TWI257340B - Method of roll grinding - Google Patents

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TWI257340B TW092106327A TW92106327A TWI257340B TW I257340 B TWI257340 B TW I257340B TW 092106327 A TW092106327 A TW 092106327A TW 92106327 A TW92106327 A TW 92106327A TW I257340 B TWI257340 B TW I257340B
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Anne M Bonner
Dean S Matsumoto
Edward L Lambert
Eric Bright
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Saint Gobain Abrasives Inc
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Description

1257340 玖、發明說明： 相關的申請宇— 此申請案為2002年4月11日所主張之美國申請案號 1〇/120,969的部分接續申請案。 【技術領域】 本發明係關於一種滾筒研磨方法；及關於一種使用在滾 同輪磨的研磨工且。 【先前技術】 製造，而設計使用來修整金屬薄片表面。在輪磨該研磨滾 筒表面時，該砂輪必需授予該滾筒—均勻而平滑的表面修
滾筒加工而轉印到該些金屬薄片上 浪筒研磨為一種圓柱狀研磨方法，其中使用結合研磨輪 來研磨及平坦化一研磨滾筒的表面。研磨滾筒為一種大的 • 尺長直從2叹）金屬滾筒，其典型地由經锻邊的鋼 該些輪磨狀況會在砂輪與工作
84193 在不穩定的輪磨系統中，該些輪 邵件間造成振動振幅會隨著時間而 列波盪會沿著砂輪及工作部件二 1257340 cw外起源及抑制（加抑w心仰⑽叫，ciRp会議記 錄，2001)，以解釋在輪子性質（諸如減少接觸硬性、^加阻 尼（damping)與抑制自發顫動間之關係。 、滾筒研磨工業典型地使用蟲膠結合砂輪來減低滾筒在輪 磨期間損傷。在滾筒砂輪中，蟲膠樹脂結合劑因其相當低 的彈性模數（例如，1.3百萬帕，對酚樹脂結合劑的百萬 帕來說）而較佳。在商業上使用於砂輪製造的有機結合劑當 中，因強度、成本、可用度及製造動機等，酚結合劑類較 佳。比較上，蟲膠樹脂為從昆蟲收集之天然材料，其相當 昂貴且在組成物及品質上並不一致，更難以使用在輪子製 造上。在不同型式的有機結合砂輪當中，蟲膠結合輪之特 徵為相當低的機械強度（此可以相當低的，，爆破速度f，（在此旋 轉速度下離心力會使該輪子飛離）表示）及較短的輪子壽命。 在滾筒研磨操作中，蟲膠輪子會受到較低的輪子旋轉速度 (例如，4〇0〇至8000 sfpm)及較短的輪子壽命之限制。蟲膠 輪子的操作麻煩，其需要時常調整輪子速度、橫向進給（infeed)速率 及其它 參數， 以避免 當因輪 子磨損 而輪子 直徑減 低時的顫動及振動振幅的改變。 至於另一種蟲膠輪子，已在美國專利案號A_5，1〇4,424中 建議，在高彈性模數結合劑輪中使用碳化矽與經燒結的溶 膠凝膠氧化鋁顆粒之組合，以在輪磨期間控制該滚筒表面 的形狀。此工具之設計不具有商業用途。 因此’在工業上仍然需要合適於以有效的操作成本來實 現具有高表面修整品質之研磨滾筒的製造及重建之較好的 84193 1257340 研磨輪磨工具及輪磨程序。 已發現可使用以普通的研磨工具組分（諸如酚樹脂結合劑 及習知的氧化鋁顆粒（其較佳地已與選擇的黏結材料聚結）） 而製造的獨特砂輪，來產生比最佳熟知的商業滾筒研磨製 程更有效率的滾筒研磨方法。 【發明内容】 本無明為一種輪磨研磨滾筒之方法，其步驟包括： a) 提供一種經選擇的砂輪； b) 將該輪子安裝在一滾筒輪磨機器上； 0將該輪子帶至與具有圓柱狀表面的旋轉研磨滾筒接 觸； d) 將該輪子在該研磨滾筒表面上來回移動，且將該輪子 維持成與該研磨滾筒表面有連續的接觸；及 e) 將該研磨滾筒的表面輪磨成1〇至5〇以的表面修整值， 而該表面實質上並無遣留磨痕、振痕及表面不規則性。 在根據本發明的另一個輪磨研磨滾筒之方法中，該滾筒 研磨方法之步驟包括： a) 提供一種經選擇的砂輪； b) 將該輪子安裝在一滾筒研磨機器上並旋轉該輪子； c) 將該輪子帶至與具有圓柱狀表面的旋轉研磨滚筒接 觸； d) 將該輪子在該研磨滾筒表面上來回移動，且將該輪子 維持成與該研磨滾筒表面有連續的接觸； e) 輪磨該研磨滾筒表面；及 84193 1257340 f)重覆步驟C)至e); 該輪子實質上仍然 其中當該輪子由該些輪磨步驟消耗時 無顫動。 在本發明之方法中有用的护 ⑺们抗顫動砂輪可選自於： (a) —種包含研磨顆粒、酚核 才月曰〜合劑的輪子，其具有3 6至 5 4體積％的多孔洞性，2 · 〇杳/上、 乂万公分的取大硬化密度及至 少6000 sfpm的爆破速度； ⑻-種包含至少2〇體積％的研磨顆粒、有機樹脂結合劑之 聚結物及38至54體積％的多孔洞性之輪子； ⑷-種&含22至40體積％的研磨顆粒及36至54體積％結合在 有機樹脂結合财的#孔洞性之輪子，其具有咖萬帕的 最大彈性模數值及6000 sfpm的最小爆破速度； 【實施方式】 輪磨方法^ 本發明之滾筒研磨方法為一種圓柱狀輪磨製程，其以一 ’”二^擇而具有獨特的輪子結構及物理性質之有機結合砂輪 來進行。這些輪子比先述技藝使用習知的砂輪之滾筒研磨 方法可讓該研磨滾筒能較快且更大大有效率地修整表面。 在本發明之方法中，該滾筒研磨可在該所選擇的砂輪之壽 命内以無法測量到輪子顫動損傷的方式進行。 在本發明之方法中，將所選擇的砂輪安裝在滾筒研磨機 态的心軸上，且較佳地在約4〇〇〇至95〇〇 sfpm下旋轉，更佳 為6000-8500 sfpm。當以所選擇的砂輪取代先述技藝的輪子 84193 1257340 (例如，蟲膠結合輪）時’此方法准許可在較高的輪子旋轉速 度下操作而沒有顫動’相對於在先述技藝方法中需維持速 度（例如，4000至70〇〇 sfPm)以避免顫動。該抗顫動方法可 在任何指定用於特別的滾筒研磨機器操作速度下進行，所 限制為該速度不可超過該所選擇的輪子之安全限制（即，輪 子的爆破速度極限）。 合適的滾筒研磨機可從赫庫斯（Herkules)，鳴西而魏姿 (Meuselwitz)，德國；瓦得瑞奇西金（Waldrich Siegen)，柏 巴奇（Burbach) ’德國，及波迷你（pomini)(泰秦特公司 (Techint Company))，米蘭（Milan)，意大利 供給滾筒研磨工業設備的其它設備製造商處購得 在將該旋轉輪子帶至與旋轉滾筒（以例如2〇至4〇 sfpm)接 觸後，將該輪子逐漸在該旋轉滾筒表面上來回移動，以從 孩表面移除材料，而在該滾筒上遺留精細平滑的修飾。以 每分鐘100至150英吋的速率在滾筒上來回移動。在7呎長及 直技2尺的典j滾琦上，所測量到完成此來回移動步驟需花 〇·6至1.0分鐘。在此步驟期間，該輪子在過去熟知會引起再 生輪子振動及顫動的條件下連續與該滾筒表面接觸。