專利名稱：一種精密磨削用樹脂結合劑金剛石磨具的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種精密磨削用樹脂結合劑金剛石磨具的制備方法。
背景技術：
隨著機械加工領域精密磨床的開發研究，需要磨料粒度非常細小、組織非常均勻、 形狀較為復雜的磨削工具與之配套。由于精密加工質量要求很高，加工對象表面粗糙度 Ra ^ 10 μ m0加工面型精度ρ_ν150 μ m以下,無燒傷,無振紋,無劃痕,無微裂紋。因此,如何減少砂輪內部缺陷、保證砂輪組織的均勻性是一個比較關鍵的問題。目前，國內用于精密和超精密加工的磨具主要還是依賴進口，價格高、交貨期長， 購買手續復雜。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種精密磨削用樹脂結合劑金剛石磨具的制備方法，該精密磨削用樹脂結合劑金剛石磨具的制備方法制備的樹脂結合劑金剛石磨具具有組織均勻、內部缺陷少、可靠性高的特點。發明的技術解決方案如下一種精密磨削用樹脂結合劑金剛石磨具的制備方法，包括以下步驟磨料表面處理用表面活性劑對金剛石磨料進行表面處理；熱混煉將表面處理過的金剛石磨料與液體樹脂和填料進行預混合，然后加入到混料裝置中進行熱混煉，形成成型料；熱注模將成型料于一定溫度和壓力下注入砂輪成型模具中；固化將熱注模成型的砂輪進行帶模固化，即可得到精密磨削用樹脂結合劑金剛
石磨具。混煉過程中，溫度控制在60 90°C ;在注模過程中，成型料的溫度控制在60 900C，砂輪成型模具的溫度控制在60 80°C，注模壓力控制在O. 2 I. OMPa ;注模完成后， 恒溫恒壓I 5分鐘。所述的表面活性劑為油酸或硅烷偶聯劑；用油酸處理磨料時，油酸用量為2 4ml/kg金剛石磨料；用硅烷偶聯劑處理磨料時，硅烷偶聯劑用量為2 3ml/kg金剛石磨料。所述的金剛石磨料粒度范圍為O. 2 20 μ m。所述的液體樹脂為液體聚酰亞胺樹脂或液體環氧樹脂。所述的填料為納米Si02、Cu粉、Cr203、Zn0、石墨粉、MoS2和硫鐵礦中的至少兩種混合物。在固化過程中，當液體樹脂為液體聚酰亞胺樹脂時，升溫到230±5°C，并保溫
I.5 3h，完成固化；當液體樹脂為液體環氧樹脂時，升溫到160±5°C，并保溫I. 5 3h，完成固化。
所述熱混煉步驟中，各成分的質量組分為金剛石磨料25 45份，液體樹脂25 40份，填料30 48份，各成分總計100份。本發明的技術路線用表面活性劑對金剛石磨料進行表面處理，再將其與液體樹脂、填料等進行預混合，然后加入到精密控溫的混料裝置中，在一定溫度下熱混煉，使之形成均勻、可塑性較好的成型料，最后在一定溫度和壓力下將成型料注入砂輪成型模具中，經固化制備出組織均勻、內部缺陷少的精密磨削用樹脂結合劑金剛石磨具。砂輪中各組分的質量份數為磨料25 45份，樹脂結合劑25 40份，填料30 48份；所述固化工藝為階梯控溫制度。所述的表面活性劑為油酸或硅烷偶聯劑。所述的金剛石磨料粒度范圍為O. 2 20 μ m。所述的液體樹脂為液體聚酰亞胺樹脂或液體環氧樹脂。所述的填料為納米Si02、Cu粉、Cr203、ZnO、石墨粉、MoS2和硫鐵礦其中的幾種。所述樹脂結合劑金剛石磨具的制備技術包括以下步驟I、原料處理工序用油酸或硅烷偶聯劑對金剛石磨料進行表面處理。用油酸處理金剛石磨料時，采用干法處理，按照比例將油酸和金剛石加入球磨罐中球磨(15r/min)0. 