一种高光磨削磨具及其制造方法
【专利摘要】本发明提供一种高光磨削磨具及其制造方法，包括由磨料、结合剂和添加剂结合而成的磨具主体，所述磨具主体中设有气孔，所述磨具主体中磨料、结合剂、添加剂和气孔体的积比为28％-50％、12％-25％、15％-30％和10％-20％，所述磨料为CeO2、MgO、Fe2O3中的一种；所述结合剂为酚醛树脂；所述添加剂为碳酸氢钠或/和硫酸锌。由于选用莫氏硬度低于光学零件的CeO2、MgO、Fe2O3磨料，不会对光学零件的表面产生深的加工痕迹，容易达到较高的表面质量；酚醛树脂的结合剂，力学性能较为突出，磨具能够适应高温磨削抛光环境；碳酸氢钠或/和硫酸锌的添加剂，能够在干式磨削抛光过程中改善光学零件表面活性。
【专利说明】一种高光磨削磨具及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种磨削工具，特别是一种高光磨削磨具及其制造方法。
【背景技术】
[0002]在光学系统中的一些光学零件对于表面加工质量要求非常高，现有的中等加工精度已经完全不能满足市场上对光学零部件的要求，现有磨削抛光主要采用抛光液及化学抛光的方法，这些方法磨削抛光效率较低、工件表面会造成亚表面损伤层。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种高光磨削磨具及其制造方法，以解决现有的磨削抛光效率较低、工件表面会造成亚表面损伤层的技术问题。
[0004]为了解决上述技术问题，本发明提供一种高光磨削磨具，包括由磨料、结合剂和添加剂结合而成的磨具主体，所述磨具主体中设有气孔，所述磨具主体中磨料、结合剂、添加剂和气孔体的积比为28% -50%.12% -25%.15% -30%和10% -20^,,所述磨料为?02、%0?？6203中的一种；所述结合剂为酚醛树脂；所述添加剂为碳酸氢钠或/和硫酸锌。
[0005]本发明的有益效果是:光学系统中的光学零件的莫氏硬度在6-7之间，在零件最终表面磨削抛光过程中，由于选用莫氏硬度低于光学零件的?:602、啦0、？6203磨料，不会对光学零件的表面产生深的加工痕迹，容易达到较高的表面质量；酚醛树脂的结合剂，耐老化性、耐热性、高温下的摩擦性能及力学性能较为突出，磨具能够适应高温磨削抛光环境；碳酸氢钠或/和硫酸锌的添加剂，能够在干式磨削抛光过程中改善光学零件表面活性的作用。
[0006]进一步，所述磨料为仏02，所述磨料、结合剂、添加剂和气孔的体积比为28%、12%、30%、20%。
[0007]采用上述进一步方案的有益效果是:磨削磨具的平均材料去除率为90.511111/111111,其加工后的工件表面粗糙度达到0.6511111。
[0008]进一步，所述磨料为啦0，所述磨料、结合剂、添加剂和气孔的体积比为50%、25%、15%、10%。
[0009]采用上述进一步方案的有益效果是:磨削磨具的平均材料去除率为55.411111/111111,其加工后的工件表面粗糙度达到0.9811111。
[0010]进一步，所述磨料为？6203，所述磨料、结合剂、添加剂和气孔的体积比为40%、20%、30%、10%。
[0011]采用上述进一步方案的有益效果是:磨削磨具的平均材料去除率为65.211111/111111,其加工后的工件表面粗糙度达到0.8211111。
[0012]本发明还提供一种高光磨削磨具的制造方法，包括以下步骤:
[0013]步骤1:结合剂、添加剂颗粒筛选:结合剂选用细粒度的粉料939？酚醛树脂，添加剂选用碳酸氢钠；用研钵研磨所述结合剂、添加剂，然后用网格尺寸为50110的筛网过筛结合剂、添加剂；
[0014]步骤2，粉料称重:使用精密电子天平分别称量磨料和所述结合剂、添加剂；
[0015]步骤3，粉料烘干:使用烘干机，在50°C下恒温烘烤45分钟；
[0016]步骤4，粉料球磨:使用行星齿轮式球磨机进行混料，混合时间24小时，电极转速260r/min ；
[0017]步骤5，模具涂油:在模具表面抹一层薄油膜；
