粘結(jié)磨料制品及方法
【專利說明】粘結(jié)磨料制品及方法
【背景技術】
[0001] 粘結(jié)磨料制品具有通過粘結(jié)介質(zhì)而粘結(jié)在一起的磨料顆粒。對于高性能磨料制 品，諸如更快地研磨材料同時滿足緊密度容限而不損害工件的磨削輪的需求增加。
[0002] 諸如磨石、細磨石和磨輪的磨料制品可由固定安裝的電機諸如例如臺式研磨機驅(qū) 動，或附接至手動操作式便攜研磨機并由其驅(qū)動。手動操作式便攜研磨機通常相對于工件 表面W微小角度固定，并且可用于將例如焊道、飛翅、誘口和冒口從鑄件磨掉。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 與常規(guī)粘結(jié)圓盤相比，發(fā)現(xiàn)將磨削層設置在粘結(jié)磨料制品的表面處或粘結(jié)磨料制 品的內(nèi)部令人驚奇地提高切削和磨削性能。具體地，除其它優(yōu)點之外，總切削量令人驚奇地 增大。
[0004] 在一個方面，本公開提供了一種粘結(jié)磨料制品，該粘結(jié)磨料制品包括基質(zhì)和磨削 層。基質(zhì)包含基質(zhì)磨料顆粒和基質(zhì)粘結(jié)劑。磨削層包含垂直取向的磨料顆粒和磨削層粘結(jié) 劑。磨削層設置在粘結(jié)磨料制品的外表面上或至少部分地設置在粘結(jié)磨料制品的內(nèi)部。
[000引在另一方面，本公開提供了一種形成粘結(jié)磨料制品的方法。該方法包括將可垂直 取向的磨料顆粒分散在第一載體上，將磨削層粘結(jié)劑施加至第二載體，使磨削層粘結(jié)劑與 可垂直取向的磨料顆粒接觸；W及使磨削層粘結(jié)劑固化。
[0006] 在另一方面，本公開提供了一種形成粘結(jié)磨料制品的方法，該方法包括將基質(zhì)混 合物施加至磨削層，該基質(zhì)混合物包含可固化的基質(zhì)粘結(jié)劑和基質(zhì)磨料制品，磨削層包含 垂直取向的磨削磨料顆粒;W及使基質(zhì)粘結(jié)劑固化。
【附圖說明】
[0007] 在說明書和附圖中重復使用的參考符號旨在表示本公開相同或類似的特征或元 件。
[0008] 圖IA為根據(jù)實施例的粘結(jié)磨料制品的示意性剖視圖。
[0009] 圖IB為根據(jù)實施例的粘結(jié)磨料制品的示意性剖視圖。
[0010] 圖2為根據(jù)實施例的粘結(jié)磨料制品的示意性剖視圖。
[0011] 圖3為根據(jù)實施例的粘結(jié)磨料制品的示意性剖視圖。
[0012] 圖4A為用于使磨料顆粒垂直取向的裝置的示意圖。
[0013] 圖4B為帶有垂直取向的磨料顆粒的磨料制品的示意性剖視圖。
[0014] 圖5A為帶有垂直取向的磨料顆粒的制品的示意性俯視圖。
[0015] 圖5B為根據(jù)實施例的形成粘結(jié)磨料制品的示意性方法。
[0016] 圖5C為根據(jù)實施例的粘結(jié)磨料制品的透視圖。
[0017] 圖5D為根據(jù)實施例的粘結(jié)磨料制品的透視圖。
[001引室義
[0019] 品文所用，詞語"包含"、"具有"和"包掠'的變型在法律上是等同的且是開放式 的。因此，除了列舉的元件、功能、步驟或限制之外，還可存在其它未列舉的元件、功能、步驟 或限制。
[0020] "粘結(jié)磨料制品"是具有粘結(jié)磨具的磨料制品，包括但不限于磨削輪、磨削盤、磨削 圓筒或任何其它形式的磨料制品。
