專利名稱：一種高精密研磨涂附磨具及其生產(chǎn)工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械精加工磨具技術(shù)，尤其是一種高精密研磨涂附磨具及其生產(chǎn)方法。㈡背景技術(shù):隨著我國(guó)工業(yè)的持續(xù)發(fā)展，產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，工業(yè)企業(yè)、軍工企業(yè)對(duì)精度的要求越來越高，而高精度研磨材料也是我國(guó)機(jī)械工業(yè)一直懸而未決的材料。發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車、飛機(jī)的心臟，為汽車、飛機(jī)提供動(dòng)力，簡(jiǎn)單講發(fā)動(dòng)機(jī)就是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，即將汽油、柴油或天然氣的能量通過在密封的氣缸內(nèi)燃燒氣體膨脹推動(dòng)活塞做功而轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，這就是發(fā)動(dòng)機(jī)最基本的原理。發(fā)動(dòng)機(jī)的所有結(jié)構(gòu)都是為能量轉(zhuǎn)換服務(wù)的，現(xiàn)在的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)不僅注重動(dòng)力的體現(xiàn)，更加注重能源消耗、尾氣排放等與環(huán)境保護(hù)相關(guān)的方面。而汽車發(fā)動(dòng)機(jī)能源浪費(fèi)的主要原因是由于與發(fā)動(dòng)機(jī)有關(guān)的曲軸、凸輪軸、活塞、氣缸之間的摩擦阻力與靜吸引力過大從而導(dǎo)致阻力增加、能量轉(zhuǎn)換降低。而摩擦阻力的產(chǎn)生正是由于曲軸、凸輪軸研磨不夠精密，靜吸引力的產(chǎn)生則是由于氣缸與活塞的研磨精度未達(dá)到最佳值從而在氣缸、活塞與汽油之間產(chǎn)生一種阻礙活塞運(yùn)動(dòng)的力，漏氣使能量轉(zhuǎn)換降低。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪軸具有復(fù)雜的曲面，對(duì)加工精度和表面粗糙度要求較高；凸輪升程誤差±0.03mm,基圖徑向跳動(dòng)0.02mm,凸輪表面粗糙度< 0.5 μ m。目前國(guó)內(nèi)大部分凸輪軸生產(chǎn)企業(yè)仍然廣泛使用機(jī)械靠模凸輪磨床仿形磨削凸輪軸，這樣凸輪軸的輪廓精度直接受到磨床靠模樣板制造精度的影響，靠磨削的多片凸輪樣板很難保證它們的輪廓精度的一致性。在加工效率方面，我國(guó)工業(yè)應(yīng)用的國(guó)產(chǎn)凸輪軸磨床難以滿足汽車工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)對(duì)加工效率和加工精度的需要。對(duì)于渦輪風(fēng)扇飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，渦扇葉片的平衡度對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能影響很大，如果渦扇的葉片重量、厚薄不一致的話就會(huì)引起渦扇葉片的喘振從而引起共振，為了避免此現(xiàn)象的產(chǎn)生，在渦扇葉片的研磨過程中就需要用高精密、高強(qiáng)度的研磨工具來加工。目前進(jìn)行高精度研磨加工的工具主要是采用涂附磨具，而現(xiàn)有公知的涂附磨具最高精度通常只達(dá)到10 μ m級(jí)，這使零件的加工精度受到了嚴(yán)重的制約，也使產(chǎn)品的性能提高受到了制約。因此專用于汽車、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的高精密研磨磨具的需要迫在眉睫。曰發(fā)明內(nèi)容:本發(fā)明的目的就是要解決現(xiàn)有涂附磨具不能滿足汽車、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)零部件高精密研磨加工的問題，提供一種高精密研磨涂附磨具及其生產(chǎn)方法。