含天然纖維和磨料以及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(kāi)了一種含天然纖維和磨料以及空心微球的拋磨一體輪的制備方法，包括將天然纖維、磨料、空心微球與粘結(jié)劑混合并攪拌均勻；將物料均勻鋪在模腔內(nèi)；油壓機(jī)兩次加壓壓制成型的步驟。
【專利說(shuō)明】含天然纖維和磨料以及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)明涉及一種含天然纖維和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(shù)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(shù)脂結(jié)合劑砂輪(固結(jié)磨具)主要是由磨料、樹(shù)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(kāi)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?，不能保證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CN200410029879.9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(shù)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天然纖維和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:一種含天然纖維和磨料以及空心微球的拋磨一體輪的制備方法，包括如下步驟:
1)將天然纖維、磨料、空心微球與粘結(jié)劑混合并攪拌均勻；
2)將步驟I得到的物料均勻鋪在模腔內(nèi)；
3)油壓機(jī)進(jìn)行第一次加壓壓制成型；
4)卸壓，并烘烤，然后進(jìn)行第二次加壓壓制，然后烘烤固化，緩慢降至室溫后出爐，卸模。[0008]在本發(fā)明中，所述天然纖維是指自然界原有的或經(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，如芒麻、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。
[0009]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(shù)脂砂輪等的回收砂等。
[0010]在本發(fā)明中，所述空心微球具有低密度、高比表面的特性，且其中空部分可容納大量客體分子或大尺寸客體，本發(fā)明采用的空心微球包括但不限于玻璃空心微球、樹(shù)脂空心微球或高分子空心微球、陶瓷空心微球；所述空心微球的直徑20um-30000um。
[0011]在本發(fā)明中，所述粘接劑可以是脲醛、三聚氰胺甲醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂或者無(wú)機(jī)粘結(jié)劑等，也可以是酚醛樹(shù)脂改性，包括脲醛、三聚氰胺甲醛樹(shù)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)量比20?50%。
[0012]本發(fā)明天然纖維和磨料之間混合比例可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)，改變天然纖維(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)輪子天然纖維含量多而磨料含量就一定會(huì)減少，這時(shí)拋光效果好；天然纖維含量少而磨料含量就一定會(huì)增加，這時(shí)磨削效率高。采用天然纖維的好處在于，天然纖維在磨削的過(guò)程中不會(huì)發(fā)軟發(fā)黑；同時(shí)天然纖維又能夠作為加強(qiáng)筋增強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
[0013]在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)例中，天然纖維的體積比為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)，天然纖維的體積比可以是80%、85%、90%,95%,99% 等，磨料的體積比可以是 1%、5%、8%、10%、15%、20%。
[0014]在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)例中，天然纖維的體積比為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)，天然纖維的體積比可以是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%。
[0015]在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)例中，天然纖維的體積比為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% ;天然纖維的體積比可以是 20%、25%、30%、35%、40%、45% 或 50%。
[0016]在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)例中，天然纖維的體積比為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，天然纖維的體積比可以是1%、5%、8%、10%、15%、20%。
[0017]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。同時(shí)，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，有利于降低拋磨盤(pán)本身和被磨工件表面溫度，從而提高使用壽命，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?？招奈⑶虻奶砑恿靠赡芨鶕?jù)實(shí)際需要決定,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。空心微球的加入量基于磨料體積的 1%_50%，可以是 5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45% 等。
