專利名稱：一種超硬涂附磨具、其制造方法以及專用拉毛設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種涂附磨具，具體涉及一種超硬涂附磨具、其制造方法以及專用拉毛設備。
背景技術：
近年來，隨著人們生活水平的提高和生產科技的發展，寶玉石消費逐年走高，對光學玻璃、陶瓷等精密加工也提出了越來越嚴格的要求，對于這些珍貴且難于加工的硬脆材料，如果采用傳統的振動篩磨拋光，存在效率低、加工質量差、容易損壞磨拋對象的不足；而采用金剛石固結磨具來加工，雖然大大提高了加工效率，但由于金剛石固結磨輪屬剛性，在磨削加工過程中，存在著自銳性差、工件易崩邊等問題，難于對光學玻璃、陶瓷、寶玉石等珍貴硬脆材料進行異形曲面加工。目前，市場上也有單層平面型樹脂超硬涂附磨具的出現，如本申請人之前申請的公告號為CN201371422的實用新型專利，公開了一種金剛石磨輪，包括支撐輪及其上的磨削層，所述磨削層主要由金剛石砂帶層和柔性過渡層組成。其中的砂帶層即為該金剛石磨輪的工作層，由于其表面為平面結構，在磨削過程中與工件接觸區域較大，參與磨削的磨粒數目較多，從而導致工件磨削區域表層形成局部高溫，容易造成工件的熱損傷，從而影響工件表面質量。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種在使用過種中有利于磨屑和粉塵的排泄及散熱，可有效防止工件熱損傷的超硬涂附磨具。本發明還將提供這種磨具的制造方法以及在這種制造方法中采用的專用拉毛設備。為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案一種超硬涂附磨具，包括基材和設置于基材上表面的粘接層，在粘接層內粘接有超硬磨料，其中一部分超硬磨料全部沉沒粘接于粘接層內部，另一部份超硬磨料露出部分體積于粘接層外，所述粘接層由設置于基材表面的過渡層和設置于過渡層表面的工作層組成，其中的工作層由間隔設置在過渡層表面上的若干個突起組成。將工作層設計為若干個突起間隔排列的結構，利用這些突起在磨具的表面形成“毛刺”，“毛刺”結構的工作層在磨削過程中與工件的接觸面相對較小，不僅有利于磨削過程中產生的磨屑和粉塵的排泄及散熱，從而減少對工件的熱損傷，而且“毛刺”結構的工作層還更有利于對工件進行異形曲面的加工。上述技術方案中所述各突起等間距的設置于過渡層表面上，且各突起的高度相等。所述粘接層的高度可根據需要確定，一般為0. 2 1. 5mm。所述超硬涂附磨具優選還包括設置于基材下表面的漿料層。本發明所述的制造上述超硬涂附磨具的方法，包括以下步驟
1)將超硬磨料置于形成粘接層的粘合劑中混勻，其中，所述的粘合劑按重量百分比由以下組分組成環氧樹脂50% 90%、氫化蓖麻油 5 % 30 %、有機膨潤土 1 % 10 %和聚乙烯醇縮丁醛1 % 15 % ；粘合劑的粘度為6000 8000mPa · s ；所述粘合劑與超硬磨料的重量比為10 1 1 1 ；2)將混有超硬磨料的粘合劑涂覆于基材的上表面，形成粘接層；3)將涂覆粘合劑的基材置于拉毛成型設備上制作工作層和過渡層；4)將制作好過渡層和工作層的半成品卸下，對其進行固化、柔曲，進而制成不同的超硬涂附磨具產品。