[0021] 盡管上述繪圖示出了本公開的若干實施例，但如論述中指出，還可W想到其它的 實施例。附圖可能未按比例繪制。在所有附圖中，類似的參考標號可W用來表示類似的部 件。
【具體實施方式】
[0022] 現(xiàn)在參見圖1A，根據(jù)一個實施例的示例性粘結(jié)磨料制品10具有基質(zhì)13和磨削層 16?；|(zhì)13具有兩個相對的主表面:第一主表面21和第二主表面23。磨削層16具有兩個相對 的面，磨削面19和背面17。磨削面19包括垂直取向的磨料顆粒18的遠側(cè)末端并且根據(jù)所采 用的磨料顆粒可W是不平的或起伏的。背面17為基本上平面的復制面，在一個實施例中為 施加垂直取向的磨料顆粒的平面支撐表面。在一個實施例中，磨削層16設置在第一主表面 21或第二主表面23上，由此使得背面17位于基質(zhì)13的近側(cè)并且磨削面19位于基質(zhì)13的遠 側(cè)。
[0023] 基質(zhì)13包括基質(zhì)磨料顆粒12和基質(zhì)粘結(jié)劑14?；|(zhì)13的形狀可W像圓盤、輪、圓筒 或本領域中已知的任何其它合適的形狀?；|(zhì)13可具有開口，該開口包括中屯、開口諸如中 屯、孔。基質(zhì)13可具有帶有中屯、孔的凹陷中屯、。基質(zhì)13可具有背襯，包括紙材、織物、或膜背 襯、或本領域中已知的或W下所述的任何其它背襯或它們的組合。
[0024] 基質(zhì)粘結(jié)劑14W固定構型將基質(zhì)磨料顆粒12保持在基質(zhì)13內(nèi)并且為基質(zhì)13提供 剛性結(jié)構。基質(zhì)粘結(jié)劑14可包含任何合適的有機粘結(jié)劑、樹脂粘結(jié)劑、金屬粘結(jié)劑、陶瓷粘 結(jié)劑或本領域中已知的任何其它粘結(jié)劑諸如W下所述的粘結(jié)劑或它們的組合。
[0025] 基質(zhì)磨料顆粒12可W是本領域中已知的任何磨料顆粒，包括常規(guī)粉碎的磨料顆 粒、成形磨料顆?；騑下所述的任何磨料顆?；蛩鼈兊慕M合?；|(zhì)磨料顆粒12可W無規(guī)分 散在基質(zhì)14內(nèi)，或者可W預定圖案分散在基質(zhì)14內(nèi)。基質(zhì)磨料顆粒12在基質(zhì)14內(nèi)可W是無 規(guī)取向的，或者可W預定取向在基質(zhì)14內(nèi)取向?；|(zhì)磨料顆粒12中的一些、全部可W基本上 類似或平行的取向在基質(zhì)13內(nèi)取向或者均不W基本上類似或平行的取向在基質(zhì)13內(nèi)取向。 基質(zhì)磨料顆粒12中的一些、全部可具有基本上相同的、類似的或不同的尺寸或者均不具有 基本上相同的、類似的或不同的尺寸?；|(zhì)磨料顆粒12中的一些、全部可具有基本上相同 的、類似的或不同的形狀或者均不具有基本上相同的、類似的或不同的形狀。基質(zhì)磨料顆粒 12可包含具有相同或不同化學組成的磨料顆粒，該磨料顆粒具有相同的、類似的、相異的或 不同的化學和物理特性，諸如靜電吸引、硬度和斷裂初度。基質(zhì)磨料顆粒12中的一些、全部 可W完全浸入基質(zhì)14內(nèi)或者均不完全浸入基質(zhì)14內(nèi)?；|(zhì)磨料顆粒12中的一些、全部可W 不完全浸入基質(zhì)14內(nèi)?；|(zhì)磨料顆粒12研磨表面至不同的程度，諸如低磨損、中等磨損、高 磨損或任何其它已知的磨損程度，運取決于諸如基質(zhì)磨料顆粒12的尺寸、幾何結(jié)構、取向和 材料等因素W及諸如表面暴露至基質(zhì)13的壓力和速度等因素。