[0018]步骤6，填料:将称量完成的粉料用药匙填在磨具型腔的中间位置；
[0019]步骤7，热压成型:将整个磨具放在热压机上，热压机温度设定为185+/-5?，热压时间设定为40min,热压完成后保温5min ；
[0020]步骤8，二次固化:磨具热压后再进行二次固化；
[0021]步骤9，质量检查:检验二次固化后的磨具质量。
[0022]本发明的有益效果是:粉料具有良好的分散性、便于磨具成型；磨料均匀分布在模具型腔中，很好地控制磨具的静平衡和形位公差；合适的温度，避免了制备过程中磨具的裂纹。
[0023]进一步，所述二次固化的温度曲线为:25°C-160°C:200minU60°C _180°C:450min、180 °C -25 °C:50min。
[0024]采用上述进一步方案的有益效果是:温度曲线固化，增强了磨具的强度，提高了磨削能力，使磨具的性能达到最佳。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1是本发明高光磨削磨具的制备流程图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0027]实施例一，磨具中CeO2磨料、结合齐[J、添加剂和气孔的体积比为28%、12%、30%、20%
[0028]按照以下配方准备磨具制备的原料:
[0029]CeO2:18.31g,
[0030]939P 酚醛树脂:1.34g，
[0031]碳酸氢钠:6.37g，
[0032]硫酸锌:1.79g。
[0033]具体制备步骤如下:
[0034]步骤1，结合剂、添加剂颗粒筛选:选用细粒度的粉料939P酚醛树脂、碳酸氢钠、硫酸锌，用研钵研磨研散粉料中的固结小团，然后用网格尺寸为50um的筛网过筛获得松散均匀的粉料；
[0035]步骤2，粉料称重:使用精密电子天平分别称量CeO2,939P酚醛树脂，碳酸氢钠和硫酸锌；安上述磨具配料表中各组成成分质量的120%称重投料；
[0036]3)粉料烘干:使用烘干机，在50°C下恒温烘烤45分钟，改善粉料的分散性，使用料具有良好的成形性，有利于压制成型后得到组织更均匀的磨具；
[0037]4)粉料球磨:使用行星齿轮式球磨机进行混料，混合时间24小时，电极转速260^/旧!!，混料的粉料不要超过球磨罐容量的3/4，搭配使用不同直径的钢球，使各组分充分混合均匀；
[0038]5)模具涂油:在模具表面抹一层薄油膜，方便脱模；先将模具擦拭干净，用干净软布将黄油均匀涂抹在模具芯棒、压棒和衬体表面，再用干净的软布将多余的黄油擦拭干净，避免对磨具造成污染；
[0039]6)填料:将称量完成的粉料用药匙填在磨具型腔的中间位置，然后将磨料朝型腔半径方向摊开，使磨料均匀分布在模具型腔中；
[0040]7)热压成型:将整个磨具放在热压机上，热压机温度设定为185+/-51，热压时间设定为40111111，热压完成后保温5111111 ；
[0041]8) 二次固化:磨具热压后再进行二次固化；温度曲线为:251 -160^0:2000111,16000 ~18000:45(^1 I1、1801 -2500:50111111 ；
[0042]9)质量检查:打磨成型后按照标准检验磨具质量。
[0043]实施例二，磨具中的磨料、结合剂、添加剂和气孔的体积比为50 %、25 %、15%、10%。
[0044]按照以下配方准备磨具制备的原料:
[0045]1^0:20.52邑，
[0046]939？酚醛树脂:3.50^,
[0047]碳酸氢钠:2.668，
[0048]硫酸锌:1.12。
[0049]实施例三，磨具中的？6203磨料、结合剂、添加剂和气孔的体积比为40%、20%、30%、10%。
[0050]按照以下配方准备磨具制备的原料:
[0051]？6203:19.42邑，
[0052]939？酚醛树脂么26邑，
[0053]碳酸氢钠:4.308，
[0054]硫酸锌:1.82。
[0055]上述两个实施例的制备步骤与实施例一相同。
[0056]检验实施例，分别对上述实施例一至三的磨具研磨性能指标进行检验。