上述制造方法中，優選的在步驟1)之前還包括在基材的下表面制作漿料層的步驟，具體是將制備好的漿料直接涂覆于基材上即可，其中漿料的組成及配制按常規工藝進行，漿料層的涂覆厚度根據需要確定。所述的基材可以是棉布、聚酯纖維布或者無紡布等。對于粘合劑來說，如果配制好后由于放置過久使其粘度過大，可用無水乙醇或者二甲苯稀釋至所要求的范圍內。為形成超硬涂附磨具有“毛刺”結構的工作層，上述制造方法中采用專用拉毛設備，該設備主要由一機架、安裝于機架上的拉毛裝置和用于承載涂覆了粘合劑的基材并帶動拉毛裝置轉動進行拉毛的旋轉承載裝置組成，其中所述機架具有一底面、連接于底面上的前壁面和后壁面；所述旋轉承載裝置包括一轉軸和電機，所述轉軸上套裝有塑料輪，該轉軸的兩端通過軸承分別安裝于機架的前壁面和后壁面上，其中的一端與所述電機的輸出軸連接；所述拉毛裝置包括滾筒、包裹于滾筒柱面上的金屬網以及調節滾筒與塑料輪之間距離的前、后調節裝置，所述的前調節裝置由安裝于機架前壁面上的前滑塊軸承、安裝于前壁面遠離塑料輪一端的側面上的前定位塊和穿過前定位塊伸入前滑塊軸承定位孔中的前定位螺栓組成；所述的后調節裝置由安裝于機架后壁面上的后滑塊軸承、安裝于后壁面遠離塑料輪一端的側面上的后定位塊和穿過后定位塊伸入后滑塊軸承定位孔中的后定位螺栓組成；所述前滑塊軸承上軸承孔的中心線與后滑塊軸承上軸承孔的中心線以及所述轉軸的中心線處于同一水平面上；所述滾筒的軸的兩端分別安裝于前滑塊軸承的軸承孔和后滑塊軸承的軸承孔中。上述專用拉毛設備中所述金屬網網孔的孔徑可根據需要形成的突起的大小確定，一般為30 100目。所述的轉軸的一端上安裝有從動皮帶輪，該從動皮帶輪與電機輸出軸上安裝的主動皮帶輪通過皮帶連接。所述的電機最好為無級調速電機，可以通過控制電機的轉速以制作出不同高度的突起。與現有技術相比，本發明所述超硬涂附磨具具有以下特點1、將工作層設計為若干個間隔排列的突起結構，這些突起在磨具的表面形成“毛刺”，這種結構的工作層在磨削過程中不僅有利于磨削過程中產生的磨屑和粉塵的排泄及散熱，從而減少對工件的熱損傷，而且這種結構的工作層與工件的接觸面要小于平面結構工作層的情況，不易形成局部高溫，同樣有利于減少工件熱損傷的產生；此外，“毛刺”結構的工作層還更有利于對工件進行異形曲面的加工。2、由于工作層中突起的不連續性，從而增加磨具的柔軟性，可有效防止磨具表面在磨削過程中產生開裂，進而提高工件的加工質量。3、在由若干突起構成的“毛刺”工作層被損耗的情況下，仍可將過渡層作為第二工作層進行使用，相當于增加了可用于磨削工件的工作層的厚度，進而提高了磨具的使用壽命。
圖1為本發明所述專用拉毛設備一種實施方式的主視圖；圖2為圖1的俯視圖；圖3為本發明所述超硬涂附磨具一種實施方式的縱向剖面圖。圖中標號為1機架；1-1前壁面；1-2底面；1-3后壁面；2前定位螺栓；3前定位塊；4前滑塊軸承；5塑料輪；6電機；7主動皮帶輪；8后定位螺栓；9后定位塊；10后滑塊軸承；11從動皮帶輪；12皮帶；13滾筒；14金屬網；15轉軸；16軸承；17基材；18超硬磨料；19過渡層；20 工作層；20-1突起；21漿料層。
