一種微鉆用精磨超硬砂輪及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種微鉆用精磨超硬砂輪及其制備方法，屬于超硬材料及制品技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的微鉆用精磨超硬砂輪包括基體和磨料層，所述磨料層包括如下重量份數(shù)的組分：磨料44?88份、結(jié)合劑60.3?87.9份、填料100.8?142份，所述結(jié)合劑由重量比為1:1?3的聚酰胺樹脂和聚酰亞胺樹脂組成，所述填料為碳化硅、聚四氟乙烯、氧化鈰。本發(fā)明的微鉆用精磨超硬砂輪提高了砂輪的韌性和耐磨性能，改善了砂輪在加工工件過程中的抗震減震性能，提高了工件的質(zhì)量。
【專利說明】
一種微鉆用精磨超硬砂輪及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種微鉆用精磨超硬砂輪及其制備方法，屬于超硬材料及制品技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 微型鉆頭(鉆頭直徑< 1_)主要應(yīng)用于電子元器件、精密模具、航空航天等行業(yè)的 鉆孔加工。隨著科技發(fā)展水平的提高，精密設(shè)備和超精密電子元器件的需求越來越大，精度 要求也越來越高，對相應(yīng)的加工用超細(xì)微鉆(鉆頭直徑< 0.2mm)的質(zhì)量也提出了更高的要 求，而微鉆的鉆尖主刀面刃口質(zhì)量是影響微鉆質(zhì)量的關(guān)鍵因素。
[0003] 在微鉆的生產(chǎn)加工過程中，需要使用刃部外圓磨砂輪、刃部開槽砂輪、鉆尖副刀面 半精磨砂輪和主刀面精磨砂輪等進(jìn)行磨削加工。微鉆鉆尖的質(zhì)量與所用鉆尖磨削砂輪有較 大關(guān)系，當(dāng)砂輪設(shè)計不合理時，在微鉆鉆尖主刀面磨削加工過程中會造成光潔度差、崩口、 鋸齒、大小面或偏心等缺陷的產(chǎn)生，進(jìn)而導(dǎo)致加工出的微鉆出現(xiàn)廢品現(xiàn)象，成品率降低；同 時如果砂輪設(shè)計不合理，會造成修整頻繁，工人勞動強(qiáng)度增大，砂輪的使用壽命降低。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中，一般通過對微鉆磨削砂輪的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化來解決上述問題，如授權(quán) 公告號為CN203245742U的中國實(shí)用新型專利(授權(quán)公告日為2013年10月23日）公開了一種 微鉆刃半精磨用樹脂砂輪，其基體的圓周面是三階梯形狀，磨料層覆蓋在所述基體的三階 梯形狀的圓周面上。該樹脂砂輪可以減少修磨量，降低砂輪的變形程度，提高砂輪使用壽 命。授權(quán)公告號為CN204772141U的中國實(shí)用新型專利(授權(quán)公告日為2015年11月18日）公開 了 一種微鉆刃開槽用樹脂砂輪，砂輪基體側(cè)面繞設(shè)有一圈磨料容置槽，該樹脂砂輪能夠減 少修磨量，降低砂輪的變形程度，提高砂輪的使用壽命。授權(quán)公告號為CN201625801U的中國 實(shí)用新型專利(授權(quán)公告日為2010年11月10日）公開了一種用于電路板鉆孔的微型鉆頭及 其專用加工砂輪，包括用于加工微型鉆頭柱狀鉆身的螺旋狀溝槽的凸緣，所述凸緣與鉆身 接觸的最寬處的寬度超過所述待加工的微型鉆頭的鉆身直徑的85%，該砂輪能夠很好地加 工出微鉆的排肩溝槽，提高微鉆的排肩性能。