[0026] 磨削層16包含垂直取向的磨料顆粒18,該垂直取向的磨料顆粒18通過磨削層粘結(jié) 劑20W垂直取向的構型粘結(jié)并保持。在一個實施例中，磨削層16還包含非垂直取向的磨料 顆粒。在一個實施例中，磨削層16具有小于基質(zhì)13的厚度的厚度。在一個實施例中，磨削層 16具有基質(zhì)13的厚度的95 %、或90 %、或85 %、或80 %、或75 %、或70 %、或65 %或60 %或 55%或50%或小于100%但大于0%的任何其它百分比的厚度。在另一個實施例中，磨削層 粘結(jié)劑20足夠厚W便所有垂直取向的顆粒浸入磨削層16內(nèi)。在另一個實施例中，磨削層粘 結(jié)劑20具有小于垂直取向的顆粒18的高度的厚度，由此使得該垂直取向的顆粒18從磨削層 粘結(jié)劑20的暴露表面至少部分地突出。
[0027] 磨削層16可任選地通過粘合劑來粘結(jié)到基質(zhì)13。磨削層16可任選地通過磨削層粘 結(jié)劑20來粘結(jié)到基質(zhì)13。磨削層16可任選地通過另外的粘結(jié)劑層來粘結(jié)到基質(zhì)13,該粘結(jié) 劑層包含本領域中已知的任何合適的粘結(jié)劑，包括W下所述的任何一種或多種合適的粘結(jié) 劑，包括有機粘結(jié)劑、樹脂粘結(jié)劑、金屬粘結(jié)劑或陶瓷粘結(jié)劑。
[0028] 磨削層粘結(jié)劑20W固定構型將垂直取向的磨料顆粒18保持在磨削層16內(nèi)。磨削層 粘結(jié)劑20可包含任何合適的有機粘結(jié)劑、樹脂粘結(jié)劑、金屬粘結(jié)劑、陶瓷粘結(jié)劑或本領域中 已知的任何其它粘結(jié)劑諸如W下所述的粘結(jié)劑或在底膠層中所使用的那些或它們的組合。 可通過將可固化磨削層前體涂布至基質(zhì)13的主表面上來形成磨削層粘結(jié)劑20。磨削層前體 是指施加至基質(zhì)13的可涂覆型材料，該可涂覆型材料可例如通過固化來硬化W形成磨削層 16。還可通過將磨削層前體涂布在可用來組裝磨削層16的任何其它合適的保持表面上來形 成磨削層粘結(jié)劑20。該磨削層前體或磨削層粘結(jié)劑20可W包含例如膠水、酪醒樹脂、氨基塑 料樹脂、脈醒樹脂、=聚氯胺-甲醒樹脂、聚氨醋樹脂、可自由基聚合的多官能（甲基)丙締酸 醋(例如具有側(cè)鏈a，e-不飽和基團的氨基塑料樹脂、丙締酸醋化聚氨醋、丙締酸醋化環(huán)氧樹 月旨、丙締酸醋化異氯脈酸醋）、環(huán)氧樹脂(包括雙-馬來酷亞胺和巧-改性的環(huán)氧樹脂）、異氯 脈酸醋樹脂、W及W下所述的任何粘結(jié)劑或它們的混合物。
[0029] 垂直取向的磨料顆粒18是具有相對于磨削層16垂直取向的預定軸線的磨料顆粒。 該預定軸線可W是穿過制品的任何幾何軸線。在一個實施例中，該預定軸線是穿過垂直取 向的磨料顆粒18中的每個的最長軸線。在另一個實施例中，該預定軸線是穿過垂直取向的 磨料顆粒18中的每個的最短軸線。在另一個實施例中，該預定軸線是穿過垂直取向的磨料 顆粒18中的每個的尖銳研磨頂點的軸線。在另一個實施例中，該預定軸線穿過垂直取向的 磨料顆粒18中的每個的質(zhì)屯、。在其它實施例中，該預定軸線是任何其它幾何軸線。