具體實施例方式圖3為本發明所述超硬涂附磨具一種實施方式的縱向剖面圖。在圖3所示的實施方式中，本發明所述的超硬涂附磨具，包括基材17、設置于基材17下表面的漿料層21和設置于基材17上表面的粘接層，在粘接層內粘接有超硬磨料18，其中一部分超硬磨料18全部沉沒粘接于粘接層內部，另一部份超硬磨料18露出部分體積于粘接層外，所述粘接層由設置于基材17表面的過渡層19和設置于過渡層19表面的工作層20組成，所述的工作層20 由間隔設置在過渡層19表面上的若干個突起20-1組成，其中所述各突起20-1等間距的設置于過渡層19表面上，且各突起20-1的高度相等。所述的基材17可以是棉布、聚酯纖維布或者無紡布等，本實施方式中選用是聚酯纖維布。所述粘接層的高度可根據需要確定，一般為0.2 1.5mm。所述的超硬磨料18 — 般為金剛石磨料。圖1為制造具有由若干個間隔排列的突起20-1組成的工作層20的超硬涂附磨具所采用的專用拉毛設備的主視圖，圖2為圖1的俯視圖。結合圖1和圖2，所述的專用拉毛設備主要由一機架1、安裝于機架1上的拉毛裝置和用于承載涂覆了粘合劑的基材17并帶動拉毛裝置轉動進行拉毛的旋轉承載裝置組成，其中所述機架1具有一底面1-2、連接于底面1-2上的前壁面1-1和后壁面1_3，該機架1的側面呈“U”型；所述旋轉承載裝置包括一轉軸15和電機6，所述轉軸15上套裝有塑料輪5(所述塑料輪5必須是硬質的，在電機6帶動其轉動時不產生變形)，該轉軸15的兩端通過軸承16 分別安裝于機架1的前壁面1-1和后壁面1-3上，所述電機6安裝于機架1的底面1-2上， 其中所述轉軸15伸出后壁面1-3的一端上安裝有從動皮帶輪11，該從動皮帶輪11與電機 6輸出軸上安裝的主動皮帶輪7通過皮帶12連接；
所述拉毛裝置包括滾筒13、包裹于滾筒13柱面上的金屬網14以及調節滾筒13與塑料輪5之間距離的前、后調節裝置，所述的前調節裝置由安裝于機架1前壁面1-1上的前滑塊軸承4、安裝于前壁面1-1遠離塑料輪5 —端的側面上的前定位塊3和穿過前定位塊3 伸入前滑塊軸承4定位孔中的前定位螺栓2組成；所述的后調節裝置由安裝于機架1后壁面1-3上的后滑塊軸承10、安裝于后壁面1-3遠離塑料輪5 —端的側面上的后定位塊9和穿過后定位塊9伸入后滑塊軸承10定位孔中的后定位螺栓8組成；所述前滑塊軸承4上軸承孔的中心線與后滑塊軸承10上軸承孔的中心線以及所述轉軸15的中心線處于同一水平面上；所述滾筒13的軸的兩端分別安裝于前滑塊軸承4的軸承孔和后滑塊軸承10的軸承孔中。上述專用拉毛設備中，所述金屬網14網孔的孔徑可根據需要形成的突起20-1的大小確定，一般為30 100目，優選40 80目。所述的電機6最好為無級調速電機，可以通過控制電機6的轉速以制作出不同高度的突起20-1，一般將轉速控制在1 lOOr/min。本發明所述的制造上述超硬涂附磨具的方法，包括以下步驟1)在基材17的下表面制作漿料層21的步驟；選用厚度為0. 8mm聚酯纖維布為基材；采用水浴加熱的方法將聚乙烯醇和輕質碳酸鈣用水進行溶解，制成漿料；所述漿料的組成中各組分的重量比為聚乙烯醇輕質碳酸鈣蒸餾水=37 18 1900；將制備好的漿料按常規方法涂覆于基材17的下表面，涂覆厚度根據需要確定，一般為0. 1 0. 3_。2)將超硬磨料18置于形成粘接層的粘合劑中混勻，其中，所述的粘合劑按重量百分比由以下組分組成環氧樹脂78%、氫化蓖麻油5%、有機膨潤土 5%和聚乙烯醇縮丁醛125% ；將上述各組分置于攪拌機中撐持20min，得到的粘合劑粘度為7000mPa · s ；取上述制得的粘合劑與金剛石磨料陽00目)按4 1的重量比混合均勻；3)將步驟幻制得的混有金剛石磨料的粘合劑用常規方法均勻涂覆于基材17的上表面，形成粘接層，所述粘接層的厚度為0. 