雖炊 持續此表面接觸，但在輪子壽命内該輪子振動振幅仍然維 持在相當均句的速率’且該輪子從開始輪磨直到該輪子 該輪磨步驟消耗時域實質上無顫動。 在進行本發明乏女、、上山 > & 万去中，該經研磨的滾筒表面修整必需 無波盪、線、痕阶洛*、 正义而 及其它表面不規則性。若此不規列性在 在，則它們將會從滾衿 、彳『生存 , 同表面轉印到欲由該缺陷滾筒軋成的 84193 1257340 =屬薄片表面上。若無法以有效率的方式控制該滾筒研磨 1裎時，則將產生明顯的製造浪費。在較佳的方法中，將 二滾筒表面修飾至约1〇至5〇 Ra的表面粗糙度測量值，較佳 =測量值為約18至30 Ra。如使用於本文，，，Ra，，為一表面修 j叩質的工業標準單位，其可表現出平均粗糙度高度（即， 攸坪估長度中的粗糙度圖形之平均值線來的平均絕對距 離）。較佳的砂輪具有一清晰能產生特徵為每英吋160至18〇 凸起（或刮傷）之表面品質的開放面。凸起計數（,，pc，，，即一 用來表示每英吋的凸起（其凸出過繞著以該平均值線為中心 之这擇T)數目的工業標準）為金屬薄片（其將在汽車主體零 件的製造期間著色)的一個重要表面參數。含有太少凸起的 表面如；有太乡凸起表面或含有過多的粗糙度之表面般為 不想要的。 ，雖然描述於本文的滾筒輪磨方法已闡明是在冷研磨滾筒 操作下，本發明亦可在熱研磨滾筒操作下有用地使用來修 整孩研磨滾筒表面。在使用於冷研磨滾筒操作的輪磨滾筒 中，所選擇的砂輪較佳地包含12〇至46粒度（142至5〇8微米） 的汗磨m $而使用在熱研磨滾筒操作的輪磨滾筒中之 輪子i佳地包含較粗糙的顆粒尺寸，例如36粒度（7丨〇微米） 的研磨顆粒。 法中的研！工具 特足用來進行本發明之滾筒輪磨製程的結合研磨輪子其 特徵為一種先前未熟知的輪子結構及物理性質之組合。如 使用於本文，名稱輪子結構，，指為包含在該砂輪中之研磨 84193 1257340 顆粒、結合劑（包括充填劑（若有任何使用的話））及多孔洞性 的相對體積百分比。輪子硬度”等級”指為可提供該輪子在 輪磨操作中的行為之字母標號。對所提供的結合劑型式來 說，等級為該輪子的多孔洞性、顆粒含量及某些物理性質 (諸如硬化密度、彈性模數及噴砂滲透性（後者更為玻璃結合 輪的典型））之函數。輪子的”等級”可預測該輪子在輪磨期間 將如何抵抗磨損及該輪子將多難研磨（即，將該輪子提供在 輪磨操作時將需要使用多大的電力）。輪子等級的字母標號 將根據在技藝中熟知的諾頓公司（Norton (：〇111肸1^)等級尺度 而杈予，其中最軟的等級標為A而最硬的等級標為Z(參見例 如，美國專利案號-^,983,082，厚椰（Howe)等人）。藉由 與輪子的等級相配，熟知此技藝之人士通常可以一新型的 軚子硯格來代替熟知的輪子，並預測該新型的輪子將以類 似於熟知的輪子（或較好）之方式來進行。 在偏離所熟知的有機結合輪子性能中，指定用來進行於 本文中之/袞请研磨方法的該些輪子其特徵為比熟知的輪子 具有較低的等級（即，較軟），而可實現可比較的性能效率。 在酚樹脂結合劑尺度上具有諾頓等級約B至G的輪子較佳。 在本發明中有用的輪子之彈性模數值比具有相同多孔洞性 體積〈熟知的輪子低，但是，相當意外的&，它們具有較 问的G-比率值（G-比率為材料移除速率/輪子磨損速率之比 率）。 以、"3研磨工具可具有一小於2.0克/立方公分的密度，較 佳為密度小於U克/立方公分，更佳為密度小於克/立方 84193 -12- 1257340 公分。 在本發明中有用的結合研磨工具為包含約22至40體積0/〇 的研磨顆粒（較佳為24至38體積％，最佳為26至36體積％)之 砂輪。 在一個較佳的具體實施例中，該有機結合研磨工具包含 、、’勺8至24體積。/〇的有機結合劑，更佳為1〇至22體積％及最佳 為12至20體積％。與研磨顆粒及結合劑一起，這些工具包含 約3 6至54體積％的多孔洞性，較佳為36至5〇體積％的多孔洞 性’最佳為40至50體積％的多孔洞性，此多孔洞性較佳地包 含至少30體積％的連通多孔洞性。對任何已提供的輪子來 說，顆粒、結合劑及多孔洞性的體積百分比總和等於 100% 〇 該有機結合研磨工具較佳地包含2〇至38體積。/q的燒結研 磨顆粒聚結物，10至26體積％的有機結合劑及38至5〇體積％ 的多孔洞性。於這些砂輪中，較佳地使用以無機黏結材料 (例如，玻璃化或陶瓷黏結材料）所製造之多孔研磨顆粒聚結 物，因為它們允终製造含有連通多孔洞性的開放輪子妗 構。雖然可以這些顆粒聚結物獲得多孔洞性體積，該些輪 子仍然保留具有更硬等級稱號的砂輪之高機械強度、抗於 子磨損性及磨蚀輪磨性能特徵。 在本發明中有用的輪子具有少於12百萬帕的彈性模數， 較佳為少於10百萬帕及最佳為少於8百萬帕。在其它特後者 中，該以有效量（例如，在硬化後至少30體積％的研磨顆Z 含量及至少20體積％的總輪子體積）的研磨顆粒聚梦物所製 84193 -13- 1257340 造的輪子具有比標準滾同砂輪還低的彈性模數。標準輪子 包括以相同多孔洞性含量而沒有使用研磨顆粒聚結物製造 的那些。本發明之結合研磨工具具有一不尋常的多孔結 構。在該工具結構中’當該連通多孔洞性在最大開口位置 處測量時，該經燒結的聚結物之平均直後少於或等於該連 通多孔洞性的孔洞之平均尺寸。 連通多孔洞性的量可根據美國專利案號-八_5,738,696之方 法’藉由測f該工具的流體滲透性而決定。如使用於本 文，Q/P=研磨工具的流體滲透性，其中q意謂著流速（表示 為空氣流的立方公分）及P意謂著壓力差。Q/ρ項代表在所提 供的流體（例如，空氣）流速下，於該研磨工具結構與環境間 所測量到的壓力差。此相對滲透性Q/p則與孔洞體積的乘積 及孔洞尺寸的平方成比例。較大的孔洞尺寸較佳。孔洞幾 何學及研磨顆粒尺寸則為其它影響Q/p的因素，較大的磨料 粒度可產生較高的相對滲透性。 本發明之研磨工具的特徵為比先述技藝使用在輪磨研磨 滾筒之工具具有較高的流體滲透值。通常來說，使用在本 發明之輪磨方法中的研磨工具之流體滲透值比該些先述技 藝使用在輪磨研磨滾筒之研磨工具的值高約3〇%。 可用於特別的聚結物尺寸及形狀、結合劑型式及多孔洞 程度之精確的相對流體滲透性參數，則可由從事者將達西 足律（D’Arcy，S Law)應用至一已提供型式之研磨工具的經驗 資料而決定。 在該研磨輪内的多孔洞性可由該工具組分（特別是研磨聚 84193 1257340 結物）的自然裝填密度（及可選擇性地藉由加a習知的孔” 發媒體）所提供之開放空間而引起。合適的孔洞誘發媒體包 括（但是為非為限制）中空破璃球、塑膠材料或有機化合物的 中空球或小珠、發泡型破璃粒子、莫來石結合氧化鋁空心 球磚（bubble mullite)、氧化銘空心球及其組合。該此工且 可以開放單元多孔性誘發物來製造，諸如茶小珠或其它有 機顆粒，其可在工具鍀模期間移除而在該工具基質内遺留 下空隙；或它們可以M话— 、 田 封閉早疋中空孔洞誘發媒體（例如，中 空玻璃球）來製造。本發明較佳的研磨工㈣不包含加人的 孔洞透發媒體；或可包含少量加入的孔洞謗發媒體，其可 有^地產± S有至少3〇體積％的連通多孔洞性之多孔洞性 含量的研磨工具。 、 成勺/、可選擇性地包含所加入的二級研磨顆粒、 充填劑、輪磨輔助為丨、 、、 力d 孔洞誘發媒體及這些材料之組合。 