5h，即可獲得油酸處理過的金剛石磨料。用硅烷偶聯劑處理金剛石磨料時，采用濕法處理。按照比例將硅烷偶聯劑和金剛石加入盛有甲苯的燒杯中，然后進行超聲分散，超聲20min后將混合液轉移至三口燒瓶中，通冷卻水，加熱至甲苯回流溫度保持3h，然后冷卻至室溫，過濾，于80°C下干燥10h，即可獲得硅烷偶聯劑處理過的金剛石磨料。2、稱料工序根據設計的樹脂磨具配方，用精密天平分別稱取金剛石磨料、液體樹脂和填料等， 稱料誤差小于O. 2%。3、混料工序將金剛石磨料、液體樹脂和填料等先進行預混合，然后加入到精密控溫的混料裝置中，在60 90°C的溫度下進行混煉，使之形成均勻且可塑性較好的成型料。上述各個組分的質量含量和作用為金剛石磨料25 45份，粒度范圍為O. 2 20 μ n，起磨削作用。液體樹脂25 40份，為液體聚酰亞胺樹脂或液體環氧樹脂，主要起粘結磨料的作用。填料30 48份，為納米Si02、Cu粉、Cr203、ZnO、石墨粉、MoS2、硫鐵礦其中的一種或多種。納米SiO2可以調節成型料的粘度。Cu粉本身熔點較高，導熱性好，可以減輕磨削區的局部過熱現象，提高結合劑的耐熱性；另外，Cu粉還可以起到增韌的效果。Cr203、ZnO 具有較高的熔點和機械性能，能顯著提高磨具的強度、硬度和耐熱性。石墨粉、MoS2是很好的潤滑減摩材料，可以減輕磨具與工件之間的摩擦，降低磨削力，提高磨具的拋光性。硫鐵礦中含有FeS2，是硫元素的供給體，可以降低磨削阻力，提高磨削效率。4、磨具成型將熱混煉好的成型料加入熱注模成型裝置中，在一定溫度和壓力下注入模具中，并恒溫恒壓一定時間，然后再帶模進行砂輪的固化。其中注模溫度注模時成型料的溫度與砂輪大小、形狀、厚度有關，形狀復雜、大型、薄壁的砂輪需較高的溫度注模，一般控制注模溫度為60 90°C模具溫度模具溫度過低，不利于沖模。因此，一般控制模具溫度為60 80°C。注模壓力壓力大小影響成型料在模具內的流動速度，取決于成型料的粘度、流動性及模具尺寸和形狀復雜性。采用粘度大的成型料和成型薄壁或大型砂輪坯體時，壓力應增大，以保證沖模完全及砂輪組織的致密性。一般注模壓力為O. 2 I. OMPa05、固化工序固化為帶模固化，固化溫度制度為緩慢升溫至最高溫度并保溫。液體聚酰亞胺樹脂最高溫度230±5°C (保溫I. 5 3h)、液體環氧樹脂最高溫度160±5°C (保溫I. 5 3h)。其中，升溫速率和保溫時間應根據砂輪的形狀復雜程度和尺寸大小而定。有益效果本發明公開了一種精密磨削用樹脂結合劑金剛石磨具的制備方法，首先用表面活性劑對金剛石磨料進行表面處理，再將其與液體樹脂、填料等進行預混合，然后加入到精密控溫的混料裝置中，在一定溫度下熱混煉，使之形成均勻、可塑性較好的成型料，最后在一定溫度和壓力下將成型料注入砂輪成型模具中，經一定條件固化，制備出樹脂結合劑金剛石磨具。本發明的精密磨削用樹脂結合劑金剛石磨具的制備方法，與壓制法相比，不會出現裂紋、密度上下不均勻的現象；與普通的澆注法相比，制備過程中的熱混煉更加保證了成型料的均勻性和致密性。因此，該方法制備的樹脂結合劑金剛石磨具具有組織均勻、內部缺陷少、可靠性高的優點，且特別適用于形狀復雜的細粒度和超細粒度金剛石磨具的制備。