[0018]在本發(fā)明中，第一次加壓壓制后80 V下烘烤2h，第二次加壓壓制后120 V下烘烤4~6ho
[0019]本發(fā)明的拋磨一體輪可以采用兩種典型外觀結(jié)構(gòu):平面拋磨一體輪和圓周磨拋一體輪。如圖1或2所述。圖3示出拋磨一體輪的微觀結(jié)構(gòu)，從中可以看出粘結(jié)劑將天然纖維、磨料和空心微球牢固地結(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。不同之處在于中間增加了一層網(wǎng)格劍麻布作為加強(qiáng)筋。制作平面拋磨一體輪時(shí)一面粘有背蓋，而制作圓周拋磨一體輪時(shí)則無(wú)需背蓋。在本發(fā)明中，背蓋可以是玻纖蓋、劍麻等。
[0020]進(jìn)一步的，如圖1和2所示，本發(fā)明的拋磨一體輪的拋磨盤(pán)工作面上還設(shè)置溝槽，對(duì)于平面拋磨一體輪而言，所述溝槽由拋磨盤(pán)中心向四周放射狀延伸；對(duì)于圓周拋磨一體輪而言，所述溝槽沿拋磨盤(pán)工作面豎直排列。所述溝槽更利于磨削、退屑和散熱，降低工件表面殘余應(yīng)力，同時(shí)為新的自銳裂紋發(fā)展提供條件。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本發(fā)明的平面拋磨一體輪示意圖。
[0022]圖2為本發(fā)明的圓周拋磨一體輪示意圖。
[0023]圖3為本發(fā)明的拋磨一體輪的微觀結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖4為本發(fā)明的另一種拋磨一體輪的微觀結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖5為本發(fā)明的加熱固化成形模具。
[0026]圖6為本發(fā)明的平面拋磨一體輪立體圖。
[0027]圖7為本發(fā)明的平面拋磨一體輪斷面示意圖。
[0028]圖8為實(shí)施例1平面拋磨一體輪試樣1-3中天然纖維與磨料體積比變化與磨削t匕、磨削效率的關(guān)系。
[0029]圖9為實(shí)施例1平面拋磨一體輪試樣1-3中天然纖維與磨料體積比變化與樣件表面粗糖度的關(guān)系。
[0030]圖10為實(shí)施例1圓周拋磨一體輪試樣1-3天然纖維與磨料體積比變化與磨削比、磨削效率的關(guān)系。
[0031]圖11為實(shí)施例1圓周拋磨一體輪試樣1-3天然纖維與磨料體積比變化與樣件表面粗糖度的關(guān)系。
[0032]圖12為實(shí)施例2平面拋磨一體輪試樣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。
[0033]圖13為實(shí)施例2平面拋磨一體輪試樣4-6空心微球與磨料體積比變化與樣件表面粗糖度的關(guān)系。
[0034]圖14為實(shí)施例2圓周拋磨一體輪試樣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。
[0035]圖15為實(shí)施例2圓周拋磨一體輪試樣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。[0036]圖16為實(shí)施例2圓周拋磨一體輪試樣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。
[0037]圖17為實(shí)施例2圓周拋磨一體輪試樣7-9空心微球與磨料體積比達(dá)到或超過(guò)臨界值樣件表面粗糙度的關(guān)系。
[0038]圖18為制備拋磨一體輪的工藝流程圖。
[0039]圖19為制備拋磨一體輪的另一種工藝流程圖。
[0040]圖中，I為背蓋、2為拋磨盤(pán)、3為空心微球、4為天然纖維、5為粘結(jié)劑、6為磨料、7為網(wǎng)格劍麻布、8為磨料、樹(shù)脂膠液和空心微球混合物、9為金屬型腔模具。
【具體實(shí)施方式】
[0041]實(shí)施例1 (探索天然纖維與磨料混合體積比與拋磨效果的關(guān)系)
配方:
【權(quán)利要求】
1.一種含天然纖維和磨料以及空心微球的拋磨一體輪的制備方法，包括如下步驟: 1)將天然纖維、磨料、空心微球與粘結(jié)劑混合并攪拌均勻； 2)將步驟I得到的物料均勻鋪在模腔內(nèi)； 3)油壓機(jī)進(jìn)行第一次加壓壓制成型； 4)卸壓，并烘烤，然后進(jìn)行第二次加壓壓制，然后烘烤固化，緩慢降至室溫后出爐，卸模。
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其中所述天然纖維選自棉、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。
3.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(shù)脂砂輪的回收砂。
4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其中所述天然纖維與磨料的體積比例為天然纖維1-99%,磨料 1-99%。
5.如權(quán)利要求4所述的制備方法，其中所述天然纖維與磨料的體積比為天然纖維80-99%,磨料1-20% ;或天然纖維50-80%，磨料20-50% ;或天然纖維20_50%，磨料50-80% ;或天然纖維1-20%，磨料80-99%。
6.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其中所述空心微球選自玻璃空心微球、樹(shù)脂空心微球或高分子空心微球、陶瓷空心微球；所述空心微球直徑為20um-30000um。
7.如權(quán)利要求6所述的制備方法，其中所述空心微球的用量為磨料體積的1-50%。
8.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其中在第一次加壓壓制后80°C下烘烤2h，第二次加壓壓制后120°C下烘烤4-6h。
9.如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述方法制備得到的拋磨一體輪。
【文檔編號(hào)】B24D18/00GK103551997SQ201310552428
【公開(kāi)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