當該研磨顆粒與該些研磨聚結物組合著使用時，該些聚結 物車乂佳地k供该工具之總研磨顆粒的約⑽至約1⑻體積％， 更佳為m具中《總研磨料的4q至約㈣積％。當使用此 些二級研磨顆粒時’這些研磨顆粒較佳地提供該工具之總 。研磨果、粒的约〇. i至約7〇體積％，更佳為約3〇至約6〇體積 %。合週的二級非聚結研磨顆粒包括（但是非為限制）多種氧 化銘類、溶膠凝膠氧化銘、經燒結的銘礬土、碳切、氧 化銘-氧化锆、銘氧氮化物、二氧化鈽、次氧化硼、立方氛 ㈣、鐵石、心、石^顆粒及其組合^ 本發明（研磨工具可較佳地與-有機結合劑結合。可選 84193 -15- 1257340 擇任何在製造研磨工具技藝中所熟知之不同的熱固性有機 樹脂結合劑來使用於此。酚樹脂結合劑較佳。合適的結合 劑及製造此些結合劑之技術實例财可例如在美國專利案號 6’251,149 B1、6,015,338、5,976,204、5,827,337 及 3,^23’885中發現，其藉此以參考方式併入本文。描述在已 共同讓予的美國專利申請案號1〇/〇6〇,982(其内容藉此以參 考方式併入本文）中的結合劑及製造方法，和美國專利案號 3,323,885中的那些，對使用於本文來說較佳。該些有機結 合工具可如技藝中所熟知般根據不同的製程方法來混合、 塑形及硬化或燒結，且含有不同比例的研磨顆粒或聚結 物、結合劑及多孔洞性組分。 茲些研磨工具的密度及硬度可藉由選擇該聚結物、結合 劑及其它工具組分的型式、多孔洞性含量，且與鑄模的尺 寸及型式和所選擇的加壓方法一起而決定。 ^些研磨輪可藉由任何在技藝中所熟知的方法來塑形及 加壓（包括熱、溫及冷壓技術）。必需小心地選擇一用來形成 Θ未火燒的輪子之鑄塑壓力，以避免壓碎過量的聚結物研 磨果、幸（例如夕於聚結物的50重量％)並保存該聚結物的三 、’隹、、"構她加用來製造本發明之輪子的適當最大壓力則可 依邊研磨輪的形狀、尺寸、厚度及結合劑組分和鑄塑溫度 ΠΠ疋本發明〈聚結物具有足夠的機械強度，以便可抵擔 在典型用來製造研磨工具的商業製造方法中所進行之鑄： 及加壓步驟。 3二研磨輪可藉由熟知此技藝之人士所熟知的方法來硬 84193 -16- 1257340 化。該些硬化條件主要由實際的結合劑、使用的研磨料和 包含在該研磨顆粒聚結物中的黏結材料型式而決定。依所 選擇的結合劑之化學組成物而定，該有機結合劑可在12〇至 250°C(較佳為160至185。〇下燒製，以提供用來輪磨金屬或 其它材料所需的機械性質。 使用在砂輪的研事φ娃铷 於本文中有用的研磨顆粒聚結物為一種三維結構或顆 粒，其包含研磨顆粒與黏結材料之經燒結的多孔合成物。 Μ些聚結物具有克/立方公分的鬆裝密度（LpD)、其平均 尺寸約為該平均研磨磨料粒度的2至20倍及约30至88體積％ 的多孔洞性。該些研磨顆粒聚結物較佳地具有最小〇:2百萬 帕的抗壓強度（crush strength)值。 該研磨顆粒可包含-種或多種已熟知能使㈣研磨工具 的研磨顆粒，諸如氧化鋁顆粒(包括熔融的氧化鋁、經燒結
中的型式。
84193 微米）内。對已提供之研磨輪磨操作 含有磨科粒度小於正常會被選擇而 -17- 1257340 用於此研磨輪磨操作的研磨顆粒（非經聚結）磨料粒度之研磨 顆粒。例如’經聚結的8G磨料粒度研磨料可由^粒度的研 磨料取代、經聚結的⑽粒度可由60粒度的研磨料取代及 1 20粒度的聚結物可由8〇粒度的研磨料取代。 該研磨顆粒之典型較佳的經燒結聚結物〖寸之平均直_ 範圍從約200至3,000，更佳為35〇至2,〇〇〇，最佳為425 = 1，000微米。 i 孩研磨顆粒的存在量約為該聚結物的10至65體積％，更 佳為35至55體積％及最佳為48至52體積％。 可用來製造該些聚結物的黏結材料較佳地包括能較佳地 使用作為玻璃結合研磨工具的結合劑系統之類型的陶瓷及 玻璃化材.牛。這些玻璃結合劑材料可為一經預燒製而研磨 成粉末的破璃（玻璃料），或一不同原始材料（諸如黏土、長 石、石灰、硼砂及蘇打）的混合物，或一玻璃料與原始材料 的組合。在約500至1400°C的溫度範圍下熔融此些材料而形 成一液體玻璃相，其會溼潤該研磨顆粒的表面以在冷卻後 產生一些結合柱，因此可將該研磨顆粒保持在一合成物結 構内。合適於使用在該些聚結物中的黏結材料實例則提供 在下列表1-1中。較佳的黏結材料之特徵為在U8〇t下黏度 約：>45至5 5,3 00泊及溶化溫度約800至i，3〇〇°c。 在一個較佳的具體實施例中，、該黏結材料為一種包含一 經燒製的氧化物組成物之玻璃結合劑組成物，該氧化物組 成物含71重量％的Si02&B203、14重量％的以2〇3、少於〇5 重量％的驗土金屬氧化物及13重量％的鹼金屬氧化物。 84193 -18 - 1257340 該黏結材料亦可為一險 〃 · 、、’ 老材料，其包括（但是非為限制）二 氧化碎，驗金屬、餘+人 私至屬、驗金屬與鹼土金屬混合的矽 酸鹽類；矽酸鋁類；矽酸 , ^ 。犬頁，水a的碎酸鹽類；銘酸鹽 類；氧化物類；翁仆％綠· # # , 颁，虱氮化物類，·碳化物類；氧碳 化物類；及其组合刀种&仏 ， 生物。通*來說，陶瓷材料與玻璃 狀或玻璃化材料不同，其中該陶走材料包含結晶結構。某 些玻璃相可以與結晶結構組合的狀態存在（特別是在未經提 煉狀態的陶资材料中）。於本文中可使用原始狀態的陶㈣ 料，諸如黏土、水泥及無機礦物。合適使用於本文的特定 陶资材料之實例包括(但是非為限制)二氧化矽、矽酸納類、 莫來石及其它銘矽酸鹽類、氧化锆_莫來石、鋁酸鎂、矽酸 鎂、矽酸锆類、長石及其它鹼金屬_鋁_矽酸鹽類、尖晶石 類、鋁酸鈣、鋁酸鎂及其它鹼金屬鋁酸鹽類、氧化锆、以 氧化釔穩定的氧化锆、氧化鎂、氧化鈣、氧化鈽、：氧化 鈦或其它稀土添加劑、滑石、氧化鐵、氧化鋁、薄水鋁 礦、氧化硼、氧化鈽、氧化鋁-氧氮化物、氮化硼、氮化 碎、石墨及這些陶瓷材料之組合。 該黏結材料可以粉末化的形式使用，且可加、 v王一液體 媒劑中，以保證該黏結材料在該聚結物的製造期間與該研 磨顆粒為一均句、均相的混合物。 較佳的是將該有機黏結劑的分散液加入至該粉末黏結材 料組分中，以作為鑄塑或製程輔助劑。這些黏結劑可包括 糊精、澱粉、動物蛋白質膠及其它型式的勝·、、 土、日7修，一硬體組 分，諸如水、溶劑、黏度或pH改質劑；及混合輔助劑。使 84193 -19- 1257340 用有機黏結劑可改I取& ^ α 、、 4 文α永結物均勻性（特別是該黏結材料分散 液在该顆粒上的均勺地）、、 J习性）、琢經預燒製或未火燒的聚結物之 “冓口 口貝和包含涊聚結物之經燒製的研磨工具之品質。因 為d、、’口口剤會在聚結物燒製期間燃燒掉，纟它們不會變成 所完成的聚結物或所完成的研磨工具之部分。 可將典機黏附力促進劑加人至該混合物以改善該黏結材 料對研磨顆粒的黏附力，且可如所需般改善混合品質。在 Θ水〜物义製備中，該無機黏附力促進劑可含或不含有機 黏結劑而使用。 雖然在本發明之聚結物中高溫熔融黏結材料較佳，該黏 〜材料亦可包含其它無機黏結劑、有機黏結劑 '有機結合 材料、金屬結合材料及其組合。使用在研磨工具工業中作 為总合劑而可用於有機結合研磨料、經塗佈的研磨料、經 至屬〜a的研磨料及其類似物之黏結材料較佳。 ^黏結材料的存在量約為該聚結物的0 · 5至1 5體積％，更 佳為1至10體積。/。及最佳為2至8體積％。 在琢聚結物内較佳的多孔洞性體積％則盡工藝可能性地 同’只要該聚結物的機械強度能在製造研磨工具及以其研 磨所系之極限内。