一种切磨两用树脂砂轮的配方及加工方法与流程

本发明涉及金属切磨抛工具制品技术领域，具体是指一种切磨两用树脂砂轮的配方及加工方法。

背景技术：

树脂砂轮按使用方式分，主要有切割砂轮、磨削砂轮、抛光砂轮三大类。树脂切割砂轮因结合强度高、耐冲击、切削速度快，被广泛应用于金属材料的切削加工，切割砂轮注重砂轮的刚性、工件切口宽度、切口毛刺大小、切口有无烧伤、切削速度、砂轮寿命等。树脂磨削砂轮因具有良好的韧性、一定的弹性、不易烧伤工件，被广泛应用于金属材料的磨削加工，磨削砂轮更侧重于磨削过程的柔韧性、磨削手感的舒适性、磨削效率、磨削精度、磨削过程砂轮不崩边不掉块等。正因传统的切割砂轮和磨削砂轮性能侧重点不尽相同，所以两种砂轮有着完全不同的配方体系和生产制作工艺，随着市场需求的不断变化和整个社会人工成本的剧增，如何制作一种既可以切割又能磨削的树脂砂轮，节省砂轮使用者使用过程中不断在切割砂轮和磨削砂轮间更换装卸所浪费的工时，提高工作效率，成为各个树脂砂轮厂家急需突破的一大技术难题。

技术实现要素：

本发明为了解决上述技术难题，提供了一种无需频繁更换砂轮片、节省工时的切磨两用树脂砂轮的配方及加工方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种切磨两用树脂砂轮的配方，按重量配比计包括：高温煅烧棕刚玉25-35份、镀衣白刚玉15-25份、半脆刚玉40-60份、液体酚醛树脂5.0-8.0份、325-400目的粉状酚醛树脂13.0-17.0份、400-600目的氟硼酸钾3.0-5.0份、400-600目的氟铝酸钾5.0-8.0份、800-1000目的二硫化钼1.0-3.0份、纳米级超细碳酸钙0.2-2.0份、600-800目的立德粉2.0-4.0份；其中，所述液体酚醛树脂的粘度为750-1200mpa·s(25℃)，所述高温煅烧棕刚玉、镀衣白刚玉、半脆刚玉三种磨料为36目至60目间的同一种粒度号，且三种磨料的总份数保持100份不变。

作为本发明的进一步方案，按重量比计包括：36目的高温煅烧棕刚玉25份、36目的镀衣白刚玉15份、36目的半脆刚玉60份、液体酚醛树脂5.0份、粉状酚醛树脂325-400目13.0份、氟硼酸钾400-600目3.0份、氟铝酸钾400-600目5.0份、二硫化钼800-1000目1.0份、纳米级超细碳酸钙0.2份、立德粉600-800目2.0份。

作为本发明的进一步方案，按重量比计包括：46目的高温煅烧棕刚玉30份、46目的镀衣白刚玉20份、46目的半脆刚玉50份、液体酚醛树脂6.0份、粉状酚醛树脂325-400目15.0份、氟硼酸钾400-600目4.0份、氟铝酸钾400-600目6.5份、二硫化钼800-1000目2.0份、纳米级超细碳酸钙1.0份、立德粉600-800目3.0份。

作为本发明的进一步方案，按重量比计包括：60目的高温煅烧棕刚玉35份、60目的镀衣白刚玉25份、60目的半脆刚玉40份、液体酚醛树脂7.5份、粉状酚醛树脂325-400目16.5份、氟硼酸钾400-600目5.0份、氟铝酸钾400-600目8.0份、二硫化钼800-1000目3.0份、纳米级超细碳酸钙2.0份、立德粉600-800目4.0份。