[0057]使用的玻璃试件的规格为:
[0058]密度:2.518/挪3，
[0059]努氏硬度:595^^臟2，
[0060]杨氏模量
[0061]软化点:7191，
[0062]热导率:1.11/111.。〇。
[0063]磨削抛光的实验条件:
[0064]工件转速
[0065]磨具转速
[0066]压力:101
[0067]磨具往复运动:20次/分，
[0068]磨削方式:干磨。
[0069]随着磨削抛光的不断进行，玻璃试件的毛面渐渐变成半透明，最终呈现镜面。这是因为，磨具上的磨料不断划擦、撞击试件的表面，但是磨料的硬度小于试件的硬度，不会在试件上产生行的划痕，随着磨削的进行，温度等渐渐达到固相化学反应的条件，材料的去除率增大，试件渐渐变成半透明，最终呈现镜面。
[0070]最终试件检验结果显示:
[0071]实施例一:磨削磨具的平均材料去除率为90.5nm/min，其加工后的工件表面粗糙度达到0.65nm。
[0072]实施例二:磨削磨具的平均材料去除率为55.4nm/min,其加工后的工件表面粗糙度达到0.98nm。
[0073]实施例三:磨削磨具的平均材料去除率为65.2nm/min,其加工后的工件表面粗糙度达到0.82nm。
[0074]上述磨具可以使零件达到较高的材料去除率和很好的表面粗糙度，具有突出的磨削抛光性能。
[0075]以上对本发明高光磨削磨具及其制造方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【权利要求】
1.一种高光磨削磨具，包括由磨料、结合剂和添加剂结合而成的磨具主体，所述磨具主体中设有气孔，其特征在于，所述磨具主体中磨料、结合剂、添加剂和气孔体的积比为28% -50%、12% -25%、15% -30%和 10% -20%,,所述磨料为 CeO2,MgO,Fe2O3 中的一种；所述结合剂为酚醛树脂；所述添加剂为碳酸氢钠或/和硫酸锌。
2.根据权利要求1所述的高光磨削磨具，其特征在于，所述磨料为CeO2，所述磨料、结合剂、添加剂和气孔的体积比为28 %、12 %、30 %、20 %。
3.根据权利要求1所述的高光磨削磨具，其特征在于，所述磨料为MgO，所述磨料、结合齐U、添加剂和气孔的体积比为50%、25%、15%、10%。
4.根据权利要求1所述的高光磨削磨具，其特征在于，所述磨料为Fe2O3，所述磨料、结合剂、添加剂和气孔的体积比为40 %、20 %、30 %、10 %。
5.一种高光磨削磨具的制造方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1:结合剂、添加剂颗粒筛选:结合剂选用细粒度的粉料939P酚醛树脂，添加剂选用碳酸氢钠；用研钵研磨所述结合剂、添加剂，然后用网格尺寸为50um的筛网过筛结合剂、添加剂； 步骤2，粉料称重:使用精密电子天平分别称量磨料和所述结合剂、添加剂； 步骤3，粉料烘干:使用烘干机，在50°C下恒温烘烤45分钟； 步骤4，粉料球磨:使用行星齿轮式球磨机进行混料，混合时间24小时，电极转速260r/min ； 步骤5，模具涂油:在模具表面抹一层薄油膜； 步骤6，填料:将称量完成的粉料用药匙填在磨具型腔的中间位置； 步骤7，热压成型:将整个磨具放在热压机上，热压机温度设定为185+/-5?，热压时间设定为40min,热压完成后保温5min ； 步骤8，二次固化:磨具热压后再进行二次固化； 步骤9，质量检查:检验二次固化后的磨具质量。
6.根据权利要求5所述的高光磨削磨具的制造方法，其特征在于，所述二次固化的温度曲线，为:25°C -160。。:200minU60°C -180。。:450minU80°C -25°C:50min。
【文档编号】B24D18/00GK104400671SQ201410570975
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月23日 优先权日:2014年10月23日
【发明者】秦科 申请人:秦科