[0005] 通過對砂輪的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，能夠提高砂輪的性能，進(jìn)而提高加工出的微鉆的結(jié) 構(gòu)和性能。但是，由于無法改變砂輪的磨料層的韌性和耐磨性，從而無法從根本上提高砂輪 的磨削性能和使用壽命，并提高磨削工件的成品率。
[0006] 從砂輪磨料層的成分方面進(jìn)行改進(jìn)是從根本上提高砂輪磨削性能和使用壽命的 一種有效手段。申請公布號為CN103264359A的中國發(fā)明專利（申請公布日為2013年8月28 日）公開了一種微鉆刃半精磨用樹脂砂輪及其制作方法，該樹脂砂輪包括設(shè)置在基體上的 磨料層，該磨料層由下述重量百分?jǐn)?shù)的原料制備而成:酚醛樹脂粉13.21%-19.05%、金剛 石粉45%-54%、銅粉28.33%-35.95%、酚醛樹脂濕潤劑2%-5%、冰晶石粉3%-8%。該樹 脂砂輪通過減小壓制氣孔，減少夾渣以便樹脂粉很好地粘附于磨料的表面，利于成型，并保 持磨料層的強(qiáng)度以達(dá)到提高砂輪的耐磨度和硬度目的，從而在使用本發(fā)明時可降低砂輪的 修整次數(shù)，提高生產(chǎn)效率，提高砂輪的使用壽命。但是該類樹脂砂輪僅僅用于微鉆刃部的半 精磨加工，不能應(yīng)用于微鉆鉆尖的精磨加工，而且這種砂輪的磨料層與基體結(jié)合力較低，易 導(dǎo)致砂輪韌性低、耐磨性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種韌性高、耐磨性好的微鉆用精磨超硬砂輪。本發(fā)明的 目的還在于提供一種上述微鉆用精磨超硬砂輪的制備方法。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的微鉆用精磨超硬砂輪的技術(shù)方案如下：
[0009] -種微鉆用精磨超硬砂輪，包括基體和磨料層，所述磨料層包括如下重量份數(shù)的 組分:磨料44-88份、結(jié)合劑60.3-87.9份、填料100.8-142份，所述結(jié)合劑由重量比為1:1-3 的聚酰胺樹脂和聚酰亞胺樹脂組成，所述填料為碳化硅、聚四氟乙烯、氧化鈰。
[0010]為了進(jìn)一步提高砂輪的耐磨性，所述碳化硅、聚四氟乙烯、氧化鈰的重量比為 51.2-80:4.8-6:33.6-56〇
[0011] 為了便于加工，所述基體為鋁或者鋁合金。
[0012] 為了提高微鉆鉆尖刀面的加工效果，所述填料的粒徑不大于ΙΟμπι。其中碳化硅的 粒徑不大于2μηι。
[0013] 所述磨料為金剛石。所述磨料的粒度為Μ4/8-Μ0/1。所述磨料層中磨料濃度為50-150〇
[0014] 本發(fā)明的微鉆用精磨超硬砂輪適用于超細(xì)微鉆，一般的，所述微鉆的鉆頭的直徑 不大于0.2mm。
[0015] 所述聚酰胺樹脂為熱塑性樹脂，所述聚酰亞胺樹脂為熱固性樹脂。所述熱塑性聚 酰胺樹脂進(jìn)一步優(yōu)選為PA1012,所述熱固性聚酰亞胺樹脂進(jìn)一步優(yōu)選為如表1所示的熱固 性聚酰亞胺樹脂粉。
[0016] 表1熱固性聚酰亞胺樹脂粉的參數(shù)
[0017]
[0018]所述微鉆用精磨超硬砂輪的砂輪規(guī)格為6A2、11A2或12A2。
[0019] 本發(fā)明的微鉆用精磨超硬砂輪的制備方法的技術(shù)方案如下：
[0020] 上述的微鉆用精磨超硬砂輪的制備方法，包括如下步驟：
[0021] 將磨料、結(jié)合劑、填料均勻混合，在170-250°C下壓制在基體上并保溫15-60min，即 得。
[0022] 所述壓制的壓力為20_200MPa。壓制所使用的成型設(shè)備為200噸壓機(jī)。
