磨料混合的磨具.pdf

一种磨料混合的磨具，由第一类磨料、第二类磨料与粘结剂按照下述体积比混合而成：第一类磨料：第二类磨料：粘结剂的体积混合比范围为1∶3∶8～3∶1∶3；具有能够保证获得满意的表面光洁度、有效地提高抛光研磨加工效率的特点。

1.  一种磨料混合的磨具，其特征在于：由第一类磨料、第二类磨料与粘结剂按照下述体积比混合而成：第一类磨料∶第二类磨料∶粘结剂的体积混合比范围为1∶3∶8～3∶1∶3；第一类磨料为三角形、棱形或带锐角的多边形磨料中之一种或两种以上的混合物，当为两种以上的混合物时，混料比例任意；第一类磨料的材质包括：金刚石、金刚砂、刚玉粉、陶瓷粉、氧化铝、碳化硅、石榴石、立方氮化硼或氧化铁中之一种或两种以上的混合物，当为两种以上的混合物时，混料比例任意；第二类磨料为圆形、椭圆形或正方形磨料中之一种或两种以上的混合物，当为两种以上的混合物时，混料比例任意；第二类磨料的材质包括：金刚石、金刚砂、刚玉粉、陶瓷粉、氧化铝、碳化硅、石榴石、立方氮化硼或氧化铁中之一种或两种以上的混合物，当为两种以上的混合物时，混料比例任意；粘结剂可为以丙烯酸酯、环氧树脂、液体型粘合剂、酚醛树脂、密胺甲醛树脂、丙烯酸酯或环氧树脂。

2.  根据权利要求1所说的磨具，其特征在于：第一类磨料和第二类磨料的平均粒径在10～500um范围内。

3.  根据权利要求1或2所说的磨具，其特征在于：由体积百分比为18.8％的120目的球形Al₂O₃白刚玉、体积百分比为31.2％的120目的棱形Al₂O₃白刚玉和体积百分比为50％的环氧树脂粘结剂混合而成。

4.  根据权利要求1或2所说的磨具，其特征在于：由体积百分比为18.8％的120目的球形Al₂O₃白刚玉、体积百分比为31.2％的120目的棱形Al₂O₃白刚玉和体积百分比为50％的环氧树脂粘结剂混合而成。

5.  根据权利要求1或2所述的磨具，其特征在于：由体积百分比为25％的120目的球形陶瓷粉、体积百分比为25％的120目的带锐角的多边形碳化硅和体积百分比为50％的丙烯酸酯粘结剂混合而成。

6.  根据权利要求1或2所述的磨具，其特征在于：由体积百分比为37.5％的200目的椭圆形氧化铝、体积百分比为12.5％的200目的棱形金刚石和体积百分比为50％的酚醛树脂粘结剂混合而成。

7.  根据权利要求1或2所述的磨具，其特征在于：由体积百分比为16.7％的200目的球形氧化铁、体积百分比为16.7％的200目的三角形金刚砂和体积百分比为66.6％的密胺甲醛树脂粘结剂混合而成。

8.  根据权利要求1或2所述的磨具，其特征在于：由体积百分比为18.8％的400目的正方形金刚石、体积百分比为31.2％的400目的带锐角的多边形碳化硅和体积百分比为50％的环氧树脂粘结剂混合而成。

9.  根据权利要求1或2所述的磨具，其特征在于：由体积百分比为18.8％的1000目的方形石榴石、体积百分比为31.2％的1000目的棱形陶瓷粉和体积百分比为50％的环氧树脂粘结剂混合而成。

