一種含纖維繩、磨料和空心微球的拋磨一體輪的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含纖維繩、磨料和空心微球的拋磨一體輪的制備方法，包括將纖維繩進(jìn)行植入磨料的預(yù)處理，得到含有磨料的砂繩；將砂繩植入空心微球；將砂繩按需要纏繞在模具上，然后放入模腔，壓制定型。
【專利說(shuō)明】一種含纖維繩、磨料和空心微球的拋磨一體輪的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種含纖維繩、磨料以及空心微球的拋磨一體輪的制備方法，屬于磨具領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前制作的各種拋磨磨具主要有三個(gè)大類并存在以下缺陷:①樹脂砂輪——結(jié)構(gòu)緊密、散熱差、油壓成型、組織致密所致。一般的樹脂結(jié)合劑砂輪(固結(jié)磨具)主要是由磨料、樹脂粘接劑經(jīng)混合、模壓成型、加熱硬化而成，這類砂輪的使用存在著諸如需要大的切削力、工件發(fā)熱嚴(yán)重等缺陷。大氣孔砂輪(固結(jié)磨具)中的氣孔一般是在硬化處理中將填充的能夠在高于130度以上的溫度下燒除(即碳化)的填充劑(如核桃殼、精萘等)燒掉而成。但天然纖維在這種工況下也會(huì)碳化從而失效。
[0003]②麻輪一拋光效率低，如(幾層劍麻縫制在一起，只有端面參與磨削)。中國(guó)專利CN1238254A公開了一種劍麻纖維拋光輪，揭示其制備方法是:采用針刺機(jī)將劍麻短纖維制成氈狀胚料，然后將2-4層劍麻氈狀胚料經(jīng)疊合、縫合成一種劍麻纖維拋光輪。用此種方法制備的劍麻纖維拋光輪存在以下的缺點(diǎn):一、由于所使用的劍麻纖維長(zhǎng)度只有4-12cm，因而拋光輪在使用過(guò)程中劍麻纖維容易脫落，使拋光輪的使用壽命縮短；二、因?yàn)獒槾堂芏鹊南拗疲荒鼙ＷC拋光輪的任何部位都能緊密結(jié)合，因而也會(huì)影響拋光輪的使用效果。
[0004]③尼龍輪——磨料利用率不高，由于尼龍的TG低發(fā)熱會(huì)造成軟化從而造成對(duì)磨料把持力下降，以致于磨料未充分參與磨削就脫落造成浪費(fèi)；同時(shí)還有可能因發(fā)熱發(fā)軟而污染被磨工件表面。
[0005]中國(guó)專利CN2004 I 0029879.9揭示了一種劍麻纖維拋光輪的制造方法，它是將切短的劍麻纖維、合成樹脂和任選的其它植物和無(wú)機(jī)化合物均勻混合、干燥后，熱壓成型。這種方法生產(chǎn)的拋光輪由于是模壓但沒(méi)有帶孔材料以致整個(gè)結(jié)構(gòu)非常致密沒(méi)有空隙，從而容易導(dǎo)致整個(gè)磨削過(guò)程中磨輪表面溫度升高粘接劑失效表面發(fā)黑，原材料斷裂脫落浪費(fèi)；同時(shí)被磨工件也會(huì)表面溫升大從而造成應(yīng)力集中并有可能污染被磨工件表面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種含纖維繩、磨料以及空心微球的拋磨一體輪的制備方法。
[0007]本發(fā)明的上述目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種含纖維繩、磨料和空心微球的拋磨一體輪的制備方法，包括如下步驟:
1)將纖維繩進(jìn)行植入磨料的預(yù)處理，得到含有磨料的砂繩；
2)將步驟I得到的砂繩植入空心微球；
3)將步驟2得到的砂繩按需要纏繞在模具上，然后放入模腔，壓制定型。
[0008]本發(fā)明中的纖維繩包括常規(guī)意義線，即用絲、棉、麻、玻璃纖維、金屬等制成的細(xì)長(zhǎng)可以任意曲折的東西:絲線。棉線。線圈。線材。線繩。也包括常規(guī)意義的繩，即一般有塑料繩、麻繩、尼龍繩、棉繩等種類。隨著工業(yè)的快速發(fā)展，繩子由之前的幾股扭織變成兩股或兩股以上扭織在一起，材料可用，麻、棕、丙綸絲、滌綸絲、棉紗、尼龍絲、玻璃絲等纖維。
[0009]本發(fā)明步驟I所述纖維繩可以是普通市售的纖維繩，也可以是在制備纖維繩的過(guò)程中，加入磨料或含有磨料的砂漿，制成內(nèi)部纖維含有磨料的纖維繩。
[0010]作為優(yōu)選，本發(fā)明步驟I中所述的植入磨料的預(yù)處理可以采用常規(guī)的輥涂、刮涂含有磨料的砂漿，制得砂繩。