該多孔洞性範圍可為3 〇至8 8體積％，較佳 為4〇至80體積％及最佳為5〇_75體積％。在該聚結物内的多 孔洞性部分（例如，最高約75體積％)較佳為以連通多孔洞帙 或可滲透流體（包括液體（例如，輪磨冷卻劑及切屑）及空氣） (多孔洞性存在。咸信當該輪子經熱硬化時，該些有機結 石背I材料會漂移進入該經燒結的研磨顆粒聚結物之空隙 84193 -20- 1257340 中，因此強化該顆粒結合及將該輪子結構開放成預先未達 成的多孔洞性體積，但沒有產生預期的機械強度損失。 該聚結物的密度可以一些方式表示。該聚結物的容積密 度可表示為LPD。該聚結物的相對密度可以起始相對密度 的百分比來表示，或可為該聚結物與使用來製造該聚結物 的組分之相對密度比率（考慮到在該聚結物中連通多孔洞性 的體積）。 起始平均相對密度（以百分比表示）可藉由將LPD(p)除以 該聚結物的理論密度（pG)(其假設為零多孔洞性）來計算。理 論密度可從該黏結材料的比重及重量百分比和包含在該些 聚結物中的研磨顆粒之比重及重量百分比，根據混合物方 法的體積規則來計算。對本發明之經燒結的聚結物來說， 相對密度的最大百分比為50體積％，相對密度的最大百分比 為30體積％更佳。 該相對密度可利用流體取代體積技術來測量，以便包含 連通多孔洞性且排除封閉單元多孔洞性。相對密度為該經 燒結的聚結物其利用流體取代所測量之體積與使用來製造 該經燒結的聚結物之材料體積的比率。使用來製造該聚結 物的材料體積則為該表觀體積之度量值，其以使用來製造 該聚結物的研磨顆粒與結合材料之量及裝填密度為基礎。 對本發明之經燒結的聚結物來說，該經燒結的聚結物之最 大相對密度較佳為〇. 7，最大相對密度更佳為0.5。 在使用於本文的結合研磨工具中之聚結物則可利用公告 在共同擁有美國申請案號10/120,969(其藉此以參考方式併 84193 -21 - 1257340 入本文）中之万法來製造。如於其中所揭示，將該顆粒與黏 結材料（選擇性地與一有機黏結劑）之簡單混合物進料至一旋 轉鍛燒裝置，且忒燒製黏結劑（例如，從約65〇至約14〇〇〇c) 以形成一將該研磨顆粒一起抓在該聚結物中的玻璃或玻璃 化的結合劑。當聚結具有較低硬化溫度（例如，約從約145 至約500°C)的黏結材料之研磨顆粒時，則可使用此回轉窯 裝置的另-個具體實施例。$ 一個具體實施例則配備有一 旋轉乾燥器，以將已加熱的空氣供應至該管子的排出端， 而加熱孩研磨顆粒混合物、硬化該黏結材料、將其結合至 該顆粒，因此當從該裝置收集該研磨顆粒時其可已經聚 結。如使用於本文，名稱，，回轉錢t，，包括此旋轉乾燥器 設備。 在另-個製造該研磨材料顆粒聚結物的方法中，該糊狀 物可由黏結材料與含有有機黏結劑溶液之顆粒而製得，並 以揭示在美國|4,393,〇21中的裝置及方法擠壓成經拉伸的 粒子，然後燒結。 在乾燥粒化方法中，可乾燥該由研磨顆粒（其埋藏在該黏 結材料的分散液或糊狀物中）所製得的薄片或塊’然後使用 軋輥壓實機來打斷該顆粒與黏結材料的合成物，接著為一 燒結步驟。 … 在另一個製造未火燒或前驅聚結物之方 π攸、、和 q <万音中，可將該黏 結材料與顆粒之混合物加入至一鑄# 崎j衮置，且以例如揭示 在美國專利案號6,2丨7,413 B1中的方式夹鐃細、、 々八术鑄塑孩混合物，以 形成精確的形狀及尺寸。 84193 -22- 1257340 在本文可用來製造聚結物之另一種方法中，可將一研磨 顆粒、黏結材料與有機黏結劑系統之混合物進料至一烤 钿而/又有預聚結及加熱。將該混合物加熱至足夠高的溫 度以使該黏結材料熔化、流動且黏附至該顆粒，然後冷卻 以製得一合成物.壓碎及篩選該合成物以製得該經燒結的 聚結物。 &供下列貝例來闡明本發明，但不由其所限制。 顆粒/玻璃化的黏結劑带蜂铷 使用玻璃化黏結材料（參見表卜i，註腳b及c)來製造聚結 研磨顆粒樣品AV2及AV3。該些聚結物可根據描述在美國序 號10/120,969之實例i中的旋轉鍛燒方法，使用描述在下列 的材料而製備。AV2聚結物可以3重量％的黏結劑a製得。將 鍛燒爐的溫度設定在1250。(：，管子的角度為2.5度及旋轉速 度為5 rpm。AV3聚結物可在i200°C的鍛燒爐溫度下，以6重 里％的黏結劑E，2.5-4。的管子角度及5 rpm的旋轉速度而製 知。遺研磨顆粒為溶融的氧化銘3 8 A研磨顆粒（8 〇磨料粒 度），其可從山特-夠班陶瓷&塑膠有限公司，沃西斯特， MA，美國購得。 試驗該玻璃化顆粒聚結物之鬆裝密度、相對密度及尺 寸。試驗結果編列在下列表U中。該些聚結物可由眾多各 別的研磨砂礫（例如，2至40個砂礫）組成，而該些砂碟可由 玻璃化的黏結材料在砂礫對砂礫接觸點處結合在一起，且 可一起具有可看見的空隙區域。多數的聚結物能充分地抵 84193 -23- 1257340 抗壓實，而在遭受研磨輪混合及鑄塑操作後能保留三維特 表1 -1研磨顆粒/玻璃黏結劑聚結物 樣品編號 混合物顆粒 黏結材料 混合物的 重量 磅(公斤） 研磨顆 粒的重 量％ 黏結材 料的重 量％ 黏結材 料的體 積0/， LPD 克/立方公分 -20/+45篩孔比例 平均尺寸 微米(篩孔) 相對密 度的平 均％ AV2 80粒詹38A 黏結劑Ab 84.94 (38.53) 94.18 2.99 4.81 1.036 500微米 (-20/+45) 26.67 AV3 80粒唐38A 黏結劑Ee 338.54 (153.56) 88.62 6.36 9.44 1.055 500微米 -20/+45 27.75 a. 該些百分比則以總固體為基礎，僅包含玻璃黏結劑材料與 研磨顆粒而排除任何在聚結物内的多孔洞性。使用臨時的 有機黏結材料來將該玻璃結合劑黏附至該研磨顆粒（對AV2 來說，使用2.83重量％的AR30液體蛋白質黏結劑；及對AV3 來說，使用3.77重量％的AR30液體蛋白質黏結劑）。該些臨 時的有機黏結材料會在該經燒結的聚結物於旋轉鍛燒窯中 的期間燃燒掉，且黏結材料的最後重量％不包含它們。 b. 黏結劑A(描述在美國序號10/120,969的實例1中）為一共同 使用來製造用於研磨砂輪之玻璃結合劑的原始材料（例如， 黏土及無機礦物）之混合物。在聚結後，黏結劑A之經燒結 的玻璃組成物包含下列氧化物（重量％) : 69%的玻璃形成劑 (Si02+B203) ; 15% 的 Ales ; 5-6% 的鹼 土金屬氧化物 R〇（CaO，Mg〇）；9-10%的驗金屬 R20(Na20，K20，Li20); 且具有比重2.40克/立方公分；及在1180 °C下25，590泊的估 計黏度。 84193 -24- 1257340 c.黏結劑E(描述在美國序號10/120,969的實例1中）為—共同 使用來製造用於研磨砂輪之玻璃結合劑的原始材料（例如， 黏土及無機礦物）之混合物。在聚結後，黏結劑E之經燒M 的玻璃組成物包含下列氧化物（重量％) : 6 4 %的破璃形成％ (Si02+B203) ; 18% 的 Al2〇3 ; 6-7% 的鹼 土金屬氧化物 RO(CaO，MgO) ; 11%的驗金屬 R2〇(Na20，K20，Li2〇);且 具有比重2.40克/立方公分；及在1180°C下55,300泊的估計 黏度。 研磨輪 使用聚結物樣品A V 2及AV 3來製造貫驗研磨砂輪（型式 1)(所完成的尺寸為 5·〇χ〇·5χ 1.250 英吋）（12.7x1.27x3.18 公 分）。 