研究表明，涂附磨具的研磨精度決定于磨料的選用和磨料在磨具中的突出高度，磨料的粒度和硬度也是關(guān)鍵。因此本發(fā)明采用了特殊的生產(chǎn)工藝來選取磨料。本發(fā)明的具體方案是:高精密研磨涂附磨具，具有基材，基材表面上涂覆有底膠層，底膠層上面植有磨料層，并涂有復(fù)膠層，其特征是:磨料層厚度為20 μ m，磨料層突出復(fù)膠層的磨削工作部分為0.1-1 μ m,且底膠層的厚度為13 15 μ m,復(fù)膠層厚度為6 8 μ m。本發(fā)明磨具中所述磨料層中的磨料粒徑為20μπι，莫氏硬度為9.7，顯微硬度為7300 10000kg/mm2。本發(fā)明高精密研磨涂附磨具的工藝方法，其特征是:
(O磨料制備:選用莫氏硬度為9.7，顯微硬度為7300 10000kg/mm2的磨料；首先采用篩分法選取粒徑小于1400 μ m以下的磨料，再采用沉降管法選取粒徑小于61 μ m以下的磨料，然后送入流化床氣流粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，粉碎后的磨料采用15%濃度的硫酸加熱酸洗，加熱溫度控制在70 8 O °C，采用清水沖洗至中性，最后采用水洗沉降法分級(jí)，選取粒徑為20 μ m的磨料,干燥成品。(2)磨具制造:將上述制備的磨料送入植砂機(jī)組在基材上涂底膠并且靜電植砂，再經(jīng)固化爐固化，通過膠槽涂復(fù)膠、并經(jīng)固化、熱氣加濕、90度柔曲、45度柔曲、印刷、收卷，包裝成品。本發(fā)明生產(chǎn)方法中，磨料制備的水洗沉降法分級(jí)工序中加入了重量百分比為1%-2%的烷基萘磺酸鹽作為陰離子表面活性劑，和重量百分比為1.5%-3%的烷基酚聚氧乙烯醚為非離子活性劑，沉降時(shí)間1-2小時(shí)。本發(fā)明采用篩分法，沉降管法進(jìn)行初分，并引入流化床氣流粉碎工藝進(jìn)行粉碎，再經(jīng)酸洗和水洗沉降法最后分級(jí)，得到粒徑為20 μ m左右的磨料，以確保高精度磨具材料的需要。本發(fā)明是將多種分級(jí)方法及先進(jìn)的粉碎工藝進(jìn)行有機(jī)綜合。本發(fā)明中的流化床氣流粉碎工藝屬于磨料微粉破碎工藝一流化床氣流粉碎工藝。氣流粉碎屬于無介質(zhì)粉碎，它是以壓縮空氣為動(dòng)力值，對(duì)粉碎物料施以驅(qū)動(dòng)力，使之相互碰撞、摩擦、表面剝離而達(dá)到超細(xì)粉碎的目的。此方法幾乎不引入外來介質(zhì)，所以該方法粉碎的磨料純度和均勻度都較高。本發(fā)明中的水洗沉降法，其原理為:同一比重的顆粒在水中的沉降速度因其粒徑不同而又差異，顆粒大的沉降速度快，顆粒小的沉降速度慢，從而進(jìn)行粒度分級(jí)。而顆粒在水中受到的力一般有三種:一是重力，二是水的浮力，三是水與顆粒之間的摩擦阻力，而摩擦阻力與顆粒的沉降速度、顆粒與介質(zhì)的接觸面積以及水的黏度有關(guān)。由于微粉粒度較細(xì)，磨料之間的接觸面積較大，為了避免磨料發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，在水洗時(shí)需要加入表面活性劑從而使磨料表面帶有相同的電荷而相互排斥從而分散開來。本發(fā)明涂附磨具具有強(qiáng)度高、韌性好、自銳性好，研磨精度高等特點(diǎn)，本發(fā)明的磨削精度可達(dá)I μ m，最高可達(dá)0.1 μ m。本發(fā)明應(yīng)用于汽車、飛機(jī)的零部件加工中，可大大提高加工精度，最終提高產(chǎn)品的工作性能，節(jié)約能源。本發(fā)明還可拓展用于航空航天、軍工等高端產(chǎn)品零件的精密研磨加工。㈣


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圖1是本發(fā)明涂附磨具的斷面視圖。圖中:1-基材，2-底膠層，3-復(fù)膠層，4-磨料層。㈤具體實(shí)施方式
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參見圖1，本發(fā)明涂附磨具具有基材1，基材(專用紙帶或布帶)表面上涂覆有底膠層2(可選用環(huán)氧樹脂作底膠)，底膠層2上面植有磨料層4，并涂有復(fù)膠層3(可選用酚醛樹脂做復(fù)膠)，特別是:磨料層4厚度為20 μ m,磨料層4突出復(fù)膠層3的磨削工作部分為0.1-1 μ m,具體為0.5 μ m，且底膠層2的厚度為13 15 μ m,具體為13.6 μ m,復(fù)膠層3厚度為6 8 μ m,具體為 6.8 μ m。本實(shí)施例中所述磨料層4中的磨料粒徑為20 μ m，莫氏硬度為9.7，顯微硬度為7300 10000kg/mm2。本實(shí)施例中所述的一種高精密研磨涂附磨具的工藝方法，其特征是:
