CN113696109B - 一种绝缘轴承磨削用砂轮及其成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种绝缘轴承磨削用砂轮及其成型方法，其涉及超硬磨具领域。本发明采用将混合金刚石磨料，共混改性树脂粉，α‑硫化锰和聚四氟乙烯蜡粉按照一定的重量百分比混料制得成型料，然后再将成型料投料到成型料模腔中，按照一定的热压成型工艺制得砂轮半成品，再将砂轮半成品卸模，自然冷却至室温，再经过后加工制成砂轮成品。其中成型料模腔是由经喷砂、刷胶、预热处理过的基体和经自制脱模剂涂抹的模具组装而成。采用上述成型方法压制成型的砂轮，脱模流畅、磨料层表面或局部无裂纹，成品率高，切削力高，砂轮的耐磨性和抛光性好，综合性能稳定，产品的使用效率较高，克服了该类产品难加工、加工效率低的现状。

Description

一种绝缘轴承磨削用砂轮及其成型方法
技术领域
本发明属于超硬材料砂轮成型技术领域，尤其涉及一种绝缘轴承磨削用砂轮及其成型方法。
背景技术
绝缘轴承主要用于矿山、铁路、风电、航天等领域的电机设备，尤其是在高频、高压电动机中，是解决这些设备因电蚀问题而产生故障的关键零部件。复合陶瓷绝缘涂层具有硬度高、耐高温、抗腐蚀、机械强度高、绝缘性能优良等特点，是制备绝缘轴承的主要涂层，其性能的优劣对轴承乃至电机的工作稳定性、可靠性及寿命具有十分重要的影响。
绝缘涂层主要以喷涂方式将涂层原料喷涂在工件的内外圆、端面、沟槽部位，涂层厚度0.30mm~0.50mm不等，因其高硬度、高强度特性造成磨削加工困难，常用的碳化硅或刚玉砂轮难以加工，金刚石砂轮去除量小而加工效率低下。并且目前针对绝缘轴承工件磨削而进行新设计的配方成型砂轮，易出现脱模难、磨料层局部裂纹等问题。
因而，如何找到一种合适的砂轮成型方法，使得制得的砂轮具有较好的耐磨性和抛光性，成品率高等更高的综合性能，一直是领域内生产厂家亟待解决的问题之一。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种绝缘轴承磨削用砂轮及其成型方法，解决了现有技术中绝缘轴承磨削加工困难所需的产品问题和砂轮生产过程中存在的脱模难、磨料层局部裂纹等问题，从而提高了生产效率。具体采用如下技术方案。
本发明公开了一种绝缘轴承磨削用砂轮磨料层，按重量百分比计，其由以下原料组成：
混合金刚石磨料 35~51%；
共混改性树脂粉 12~15 %；
α-硫化锰 10~20%；
聚四氟乙烯蜡粉 20~40 %。
优选的，所述混合金刚石磨料由单晶金刚石和40%镀镍金刚石混合而成，单晶金刚石与40%镀镍金刚的质量比为1:3。
优选的，所述共混改性树脂粉由高流动度树脂粉与聚乙烯醇缩丁醛（PVB）改性的酚醛树脂混合而成，高流动度树脂粉与聚乙烯醇缩丁醛（PVB）改性的酚醛树脂质量比1:1。
优选的，所述高流动度树脂粉流动度≥50mm。
本发明也提供了一种绝缘轴承磨削用砂轮的成型方法，所述方法包括以下步骤：
①按磨料层配比将各组分进行混料，得到成型料；
②将基体喷砂，再将配制的粘结胶涂抹在基体外圆，然后基体放置在热压机的加热板上进行预热；
③将配制的脱模剂用羊毛刷在模具模腔各部位涂抹一层；
④将上述经过步骤②处理过的基体与步骤③处理过的模具进行组装形成成型料投料模腔；
⑤将步骤①配制的成型料投入步骤④组装好的模腔中，刮平物料，按热压工艺压制砂轮；
⑥将步骤⑤压制的砂轮半成品卸模，自然冷却至室温，经过后加工制成砂轮成品。
优选的，所述步骤②中粘结胶由酚醛树脂液、单组分室温硅胶及丙酮混合而成，酚醛树脂液、单组分室温硅胶与丙酮的质量比为1:1:0.3。
优选的，所述步骤②中还包括将粘结剂处理过的基体放置在热压机的加热板上预热，加热温度为160℃，预热时间为3~5min，可使基体表面温度达到45~55℃。
优选的，所述步骤③中脱模剂由过滤的废机油、硬脂酸锌粉及乙醇混合而成，废机油、硬脂酸锌粉与乙醇的质量比为1:1.2:0.2。
本发明还公开了一种绝缘轴承磨削用砂轮，其由上述任意一项所述的磨料层或上述任意一项绝缘轴承磨削用砂轮的成型方法压制而成。
本发明的有益效果具体如下：