[0011]本發(fā)明步驟I中所述的植入磨料的預(yù)處理也可以采用涂底膠植砂復(fù)膠的方式制得砂繩。具體而言是先將纖維繩滾涂一圈粘合劑；然后用重力植砂的方式將磨料滾植在纖維繩上，直到纖維繩上四周都均勻的植上磨料，烘烤制得砂繩。在一個(gè)具體實(shí)例中，粘合劑使用量為每克纖維繩上0.7-0.Sg ;所述粘合劑為(質(zhì)量分?jǐn)?shù)):改性液態(tài)酚醛樹脂液65%，填料:35%，膠水固含量:75-77% ;控制磨料的加入量為每克纖維繩上3-4g。
[0012]本發(fā)明步驟2植入空心微球的方式是將步驟I得到的砂繩噴涂含有空心微球的粘合劑，然后烘干。在一個(gè)具體實(shí)例中，所述粘合劑為為(質(zhì)量分?jǐn)?shù)):改性液態(tài)酚醛樹脂液75%，填料:24%，空心微球1% ;用量為每克纖維繩上0.2-0.3g ;第一次烘烤控制在80±2°C下烘烤60min ;第二次烘烤控制在70±2°C下烘烤30min。
[0013]本發(fā)明步驟3壓制成型的過(guò)程控制在120°C下烘烤4_6h后，平面磨輪固化4h，圓周磨輪固化6h。
[0014]在本發(fā)明中，所述磨料是指銳利、堅(jiān)硬的，用以磨削較軟的材料表面的材料。所述磨料可以是天然磨料，包括但不限于天然剛砂、天然剛玉、石榴石和天然金剛石等；也可以是人工磨料，包括但不限于棕剛玉磨料、白剛玉磨料、單晶剛玉磨料、黑碳化硅磨料、綠碳化硅磨料、立方碳化硅磨料、鈰碳化硅磨料、碳化硼、人造金剛石和立方氮化硼等，以及陶瓷砂輪、樹脂砂輪等的回收砂等。
[0015]在本發(fā)明中，所述纖維繩的纖維可以是天然纖維，即自然界原有的或經(jīng)人工培植的植物上、人工飼養(yǎng)的動(dòng)物上直接取得的纖維,包括但不限于植物纖維、動(dòng)物纖維、礦物纖維。在本發(fā)明一個(gè)具體的實(shí)例中，所述的天然纖維選自種子纖維，如棉、木棉等；或者是葉纖維，如劍麻、蕉麻等；亦或是莖纖維，如苧麻、亞麻、大麻、黃麻等。在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)例中，所述天然纖維選自毛和絲，例如綿羊毛、山羊毛、駱駝毛、兔毛、牦牛毛或桑蠶絲、柞蠶絲等。本發(fā)明中所述的天然纖維還可以是那些棉、麻、毛、絲的回收纖維。
[0016]在本發(fā)明中，所述空心微球包括但不限于玻璃空心微球、樹脂空心微球或高分子空心微球、陶瓷空心微球；直徑20um-10000um。
[0017]在本發(fā)明中，所述纖維繩的纖維還可以是人工纖維，包括但不限于尼龍纖維或玻
璃纖維。
[0018]在本發(fā)明中，粘結(jié)劑可以是酚醛樹脂、脲醛、三聚氰胺甲醛樹脂、環(huán)氧樹脂或者無(wú)機(jī)粘結(jié)劑等，也可以是酚醛樹脂改性，包括脲醛、三聚氰胺甲醛樹脂、環(huán)氧、丙烯酸等改性的酚醛，粘結(jié)劑用量為原料總質(zhì)量20-50%。
[0019]本發(fā)明纖維繩和磨料之間混合比例可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)，改變纖維繩(體積比1%-99%)和磨料(體積比99%-1%)的混合比例，可獲得不同的拋磨效果:在同一個(gè)輪子纖維繩含量多而磨料含量就一定會(huì)減少，這時(shí)拋光效果好；纖維繩含量少而磨料含量就一定會(huì)增加，這時(shí)磨削效率高。采用纖維繩的好處在于，纖維繩在磨削的過(guò)程中不會(huì)發(fā)軟發(fā)黑；同時(shí)纖維繩又能夠作為加強(qiáng)筋增強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
[0020]在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)例中，纖維繩的體積比為80-99%，磨料的體積比為1_20%，此時(shí)拋磨一體輪著重于拋光效果。在此范圍內(nèi)，纖維繩的體積比可以是80%、85%、90%、95%、99%等，磨料的體積比可以是1%、5%、8%、10%、15%、20%。
[0021 ] 在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)例中，纖維繩的體積比為50-80%，磨料的體積比為20-50%,此時(shí)拋磨一體輪兼顧拋光和磨削效果，在此范圍內(nèi)，纖維繩的體積比可以是50%、55%、60%、65%、70%、75% 或 80% ;磨料的體積比可以是 20%、25%、30%、35%、40%、45% 或 50%。
