一种含磨料和热膨胀树脂空心微球的磨轮的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种含磨料和热膨胀树脂空心微球的磨轮，该磨轮由包括磨料、热膨胀树脂空心微球和粘结剂的原料制成。通过调节所述磨料、热膨胀树脂空心微球的比例，可以控制磨轮的抛光效果和磨削效率。
【专利说明】一种含磨料和热膨胀树脂空心微球的磨轮
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种含磨料和热膨胀树脂空心微球的磨轮，属于磨具领域。
【背景技术】
[0002]当前制作的各种抛磨磨具存在以下缺陷:结构紧密，散热差，如树脂砂轮(油压成型，组织致密所致)。
[0003]一般的树脂结合剂砂轮(固结磨具)主要是由磨料、树脂粘接剂经混合、模压成型、加热硬化而成，这类砂轮的使用存在着诸如需要大的切削力、工件发热严重等缺陷。
[0004]大气孔砂轮(固结磨具)中的气孔一般是在硬化处理中将填充的能够在高于130度以上的温度下烧除(即碳化)的填充剂(如核桃壳、精萘等)烧掉而成。但天然纤维在这种工况下也会碳化从而失效。
【发明内容】
[0005]针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种含磨料和热膨胀树脂空心微球的磨轮。
[0006]本发明的上述目的是通过如下技术方案实现的:一种含磨料和热膨胀树脂空心微球的磨轮，其中所述磨轮的磨盘是由包含磨料、热膨胀树脂空心微球和粘结剂的原料制成的。
[0007]在本发明中，所述磨料是指锐利、坚硬的，用以磨削较软的材料表面的材料。所述磨料可以是天然磨料，包括但不限于天然刚砂、天然刚玉、石榴石和天然金刚石等；也可以是人工磨料，包括但不限于棕刚玉磨料、白刚玉磨料、单晶刚玉磨料、黑碳化硅磨料、绿碳化硅磨料、立方碳化硅磨料、铈碳化硅磨料、碳化硼、人造金刚石和立方氮化硼等，以及陶瓷砂轮、树脂砂轮等的回收砂等。
[0008]在本发明中，所述热膨胀树脂空心微球典型品种包括:日本松本油脂制药株式会社生产的松本可膨胀微球以及阿克苏诺贝尔Expancel事业部生产的微球发泡剂发泡粉和物理膨胀剂。微球发泡剂是一种核壳结构，外壳为热塑性丙烯酸树脂类聚合物，内核为烷烃类气体组成的球状塑料颗粒。直径一般10-200微米，加热后体积可迅速膨胀增大到自身的几十倍，从而达到发泡的效果。微球发泡温度范围从75°C _260°C，可根据各种不同加工温度和工艺要求，选择最合适的微球型号。
[0009]热膨胀树脂空心微球既可以散热又是自锐银纹发展的基础同时还能够提高结构强度，根据散热要求的高低可以改变热膨胀树脂空心微球的含量。可以在砂轮组织内产生有利于磨削的空隙和自锐的微裂纹并具有缓冲功能。该磨具结合了刚性填充和发泡两者的优点并形成多闭孔结构并分散相关应力，在不大幅降低结构强度的基础上因为微球膨胀对微球周围的粘接层会带来大量的微裂纹，这些微裂纹和气泡在轮子被磨削冲击力作用时就是很好的能量吸收池，从而避免了轮子本体在磨削中消耗过快以及断裂和掉落。在磨削中让微球破裂后形成大小不同并在不同位置分布的磨削韧口，同时也是散热通道有利于降低轮子本身和被磨工件表面温度，从而提高轮子的使用寿命，提高材料的利用率以及减少被磨工件表面被渗碳而造成应力集中的可能。按体积比添加热膨胀空心微球带来的效果是添加的体积比越大，磨抛效率越高，被磨工件和磨轮表面的温升越少。热膨胀树脂空心微球的加入量为磨料体积的 1_50%，可以是 1%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45% 等。
[0010]在本发明中，所述粘接剂可以是脲醛、三聚氰胺甲醛树脂、环氧树脂或者无机粘结剂等，也可以是酚醛树脂改性，包括脲醛、三聚氰胺甲醛树脂、环氧、丙烯酸等改性的酚醛，粘结剂用量为原料总质量比20?50%。