磨料混合的磨具
技术领域
本发明属于研磨抛光磨具制备技术领域，具体涉及一种不同形状磨料混合的磨具。
背景技术
作为获取高精度、高表面光洁度的重要加工手段，抛光研磨技术在现代精密和超精密制造技术中占有重要地位。抛光研磨技术是最占老的加工技术，也是超精密加工最主要利用的加工技术，目的是去除前道工序遗留下来的破坏层以及降低表面粗糙度，从而获得光滑的加工表面。由于光滑的加工表面能改善材料表面的耐腐蚀性、耐磨性、零件的疲劳强度以及零件的密封性等性能，在航空航天、军事、医疗器械、精密机械、仪器仪表、光学元器件、电子设备等领域中抛光研磨技术成为关键制造技术之一。而提高抛光研磨加工效率和降低抛光研磨表面粗糙度以及降低加工成本一直是抛光研磨领域的重要研究内容。
多种抛光研磨方法被发展起来，如化学机械抛光、浮法抛光、离子束抛光、电解抛光、流体抛光、固着磨料抛光和磁性研磨抛光等抛光技术等，无论是离散磨粒还是固着磨粒，绝大多数抛光研磨方法的基本原理是利用磨料制品对工件表面进行微量去除以达到降低表面粗糙度的目的。到目前为止，利用磨料抛光研磨的技术，其研究方向大都是利用减小颗粒粒径的方法或者制备磨料规则分布的磨具来获得更高的表面光洁度，但会大大降低材料去除率，导致加工成本增加。因此，研究一种既能保证研磨加工质量，又能显著提高研磨加工效率、降低加工成本的新型精密研磨技术已迫在眉睫。
研究发现，利用磨料进行抛光研磨时，抛光研磨加工效率和加工质量是对立关系。大粒径的磨料其抛光研磨效率高，但其抛光研磨后的表面质量较差；小粒径的磨料其抛光研磨效率低，但其抛光研磨后的表面质量较好。传统的研究认为，磨料的粒径在材料去除率和加工质量方面占有绝对优势，即通过改变粒径的方式来改变抛光研磨加工效率和加工质量。最新研究发现，磨料的形状在材料去除率和加工质量方面也发挥着重要作用。相同粒径规格的不规则形状颗粒与规则形状颗粒材料相比，其抛光研磨后的材料去除率显著提高、表面质量差。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种磨料混合的磨具，具有能够保证获得满意的表面光洁度、有效地提高抛光研磨加工效率的特点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种磨料混合的磨具，由第一类磨料、第二类磨料与粘结剂按照下述体积比混合而成：第一类磨料：第二类磨料：粘结剂的体积混合比范围为1∶3∶8～3∶1∶3；第一类磨料为三角形、棱形或带锐角的多边形磨料中之一种或两种以上的混合物，当为两种以上的混合物时，混料比例任意；第一类磨料的材质包括：金刚石、金刚砂、刚玉粉、陶瓷粉、氧化铝、碳化硅、石榴石、立方氮化硼或氧化铁中之一种或两种以上的混合物，当为两种以上的混合物时，混料比例任意；第二类磨料为圆形、椭圆形或正方形磨料中之一种或两种以上的混合物，当为两种以上的混合物时，混料比例任意；第二类磨料的材质包括：金刚石、金刚砂、刚玉粉、陶瓷粉、氧化铝、碳化硅、石榴石、立方氮化硼或氧化铁中之一种或两种以上的混合物，当为两种以上的混合物时，混料比例任意；粘结剂可为以丙烯酸酯、环氧树脂、液体型粘合剂、酚醛树脂、密胺甲醛树脂、丙烯酸酯或环氧树脂。
磨料的平均粒径视磨具的工作情况而定。一般来说，加工后的表面粗糙度Ra值到达0.02～0.3um，所使用磨料的平均粒径在10～500um范围内。根据对加工效率和加工后表面质量的不同要求，可适当调整不同形状颗粒的比例及二者的粒径。
粘结剂的作用是将离散的磨料颗粒有机的结合在一起，使磨料间具有较强的结合力，能够满足抛光研磨的要求。
本发明的有效效果是：由于在抛光研磨过程中，带锐角或棱角的磨料嵌入材料的深度较深，所以在材料去除率方面，会比同材质同粒径的球形磨料、方形磨料大很多，其负面影响就是在大幅增大材料去除率的同时也增大了抛光研磨试件的表面粗糙度。反之亦然。故本发明充分利用不同形状磨料的优缺点，将两类不同形状的磨料混合在一起。其抛光研磨效果显示，虽然抛光研磨后的表面粗糙度值比混合料中抛光研磨质量好的磨料稍高一点，但其加工效率却有显著地提高。