4 0. 6mm ；4)將涂覆粘合劑的基材17以沒有涂覆粘合劑的一面環繞于上述圖2和3所示的專用拉毛設備的塑料輪5上，在基材17兩端的接口處貼雙面膠以固定，然后通過旋擰前定位螺栓2和后定位螺栓8來調節滾筒13與塑料輪5的距離(所述前定位螺栓2和后定位螺栓8的旋扭應保持同步，即在停止前定位螺栓2和后定位螺栓8的旋扭時，所述滾筒13 的軸應當與水平線垂直；此時分別扭緊前定位螺栓2和后定位螺栓8上的螺母以實現滾筒 13的定位)，使滾筒13上的金屬網14與環繞于塑料輪5上的基材17上的粘接層表面相接觸，啟動電機6，控制轉速為50r/min，由電機6帶動轉軸15上的塑料輪5轉動，通過塑料輪 5的轉動帶動滾筒13及其上的金屬網14轉動，從而在粘接層上形成凹凸間隔的軌跡，其中凸出的部分即為突起20-1，軌跡上所有突起20-1的組合即為工作層20，所述軌跡中的凹面與基材17之間的部分即為過渡層19 ；幻將制作好過渡層19和工作層20的半成品卸下，先在常溫下進行基本固化，保持表面各突起20-1的形狀，然后在100°C溫度下保持4h進行后固化；6)對完全固化后的涂附磨具進行柔取、分條、切割、磨邊和對接，然后做成各種尺寸規格的金剛石砂帶。 通過以上技術方法和設備制成的金剛石砂帶，在磨削加工過程中加水進行冷卻， 磨屑沿相鄰兩突起20-1之間形成的排屑槽沖掉，防止堵塞；冷卻水亦降低了磨削工作層20 與工件之間的溫度，有效的防止工件表面熱損傷，得到好的工件表面質量；同時，所得金剛石砂帶是一種具有磨削、研磨、拋光多種作用的產品，可以用于倒角、異形曲面加工，整個過程實現了無粉塵飛揚，達到了環保的要求。
權利要求
1.一種超硬涂附磨具，包括基材(17)和設置于基材(17)上表面的粘接層，在粘接層內粘接有超硬磨料(18)，其中一部分超硬磨料(18)全部沉沒粘接于粘接層內部，另一部份超硬磨料(18)露出部分體積于粘接層外，其特征在于所述粘接層由設置于基材(17)表面的過渡層(19)和設置于過渡層(19)表面的工作層00)組成，其中的工作層00)由間隔設置在過渡層(19)表面上的若干個突起O0-1)組成。
2.根據權利要求1所述的超硬涂附磨具，其特征在于所述各突起O0-1)等間距的設置于過渡層(19)表面上，且各突起Q0-1)的高度相等。
3.根據權利要求1或2所述的超硬涂附磨具，其特征在于所述粘接層的高度為0.2 1. 5mm0
4.根據權利要求3所述的超硬涂附磨具，其特征在于所述超硬涂附磨具還包括設置于基材(17)下表面的漿料層01)。
5.一種制造權利要求1所述超硬涂附磨具的方法，其特征在于包括以下步驟1)將超硬磨料(18)置于形成粘接層的粘合劑中混勻，其中，所述的粘合劑按重量百分比由以下組分組成環氧樹脂50% 90%、氫化蓖麻油 5 % 30 %、有機膨潤土 1 % 10 %和聚乙烯醇縮丁醛1 % 15 % ；粘合劑的粘度為6000 8000mPa · s ；所述粘合劑與超硬磨料(18)的重量比為10 1 1 1 ；2)將混有超硬磨料(18)的粘合劑涂覆于基材(17)的上表面，形成粘接層；3)將涂覆粘合劑的基材(17)置于拉毛成型設備上制作工作層00)和過渡層(19)；4)將制作好工作層00)和過渡層(19)的半成品卸下，對其進行固化、柔曲，進而制成不同的超硬涂附磨具產品。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于在步驟1)之前還包括在基材(17)下表面制作漿料層的步驟。