[0022]在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)例中，纖維繩的體積比為20-50%，磨料的體積比為50-80%,此時(shí)拋磨一體輪兼顧拋光和磨削效果。在此范圍內(nèi)，磨料的體積比可以是50%、55%、60%、65%、70%、75% 或 80% ;纖維繩的體積比可以是 20%、25%、30%、35%、40%、45% 或 50%。
[0023]在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)例中，纖維繩的體積比為1_20%，磨料的體積比為80-99%，此時(shí)拋磨一體輪著重于磨削效果。在此范圍內(nèi)，磨料的體積比可以是80%、85%、90%、95%、99%等，纖維繩的體積比可以是1%、5%、8%、10%、15%、20%。
[0024]本發(fā)明有利的之處在于利用纖維繩本身的立體結(jié)構(gòu)形成的表面溝槽更利于磨削、退屑和散熱，同時(shí)為新的自銳銀紋發(fā)展提供條件。纖維繩本身的圓形結(jié)構(gòu)又讓成型過(guò)程中每一根繩子之間一定會(huì)形成一定的孔隙從而形成端面的有利于磨削、退屑和散熱的結(jié)構(gòu)。
[0025]此外，本發(fā)明的空心微球在磨削過(guò)程中受壓破裂后既可以散熱又是自銳裂紋發(fā)展的基礎(chǔ)同時(shí)還是新的刃口 ；同時(shí)在沒(méi)有破裂時(shí)又能夠提高結(jié)構(gòu)的沖擊和彎曲強(qiáng)度，根據(jù)散熱以及磨削效率要求的高低可以改變空心微球的添加量。在磨削中讓微球破裂后形成大小不同并在不同位置分布的磨削韌口，同時(shí)也是散熱通道有利于降低輪子本身和被磨工件表面溫度，從而提高輪子的使用壽命，提高材料的利用率以及減少被磨工件表面被滲碳而造成應(yīng)力集中的可能。按體積比添加空心微球帶來(lái)的效果是添加的量越大，磨拋效率越高，被磨工件和磨輪表面的溫升越少。
[0026]本發(fā)明的拋磨一體輪可以采用兩種典型外觀結(jié)構(gòu):平面拋磨輪和圓周磨拋輪。如圖1或2所述。圖3示出拋磨一體輪的微觀結(jié)構(gòu)。粘結(jié)劑將纖維繩、磨料以及空心微球牢固地結(jié)合在一起。圖4為拋磨一體輪的另一種形式微觀結(jié)構(gòu)示意圖。制作平面拋磨輪時(shí)一面粘有背蓋，而制作圓周拋磨輪時(shí)則無(wú)需背蓋。在本發(fā)明中，背蓋可以是玻纖蓋、劍麻等。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為本發(fā)明的平面拋磨一體輪示意圖。
[0028]圖2為本發(fā)明的圓周拋磨一體輪示意圖。
[0029]圖3為本發(fā)明的磨拋一體輪的微觀結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖4為本發(fā)明的另一種磨拋一體輪的微觀結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖5為本發(fā)明的加熱固化成形模具。
[0032]圖6為本發(fā)明的平面拋磨一體立體圖。
[0033]圖7為本發(fā)明的平面拋磨一體面示意圖。
[0034]圖8為實(shí)施例1平面磨輪試樣1-3纖維繩與磨料體積比變化與磨削比、磨削效率的關(guān)系。
[0035]圖9為實(shí)施例1平面磨輪試樣1-3纖維繩與磨料體積比變化與樣件表面粗糙度的關(guān)系。
[0036]圖10為實(shí)施例1圓周磨輪試樣1-3纖維繩與磨料體積比變化與磨削比、磨削效率的關(guān)系。
[0037]圖11為實(shí)施例1圓周磨輪試樣1-3纖維繩與磨料體積比變化與樣件表面粗糙度的關(guān)系。
[0038]圖12為實(shí)施例2平面磨輪試樣4-6空心微球與磨料體積比變化與磨削比、磨削效率的關(guān)系。
[0039]圖13為實(shí)施例2平面磨輪試樣4-6空心微球與磨料體積比變化與樣件表面粗糙度的關(guān)系。
[0040]圖14為實(shí)施例2圓周磨輪試樣4-6空心微球與磨料體積比變化與磨削比、磨削效率的關(guān)系。
[0041]圖15為實(shí)施例2圓周磨輪試樣4-6空心微球與磨料體積比變化與樣件表面粗糙度的關(guān)系。