1.本发明公开的绝缘轴承磨削用砂轮的成型方法简单可行，成型砂轮半成品脱模流畅、磨料层表面或局部无裂纹，成品率高，可实现批量生产。
2. 本发明公开的绝缘轴承磨削用砂轮，其中成型料中α-硫化锰为岩盐型晶体结构，具有高硬度和高脆性，提高了砂轮的切削力；聚四氟乙烯蜡粉是一种低分子量微米级聚四氟乙烯粉末，自润滑性高、分散性好，可提升砂轮的耐磨性和抛光性能。从而提高了砂轮的加工效率，克服了该类产品难加工、加工效率低的现状。
具体实施方式
为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明要求的限制。
本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。
本发明下述实施例中所述的试验方法，若无特殊说明，均为常规方式方法。
下面将结合具体实施例对本发明提供的一种绝缘轴承磨削用砂轮及其成型方法进行说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
①将砂轮磨料层按照100重量份进行配制：混合金刚石磨料35重量份，共混改性树脂粉12重量份，α-硫化锰20重量份，聚四氟乙烯蜡粉33重量份的配比进行混料，制得磨料层成型料。
②将基体喷砂处理后，用羊毛刷按顺时针方向把粘结剂涂抹在基体的外圆，放置3min，其中粘结剂为酚醛树脂液、单组分室温硅胶及丙酮按质量比1:1:0.3混合配制而成。再将基体放置在热压机的加热板上，加热温度160℃，加热时间3min，使基体表面温度达到50℃。
③将脱模剂用羊毛刷在模具模腔的各部位均匀涂抹一层，放置10min，其中脱模剂为过滤的废机油、硬脂酸锌粉与乙醇按质量比1:1.2:0.2混合而成。
④将上述经过步骤②处理过的基体与步骤③处理过的模具进行组装形成成型料投料模腔。
⑤将步骤①配制的成型料投入步骤④组装好的模腔中，刮平物料，按热压工艺压制砂轮。
⑥将步骤⑤压制的砂轮半成品卸模，自然冷却至室温，经过后加工制成砂轮成品。
实施例2
①将砂轮磨料层按照100重量份进行配制：混合金刚石磨料51重量份，共混改性树脂粉15重量份，α-硫化锰14重量份，聚四氟乙烯蜡粉20重量份的配比进行混料，制得磨料层成型料。
②将基体喷砂处理后，用羊毛刷按顺时针方向把粘结剂涂抹在基体的外圆，放置3min，其中粘结剂为酚醛树脂液、单组分室温硅胶及丙酮按质量比1:1:0.3混合配制而成。再将基体放置在热压机的加热板上，加热温度160℃，加热时间3min，使基体表面温度达到50℃。
③将脱模剂用羊毛刷在模具模腔的各部位均匀涂抹一层，放置10min，其中脱模剂为过滤的废机油、硬脂酸锌粉与乙醇按质量比1:1.2:0.2混合而成。
④将上述经过步骤②处理过的基体与步骤③处理过的模具进行组装形成成型料投料模腔。
⑤将步骤①配制的成型料投入步骤④组装好的模腔中，刮平物料，按热压工艺压制砂轮。
⑥将步骤⑤压制的砂轮半成品卸模，自然冷却至室温，经过后加工制成砂轮成品。
实施例3
①将砂轮磨料层按照100重量份进行配制：混合金刚石磨料36重量份，共混改性树脂粉14重量份，α-硫化锰重量10份，聚四氟乙烯蜡粉重量40份的配比进行混料，制得磨料层成型料。
②将基体喷砂处理后，用羊毛刷按顺时针方向把粘结剂涂抹在基体的外圆，放置3min，其中粘结剂为酚醛树脂液、单组分室温硅胶及丙酮按质量比1:1:0.3混合配制而成。再将基体放置在热压机的加热板上，加热温度160℃，加热时间3min，使基体表面温度达到50℃。
③将脱模剂用羊毛刷在模具模腔的各部位均匀涂抹一层，放置10min，其中脱模剂为过滤的废机油、硬脂酸锌粉与乙醇按质量比1:1.2:0.2混合而成。
④将上述经过步骤②处理过的基体与步骤③处理过的模具进行组装形成成型料投料模腔。
⑤将步骤①配制的成型料投入步骤④组装好的模腔中，刮平物料，按热压工艺压制砂轮。
⑥将步骤⑤压制的砂轮半成品卸模，自然冷却至室温，经过后加工制成砂轮成品。
实施例4
①将砂轮磨料层按照100重量份进行配制：混合金刚石磨料40重量份，共混改性树脂粉15重量份，α-硫化锰重量20份，聚四氟乙烯蜡粉重量25份的配比进行混料，制得磨料层成型料。