[0023]為了充分提高各組分原料混合的均勻性，所述均勻混合采用如下方式:先研磨混 合30min，再篩混5-6次。其中，篩混的具體步驟為：1)選用200目以細(xì)篩網(wǎng)及干凈毛刷;2)將 原料置于篩網(wǎng)上，用毛刷將原料刷過篩網(wǎng)；3)將過篩后的原料攪拌均勻;4)上述操作步驟2) 和3)重復(fù)4-5次，即得到均勻混合的混合料。
[0024]將磨料、結(jié)合劑、填料均勻混合后，投入專用的模具型腔中，刮料至均勻。
[0025] 所述保溫后進(jìn)行進(jìn)行固化處理。所述固化處理的方法為:將成型后砂輪毛坯均勻 放置于烘箱中，從室溫經(jīng)過2h升至200°C ;保溫10h后降溫，取出砂輪即可。
[0026] 固化后的砂輪進(jìn)行加工制成砂輪半成品。砂輪半成品進(jìn)行檢驗(yàn)及動平衡處理。
[0027] 本發(fā)明的微鉆用精磨超硬砂輪針對超細(xì)微鉆鉆尖在加工過程中存在的主副刀面 刃口質(zhì)量差、加工過程中易斷針、成品率低等問題，采用聚酰胺樹脂和聚酰亞胺樹脂作為結(jié) 合劑，提高了砂輪的韌性和耐磨性能，改善了砂輪在加工工件過程中的抗震減震性能，提高 了工件的質(zhì)量。在滿足〇.2mm直徑以下微鉆鉆尖主刀面加工質(zhì)量的前提下提高了磨削工件 的成品率，本發(fā)明的微鉆用精磨超硬砂輪加工0.2mm以下的微鉆時，成品率可以達(dá)到95 % -97%，砂輪單次修整周期內(nèi)加工微鉆的數(shù)量可以達(dá)到8000-20000支，能夠使加工直徑0.2mm 及以下微鉆的成品率提尚20%以上，砂輪耐用度提尚15%以上，同等規(guī)格砂輪壽命提尚 30 %以上，降低了砂輪的修整頻率，提高了砂輪的性價比。
[0028] 本發(fā)明的微鉆用精磨超硬砂輪能夠針對直徑為0.2mm及以下的微鉆鉆尖主刀面進(jìn) 行精密磨削加工，加工后的磨削工件在顯微鏡下顯示無超過直徑5%的鋸齒和崩口現(xiàn)象。
[0029] 本發(fā)明的微鉆用精磨超硬砂輪的制備方法操作簡便，能夠使結(jié)合劑與磨料和填料 緊密結(jié)合同時又能提高形成的磨料層的韌性和耐磨性。
【附圖說明】
[0030] 圖1為本發(fā)明的實(shí)施例1的微鉆用精磨超硬砂輪的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖2為本發(fā)明的實(shí)施例2的微鉆用精磨超硬砂輪的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步的說明。
[0033] 實(shí)施例1
[0034] 如圖1所示，本實(shí)施例的微鉆用精磨超硬砂輪包括基體2和磨料層1，基體為鋁，磨 料層由如下重量的組分組成:30.15g聚酰胺PA1012，30.15g聚酰亞胺，該聚酰亞胺采用如表 1所示的熱固性聚酰亞胺樹脂粉，44g粒度為M4/8的金剛石，80g粒徑為M1/2的碳化硅，6g粒 徑< ΙΟμπι的聚四氟乙烯(PTFE)，56g粒徑< ΙΟμπι的氧化鈰。
[0035] 上述微鉆用精磨超硬砂輪的制備方法包括如下步驟：
[0036] 1)按照上述重量稱取結(jié)合劑熱塑性聚酰胺樹脂粉ΡΑ1012和熱固性聚酰亞胺樹脂 粉、磨料金剛石粉、碳化硅粉、氧化鈰粉;將稱好的原料混合，攪拌均勻后研磨混合30min，然 后篩混5次，得成型料;其中篩混的具體步驟為:選用200目以細(xì)篩網(wǎng)及干凈毛刷;將原料置 于篩網(wǎng)上，用毛刷將原料刷過篩網(wǎng)；將過篩后的原料攪拌均勻；上述操作步驟重復(fù)4次，即 得；