7.實現權利要求5所述制造超硬涂附磨具方法中的專用拉毛設備，主要由一機架(1)、 安裝于機架(1)上的拉毛裝置和用于承載涂覆了粘合劑的基材(17)并帶動拉毛裝置轉動進行拉毛的旋轉承載裝置組成，其特征在于所述機架(1)具有一底面(1-2)、連接于底面 (1-2)上的前壁面(1-1)和后壁面(1-3)，所述旋轉承載裝置包括一轉軸(1 和電機(6)， 所述轉軸15上套裝有塑料輪(5)，該轉軸(1 的兩端通過軸承(16)分別安裝于機架(1) 的前壁面(1-1)和后壁面(1-3)上，其中的一端與所述電機(6)的輸出軸連接；所述拉毛裝置包括滾筒(13)、包裹于滾筒(1 柱面上的金屬網(14)以及調節滾筒 (13)與塑料輪(5)之間距離的前、后調節裝置，所述的前調節裝置由安裝于機架(1)前壁面(1-1)上的前滑塊軸承G)、安裝于前壁面(1-1)遠離塑料輪(5) —端的側面上的前定位塊( 和穿過前定位塊( 伸入前滑塊軸承(4)定位孔中的前定位螺栓( 組成；所述的后調節裝置由安裝于機架(1)后壁面(1-3)上的后滑塊軸承(10)、安裝于后壁面(1-3)遠離塑料輪( 一端的側面上的后定位塊(9)和穿過后定位塊(9)伸入后滑塊軸承(10)定位孔中的后定位螺栓(8)組成；所述前滑塊軸承(4)上軸承孔的中心線與后滑塊軸承(10) 上軸承孔的中心線以及所述轉軸(15)的中心線處于同一水平面上；所述滾筒(13)的軸的兩端分別安裝于前滑塊軸承的軸承孔和后滑塊軸承(10)的軸承孔中。
8.根據權利要求7所述的設備，其特征在于金屬網(14)網孔的孔徑為30 100目。
9.根據權利要求7所述的設備，其特征在于所述的轉軸(1 的一端上安裝有從動皮帶輪(11)，該從動皮帶輪(11)與電機(6)輸出軸上安裝的主動皮帶輪(7)通過皮帶(12)連接。
10.根據權利要求7所述的設備，其特征在于所述的電機(6)為無級調速電機。
全文摘要
本發明公開了一種超硬涂附磨具、其制造方法以及專用拉毛設備。所述超硬涂附磨具，包括基材和設置于基材上表面的粘接層，在粘接層內粘接有超硬磨料，其中一部分超硬磨料全部沉沒粘接于粘接層內部，另一部份超硬磨料露出部分體積于粘接層外，所述粘接層由設置于基材表面的過渡層和設置于過渡層表面的工作層組成，其中的工作層由間隔設置在過渡層表面上的若干個突起組成。為了制得該超硬涂附磨具，先在基材上涂覆含有起硬磨料的粘合劑以形成粘接層，然后將其置于主要由一機架、安裝于機架上的拉毛裝置和旋轉承載裝置組成的拉毛成型設備上制作工作層和過渡層，再進行后序處理得到超硬涂附磨具產品。
文檔編號B24B7/10GK102259310SQ201110236048
公開日2011年11月30日 申請日期2011年8月17日 優先權日2011年8月17日
發明者劉志環, 周衛寧, 李宏偉, 王進保, 肖樂銀, 謝志剛, 陳超 申請人:桂林礦產地質研究院