[0011]本发明的磨轮可以采用两种典型外观结构:平面磨轮和圆周磨轮。如图1或2所述。图3示出磨轮的微观结构，从中可以看出粘结剂将磨料和热膨胀树脂空心微球牢固地结合在一起。图4为磨轮的另一种形式微观结构示意图。不同之处在于中间增加了一层网格剑麻布5作为加强筋。制作平面磨轮时一面粘有背盖，而制作圆周磨轮时则无需背盖。在本发明中，背盖可以是玻纤盖、剑麻等。
[0012]本发明所述的磨轮是通过如下方法制备得到的:将磨料、热膨胀树脂空心微球与粘结剂进行混合，注入模具型腔，经过压制与固化后得到产品。
[0013]进一步的，如图1和2所示，本发明的磨轮的磨盘工作面上还设置沟槽，对于平面磨轮而言，所述沟槽由磨盘中心向四周放射状延伸；对于圆周磨料而言，所述沟槽沿磨盘工作面竖直排列。所述沟槽更利于磨削、退屑和散热，降低工件表面残余应力，同时为新的自锐裂纹发展提供条件。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明的平面磨轮示意图。
[0015]图2为本发明的圆周磨轮示意图。
[0016]图3为本发明的磨轮的微观结构示意图。
[0017]图4为本发明的另一种磨轮的微观结构示意图。
[0018]图5为本发明的加热固化成形模具。
[0019]图6为本发明的平面磨轮立体图。
[0020]图7为本发明的平面磨轮断面示意图。
[0021 ] 图8为实施例1平面磨轮试样1-3中热膨胀树脂空心微球和磨料体积比变化与磨肖IJ比、磨削效率的关系。
[0022]图9为实施例1平面磨轮试样1-3中热膨胀树脂空心微球和磨料体积比变化与样件表面粗糖度的关系。
[0023]图10为实施例1圆周磨轮试样1-3中热膨胀树脂空心微球和磨料体积比变化与磨削比、磨削效率的关系。
[0024]图11为实施例1圆周磨轮试样1-3中热膨胀树脂空心微球和磨料体积比变化与样件表面粗糙度的关系。
[0025]图12为实施例1圆周磨轮试样4-6热膨胀树脂空心微球和磨料体积比达到或超过临界值与磨削比、磨削效率的关系。
[0026]图13为实施例1圆周磨轮试样4-6热膨胀树脂空心微球和磨料体积比达到或超过临界值样件表面粗糙度的关系。[0027]图14为制备磨轮的工艺流程图。
[0028]图15为制备磨轮的另一种工艺流程图。
[0029]图中，I为背盖、2为抛光盘、3为热膨胀树脂空心微球、4为粘结剂、5为磨料、6为网格剑麻布、7为磨料、粘结剂和为热膨胀树脂空心微球混合物、8为金属型腔模具。
【具体实施方式】
[0030]实施例1 (探索热膨胀树脂空心微球加入量与抛磨效果的关系)
说明:本配方中粘结剂与磨料比例的确定，是通过粘结剂与磨料按不同比例混合后做样条固化后，测试弹性模量、抗张强度、断裂伸长率等力学性能指标，在大量的试验数据中筛选出而确定的。
[0031]配比:
【权利要求】
1.一种含磨料和热膨胀树脂空心微球的磨轮，其中所述磨轮是由包含磨料、热膨胀树脂空心微球和粘结剂等原料制成的。
2.如权利要求1所述的磨轮，其中所述磨料选自天然刚砂、天然刚玉、石榴石、天然金刚石、棕刚玉磨料、白刚玉磨料、单晶刚玉磨料、黑碳化硅磨料、绿碳化硅磨料、立方碳化硅磨料、铈碳化硅磨料、碳化硼、人造金刚石、立方氮化硼或陶瓷砂轮、树脂砂轮的回收砂。
3.如权利要求1所述的磨轮，其中所述热膨胀树脂空心微球选自松本可膨胀微球、微球发泡剂、物理膨胀剂；直径10-200微米。
4.如权利要求1所述的磨轮，其中所述热膨胀树脂空心微球的加入量为磨料体积的1-50%O
5.如权利要求1所述的磨轮，所述磨轮包括平面磨轮和圆周磨轮。
6.如权利要求5所述的磨轮，所述平面磨轮还包括通过粘结剂粘结在磨盘一面的背至JHL ο
7.如权利要求1所述的磨轮，所述磨轮的工作面上设置有沟槽。
【文档编号】B24D3/28GK103537996SQ201310552687
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年11月8日 优先权日:2013年11月8日
【发明者】谢泽 申请人:谢泽