本發(fā)明屬于機(jī)械制造與加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種外圓、端面同步磨削用砂輪及其制備方法。

背景技術(shù)：

在磨削帶臺(tái)階的環(huán)狀或棒狀工件時(shí)，工件的外圓與臺(tái)階端面均需加工到一定的尺寸和表面質(zhì)量，現(xiàn)用的外圓磨砂輪，包括sic砂輪、超硬砂輪及復(fù)合材料基體超硬砂輪均能實(shí)現(xiàn)該類工件的磨削加工，但是存在一定的缺陷和不足。

sic砂輪磨削加工該類工件，可實(shí)現(xiàn)外圓和端面同步磨削，但效率低，砂輪修整頻繁，使用壽命低。

鋁基體和鋼基體超硬砂輪因基體不能與磨料層同步損耗，可以分外圓、端面兩道工序磨削該類工件，加工效率低。

公開(kāi)號(hào)為cn201210274354的中國(guó)專利公開(kāi)了一種纖維增強(qiáng)基體及制備方法，雖然能夠很好的對(duì)砂輪基體進(jìn)行增強(qiáng)并實(shí)現(xiàn)同步磨削，但所選用的主要原料為酚醛樹(shù)脂，耐熱性較低，其制成的砂輪難以承受在高速磨削時(shí)產(chǎn)生的高磨削熱，且基體制備工藝較復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)目前砂輪存在的問(wèn)題，提供一種外圓、端面同步磨削用砂輪及其制備方法，制備的砂輪基體具有韌性好、強(qiáng)度高和耐熱性高的優(yōu)點(diǎn)，制備的砂輪磨削效率高，修整次數(shù)少，制備工藝簡(jiǎn)單、成本低。

本發(fā)明的目的是以下述方式實(shí)現(xiàn)的：

一種外圓、端面同步磨削用砂輪，包括基體和磨料層，基體由以下重量份的原料制成：亞胺樹(shù)脂粉10-20份，金屬粉60-85份，樹(shù)脂膠2-10份，金屬膠1-5份，硅烷偶聯(lián)劑2.5-5.5份，磨料層為樹(shù)脂砂輪環(huán)、陶瓷砂輪環(huán)或砂輪結(jié)塊。

亞胺樹(shù)脂粉為聚酰亞胺樹(shù)脂粉、改性的聚酰亞胺樹(shù)脂粉或雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂粉中的至少一種。

金屬粉為銅粉或鋁粉中的至少一種。

硅烷偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑為kh560硅烷偶聯(lián)劑或kh550硅烷偶聯(lián)劑。

如權(quán)利要求1-5任一所上述的外圓、端面同步磨削用砂輪的制備方法，具體步驟如下：

（1）將亞胺樹(shù)脂粉、金屬粉、樹(shù)脂膠、金屬膠和硅烷偶聯(lián)劑混合并攪拌均勻；

（2）將步驟（1）所得基體混合料澆注到磨料層中，固化20-30min；

（3）將步驟（2）得到的砂輪放入烘箱中保溫，保溫結(jié)束后取出砂輪；

（4）對(duì)基體和磨料層進(jìn)行機(jī)械加工，最終檢驗(yàn)入庫(kù)。

步驟（3）中的升溫、保溫曲線為：室溫經(jīng)30min升至80℃，保溫30min，經(jīng)30min升至150℃，保溫60min，經(jīng)60min升溫至200℃，保溫180min。

本發(fā)明的砂輪用復(fù)合基體材料主要由亞胺樹(shù)脂粉、金屬粉、樹(shù)脂膠、金屬膠和硅烷偶聯(lián)劑組成，各組分的主要作用如下：

亞胺樹(shù)脂粉作為基體材料中的連續(xù)相，主要起骨架作用，在升溫固化后形成交聯(lián)互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可提高基體與磨料層的粘接強(qiáng)度，金屬粉具有填充增強(qiáng)、導(dǎo)熱等作用；

樹(shù)脂膠主要成分為改性環(huán)氧樹(shù)脂有機(jī)物，具有良好的力學(xué)性能和膠結(jié)強(qiáng)度，韌性好，分子鏈中官能團(tuán)上含有的酯環(huán)、芳香環(huán)和其它改性基團(tuán)提高了其熱變形溫度和熱穩(wěn)定性，使其具有較好的耐高溫性能；