該些實驗輪子可藉由將該些聚結物加入至一旋轉槳式混 合器(福泰-瓊斯（Foote-Jones)混合器，其可從伊利諾斯齒輪 (Illinois Gear)，芝加哥（Chicago)，IL購得），且將該些聚結 物與一液體酚樹脂（V-1181樹脂，來自漢尼威爾國際有限公 司（Honeywell International Inc·)，摩擦力分開（Fricti〇n Division)，戳依（Troy) NY)(樹脂混合物的22重量％)混合而 製造。將一粉末化的酚樹脂（杜雷日伐肯（Durez Varcum)⑨樹 脂29-717，其可從杜雷日股份（有限）公司（Durez Corporation)購得，達拉斯（Dallas)TX)(樹脂混合物的78重量 °/〇)加入至該溼潤的聚結物。使用來製造這些輪子及所完成 的輪子之組成物的研磨聚結物與樹脂結合劑之重量百·分比 量（包括在該些經硬化的輪子中之研磨料、結合劑及多孔洞 84193 -25· 1257340 性的體積％)則編列在下列表1 -2中。 混合該些材料-段足夠的時間週期，以獲得—均勻的混 合物且減少鬆散的結合劑量。在混合後，該樹脂團塊。將 該均勻的聚結物與結合劑混合物放入鑄模且施加壓力，以 形成一未火燒階段（未硬化的）的輪子。根據技藝中所熟知之 商業砂輪製造技術，從該些鑄模中移出 子，將其包裹在塗佈紙中，且藉由加熱至最⑭度16^ = 硬化，分等級，修飾及檢查。測量所完成之輪子的彈性模 數，且將結果顯示在下列表1- 2中。 彈性模數則使用研磨音波機器（Grindosonic machine)，藉 由描述在J·彼得斯（Peters)，，’砂輪的音波試驗（s〇nic Testing of Grinding WheelsrdJL^J^ 計及研究之發展（Advances in,. Machine—Tool_Design—ajid Research)，佩加蒙出版社 (Pergamon Press)，1968年）中的方法來測量。 表1-2輪子組成物 輪子樣品 (聚結物)等級 彈性模數 G-帕 硬化密度 克/立方公分 輪子組成物體積％ 研磨顆總結合劑多孔洞性 粒 e(有機） 聚結物 的重量 % 結合劑的 重量％ 實驗輪子 1-1(AV3) A 3.5 1.437 30 18 (14.8) 52 86.9 13.1 1-2(AV3) C 4.5 1.482 30 22 (18.8) 48 84.0 16.0 1-3(AV3) E 5.0 1.540 30 26 (22.8) 44 81.2 18.8 1-4(AV2) A 5.5 1.451 30 18 (16.7) 52 85.1 14.9 l〇(AV2) 7,0 1.542 30 26 44 79.4 20.6 84193 -26 - 1257340 E (24.7) 比較的輪子a 商業標號 彈性模數 硬化密度 克/立方公分 顆粒的 體積％ 結合劑的 體積％ 多孔洞性 的體積％ 研磨料 的重量 % 結合劑的 重量％ C-1 38A80-G8 B24 13 2.059 48 17 35 89.7 10.3 C-2 38A80-K8 B24 15 2.154 48 22 30 87.2 12.8 C-3 38A80-O8 B24 17 2.229 48 27 25 84.4 15.6 C-4 53A80J7 蟲膠混合物 (Shellac Bond) 10.8 1.969 50 20 30 89.2 10.8 C-5 53A80L7 蟲膠混合物 12.0 2.008 50 24 26 87.3 12.7 C-6b 國家的蟲膠結 合劑(National Shellac Blend) A80-Q6ES 9.21 2.203 48.8 24.0 27.2 86.9 13.1 C-7b 泰羅里特 (Tyrolit)蟲膠結 合劑 FA80-11E15SS 8.75 2.177 47.2 27.4 25.4 84.9 15.1 a-C-l、C-2及03輪子可以一酚樹脂結合劑製得，這些商業 規格的輪子可從山特-夠班研磨料有限公司購得。C-4及C-5 輪子可以一種與少量的盼樹脂結合劑混合之蟲膠樹脂製 得。這些商業規格的輪子可從山特-夠班研磨料有限公司， 沃西斯特，MA購得。這些樣品（C-4及C-5)可在實驗室中根 84193 -27- 1257340 據這些商業規格而製備，且所硬化而成的最後輪子之硬度 等級各別為J及L。 b_C-6及C-7輪子不在該輪磨試驗中試驗。這些商業規格之 比較用的輪子可從國家的砂輪公司（Nati〇nal Gdnding
Wheel C〇mpany)/拉狄阿克（Radiac)，沙冷（Salem)，IL ;及 從泰羅里特Ν·Α·有限公司，西波羅（Westb〇r〇)，MA購得。 C·結合劑的”總”體積％為使用來聚結該顆粒的玻璃黏結劑材 料里與使用來製造該砂輪有機樹脂結合劑量之總和。結合 劑的（有機）’體積。/。為由加入至該用來製造砂輪的聚結物之 有機樹脂所組成的結合劑總體積％之部分。 輪磨試驗 在模擬的滾筒研磨試驗中試驗該些實驗輪子，而與商業 上可購得之與酚樹脂結合的輪子劑（C-1-C-3，其可從山特_ 夠班研磨料有限公司，沃西斯特，MA購得）做比較。亦如 比較用的輪子般，試驗在實驗室中從蟲膠樹脂混合物所製 備的蟲膠結合輪子（CM及U)。選擇比較用的輪子，因為它 們具有組成物、結構及物理性質等於使用在商業上的滾筒 研磨操作之那些輪子。 進 件 為了在實驗室環境中模擬滾筒研磨，在表面輪磨機器上 行連續接觸狹缝輪磨操作。在試驗中使用下列輪j條 輪磨機器：布朗&夏佩（Brown & Sharpe)表面輪磨器 觸 之 模式：二次連續接觸狹縫研磨，在與工作部件失去接 前，於敲擊末端處回轉 84193 -28- !257340 冷卻劑··春克莉兒（Trim Clear) 1 : 40比率的冷卻劑：去離 子水 工作邵件：16x4英叶4340鋼，硬度rc5〇 工作部件速度·· 25呎/分鐘 輪子速度：5730 rpm 向下進給：總共0.100英忖 切割深度：在每次結束處0.0005英忖 接觸時間：10.7分鐘 修整：單點鑽石，以10英吋/分鐘橫向進給，〇 〇〇1英吋 comp. 在輪磨期間，以IRD機器分析（Mechanalysis)設備（分析器 型號（Analyzer Model) 855分析器/平衡器，其可從安泰克股 份（有限）公司（Entek Corporation)，北威斯特維爾（心灿 WesterviUe)，俄亥俄州購得）來測量輪子振動。在起始的輪 磨運轉中，於該輪子修整後的2及8分鐘時，使用快速傅立 葉（fourier)轉換（FFT)程序記錄在不同頻率下的振動程度（以 速度，單位為英吋/秒）。在開始輪磨運轉後進行第二次輪 磨，在所選擇的標的頻率（57000 cpm，在起始運轉期間所 觀察到的頻率）下，於該輪子仍然與工作部件接觸的全部 1〇·7分鐘期間，記錄與時間有關的振動程度之成長。當進 行輪磨運轉時，記錄輪子的磨損速率（WWR)、材料移除速 率（MRR)及其它輪磨變量。這些資料與在連續接觸輪磨9_1〇 分I里後之母個輪子的振動振幅一起顯示在下列表1 3中。 