圖I為樹脂結合劑金剛石磨具固化后斷面顯微結構電子掃描圖。由圖I可見，磨具內部組織中金剛石磨料、樹脂結合劑及填料分布均勻，無明顯的偏聚現象。圖2為磨具制備工藝流程圖；圖3為磨具熱注模成型用設備構造圖；圖4-圖7分別為實施例I-實施例4的固化工藝曲線。標號說明1_壓緊頭，2-成型模具，3-出漿口電熱裝置，4-注塑管，5-工作臺， 6-成型料，7-油浴裝置。
具體實施例方式以下將結合附圖和具體實施例對本發明做進一步詳細說明實施例I :成型的砂輪特征5306-30X50X6-RVDM10/20B 100
權利要求
1.一種精密磨削用樹脂結合劑金剛石磨具的制備方法，其特征在于，包括以下步驟磨料表面處理用表面活性劑對金剛石磨料進行表面處理；熱混煉將表面處理過的金剛石磨料與液體樹脂和填料進行預混合，然后加入到混料裝置中進行熱混煉，形成成型料；熱注模將成型料于一定溫度和壓力下注入砂輪成型模具中；固化將熱注模成型的砂輪進行帶模固化，即可得到精密磨削用樹脂結合劑金剛石磨具。
2.根據權利要求I所述的精密磨削用樹脂結合劑金剛石磨具的制備方法，其特征在于，混煉過程中，溫度控制在60 90°C ;在注模過程中，成型料的溫度控制在60 90°C，砂輪成型模具的溫度控制在60 80°C，注模壓力控制在O. 2 I. OMPa ;注模完成后，恒溫恒壓I 5分鐘。
3.根據權利要求2所述的精密磨削用樹脂結合劑金剛石磨具的制備方法，其特征在于，所述的表面活性劑為油酸或硅烷偶聯劑；用油酸處理磨料時，油酸用量為2 4ml/kg金剛石磨料；用硅烷偶聯劑處理磨料時，硅烷偶聯劑用量為2 3ml/kg金剛石磨料。
4.根據權利要求2所述的精密磨削用樹脂結合劑金剛石磨具的制備方法，其特征在于，所述的金剛石磨料粒度范圍為O. 2 20 μ m。
5.根據權利要求2所述的精密磨削用樹脂結合劑金剛石磨具的制備方法，其特征在于，所述的液體樹脂為液體聚酰亞胺樹脂或液體環氧樹脂。
6.根據權利要求2所述的精密磨削用樹脂結合劑金剛石磨具的制備方法，其特征在于，所述的填料為納米Si02、Cu粉、Cr203、Zn0、石墨粉、MoS2和硫鐵礦中的至少兩種混合物。
7.根據權利要求2所述的精密磨削用樹脂結合劑金剛石磨具的制備方法，其特征在于，在固化過程中，當液體樹脂為液體聚酰亞胺樹脂時，升溫到230±5°C，并保溫I. 5 3h， 完成固化；當液體樹脂為液體環氧樹脂時，升溫到160±5°C，并保溫I. 5 3h，完成固化。
8.根據權利要求1-7任一項所述的精密磨削用樹脂結合劑金剛石磨具的制備方法， 其特征在于，所述熱混煉步驟中，各成分的質量組分為金剛石磨料25 45份，液體樹脂 25 40份，填料30 48份，各成分總計100份。
全文摘要
本發明公開了一種精密磨削用樹脂結合劑金剛石磨具的制備方法，首先用表面活性劑對金剛石磨料進行表面處理，再將其與液體樹脂、填料等進行預混合，然后加入到精密控溫的混料裝置中，在一定溫度下熱混煉，使之形成均勻、可塑性較好的成型料，最后在一定溫度和壓力下將成型料注入砂輪成型模具中，經一定條件固化，制備出樹脂結合劑金剛石磨具。本發明制備的樹脂結合劑金剛石磨具具有組織均勻、內部缺陷少、可靠性高等優點，特別適用于形狀復雜的細粒度和超細粒度金剛石砂輪的制備。
文檔編號B24D18/00GK102601745SQ20121007825
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月22日 優先權日2012年3月22日
發明者萬隆, 宋冬冬, 時丹, 王俊沙 申請人:湖南大學