金屬膠為橡膠金屬?gòu)?fù)合膠體系，該粘接膠自身具有較高的內(nèi)聚力，分子中含有較多的雙鍵和三鍵基團(tuán)，與樹(shù)脂和金屬的親和作用強(qiáng)，在加熱后，其化學(xué)鍵之間相互作用形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，膠結(jié)強(qiáng)度高；

硅烷偶聯(lián)劑為同時(shí)含有兩種不同化學(xué)性質(zhì)基團(tuán)的有機(jī)硅化合物，具有能和無(wú)機(jī)質(zhì)材料（如無(wú)機(jī)填料、金屬等）化學(xué)結(jié)合的反應(yīng)基團(tuán)及與有機(jī)質(zhì)材料（合成樹(shù)脂等）化學(xué)結(jié)合的反應(yīng)基團(tuán)，具有提高各組分之間粘接作用力的效果。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果：

1）本發(fā)明選用樹(shù)脂膠、金屬膠混合使用澆注基體，有效的粘接樹(shù)脂、金屬物相，提升了粘接和其他性能的效用，增加了基體的剛性、韌性、導(dǎo)熱性和耐高溫性能，在砂輪磨削加工過(guò)程中可與磨料層同步損耗，不影響砂輪的性能和加工工件的表面質(zhì)量；

2）可實(shí)現(xiàn)工件的外圓、端面同步磨削加工，磨削效率高，修整次數(shù)少；

3）制備工藝簡(jiǎn)單、成本低。

具體實(shí)施方式

樹(shù)脂膠為市售產(chǎn)品，購(gòu)自株洲世林聚合物有限公司；金屬膠為市售產(chǎn)品，購(gòu)自深圳市永耐特膠業(yè)有限公司，kh560硅烷偶聯(lián)劑或kh550硅烷偶聯(lián)劑為市售產(chǎn)品，購(gòu)自南京曙光化工集團(tuán)有限公司，改性的聚酰亞胺樹(shù)脂粉為市售產(chǎn)品，購(gòu)自沁陽(yáng)市天益化工有限公司，樹(shù)脂砂輪環(huán)、陶瓷砂輪環(huán)和砂輪結(jié)塊均為市售產(chǎn)品，購(gòu)自白鴿磨料磨具有限公司超硬制品分公司。

實(shí)施例1：

一種外圓、端面同步磨削用砂輪，包括基體和磨料層，基體由以下重量份的原料制成：亞胺樹(shù)脂粉10-20份，金屬粉60-85份，樹(shù)脂膠2-10份，金屬膠1-5份，硅烷偶聯(lián)劑2.5-5.5份，磨料層為樹(shù)脂砂輪環(huán)、陶瓷砂輪環(huán)或砂輪結(jié)塊。

亞胺樹(shù)脂粉為聚酰亞胺樹(shù)脂粉、改性的聚酰亞胺樹(shù)脂粉或雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂粉中的至少一種。

金屬粉為銅粉或鋁粉中的至少一種。

硅烷偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑為kh560硅烷偶聯(lián)劑或kh550硅烷偶聯(lián)劑。

如權(quán)利要求1-5任一所上述的外圓、端面同步磨削用砂輪的制備方法，具體步驟如下：

（1）將亞胺樹(shù)脂粉、金屬粉、樹(shù)脂膠、金屬膠和硅烷偶聯(lián)劑混合并攪拌均勻；

（2）將步驟（1）所得基體混合料澆注到磨料層中，固化20-30min；

（3）將步驟（2）得到的砂輪放入烘箱中保溫，保溫結(jié)束后取出砂輪；

（4）對(duì)基體和磨料層進(jìn)行機(jī)械加工，最終檢驗(yàn)入庫(kù)。

步驟（3）中的升溫、保溫曲線為：室溫經(jīng)30min升至80℃，保溫30min，經(jīng)30min升至150℃，保溫60min，經(jīng)60min升溫至200℃，保溫180min。