本发明提供了一种切磨两用树脂砂轮的加工方法，该方法包括以下步骤：

步骤101：将所述各组分按配方的重量配比要求称好，并分别存放在相对应的容器内进行配料；

步骤102：将所述纳米级超细碳酸钙均匀研磨进所述液体酚醛树脂中，制得纳米级超细碳酸钙改性酚醛树脂液体；

步骤103：将所述配方中的所述粉状酚醛树脂、所述氟硼酸钾、所述氟铝酸钾、所述二硫化钼放进预粉设备中混合均匀，制得预制粉；

步骤104：先将所述高温煅烧棕刚玉、所述镀衣白刚玉、所述半脆刚玉放进双锅逆流混料锅上锅中混合均匀，然后加入步骤102制得的纳米级超细碳酸钙改性酚醛树脂液体，并搅拌均匀，最后加入所述立德粉搅拌均匀，制得湿砂；

步骤105：将步骤103制得的预制粉加入双锅逆流混料锅下锅中，并与步骤(104)中制得的湿砂快速搅拌均匀，制得混合料；

步骤106：将步骤105制得的混合料经醒料机醒制7-10分钟后，放置于恒温恒湿条件下停放24小时以上，每隔6-10小时过16-36目筛网一次，得到均匀松散的成型料；

步骤107：采用温压工艺成型。具体工艺详解：首先将成型模具温度加热至60-70℃，并保持恒温；按照切磨两用树脂砂轮设计投料量投底层成型料并刮平；放入一张5-11目80-260克无碱玻璃纤维增强网片并压平；按砂轮设计投料量投上层成型料并刮平；再放入一张8-14目50-80克无碱玻璃纤维小直径补强网片和商标以及孔环；盖上模具盖板；然后过125吨压机8mpa压力条件下保压4-6秒，压制成型；卸掉所述模具，即得切磨两用树脂砂轮半成品；

步骤108：将成型好的切磨两用树脂砂轮半成品用铝垫板和隔网垫片隔开，穿轴并弹簧加压硬化，从室温升至80℃过程不低于6小时，然后每小时升温不高于15℃，在80℃保温3小时以上，在120℃保温2小时左右，最高硬化温度160-185℃，最高温保温时间4-8小时，总硬化时间24-30小时，然后缓慢冷却至室温卸片即得到切磨两用树脂砂轮成品。

本发明的配方优势：

(1)选择韧性高的高温煅烧棕刚玉和具有一定脆性的镀衣白刚玉搭配使用，既可满足切磨两用树脂砂轮的切削耐用度，又不降低切磨两用树脂砂轮的切削锋利度。

(2)半脆刚玉的脆性及韧性都介于白刚玉与棕刚玉之间，所以称之为半脆刚玉。半脆刚玉具有良好的自锐性，可以有效减缓磨料颗粒与被磨削工件间的缓冲力，满足磨削的柔韧性、磨削手感的舒适性、磨削锋利而不易烧伤工件。

(3)配方采用同一粒度号磨料，使得切磨两用树脂砂轮内部孔隙率提高，且气孔大小和分布更加均匀，显著提高切磨两用树脂砂轮的切削速度和磨削效率。

(4)氟铝酸钾和氟硼酸钾都作为助熔和润滑活性填料加入，氟铝酸钾可有效改善切削锋利度，氟硼酸钾可有效改善磨削手感的舒适性。

(5)二硫化钼具有防潮、防水、防酸、防碱、易分散、不粘结等特性，填充在砂轮内部磨料颗粒的间隙，减少水分和氧气等向砂轮内部渗透。另外，二硫化钼具有良好的润滑作用，可大幅降低磨粒与工件、磨粒与切磨屑间的摩擦力，提高切磨两用树脂砂轮的锋利度，降低切磨削时的噪音。

(6)纳米级超细碳酸钙具有填充、补强、增韧的作用，能有效提高切磨两用树脂砂轮的刚性、韧性、耐用度、光洁度、耐热稳定性以及弯曲强度。

(7)立德粉可以有效增加砂轮内部磨料颗粒表面张力，改善结合剂对磨料的粘结力，提升切磨两用树脂砂轮的耐用度和抗衰减性能。

本发明的工艺优势：

(1)预先将所述纳米级超细碳酸钙均匀研磨进所述液体酚醛树脂中，制得纳米级超细碳酸钙改性酚醛树脂液体，是为增加纳米级超细碳酸钙在液体酚醛树脂中分布的均匀性，便于控制混料时混合料的状态，减少料团的产生，最终增加纳米级超细碳酸钙在混合料中分布均匀性。