[0037] 2)取一定量的上述成型料均勻投入砂輪模具型腔中，刮料至均勻，壓制到基體上， 壓制溫度為200°C，壓力為25MPa，保溫15min，得砂輪毛坯；
[0038] 3)將上述砂輪毛坯置于烘箱中按照如下方式進(jìn)行后固化:將保溫后的砂輪毛坯均 勻放置于烘箱中；打開烘箱，使烘箱溫度從室溫經(jīng)過2h升至200°C ;于200°C保溫lOh;降溫， 取出砂輪;然后按照圖紙要求加工到需要的尺寸，得砂輪半成品；
[0039] 4)將上述砂輪半成品進(jìn)行檢驗(yàn)并進(jìn)行動平衡處理。
[0040] 本實(shí)施例的微鉆用精磨超硬砂輪型號為6A2，規(guī)格為D75 X T35 X H13.5 X ΧΙΟ X W2， 本實(shí)施例中的微鉆用精磨超硬砂輪加工的微鉆為PCB微型鉆頭，直徑為0.2mm，微鉆鉆尖主 刀面的成品率達(dá)到96%，砂輪耐用度(單次修整周期內(nèi)加工微鉆的數(shù)量)達(dá)到8000支以上。 [0041 ] 實(shí)施例2
[0042] 如圖2所示，本實(shí)施例的微鉆用精磨超硬砂輪包括基體4和磨料層3,基體為鋁，磨 料層由如下重量的組分組成：29.3g聚酰胺PA1012，58.6g聚酰亞胺，該聚酰亞胺采用如表1 所示的熱固性聚酰亞胺樹脂粉，88g粒度為M2/4的金剛石，51.2g粒徑為M0/1的碳化硅，4.8g 粒徑粒徑< ΙΟμπι的的聚四氟乙稀(PTFE)，44.8g粒徑< ΙΟμπι的氧化鋪。
[0043] 上述微鉆用精磨超硬砂輪的制備方法包括如下步驟：
[0044] 1)按照上述重量稱取結(jié)合劑熱塑性聚酰胺樹脂粉ΡΑ1012和熱固性聚酰亞胺樹脂 粉、磨料金剛石粉、碳化硅粉、氧化鈰粉;將稱好的原料混合，攪拌均勻后研磨混合40min，然 后篩混6次，得成型料;其中篩混的具體步驟為:選用200目以細(xì)篩網(wǎng)及干凈毛刷;將原料置 于篩網(wǎng)上，用毛刷將原料刷過篩網(wǎng)；將過篩后的原料攪拌均勻；上述操作步驟重復(fù)5次，即 得；
[0045] 2)取一定量的上述成型料均勻投入砂輪模具型腔中，刮料至均勻，壓制到基體上， 壓制溫度為230°C，壓力為30MPa，保溫20min，得砂輪毛坯；
[0046] 3)將上述砂輪毛坯置于烘箱中按照如下方式進(jìn)行后固化:將保溫后的砂輪毛坯均 勻放置于烘箱中；打開烘箱，使烘箱溫度從室溫經(jīng)過2h升至200°C ;于200°C保溫10h;降溫， 取出砂輪;然后按照圖紙要求加工到需要的尺寸，得砂輪半成品；
[0047] 4)將上述砂輪半成品進(jìn)行檢驗(yàn)并進(jìn)行動平衡處理。
[0048] 本實(shí)施例的微鉆用精磨超硬砂輪型號為11A2，規(guī)格為D75 X T25 XH31.75 X ΧΙΟ X W2，本實(shí)施例中的微鉆為PCB微型鉆頭，直徑為0.1mm，采用上述微鉆用精磨超硬砂輪在全自 動磨尖機(jī)上加工該微鉆，微鉆鉆尖主刀面的成品率達(dá)到95%，砂輪耐用度(單次修整周期內(nèi) 加工微鉆的數(shù)量)達(dá)到10000支以上。
[0049] 實(shí)施例3
[0050] 本實(shí)施例的微鉆用精磨超硬砂輪包括基體和磨料層，基體為鋁，磨料層由如下重 量的組分組成：15.2g聚酰胺PA1012,45.6g聚酰亞胺，該聚酰亞胺采用如表1所示的熱固性 聚酰亞胺樹脂粉，66g粒度為M1/2的金剛石，67.2g粒度為M0/1的碳化硅，4.8g粒徑<10μπι的 聚四氟乙烯(PTFE)，33.6g粒徑< ΙΟμπι的氧化鈰。
[0051 ]上述微鉆用精磨超硬砂輪的制備方法包括如下步驟：