(O磨料制備:選用莫氏硬度為9.7，顯微硬度為7300 10000kg/mm2的磨料(如棕剛玉、鋯剛玉，剛玉復(fù)合磨料等)；首先采用篩分法選取粒徑小于1400 μ m以下的磨料，再采用沉降管法選取粒徑小于61 μ m以下的磨料，然后送入流化床氣流粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，粉碎后的磨料采用15%濃度的硫酸加熱酸洗，加熱溫度控制在70 8 O °C，采用清水沖洗至中性，最后采用水洗沉降法分級(jí)，選取粒徑為20 μ m左右的磨料，干燥成品。(2)磨具制造:采用常規(guī)技術(shù)將上述制備的磨料送入植砂機(jī)組在基材上涂底膠層2并且靜電植砂，再經(jīng)固化爐固化，通過膠槽涂復(fù)膠層3、并經(jīng)固化、熱氣加濕、90度柔曲、45度柔曲、印刷、收卷，包裝成品。本實(shí)施例中在磨料制備的水洗沉降法分級(jí)工序中加入了重量百分比為1%_2%的烷基萘磺酸鹽作為陰離子表面活性劑，和重量百分比為1.5%-3%的烷基酚聚氧乙烯醚為非離子活性劑，沉降時(shí)間1-2小時(shí)。
權(quán)利要求
1.一種高精密研磨涂附磨具，具有基材，基材表面上涂覆有底膠層，底膠層上面植有磨料層，并涂有復(fù)膠層，其特征是:磨料層厚度為20 μ m，磨料層突出復(fù)膠層的磨削工作部分為0.1-1 μ m,且底膠層的厚度為13 15 μ m,復(fù)膠層厚度為6 8 μ m。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精密研磨涂附磨具，其特征是:所述磨料層中的磨料粒徑為20 μ m,莫氏硬度為9.7,顯微硬度為7300 10000kg/mm2。
3.生產(chǎn)權(quán)利要求1所述的一種高精密研磨涂附磨具的工藝方法，其特征是: (O磨料制備:選用莫氏硬度為9.7，顯微硬度為7300 10000kg/mm2的磨料；首先采用篩分法選取粒徑小于1400 μ m以下的磨料，再采用沉降管法選取粒徑小于61 μ m以下的磨料，然后送入流化床氣流粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，粉碎后的磨料采用15%濃度的硫酸加熱酸洗，加熱溫度控制在70 8 O °C，采用清水沖洗至中性，最后采用水洗沉降法分級(jí)，選取粒徑為20 μ m的磨料,干燥成品； (2)磨具制造:將上述制備的磨料送入植砂機(jī)組在基材上涂底膠并且靜電植砂，再經(jīng)固化爐固化，通過膠槽涂復(fù)膠、并經(jīng)固化、熱氣加濕、90度柔曲、45度柔曲、印刷、收卷，包裝成品O
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述生產(chǎn)高精密研磨涂附磨具的工藝方法，其特征是:在磨料制備的水洗沉降法分級(jí)工序中加入了重量百分比為1%_2%的烷基萘磺酸鹽作為陰離子表面活性劑，和重量百分比為1.5%-3%的烷基酚聚氧乙烯醚為非離子活性劑，沉降時(shí)間1-2小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及機(jī)械精加工磨具，是一種高精密研磨涂附磨具，它具有基材，基材表面上涂覆有底膠層，底膠層上面植有磨料層，并涂有復(fù)膠層，其特征是磨料層厚度為20μm，磨料層突出復(fù)膠層的磨削工作部分為0.1-1μm，且底膠層的厚度為13～15μm，復(fù)膠層厚度為6～8μm；本發(fā)明的生產(chǎn)工藝方法是首先采用特殊工藝選取粒徑為20μm的高硬度磨料，再采用常規(guī)靜電植砂工藝制造涂附磨具，本發(fā)明磨具具有強(qiáng)度高、韌性好、自銳性好，研磨精度高等特點(diǎn)，主要用于汽車、飛機(jī)及軍工產(chǎn)品中的高精密研磨加工。
文檔編號(hào)B24D3/28GK103072096SQ20111032941
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2011年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月26日
發(fā)明者詹學(xué)良 申請(qǐng)人:湖北天馬研磨材料有限公司