(2)预先将所述粉状酚醛树脂、所述氟硼酸钾、所述氟铝酸钾、所述二硫化钼放进预粉设备中混合均匀，制得预制粉，使所有粉体材料能更均匀地被吸覆在湿砂的表面，改善混合料的均匀性。

(3)所述立德粉选择加入到双锅逆流混料锅上锅中，并在改性酚醛树脂液体加入磨料并混合均匀之后再添加，可使立德粉更均匀地包裹粘结在磨料颗粒表面，有效增加磨料颗粒表面张力，改善结合剂对磨料的粘结力和把持力。

(4)醒料机醒制7-10分钟，可使混合料颗粒间充分摩擦，使磨料表面包裹的树脂液透过树脂液吸附的粉体层挤渗到混合料颗粒表面，最终提升和改善磨料对粉体层的粘结能力。

(5)混合料放置于恒温恒湿条件下停放24小时以上，每隔6-10小时过16-36目筛网一次，是为成型料状态更稳定、松散、均匀。磨料粒度越细混合料过筛的频次越高，是因细料比粗料更易粘连和结团。

(6)采用一张5-11目80-260克无碱玻璃纤维增强网片，是为保障切磨两用树脂砂轮具有较高的强度，再加入一张8-14目50-80克无碱玻璃纤维小直径补强网片，是在不增加砂轮切磨削阻力的前提下，提升切磨两用树脂砂轮的刚性和强度，最大限度满足切磨削过程安全性的需要。

(7)采用125吨压机8mpa压力条件下保压4-6秒的低压力和长保压时间工艺，既保障切磨两用树脂砂轮具有较高的密度，满足切削性能的需要，又尽可能使砂轮上下密度一致，减少磨削崩边，改善磨削手感。

(8)采用弹簧加压硬化，除有效控制切磨两用树脂砂轮的厚度外，还可补偿砂轮组织的均匀性，提升整体密度一致性。

(9)硬化过程选择在80℃保温3小时以上，在120℃保温2小时左右，是为提升切磨两用树脂砂轮内部玻璃增强纤维网片与砂料层的结合度，减少磨削崩边，改善磨削手感舒适性。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明所制得的切磨两用树脂砂轮即能保证金属材料切削加工过程对砂轮刚性、工件切口宽度窄、切口毛刺小、切口不烧伤、切削速度、砂轮寿命的需要，又能满足金属材料磨削加工过程对砂轮磨削的柔韧性、磨削手感的舒适性、磨削效率、磨削精度、磨削过程不崩边不掉块的要求，还通过采用特定的工艺将各种材料的特点有效地糅合在一起，综合了切割砂轮和磨削砂轮的优点，使得一片树脂砂轮可以实现切磨两用，使用方便，无需频繁更换砂轮片，节省了大量的工时，加工效率得以极大提升。

具体实施方式

下面将结合几种具体实施例，对本发明进行进一步的描述：

实施例1：

一种切磨两用树脂砂轮的配方，按以下重量份配比计包括：36目的高温煅烧棕刚玉25份、36目的镀衣白刚玉15份、36目的半脆刚玉60份、液体酚醛树脂5.0份、粉状酚醛树脂325-400目13.0份、氟硼酸钾400-600目3.0份、氟铝酸钾400-600目5.0份、二硫化钼800-1000目1.0份、纳米级超细碳酸钙0.2份、立德粉600-800目2.0份；其中所述液体酚醛树脂的粘度为750-1200mpa·s(25℃)。