表1-3輪磨試驗結果 84193 -29- 1257340 輪子樣品 (聚結物)等級 9-10分鐘振動 振幅 英忖/秒 WWR 立方英忖/分鐘 9-10分鐘的 電力 馬力 SGE 焦耳/立方 毫米 G-比率 MRR/WWR 實驗輪子 1-1 (AV3) A 0.010 0.00215 10.00 22.70 34.5 1-2(AV3) C 0.011 0.00118 15.00 29.31 63.3 1-3(AV3) E 0.021 0.00105 22.00 43.82 71.4 1-4(AV2) A 0.011 0.00119 10.50 23.67 62.7 1-5(AV2) E 0.013 0.00131 21.00 40.59 56.6 比較的輪子 (商業標號） C-l 38A80-G8 B24 0.033 0.00275 10.00 33.07 26.5 C-2 38A80-K8 B24 0.055 0.00204 11.00 25.33 36.8 C-3 38A80-O8 B24 0.130 0.00163 12.50 22.16 46.2 C-4 53A80J7 蟲膠混合物 0.022 0.00347 10.00 25.46 20.8 C-5 53A80L7 蟲膠混合物 0.052 0.00419 11.500 26.93 17.1 可看見的是該些實驗輪子顯示出最低的輪子磨損速率及 最低的振動振幅值。以酚樹脂結合劑所製得之比較用的商 業輪子（38A80-G8 B24、-Κ8 B24及-08 B24)具有低的輪子 磨損速率，但是具有無法接受的高振動振幅值。這些輪子 預測將會在實際的滾筒研磨操作中產生振動顫動。該些以 84193 -30- 1257340 蟲膠樹脂結合劑（53Α80Π蟲膠混合物及53A80L7蟲膠混合 物）所製得之比較用的輪子具有高輪子磨損速率，但是可接 X的低振動振幅值。該些實驗輪子在電力程度範圍（在1 〇_23 馬力下有幾乎固定的振動振幅及均勻較低的WWR)上優於全 部的比較用輪子，且該些實驗輪子顯示出優秀的G•比率（材 料移除速率/輪子磨損速率）、顯示出優良的效率及輪子壽 命。 咸信該些實驗輪子相當低的彈性模數及相當高的多孔洞 陡會產生一柷頭動輪子而沒有犧牲輪子壽命及輪磨效率。 相當意外地’冑些實驗輪子可觀察到比包含較高的顆粒體 積百分比且具有較硬的輪子等級之輪子具有更有效率之研 磨。雖然該些實驗輪子的架構會產生一相當軟的等級之硬 度（即，在諾頓公司砂輪硬度尺度上的A_E等級），但它們比 具有明顯較硬的等級值（即，在諾頓公司砂輪硬度尺度上的 G-〇等級）之比較料輪子能更具侵略性地研磨、且較少的 輪子磨損且可產生較高的G_比率。這些結果明顯且出乎意 料。 在商業製造操作中製備該些包 且以過去蟲膠結合輪子已使用的 驗0
含聚結顆粒的實驗輪子， 商業滾筒研磨操作來做試 使用玻璃化的黏結材料（從上 、止取& ’ ^表“1來之黏結劑Α)來製 垅聚結研㈣粒樣品AV4。#品 ' 似於樣品AV2，除了 84193 1257340 將樣品A V 4製成商業配料尺寸外。根據描述在美國序號 10/120，969之實例1中的旋轉鍛燒方法來製備該聚結物。該 研磨顆粒為溶融的氧化鋁38A研磨顆粒（80磨料粒度，其可 從山特-夠班陶瓷&塑膠有限公司，沃西斯特，MA，美國購 得），且使用3重量％的黏結劑A。將鍛燒爐溫度設定在125〇 C，管子角度為2.5度及旋轉速度為5 rpm。將該些聚結物以 2。/〇的石夕燒溶液（其可從匡普敦股份（有限）公司（Cr〇mpt〇n
CorP〇ration)，南查雷斯通（South Charleston),西維吉尼亞 (West Virginia)購得）處理。 研磨輪 使用聚結物樣品AV4來製造砂輪（所完成的尺寸為直徑 36”χ 寬度 4”χ 中心孔洞 2〇，，（型式 υ(91·4χ1〇·2χ5〇·8公分））。 該些實驗研磨輪可以商業製造設備來製造，其藉由將該 二永〜物與液體紛樹脂（ν_ 1 i 8 1樹脂，來自漢尼威爾國際有 限公司’摩擦力分開，戳依NY)(樹脂混合物的22重量％)及 經粉末化的紛樹脂（杜雷日伐肯⑧樹脂29-717，可從杜雷日 股份（有限）公司，達拉斯TX購得）（樹脂混合物的78重量〇/〇) 此口。使用在這些輪子中的研磨聚結物及樹脂結合劑之重 量百分比量則編列在下列表2_2中。將該些材料混合一段足 夠的時間週期，以獲得—均勻的混合物。將該均勻的聚結 物及結合劑混合物放入鑄模，且施加壓力以形成一未火燒 隖裊（未硬化的）的輪子。根據技藝中所熟知的商業砂輪製造 技術，將這些未火燒的輪子從鑄模中移出，將其包裹在塗 佈:我中’且藉由加熱至最高溫度⑽。。而硬化，分等級，修 84193 -32- !257340 飾及檢查。測量所完成的輪子之彈性模數及燒製密度，結 果顯示在下列表2-2中。測量輪子爆破速度，且所測量到的 最大操作速度為9500 sfpm。 琢些輪子的組成物（包括在該經硬化的輪子中之研磨料、 結合劑及多孔洞性的體積％)則描述在表2-2中。這些輪子具 有明顯開放、均句的多孔洞性結構，而此在先前以商業操 作製造的有機結合砂輪中並未熟知。 j: 2-2 輪子組成物_ 輪子樣品 (聚結物） 等級，結構 彈性模數 G-帕 硬化密度 克/立方 公分 輪子組成物體穑％ 研磨顆粒總結合劑多孔洞性 a(有機） 聚結物的 重量％ 結合劑的 重量％ 實驗輪子 2-1 (AV4) Β14 4.7 1.596 36 14 (12.4) 50 90.2 9.8 2-2(AV4) C14 5.3 1.626 36 16 (14.4) 48 88.8 11.2 2-3(AV4) D14 5.7 1.646 36 18 (16.4) 46 87.4 12.6 a.該結合劑的ff總”體積％為使用來聚結該顆粒之玻璃黏結劑 材料量與使用來製造砂輪的有機樹脂結合劑量之總和。該 結合劑的π(有機Γ體積％為由加入至聚結物以製造該砂輪的 有機樹脂所組成之結合劑總體積％之部分。 輪磨試驗 在二種商業上用於冷研磨滾筒拋光的輪磨操作中試驗這 些實驗研磨輪。在研磨後，使用這些經鍛造的鋼捲來滾動 及精軋金屬（例如，鋼）薄片表面。此商業操作傳統上會使用 蟲膠結合商業輪子（通常為80粒度氧化鋁研磨顆粒），且這些 84193 -33- 1257340 輪子正常會在6500 sfpm下操作，最大速度約8〇〇〇 sfpm。輪 磨條件則編列在下列，且將試驗結果顯示在表2_3及2-4中。 輪磨條件A : 輪磨機器：飛瑞兒（Farrell)滾筒研磨器，4〇馬力 冷卻劑·史都亞特合成w(Stuart Synthetic w)/水 輪子速度：780 rpm 工作邵件：經鍛造的鋼，串列研磨工作輥，硬度842伊擴提 普（Equotip)，82x25 英吋（208x64 公分） 工作部件（捲筒）速度：32 rpm 橫向：100英吋/分鐘 連續進料：0.0009英吋/分鐘 末端進料：0.0008英吋/分鐘 要求的表面拋光·· 18-30 Ra粗糙度，最多ι6〇個凸起 輪磨條侔R : 輪磨機器：波迷你滾筒研磨器，15〇馬力 冷卻劑··史都亞特合成w/水 輪子速度·· 880 rpm 工作部件··經鍛造的鋼，串列研磨工作輥，硬度842伊擴提 普’ 82x25英对（208x64公分） 工作部件（捲筒）速度： 32 rpm 橫向：100英吋/分鐘 連續進料：0.00011英吋/分鐘 末端進料：0.002英吋/分鐘 要求的表面拋光：18-30Ra粗糙度，大約ι6〇-18〇個凸起 84193 -34- 1257340