[0030] 垂直取向的磨料顆粒18包括具有預定軸線的顆粒，該預定軸線可具有相對于磨削 層16不限于30°至90°范圍內(nèi)的任何合適的角度。例如在一個實施例中，該預定軸線與磨削 層16基本上正交?；旧洗怪被蛘坏念A定軸線具有相對于磨削層16接近90°或是在預定 公差內(nèi)的直角的角度。在另一個實施例中，該預定軸線具有小于90°的非垂直的角度，例如 不限于30°至89°范圍內(nèi)的任何角度。
[0031] 在一個實施例中，垂直取向的磨料顆粒18包括具有至少一個相對于磨削層升高的 頂點的磨料顆粒，垂直取向的磨料顆粒18包括磨料顆粒。在另一個實施例中，垂直取向的磨 料顆粒18包括具有至少一個從磨削層16突出的頂點的磨料顆粒。頂點是諸如磨料顆粒的頂 端、端部、點、突出部或任何其它幾何頂點的任何幾何頂點。
[0032] 在一個實施例中，磨削層16中的所有磨料顆粒是垂直取向的磨料顆粒18。在另一 個實施例中，磨削層中的磨料顆粒的至少10重量％是垂直取向的磨料顆粒18。在另一個實 施例中，磨料顆粒的至少20重量％、或至少30重量％、或至少40重量％、或至少50重量％、或 至少60重量％、或至少70重量％、或至少80重量％、或至少90重量％是垂直取向的磨料顆 粒。在其它實施例中，磨削層中的磨料顆粒包含10重量％至100重量％范圍內(nèi)的任何量的垂 直取向的磨料顆粒18。
[0033] 垂直取向的顆粒18可包括成形磨料顆?；蛐纬傻哪チ项w粒。在一個實施例中，成 形磨料顆粒具有多邊形面和多邊形基部。在另一個實施例中，成形磨料顆粒具有=角形面 和梯形基部。在其它實施例中，垂直取向的磨料顆粒18包含本領域中已知的其它磨料顆粒， 包括常規(guī)粉碎磨料顆粒、成形磨料顆?；騑下所述的任何磨料顆?；蛩鼈兊慕M合，該磨料 顆粒設置在磨削層16中使得該顆粒的預定軸線是垂直取向的。在一個實施例中，預定軸線 垂直于=角形成形磨料顆粒的一側(cè)并且延伸穿過=角形成形磨料顆粒的相對頂點或頂端， 使得垂直取向的磨料顆粒如圖IA所示的布置。
[0034] 磨料顆粒可包括如美國專利8,034,137中所公開的成形的破碎磨料顆粒;如美國 專利8，123,828中所公開的磨料碎片、具有開口的成形磨料顆?；虻文チ项w粒;如美國專 利8，142,891中所公開的具有凹面的碟形磨料顆粒;如美國專利8，142,532中所公開的具有 開口的成形磨料顆粒;如已公布的美國專利申請2010/0146867中所公開的具有凹槽的成形 磨料顆粒;如美國專利8,142,531中所公開的具有傾斜側(cè)壁的成形磨料顆粒;如已公布的美 國專利申請2010/0319269中所公開的具有低圓度因子的成形磨料顆粒;如P.C.T.申請PCT/ US2010/057713中所公開的兩端變細的成形磨料顆粒；W及如已公布的美國專利申請2011/ 0146509中所公開的成形磨料顆粒。
[0035] 垂直取向的磨料顆粒18可W無規(guī)分散在磨削層16上，或者可W預定圖案分散在磨 削層16上。垂直取向的顆粒18可W不同取向定向在磨削層16上，使得即使垂直取向的顆粒 18中的每個是基本上垂直取向的，垂直取向的顆粒18中的每個也具有不同的取向。垂直取 向的磨料顆粒16中的一些、全部可W基本上類似的取向或平行的取向在磨削層16上取向或 者均不W基本上類似的取向或平行的取向在磨削層16上