[0052] 1)按照上述重量稱取結(jié)合劑熱塑性聚酰胺樹脂粉ΡΑ1012和熱固性聚酰亞胺樹脂 粉、磨料金剛石粉、碳化硅粉、氧化鈰粉;將稱好的原料混合，攪拌均勻后研磨混合35min，然 后篩混5次，得成型料;其中篩混的具體步驟為:選用200目以細(xì)篩網(wǎng)及干凈毛刷;將原料置 于篩網(wǎng)上，用毛刷將原料刷過篩網(wǎng)；將過篩后的原料攪拌均勻；上述操作步驟重復(fù)4次，即 得；
[0053] 2)取一定量的上述成型料均勻投入砂輪模具型腔中，刮料至均勻，壓制到基體上， 壓制溫度為240°C，壓力為40MPa，保溫25min，得砂輪毛坯；
[0054] 3)將上述砂輪毛坯置于烘箱中按照如下方式進(jìn)行后固化:將保溫后的砂輪毛坯均 勻放置于烘箱中；打開烘箱，使烘箱溫度從室溫經(jīng)過2h升至200°C ;于200°C保溫10h;降溫， 取出砂輪;然后按照圖紙要求加工到需要的尺寸，得砂輪半成品；
[0055] 4)將上述砂輪半成品進(jìn)行檢驗(yàn)并進(jìn)行動平衡處理。
[0056] 本實(shí)施例的微鉆用精磨超硬砂輪型號為11A2，規(guī)格為D75 X T25 XH31.75 X ΧΙΟ X W2,本實(shí)施例中的微鉆為PCB微型鉆頭，直徑為0.15mm，采用上述微鉆用精磨超硬砂輪在全 自動磨尖機(jī)上加工該微鉆，微鉆鉆尖主刀面的成品率達(dá)到97%，砂輪耐用度(單次修整周期 內(nèi)加工微鉆的數(shù)量)達(dá)到1.2萬支以上。
[0057]本發(fā)明的微鉆用精磨超硬砂輪加工0.2mm以下的微鉆時，成品率可以達(dá)到95%-97%，砂輪耐用度(單次修整周期內(nèi)加工微鉆的數(shù)量)可以達(dá)到8000-1.2萬支。
【主權(quán)項】
1. 一種微鉆用精磨超硬砂輪，其特征在于，包括基體和磨料層，所述磨料層包括如下重 量份數(shù)的組分:磨料44-88份、結(jié)合劑60.3-87.9份、填料100.8-142份，所述結(jié)合劑由重量比 為1:1-3的聚酰胺樹脂和聚酰亞胺樹脂組成，所述填料為碳化硅、聚四氟乙烯、氧化鈰。2. 如權(quán)利要求1所述的微鉆用精磨超硬砂輪，其特征在于，所述碳化硅、聚四氟乙烯、氧 化鈰的重量比為51 · 2-80:4 · 8-6:33 · 6-56。3. 如權(quán)利要求1所述的微鉆用精磨超硬砂輪，其特征在于，所述基體為鋁或者鋁合金。4. 如權(quán)利要求1所述的微鉆用精磨超硬砂輪，其特征在于，所述填料的粒徑不大于10μ m〇5. 如權(quán)利要求1所述的微鉆用精磨超硬砂輪，其特征在于，所述磨料為金剛石。6. 如權(quán)利要求1所述的微鉆用精磨超硬砂輪，其特征在于，所述磨料的粒度為M4/8-M0/ 1〇7. 如權(quán)利要求1所述的微鉆用精磨超硬砂輪的制備方法，其特征在于，包括： 將磨料、結(jié)合劑、填料均勻混合，在170-250 °C下壓制在基體上并保溫15-60min，即得。8. 如權(quán)利要求7所述的微鉆用精磨超硬砂輪的制備方法，其特征在于，所述壓制的壓力 為20-200MPa。9. 如權(quán)利要求7所述的微鉆用精磨超硬砂輪的制備方法，其特征在于，所述均勻混合采 用如下方式:先研磨混合30min，再篩混5-6次。10. 如權(quán)利要求7所述的微鉆用精磨超硬砂輪的制備方法，其特征在于，所述保溫后進(jìn) 行固化處理。
【文檔編號】B24D18/00GK105856081SQ201610324066
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月16日
【發(fā)明人】趙延軍, 張高亮, 劉權(quán)威
【申請人】鄭州磨料磨具磨削研究所有限公司