表2-3輪磨試驗結果/輪磨條件A 樣品 試驗參數 直徑的改變 英吋 G-比率 輪子 RPMs 輪子安培 通過的輪 磨# 滾筒粗糙 度Ra 在滾筒上 的凸起# 實驗輪子2-1 輪子磨損 0.12 0.860 780 75 10 28 171 移除的材料 0.007 實驗輪子2-2 輪子磨損 0.098 1.120 780 90-100 10 22 130 移除的材料 0.0075 實驗輪子2-3 輪子磨損 0.096 1.603 780 120-150 10 23 144 移除的材料 0.0105 在輪磨條件A下，實驗砂輪顯示出具有優良的輪磨性能， 其可獲得明顯較高的G-比率（與在這些輪磨條件下，於過去 的蟲膠結合輪子之商業操作上所觀察到的結果比較）。以過 去在輪磨條件A下之滾筒研磨經驗為準，實驗輪子2-1、2-2 及2-3將已視為太軟（在諾頓公司硬度等級上的值為B-D)而 難以產生商業上可接受的輪磨效率，因此這些結果顯示出 高度不尋常而優良的G-比率。再者，捲筒表面拋光並無顫 動痕跡，且在表面粗糙度（18-30 Ra)及表面凸起數目（大約 1 60)的規格内。該實驗輪子可實現先前僅有在蟲膠結合輪 子上可觀察到的表面拋光品質。 實驗輪子2-3在輪磨條件B下之第二輪磨試驗中可證實， 將本發明之輪子使用在商業上的拋光輥冷輪磨操作上超過 一段延長的試驗週期時，會有驚人的利益。試驗結果顯示 在下列表2-4中。
表2-4輪磨試驗結果/輪磨條件B 84193 -35 - 1257340 實驗輪子 2-4 直徑的改變 英忖 輪子速度 sfpm 輪子安 培 連續進料 英忖/分鐘 末端進料 英忖 滾筒粗 糙度Ra 在滾筒上 的凸起# 滾筒1 輪子磨損 0.258 5667 90 0.0009 0.0008 24 166 移除的材料 0.028 滾筒2 輪子磨損 0.339 8270 105 0.0016 0.002 20 136 移除的材料 0.032 滾筒3 輪子磨損 0.165 8300 110 0.0011 0.002 28 187 移除的材料 0.03 滾筒4 輪子磨損 0.279 8300 115 0.0011 0.002 29 179 移除的材料 0.036 滾筒5 輪子磨損 0.098 8300 115 0.0011 0.002 25 151 移除的材料 0.018 滾筒6 輪子磨損 0.097 8300 115 0.0011 0.002 移除的材料 0.016 滾筒7 輪子磨損 0.072 8300 115 0.0011 0.002 移除的材料 0.048 滾筒8 輪子磨損 0.094 8300 115 0.0011 0.002 移除的材料 0.011 滾筒9 輪子磨損 0.045 8300 115 0.0011 0.002 移除的材料 0.021 滾筒10 輪子磨損 0.128 8300 115 0.0011 0.002 移除的材料 0.017 84193 -36- 1257340 滾筒11 輪子磨損 0.214 8300 115 0.0011 0.002 移除的材料 0.018 滾筒12 輪子磨損 0.12 8300 115 0.0011 0.002 移除的材料 0.018 滾筒13 輪子磨損 0.118 8300 115 0.0011 0.002 移除的材料 0.026 滾筒14 輪子磨損 1.233 8300 115 0.0011 0.002 移除的材料 0.03 滾筒15 輪子磨損 0.215 8300 115 0.0011 0.002 移除的材料 0.03 滾筒16 輪子磨損 0.116 8300 115 0.0011 0.002 XXX XXX 移除的材料 0.018 滾筒17 輪子磨損 0.141 8300 115 0.0011 0.002 XXX XXX 移除的材料 0.021 滾筒18 輪子磨損 0.116 8300 115 0.0011 0.002 XXX XXX 移除的材料 0.01 滾筒19 輪子磨損 0.118 8300 115 0.0011 0.002 移除的材料 0.018 在輪磨19滾且經歷約3英忖的輪子直徑磨損後，實驗輪子 2-4累積的G-比率為2.093。此G-比率顯示出在輪磨條件A或 B下，比於使用來研磨滾筒之商業砂輪（例如，蟲膠結合劑 輪子，C-6及C-7描述在實例1)上所觀察到的G-比率有2至3 84193 -37- 1257340 倍的改良。輪子轉動速度及材科移除速率皆超過使用在此 滾筒研磨操作中之比較用的商業輪子，因此可進一步說明 本發明之輪磨方法可能之出乎意料的輪磨效率。由實驗輪 子所達成之滾筒表面拋光在商業製造標準下為可接受的。 在輪磨I9滾後所觀察到的累積結果證實該實驗輪子的穩定 操作狀態，及當該輪子因輪磨操作而消耗時，該輪子對遂 漸產生的輪葉、振動及顫動之有益抵抗。 84193 38-

Claims (1)

1257340 拾、申請專利範圍： 1 · 一種輪磨研磨滚筒之方法，其步驟包括. a) 提供-種砂輪’ I包含研磨顆粒、酚樹脂結合劑、 36至54體積％的多孔洞性、2.0克/立方公分的最大硬化 密度及至少6000 sfpm的爆破速度； b) 將該輪子安裝在一滾筒輪磨機器上； 〇將該輪子帶至與具有圓柱狀表面的旋轉研磨滾筒接 觸； d) 將该輪子在遠研磨〉表筒表面上來回移動，且將該輪 子維持成與該研磨滾筒表面有連續的接觸；及 e) 將該研磨滾筒的表面輪磨成1〇至50 Ra的表面修整 值，而該表面實質上並無遣留磨痕、振痕及表面不規則 性。 2·如申請專利範圍第1項之方法，其中該輪子在4000至 9500 sfpm的速度下旋轉。 3 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中該輪子在7〇〇〇至 95〇0 sfpm的速度下旋轉。 4·如申請專利範圍第1項之方法，其中該輪磨進行至表面 修整值為18至30 Ra。 5 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中該輪子具有1 〇百萬 帕的最大彈性模數值。 6·如申請專利範圍第1項之方法，其中該輪子具有8百萬帕 的最大彈性模數值。 7·如申請專利範圍第丨項之方法，其中該輪子包含22至40 84193 1257340 to積/〇的研磨顆粒，36至5〇體積％的多孔洞性及8至％體 積％的酚樹脂結合劑。 8·如申β專利範圍第工項之方法，其中該輪子包含至3 $ m積的研磨顆粒，4〇至5 〇體積％的多孔洞性及1 2至 體積％的酚樹脂結合劑。 9·如申請專利範圍第丨項之方法，其中該輪子的多孔洞性 包含土少3 0體積〇/〇的連通多孔洞性。 10·如申請專利範圍第丨項之方法，其中該輪子實質上無孔 洞誘發材料。 11 ·如申請專利範圍第1項之方法·，其中該輪子具有諾頓 (Norton)公司硬度等級尺度之b至g的硬度等級。 12·如申請專利範圍第1項之方法，其中該輪磨步驟在一 G_ 比率下進行，該比率為具有蟲膠樹脂結合劑之相等輪子 的G_比率之2至3倍。 I3·如申請專利範圍第1項之方法，其中重覆步驟c)至e)用以 連貫該滾筒研磨，其中當該輪子由這些重覆的輪磨步驟 消耗時該輪子實質上仍然無顫動。 