實(shí)施例2：

一種外圓、端面同步磨削用砂輪，包括基體和磨料層，基體由以下重量份的原料制成：聚酰亞胺樹(shù)脂粉10kg，銅粉60kg，樹(shù)脂膠2kg，金屬膠1kg，kh560硅烷偶聯(lián)劑2.5kg，磨料層為樹(shù)脂金剛石砂輪環(huán)，規(guī)格尺寸為1a8ф80.5mm*30mm*ф60mm。

具體步驟如下：

（1）將亞胺樹(shù)脂粉、金屬粉、樹(shù)脂膠、金屬膠和硅烷偶聯(lián)劑混合并攪拌均勻；

（2）將步驟（1）所得基體混合料澆注到磨料層中，固化20min；

（3）將步驟（2）得到的砂輪放入烘箱中保溫，保溫結(jié)束后取出砂輪；

（4）對(duì)基體和磨料層進(jìn)行機(jī)械加工，最終檢驗(yàn)入庫(kù)。

步驟（3）中的升溫、保溫曲線為：室溫經(jīng)30min升至80℃，保溫30min，經(jīng)30min升至150℃，保溫60min，經(jīng)60min升溫至200℃，保溫180min。

實(shí)施例3：

一種外圓、端面同步磨削用砂輪，包括基體和磨料層，基體由以下重量份的原料制成：改性的聚酰亞胺樹(shù)脂粉12kg，銅粉65kg，樹(shù)脂膠4kg，金屬膠2kg，kh560硅烷偶聯(lián)劑3kg，磨料層為陶瓷金剛石砂輪環(huán)，規(guī)格尺寸為1a8ф101mm*20mm*ф80mm。

具體步驟如下：

（1）將亞胺樹(shù)脂粉、金屬粉、樹(shù)脂膠、金屬膠和硅烷偶聯(lián)劑混合并攪拌均勻；

（2）將步驟（1）所得基體混合料澆注到磨料層中，固化22min；

（3）將步驟（2）得到的砂輪放入烘箱中保溫，保溫結(jié)束后取出砂輪；

（4）對(duì)基體和磨料層進(jìn)行機(jī)械加工，最終檢驗(yàn)入庫(kù)。

步驟（3）中的升溫、保溫曲線為：室溫經(jīng)30min升至80℃，保溫30min，經(jīng)30min升至150℃，保溫60min，經(jīng)60min升溫至200℃，保溫180min。

實(shí)施例4：

一種外圓、端面同步磨削用砂輪，包括基體和磨料層，基體由以下重量份的原料制成：雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂粉14kg，銅粉70kg，樹(shù)脂膠5kg，金屬膠3kg，kh560硅烷偶聯(lián)劑3.5kg，磨料層為陶瓷cbn砂輪節(jié)塊，數(shù)量為24個(gè)，規(guī)格尺寸為1a1r350mm*40mm*127mm*10mm。

具體步驟如下：

（1）將亞胺樹(shù)脂粉、金屬粉、樹(shù)脂膠、金屬膠和硅烷偶聯(lián)劑混合并攪拌均勻；

（2）將步驟（1）所得基體混合料澆注到磨料層中，固化24min；

（3）將步驟（2）得到的砂輪放入烘箱中保溫，保溫結(jié)束后取出砂輪；

（4）對(duì)基體和磨料層進(jìn)行機(jī)械加工，最終檢驗(yàn)入庫(kù)。

步驟（3）中的升溫、保溫曲線為：室溫經(jīng)30min升至80℃，保溫30min，經(jīng)30min升至150℃，保溫60min，經(jīng)60min升溫至200℃，保溫180min。

實(shí)施例5：

一種外圓、端面同步磨削用砂輪，包括基體和磨料層，基體由以下重量份的原料制成：聚酰亞胺樹(shù)脂粉8kg、改性的聚酰亞胺樹(shù)脂粉8kg，鋁粉75kg，樹(shù)脂膠6kg，金屬膠4kg，kh550硅烷偶聯(lián)劑4kg，磨料層為陶瓷cbn砂輪節(jié)塊，數(shù)量為24個(gè)，規(guī)格尺寸為1a1r350mm*40mm*127mm*10mm。