[0042]圖16為實(shí)施例2圓周磨輪試樣7-9空心微球與磨料體積比達(dá)到或超過(guò)臨界值與磨削比、磨削效率的關(guān)系。
[0043]圖17為實(shí)施例2圓周磨輪試樣7-9空心微球與磨料體積比達(dá)到或超過(guò)臨界值與樣件表面粗糙度的關(guān)系。
[0044]圖18為實(shí)施例1的工藝流程圖。
[0045]圖19為實(shí)施例1的另一種工藝流程。
[0046]圖20為本發(fā)明砂繩纏繞模具制成的拋磨一體輪示意圖。
[0047]圖21為本發(fā)明砂繩纏繞模具制成的拋磨一體輪另一種示意圖。
[0048]圖中，I為背蓋、2為拋磨盤、3為空心微球、4為纖維繩、5粘結(jié)劑、6磨料、7為纖維繩、磨料、空心微球和粘結(jié)劑混合物、8為金屬型腔模具、9為纖維砂繩、10為法蘭盤(骨架)。
【具體實(shí)施方式】
[0049]實(shí)施例1 (探索纖維繩與磨料混合體積比與拋磨效果的關(guān)系)。
[0050]配方1:
【權(quán)利要求】
1.一種含纖維繩、磨料和空心微球的拋磨一體輪的制備方法，包括如下步驟: 1)將纖維繩進(jìn)行植入磨料的預(yù)處理，得到含有磨料的砂繩； 2)將步驟I得到的砂繩植入空心微球； 3)將步驟2得到的砂繩按需要纏繞在模具上，然后放入模腔，壓制定型。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，步驟I所述預(yù)處理是采用輥涂、刮涂含有磨料的砂漿，制得砂繩。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，步驟I所述預(yù)處理是將先將纖維繩滾涂一圈粘合劑，然后用重力植砂的方式將磨料滾植在纖維繩上，直到纖維繩上四周都均勻的植上磨料，烘烤制得砂繩。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，步驟2植入空心微球的方式是將步驟I得到的砂繩噴涂含有空心微球的粘合劑，然后烘干。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，所述粘合劑使用量為每克纖維繩上0.7-0.Sg ;所述粘合劑為(質(zhì)量分?jǐn)?shù)):改性液態(tài)酚醛樹脂液65%，填料:35%，膠水固含量:75-77% ;控制磨料的加入量為每克纖維繩上3-4g。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，所述粘合劑為為(質(zhì)量分?jǐn)?shù)):改性液態(tài)酚醛樹脂液75%，填料:24%，空心微球1% ;用量為每克纖維繩上0.2-0.3g ;第一次烘烤控制在80±2°C下烘烤60min ;第二次烘烤控制在70 ±2 °C下烘烤30min。
7.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其中所述磨料選自天然剛砂、天然剛玉、石榴石、天然金剛石、棕剛玉磨料、白剛玉磨料、單晶剛玉磨料、黑碳化硅磨料、綠碳化硅磨料、立方碳化硅磨料、鈰碳化硅磨料、碳化硼、人造金剛石、立方氮化硼或陶瓷砂輪、樹脂砂輪的回收砂。
8.如權(quán)利要求1所述的制備方法，所述纖維繩的纖維為天然纖維或人造纖維；優(yōu)選天然纖維選自棉、木棉、劍麻、蕉麻、苧麻、亞麻、大麻、黃麻、綿羊毛、山羊毛、駱駝毛、兔毛、牦牛毛、桑蠶絲、柞蠶絲或棉、麻、毛、絲的回收纖維；優(yōu)選人造纖維為尼龍纖維、玻璃纖維。
9.如權(quán)利要求1所述的制備方法，所述空心微球選自玻璃空心微球、樹脂空心微球、高分子空心微球、陶瓷空心微球；直徑20um-10000um ;所述空心微球的用量為磨料體積的1-50%ο
10.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其中所述纖維繩與磨料的體積比例為纖維繩1-99%，磨料1-99% ;優(yōu)選所述纖維繩與磨料的體積比為纖維繩80-99%，磨料1-20% ;或纖維繩50-80%，磨料20-50% ;或纖維繩20-50%，磨料50-80% ;或纖維繩1_20%，磨料80_99%。
【文檔編號(hào)】B24D18/00GK103552003SQ201310552971
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】謝澤 申請(qǐng)人:謝澤