②将基体喷砂处理后，用羊毛刷按顺时针方向把粘结剂涂抹在基体的外圆，放置3min，其中粘结剂为酚醛树脂液、单组分室温硅胶及丙酮按质量比1:1:0.3混合配制而成。再将基体放置在热压机的加热板上，加热温度160℃，加热时间3min，使基体表面温度达到50℃。
③将脱模剂用羊毛刷在模具模腔的各部位均匀涂抹一层，放置10min，其中脱模剂为过滤的废机油、硬脂酸锌粉与乙醇按质量比1:1.2:0.2混合而成。
④将上述经过步骤②处理过的基体与步骤③处理过的模具进行组装形成成型料投料模腔。
⑤将步骤①配制的成型料投入步骤④组装好的模腔中，刮平物料，按热压工艺压制砂轮。
⑥将步骤⑤压制的砂轮半成品卸模，自然冷却至室温，经过后加工制成砂轮成品。
本发明公开的绝缘轴承磨削用砂轮的成型方法简单可行，成品率高，且砂轮切削力高、耐磨性和抛光性好，提高了产品的加工效率。
现对实施例1、实施例2、实施例3、实施例4所制得的砂轮与普通砂轮（对比组）进行对比测试。已知绝缘轴承工件规格为80mm*25mm*60mm，工件数量为500件，对比组砂轮为对比组1（碳化硅砂轮）和对比组2（树脂结合剂金刚石砂轮），其中碳化硅砂轮和树脂结合剂金刚石砂轮均为市售，测试结果如表1所示。
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通过试验可知，采用本发明公开的磨料层及成型方法制得的砂轮与碳化硅砂轮和树脂金刚石砂轮相比，在整个磨削过程中不粘屑，砂轮修整次数少，砂轮的径向损耗量少，磨削效率高，可实现绝缘轴承工件的迅速批量磨削加工，较大程度的改善了加工难度和加工效率。
以上对本发明所提供的一种绝缘轴承磨削用砂轮及其成型方法进行了详细介绍。本文中应用了具体的个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种绝缘轴承磨削用砂轮的磨料层，其特征在于，按重量百分比计，由以下原料组成：
混合金刚石磨料35~51%；
共混改性树脂粉12~15%；
α-硫化锰10~20%；
聚四氟乙烯蜡粉20~40%；
所述混合金刚石磨料由单晶金刚石和40%镀镍金刚石混合而成；所述单晶金刚石与40%镀镍金刚石的质量比为1:3；
所述共混改性树脂粉由高流动度树脂粉与PVB改性的酚醛树脂混合而成；所述高流动度树脂粉与PVB改性的酚醛树脂质量比为1:1。
2.根据权利要求1所述的一种绝缘轴承磨削用砂轮的磨料层，其特征在于，所述高流动度树脂粉流动度≥50mm。
3.一种绝缘轴承磨削用砂轮的成型方法，其特征在于，包括权利要求1或2所述的绝缘轴承磨削用砂轮的磨料层，成型方法包括以下步骤：
①按磨料层配比将各组分进行混料，得到成型料；
②将基体喷砂，再将配制的粘结胶涂抹在基体外圆，然后基体放置在热压机的加热板上进行预热；
③将配制的脱模剂用羊毛刷在模具模腔各部位涂抹一层；
④将经过步骤②处理过的基体与步骤③处理过的模具进行组装形成成型料投料模腔；
⑤将步骤①配制的成型料投入步骤④组装好的模腔中，刮平物料，按热压工艺压制砂轮；
⑥将步骤⑤压制的砂轮半成品卸模，自然冷却至室温，经过后加工制成砂轮成品。
4.根据权利要求3所述的一种绝缘轴承磨削用砂轮的成型方法，其特征在于，所述步骤②中粘结胶由酚醛树脂液、单组分室温硅胶及丙酮混合而成；所述酚醛树脂液、单组分室温硅胶与丙酮的质量比为1:1:0.3。
5.根据权利要求3所述的一种绝缘轴承磨削用砂轮的成型方法，其特征在于，所述步骤②中还包括将粘结胶处理过的基体放置在热压机的加热板上预热；加热温度为160℃；预热时间为3~5min；所述基体表面温度能够达到45~55℃。
6.根据权利要求3所述的一种绝缘轴承磨削用砂轮的成型方法，其特征在于，所述步骤③中脱模剂由过滤的废机油、硬脂酸锌粉及乙醇混合而成；所述废机油、硬脂酸锌粉与乙醇的质量比为1:1.2:0.2。
7.一种绝缘轴承磨削用砂轮，其特征在于，由权利要求3~6任意一项所述的绝缘轴承磨削用砂轮的成型方法压制而成。
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