将上述配方按以下步骤进行调配：

步骤101：将所述各组分按配方的重量配比要求称好，并分别存放在相对应的容器内进行配料。

步骤102：将所述纳米级超细碳酸钙均匀研磨进所述液体酚醛树脂中，制得纳米级超细碳酸钙改性酚醛树脂液体。

步骤103：将所述配方中的所述粉状酚醛树脂、所述氟硼酸钾、所述氟铝酸钾、所述二硫化钼放进预粉设备中混合均匀，制得预制粉。

步骤104：先将所述高温煅烧棕刚玉、所述镀衣白刚玉、所述半脆刚玉放进双锅逆流混料锅上锅中混合均匀，然后加入步骤102制得的纳米级超细碳酸钙改性酚醛树脂液体，并搅拌均匀，最后加入所述立德粉搅拌均匀，制得湿砂。

步骤105：将步骤103制得的预制粉加入双锅逆流混料锅下锅中，并与步骤104中制得的湿砂快速搅拌均匀，制得混合料。

步骤106：将步骤105制得的混合料经醒料机醒制7分钟后，放置于恒温恒湿条件下停放24小时以上，每隔10小时过16目筛网一次，得到均匀松散的成型料。

步骤107：采用温压工艺成型。具体工艺详解：首先将成型模具温度加热至60-70℃，并保持恒温；按照切磨两用树脂砂轮设计投料量投底层成型料并刮平；放入一张5目260克无碱玻璃纤维增强网片并压平；按砂轮设计投料量投上层成型料并刮平；再放入一张10目50克无碱玻璃纤维小直径补强网片和商标以及孔环；盖上模具盖板；然后过125吨压机8mpa压力条件下保压4秒，压制成型；卸掉所述模具，即得切磨两用树脂砂轮半成品。

步骤108：将成型好的切磨两用树脂砂轮半成品用铝垫板和隔网垫片隔开，穿轴并弹簧加压硬化，从室温升至80℃过程不低于6小时，然后每小时升温不高于15℃，在80℃保温3小时以上，在120℃保温2小时左右，最高硬化温度160℃，最高温保温时间8小时，总硬化时间24小时，然后缓慢冷却至室温卸片即得到切磨两用树脂砂轮成品。

实施例2：

一种切磨两用树脂砂轮的配方，按以下重量份配比计包括：46目的高温煅烧棕刚玉30份、46目的镀衣白刚玉20份、46目的半脆刚玉50份、液体酚醛树脂6.0份、粉状酚醛树脂325-400目15.0份、氟硼酸钾400-600目4.0份、氟铝酸钾400-600目6.5份、二硫化钼800-1000目2.0份、纳米级超细碳酸钙1.0份、立德粉600-800目3.0份；其中所述液体酚醛树脂的粘度为750-1200mpa·s(25℃)。

将上述配方按以下步骤进行调配：

步骤101：将所述各组分按配方的重量配比要求称好，并分别存放在相对应的容器内进行配料。

步骤102：将所述纳米级超细碳酸钙均匀研磨进所述液体酚醛树脂中，制得纳米级超细碳酸钙改性酚醛树脂液体。

步骤103：将所述配方中的所述粉状酚醛树脂、所述氟硼酸钾、所述氟铝酸钾、所述二硫化钼放进预粉设备中混合均匀，制得预制粉。

步骤104：先将所述高温煅烧棕刚玉、所述镀衣白刚玉、所述半脆刚玉放进双锅逆流混料锅上锅中混合均匀，然后加入步骤102制得的纳米级超细碳酸钙改性酚醛树脂液体，并搅拌均匀，最后加入所述立德粉搅拌均匀，制得湿砂。

步骤105：将步骤103制得的预制粉加入双锅逆流混料锅下锅中，并与步骤104中制得的湿砂快速搅拌均匀，制得混合料。

步骤106：将步骤105制得的混合料经醒料机醒制9分钟后，放置于恒温恒湿条件下停放24小时以上，每隔8小时过22目筛网一次，得到均匀松散的成型料。

步骤107：采用温压工艺成型。具体工艺详解：首先将成型模具温度加热至60-70℃，并保持恒温；按照切磨两用树脂砂轮设计投料量投底层成型料并刮平；放入一张8目210克无碱玻璃纤维增强网片并压平；按砂轮设计投料量投上层成型料并刮平；再放入一张14目60克无碱玻璃纤维小直径补强网片和商标以及孔环；盖上模具盖板；然后过125吨压机8mpa压力条件下保压5秒，压制成型；卸掉所述模具，即得切磨两用树脂砂轮半成品。