14.如申請專利範圍第1項之方法，其中該輪磨進行至具有 每英吋160-180個凸起之表面修整凸起計數值。 1 5 ·—種輪磨研磨滾筒之方法，其步都包括： a) 提供一種砂輪，其包含至少20體積％的研磨顆粒、 有機樹脂結合劑之聚結物及3 8至54體積％的多孔洞性. b) 將該輪子安裝在一滾筒輪磨機器上； c) 將該輪子帶至與具有圓柱狀表面的旋轉研磨滾筒接 84193 1257340 d) 將該輪子在該研磨滾筒表面上來回移動，且將該輪 子維持成與該研磨滾筒表面有連續的接觸；及 e) 將該研磨滾筒的表面輪磨成1〇至5〇Ra的表面修整 值’而該表面實質上並無遣留磨痕、振痕及表面不規則 性。 16.如申請專利範圍第15項之方法，其中該輪子在4〇〇〇至 95〇0 sfpm的速度下旋轉。 17·如申請專利範圍第η項之方法，其中該輪子在7〇〇〇至 9500 sfpm的速度下旋轉。 1 8.如申請專利範圍第丨5項之方法，其中該輪磨進行至表面 修整值為1 8至3 0 Ra。 19·如申請專利範圍第15項之方法，其中該輪子具有1〇百萬 帕的最大彈性模數值。 2〇.如申請專利範圍第15項之方法，其中該輪子具有8百萬 帕的最大彈性模數值。 21·如_請專利範圍第15項之方法，其中該研磨顆粒的聚結 物為研磨顆粒與無機黏結材料的多孔燒結聚結物。 22·如申請專利範圍第15項之方法，其中該輪子包含20至3 8 體積％的研磨顆粒聚結物，38至50體積％的多孔洞性及8 至26體積％的有機樹脂結合劑。 23·如申請專利範圍第15項之方法，其中該輪子包含24至36 體積％的研磨顆粒，40至50體積％的多孔洞性及1〇至24 體積％的有機樹脂結合劑。 84193 1257340 24·如申請專利範圍第i 5項之方法，其中該輪子的多孔洞性 包含至少3 0體積％的連通多孔洞性。 25 ·如申請專利範圍第丨5項之方法，其中該輪子實質上無孔 洞誘發材料。 26.如申叫專利範圍第1 $項之方法，其中該輪磨步驟在一 g_ 比率下進行，該比率為具有蟲膠樹脂結合劑的相等輪子 之G-比率的2至3倍。 27·如申請專利範圍第15項之方法，其中重覆步騾c)至e)用 | 以連貫該滾筒研磨，其中當該輪子由這些重覆的輪磨步 驟消耗時該輪子實質上仍然無顫動。 2 8 ·如申請專利範圍第丨5項之方法，其中該輪磨進行成具有 母英叶1 60-1 80個凸起的表面修整凸起計數值。 29·如申請專利範圍第15項之方法，其中該輪子具有2·〇克/ 立方公分的最大密度。 j 0 · —種輪磨研磨滾筒之方法，其步驟包括·· a) 提供一種砂輪，其包含22至4〇體積％的研磨顆粒及 。 3 6 土 5 4體積％結合在有機樹脂結合劑中的多孔洞性，且 - 具有12百萬帕的最大彈性模數值及6〇〇〇 Sfpin的最小爆破 - 速度； b) 將該輪子安裝在一滾筒研磨機器上並旋轉該輪子； c) 將該輪子帶至與具有圓柱狀表面的旋轉研磨滾筒接 觸； d)將該輪子在該研磨滾筒表面上來回移動，且將該輪 子維持成與該研磨滾筒表面有連續的接觸；及 84193 1257340 e)將該研磨滾筒的表面輪磨成1〇至5〇 Ra的表面修整 值，而戒表面實質上並無遗留磨痕、振痕及表面不規則 性。 31·如申請專利範圍第30項之方法，其中該輪子在4〇〇〇至 9 5 00 sfpm的速度下旋轉。 32·如申請專利範圍第30項之方法，其中該輪子在7〇〇〇至 95 00 sfpm的速度下旋轉。 3 3 ·如申请專利範圍第3 0項之方法，其中該輪磨進行至表面 修整值為18至30 Ra。 34·如申請專利範圍第30項之方法，其中該輪子具有2〇克/ 立方公分的最大密度。 3 5 ·如申凊專利範圍第3 0項之方法，其中該輪子具有丨〇百萬 帕的最大彈性模數值。 3 6·如申請專利範圍第30項之方法，其中該輪子包含22至38 體積。/〇的研磨顆粒，36至50體積％的多孔洞性及8至26體 積％的有機樹脂結合劑。 37.如中請專利範圍第30項之方法，其中該輪子包含24至36 體積°/°的研磨顆粒’ 40至5 0體積％的多孔洞性及12至22 體積％的有機樹脂結合劑。 3 8·如申請專利範圍第30項之方法，其中該輪子的多孔洞性 包含至少3 0體積％的連通多孔洞性。 3 9·如申請專利範圍第30項之方法，其中該輪子實質上無孔 洞謗發材料。 40·如申請專利範圍第30項之方法，其中該輪子具有諾頓公 84193 1257340 司硬度等級尺度之B至G的硬度等級。 41·如申請專利範圍第30項之方法，其中該輪磨步驟在一 G_ 比率下進行，該比率為具有蟲膠樹脂結合劑的相等輪子 之G-比率的2至3倍。 42 ·如申凊專利範圍第3 0項之方法，其中重覆步驟c)至e)用 以連貫該滾筒研磨，其中當該輪子由這些重覆的輪磨步 驟消耗時，該輪子實質上仍然無顫動。 43 ·如申請專利範圍第3 〇項之方法，其中該輪磨進行成具有 每英吋160-1 80個凸起的表面修整凸起計數值。 44·—種輪磨研磨滾筒之方法，其步驟包括： a) 提供一種砂輪，其包含22至4〇體積％的研磨顆粒及 3 6至5 4體積％結合在有機樹脂結合劑中的多孔洞性，及 具有12百萬帕的最大彈性模數值及6〇〇〇 sfpm的最小爆破 速度； b) 將孩輪子安裝在一滾筒研磨機器上並旋轉該輪子； c) 將汶輪子f 土與具有圓柱狀表面的旋轉研磨滾筒接 觸； d) 將該輪子在該研磨滾筒表面上來回移動，且將該輪 子維持成與該研磨滾筒表面有連續的接觸； e) 輪磨該研磨滾筒表面；及 f) 重覆步驟c)至e); 其中當該輪子由該些輪磨步驟消耗時，該輪子實質上仍 然無顫動。 Μ.如申請專利範圍第44項之方法，其中該輪子在4〇〇〇至 84193 1257340 9500 sfpm的速度下旋轉β 46.如申請專利範圍第44項之方法，其中該輪子在7〇〇〇至 9500 sfpm的速度下旋轉。 47·如申清專利範圍第44項之方法，其中該輪磨進行成具有 每英吋160-1 80個凸起的表面修整凸起計數值。 48·如申請專利範圍第44項之方法，其中該輪子具有2.0克/ 立方公分的最大密度。 49·如申請專利範圍第44項之方法，其中該輪子具有1〇百萬 帕的最大彈性模數值。 5〇·如申請專利範圍第44項之方法，其中該輪子包含22至38 體積％的研磨顆粒，36至50體積％的多孔洞性及8至26體 積％的有機樹脂結合劑。 5 1 ·如申凊專利範圍第44項之方法，其中該輪子包含24至3 6 體積％的研磨顆粒，40至50體積％的多孔洞性及12至22 體積％的有機樹脂結合劑。 52·如申請專利範圍第44項之方法，其中該多孔洞性輪子包 含至少30體積％的連通多孔洞性。 53·如申請專利範圍第44項之方法，其中輪子實質上無孔洞 誘發材料。 54·如申請專利範圍第44項之方法，其中該輪子具有諾頓公 司硬度等級尺度之B至G的硬度等級。 55.如申請專利範圍第44項之方法，其中該輪磨步驟在一 G_ 比率下進行，該比率為具有蟲膠樹脂結合劑的相等輪子 之G-比率的2至3倍。 84193 1257340 5 6.如申請專利範圍第44項之方法，其中該輪子包含至少20 體積％的研磨顆粒聚結物，及該研磨顆粒聚結物為該研 磨顆粒與無機黏結材料的多孔燒結聚結物。 84193
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