具體步驟如下：

（1）將亞胺樹(shù)脂粉、金屬粉、樹(shù)脂膠、金屬膠和硅烷偶聯(lián)劑混合并攪拌均勻；

（2）將步驟（1）所得基體混合料澆注到磨料層中，固化26min；

（3）將步驟（2）得到的砂輪放入烘箱中保溫，保溫結(jié)束后取出砂輪；

（4）對(duì)基體和磨料層進(jìn)行機(jī)械加工，最終檢驗(yàn)入庫(kù)。

步驟（3）中的升溫、保溫曲線為：室溫經(jīng)30min升至80℃，保溫30min，經(jīng)30min升至150℃，保溫60min，經(jīng)60min升溫至200℃，保溫180min。

實(shí)施例6：

一種外圓、端面同步磨削用砂輪，包括基體和磨料層，基體由以下重量份的原料制成：改性的聚酰亞胺樹(shù)脂粉9kg、雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂粉9kg，鋁粉80kg，樹(shù)脂膠8kg，金屬膠4.5kg，kh550硅烷偶聯(lián)劑4.5kg，磨料層為陶瓷金剛石砂輪環(huán)，規(guī)格尺寸為1a8ф101mm*20mm*ф80mm。

具體步驟如下：

（1）將亞胺樹(shù)脂粉、金屬粉、樹(shù)脂膠、金屬膠和硅烷偶聯(lián)劑混合并攪拌均勻；

（2）將步驟（1）所得基體混合料澆注到磨料層中，固化28min；

（3）將步驟（2）得到的砂輪放入烘箱中保溫，保溫結(jié)束后取出砂輪；

（4）對(duì)基體和磨料層進(jìn)行機(jī)械加工，最終檢驗(yàn)入庫(kù)。

步驟（3）中的升溫、保溫曲線為：室溫經(jīng)30min升至80℃，保溫30min，經(jīng)30min升至150℃，保溫60min，經(jīng)60min升溫至200℃，保溫180min。

其中的亞胺樹(shù)脂粉還可以是任意比例的聚酰亞胺樹(shù)脂粉和雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂粉。

實(shí)施例7：

一種外圓、端面同步磨削用砂輪，包括基體和磨料層，基體由以下重量份的原料制成：聚酰亞胺樹(shù)脂粉6kg、改性的聚酰亞胺樹(shù)脂粉6kg、雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂粉8kg，銅粉40kg、鋁粉45kg，樹(shù)脂膠10kg，金屬膠5kg，kh550硅烷偶聯(lián)劑5.5kg，磨料層為樹(shù)脂金剛石砂輪環(huán)，規(guī)格尺寸為1a8ф80.5mm*30mm*ф60mm。

具體步驟如下：

（1）將亞胺樹(shù)脂粉、金屬粉、樹(shù)脂膠、金屬膠和硅烷偶聯(lián)劑混合并攪拌均勻；

（2）將步驟（1）所得基體混合料澆注到磨料層中，固化30min；

（3）將步驟（2）得到的砂輪放入烘箱中保溫，保溫結(jié)束后取出砂輪；

（4）對(duì)基體和磨料層進(jìn)行機(jī)械加工，最終檢驗(yàn)入庫(kù)。

步驟（3）中的升溫、保溫曲線為：室溫經(jīng)30min升至80℃，保溫30min，經(jīng)30min升至150℃，保溫60min，經(jīng)60min升溫至200℃，保溫180min。

用實(shí)施例2-7制作的砂輪與現(xiàn)有的sic砂輪和樹(shù)脂金剛石砂輪進(jìn)行測(cè)試對(duì)比，加工余量1.2mm，單次進(jìn)刀量0.015mm，試驗(yàn)結(jié)果如下表1。

上述試驗(yàn)結(jié)果表明，相對(duì)于現(xiàn)有的sic砂輪和樹(shù)脂金剛石砂輪，本發(fā)明制備的砂輪壽命、磨削效率高，修整次數(shù)少，實(shí)現(xiàn)外圓、端面的同步磨削后，較大程度的改善了砂輪的性能和加工效率。

以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明整體構(gòu)思前提下，還可以作出若干改變和改進(jìn)，這些也應(yīng)該視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。