步骤108：将成型好的切磨两用树脂砂轮半成品用铝垫板和隔网垫片隔开，穿轴并弹簧加压硬化，从室温升至80℃过程不低于6小时，然后每小时升温不高于15℃，在80℃保温3小时以上，在120℃保温2小时左右，最高硬化温度173℃，最高温保温时间6小时，总硬化时间26小时，然后缓慢冷却至室温卸片即得到切磨两用树脂砂轮成品。

实施例3：

一种切磨两用树脂砂轮的配方，按以下重量份配比的各组分：高温煅烧棕刚玉f60目35份、镀衣白刚玉f60目25份、半脆刚玉f60目40份、液体酚醛树脂7.5份、粉状酚醛树脂325-400目16.5份、氟硼酸钾400-600目5.0份、氟铝酸钾400-600目8.0份、二硫化钼800-1000目3.0份、纳米级超细碳酸钙2.0份、立德粉600-800目4.0份；其中所述液体酚醛树脂的粘度为750-1200mpa·s(25℃)。

将上述配方按以下步骤进行调配：

步骤101：将所述各组分按配方的重量配比要求称好，并分别存放在相对应的容器内进行配料。

步骤102：将所述纳米级超细碳酸钙均匀研磨进所述液体酚醛树脂中，制得纳米级超细碳酸钙改性酚醛树脂液体。

步骤103：将所述配方中的所述粉状酚醛树脂、所述氟硼酸钾、所述氟铝酸钾、所述二硫化钼放进预粉设备中混合均匀，制得预制粉。

步骤104：先将所述高温煅烧棕刚玉、所述镀衣白刚玉、所述半脆刚玉放进双锅逆流混料锅上锅中混合均匀，然后加入步骤102制得的纳米级超细碳酸钙改性酚醛树脂液体，并搅拌均匀，最后加入所述立德粉搅拌均匀，制得湿砂。

步骤105：将步骤103制得的预制粉加入双锅逆流混料锅下锅中，并与步骤104中制得的湿砂快速搅拌均匀，制得混合料。

步骤106：将步骤105制得的混合料经醒料机醒制10分钟后，放置于恒温恒湿条件下停放24小时以上，每隔6小时过36目筛网一次，得到均匀松散的成型料。

步骤107：采用温压工艺成型；具体工艺详解：首先将成型模具温度加热至60-70℃，并保持恒温；按照切磨两用树脂砂轮设计投料量投底层成型料并刮平；放入一张11目80克无碱玻璃纤维增强网片并压平；按砂轮设计投料量投上层成型料并刮平；再放入一张11目80克无碱玻璃纤维小直径补强网片和商标以及孔环；盖上模具盖板；然后过125吨压机8mpa压力条件下保压6秒，压制成型；卸掉所述模具，即得切磨两用树脂砂轮半成品。

步骤108：将成型好的切磨两用树脂砂轮半成品用铝垫板和隔网垫片隔开，穿轴并弹簧加压硬化，从室温升至80℃过程不低于6小时，然后每小时升温不高于15℃，在80℃保温3小时以上，在120℃保温2小时左右，最高硬化温度185℃，最高温保温时间4小时，总硬化时间30小时，然后缓慢冷却至室温卸片即得到切磨两用树脂砂轮成品。

表1：通过实施例1所制得的砂轮与现有配方和工艺制得的砂轮在磨削和切割效果方面进行对比，本实验的磨削实验材料为厚度20mm的a3钢板，切割实验材料为直径φ12mm的45#钢棒，树脂砂轮外径、厚度和孔径的规格为100mm*3.2mm*16mm，测试设备采用boschgws8-100c；

