高时会导致树脂铜磨棒过固化使其硬度升高而强度下降，磨棒硬而脆从而影响寿命和抛光良率。

综上分析得知，树脂铜磨棒的使用寿命和抛光良率和高温固化成型工艺的温度、时间及压力呈对应的曲线变化关系，此三个变量，当其中二个变量一定，在实施参数的范围外，不论升高还是降低第三个变量，其表现出的树脂铜磨棒性能变差(使用寿命和抛光良率)。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种抛光磨棒，其特征在于，抛光磨棒的成份组成包括60％-80％铜粉、3％-5％金刚石颗粒、8％-15％酚醛树脂、5％-10％聚乙烯醇和1％-3％水；

所述抛光磨棒的制作工艺包括混合搅拌、高温固化成型和CNC成型；

混合搅拌为，将60％-80％铜粉、3％-5％金刚石颗粒、8％-15％酚醛树脂、5％-10％聚乙烯醇和1％-3％水混合搅拌均匀成树脂铜胚料；其中聚乙烯醇作为黍合剂，可以很好的将铜粉和金刚石颗粒粘合固定起来；

高温固化成型，将混合均匀的所述树脂铜胚料装入模具中并对模具进行加压加热，加压加热过程中，模具内的气体被挤压排出，铜粉、金刚石颗粒、酚醛树脂和聚乙烯醇间发生位移互相紧密咬合，最终固化成树脂铜胚体；温度为110℃-180℃，压力为700KPa-1000KPa；

CNC成型，将高温固化成型后的所述树脂铜胚体通过CNC设备加工成树脂铜磨棒。

2.根据权利要求1所述的一种抛光磨棒，其特征在于，抛光磨棒的成份组成包括65％-75％铜粉、4％金刚石颗粒、10％-13％酚醛树脂、7％-9％聚乙烯醇和2％水；所述高温固化成型的温度为150℃-180℃，压力为800KPa-900KPa。

3.根据权利要求1所述的一种抛光磨棒，其特征在于，所述铜粉的粒径为3-5微米。

4.根据权利要求1所述的一种抛光磨棒，其特征在于，所述树脂铜磨棒为直径1.5mm-100mm的圆柱状抛光磨棒。

5.一种抛光工艺，采用权利要求1中所述的抛光磨棒进行抛光，其特征在于，包括准备步骤和抛光加工步骤；准备步骤包括抛光磨棒的安装和抛光液的注入，具体是：

抛光磨棒的安装，将树脂铜磨棒固定安装于可以在X/Y/Z三个方向移动位置且精确定位的CNC设备；

抛光液的注入，将抛光液注入到CNC设备的循环装置中，抛光加工时，抛光液通过循环装置的循环管路喷射到加工部位，起到冷却、润滑和排屑的作用；

抛光加工步骤，将待加工产品固定安装在CNC设备的加工台上，通过CNC设备进行加工。

6.根据权利要求5所述的一种抛光工艺，其特征在于，所述抛光液为15％-30％二氧化硅胶体、60-85％水、0％-3％表面活性剂、0.5％-0.8％分散剂、0-30ppb重金属和0.3％-1％悬浮剂混合而成二氧化硅胶体抛光液。

7.根据权利要求6所述的一种抛光工艺，其特征在于，所述表面活性剂为氧化钠，分散剂为聚乙二醇，悬浮剂为硅酸镁铝，重金属为汞或铅或锌。

8.根据权利要求6所述的一种抛光工艺，其特征在于，所述二氧化硅胶体的粒径为80-150纳米。

9.根据权利要求5-8中任一所述的一种抛光工艺，其特征在于，在所述抛光加工步骤之前还包括模拟加工步骤；具体为：CNC设备在不放入待加工产品的情况下，执行已编程好的加工程序，模拟加工。