从表1可以看出，在磨削实验中，普通切片与普通磨片进行对比，磨削比远远不及普通磨片，其磨削效率只有11.20，钢板端面的切削手感偏硬，而且出现了严重的崩边现象；实施例1与普通磨片进行对比，实施例1和普通磨片的切削比相近，磨削效率均能达到18.00或以上，且钢板端面的切削手感均为舒适，均无出现崩边现象，实施例1制得的树脂砂轮能达到普通磨片的使用要求；在切割实验中，普通磨片和普通切片进行对比，普通磨片的切割寿命只有17刀，不及普通切片的一半，而且切口处的毛刺大，磨片表面烧伤严重；实施例1与普通切片相比，切割寿命与普通切片几乎相同，切口处的毛刺小，砂轮表面不存在烧伤现象，切割性能与普通切片相比毫不逊色。

表2：通过实施例2所制得的砂轮与现有配方和工艺制得的砂轮在磨削和切割效果方面进行对比，本实验的磨削实验材料为厚度20mm的a3钢板，切割实验材料为直径φ12mm的45#钢棒，树脂砂轮外径、厚度和孔径的规格为100mm*2.8mm*16mm，测试设备采用boschgws8-100c；

从表2可以看出，在磨削实验中，普通切片与普通磨片进行对比，磨削比远远不及普通磨片，其磨削效率只有10.20，钢板端面的切削手感偏硬，而且出现了严重的崩边现象；实施例1与普通磨片进行对比，实施例1和普通磨片的切削比相近，磨削效率均能达到16.40或以上，且钢板端面的切削手感均为舒适，均无出现崩边现象，实施例1制得的树脂砂轮能达到普通磨片的使用要求；在切割实验中，普通磨片和普通切片进行对比，普通磨片的切割寿命只有21刀，不及普通切片的一半，而且切口处的毛刺大，磨片表面烧伤严重；实施例1与普通切片相比，切割寿命与普通切片几乎相同，切口处的毛刺小，砂轮表面不存在烧伤现象，切割性能与普通切片相比毫不逊色。

表3：通过实施例3所制得的砂轮与现有配方和工艺制得的砂轮在磨削和切割效果方面进行对比，本实验的磨削实验材料为厚度20mm的a3钢板，切割实验材料为直径φ12mm的45#钢棒，树脂砂轮外径、厚度和孔径的规格为100mm*2.5mm*16mm，测试设备采用boschgws8-100c；

从表3可以看出，在磨削实验中，普通切片与普通磨片进行对比，磨削比远远不及普通磨片，其磨削效率只有8.80，钢板端面的切削手感偏硬，而且出现了严重的崩边现象；实施例1与普通磨片进行对比，实施例1和普通磨片的切削比相近，磨削效率均能达到14.30或以上，且钢板端面的切削手感均为舒适，均无出现崩边现象，实施例1制得的树脂砂轮能达到普通磨片的使用要求；在切割实验中，普通磨片和普通切片进行对比，普通磨片的切割寿命只有13刀，不及普通切片的一半，而且切口处的毛刺大，磨片表面烧伤严重；实施例1与普通切片相比，切割寿命与普通切片几乎相同，切口处的毛刺小，砂轮表面不存在烧伤现象，切割性能与普通切片相比毫不逊色。

综上所述，通过配方的改进以及特定工艺处理，糅合了多种材料的优点使得本申请公开的方案所制得的切磨两用树脂砂轮即能保证金属材料切削加工过程对砂轮刚性、工件切口宽度窄、切口毛刺小、切口不烧伤、切削速度、砂轮寿命的需要，又能满足金属材料磨削加工过程对砂轮磨削的柔韧性、磨削手感的舒适性、磨削效率、磨削精度、磨削过程不崩边不掉块的要求，产品使用方便，无需频繁更换砂轮片，节省了大量的工时，加工效率得以极大提升。

以上所述并非对本发明的技术范围作任何限制，凡依据本发明技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。