具体实施例
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
一种磨料混合的磨具，由体积百分比为18.8％的120目的球形金刚砂、体积百分比为31.2％的120目的棱形金刚砂和体积百分比为50％的环氧树脂粘结剂混合而成。
将上述球形金刚砂和棱形金刚砂混料搅拌均匀后，再与环氧树脂粘结剂进行均匀搅拌至金刚砂均被完全湿润，将搅拌均匀的混合料注入直径为10mm的圆柱形模具中，待其凝固成型后取出。
实施例2
一种磨料混合的磨具，由体积百分比为18.8％的120目的球形Al₂O₃白刚玉、体积百分比为31.2％的120目的棱形Al₂O₃白刚玉和体积百分比为50％的环氧树脂粘结剂混合而成。
将上述球形和棱形Al₂O₃白刚玉混料搅拌均匀后，再与环氧树脂粘结剂进行均匀搅拌至白刚玉均被完全湿润，将搅拌均匀的混合料注入直径为1Omm的圆柱形模具中，待其凝固成型后取出即可。
实施例3
一种磨料混合的磨具，由体积百分比为25％的120目的球形陶瓷粉、体积百分比为25％的120目的带锐角的多边形碳化硅和体积百分比为50％的丙烯酸酯粘结剂混合而成。
将上述球形陶瓷粉和带锐角的多边形碳化硅混料搅拌均匀后，再与丙烯酸酯粘结剂进行均匀搅拌至金刚砂均被完全湿润，将搅拌均匀的混合料注入直径为10mm的圆柱形模具中，待其凝固成型后取出。
实施例4
一种磨料混合的磨具，由体积百分比为37.5％的200目的椭圆形氧化铝、体积百分比为12.5％的200目的棱形金刚石和体积百分比为50％的酚醛树脂粘结剂混合而成。
将上述椭圆形氧化铝和棱形金刚石混料搅拌均匀后，再与酚醛树脂粘结剂进行均匀搅拌至金刚砂均被完全湿润，将搅拌均匀的混合料注入直径为10mm的圆柱形模具中，待其凝固成型后取出。
实施例5
一种磨料混合的磨具，由体积百分比为16.7％的200目的球形氧化铁、体积百分比为16.7％的200目的三角形金刚砂和体积百分比为66.6％的密胺甲醛树脂粘结剂混合而成。
将上述球形氧化铁和三角形金刚砂混料搅拌均匀后，再与密胺甲醛树脂粘结剂进行均匀搅拌至金刚砂均被完全湿润，将搅拌均匀的混合料注入直径为10mm的圆柱形模具中，待其凝固成型后取出。
实施例6
一种磨料混合的磨具，由体积百分比为18.8％的400目的正方形金刚石、体积百分比为31.2％的400目的带锐角的多边形碳化硅和体积百分比为50％的环氧树脂粘结剂混合而成。
将上述正方形金刚石和带锐角的多边形碳化硅混料搅拌均匀后，再与环氧树脂粘结剂进行均匀搅拌至金刚砂均被完全湿润，将搅拌均匀的混合料注入直径为10mm的圆柱形模具中，待其凝固成型后取出。
实施例7
一种磨料混合的磨具，由体积百分比为18.8％的1000目的方形石榴石、体积百分比为31.2％的1000目的棱形陶瓷粉和体积百分比为50％的环氧树脂粘结剂混合而成。
将上述方形石榴石和棱形陶瓷粉混料搅拌均匀后，再与环氧树脂粘结剂进行均匀搅拌至金刚砂均被完全湿润，将搅拌均匀的混合料注入直径为10mm的圆柱形模具中，待其凝固成型后取出。
对比例1
先将体积百分比为50％的120目的球形金刚砂与体积百分比为50％的环氧树脂粘结剂进行均匀搅拌至金刚砂均被完全湿润，将搅拌均匀的混合料注入直径为10mm的圆柱形模具中，待其凝固成型后取出。
对比例2
先将体积百分比为50％的120目的棱形金刚砂与体积百分比为50％的环氧树脂粘结剂；然后，将棱形金刚砂与环氧树脂粘结剂进行均匀搅拌至金刚砂均被完全湿润，将搅拌均匀的混合料注入直径为10mm的圆柱形模具中，待其凝固成型后取出。
对比例3
首先，按体积量取体积百分比为50％的120目的球形Al₂O₃白刚玉与体积百分比为50％的环氧树脂粘结剂；然后，将球形Al₂O₃白刚玉与环氧树脂粘结剂进行均匀搅拌至白刚玉均被完全湿润，将搅拌均匀的混合料注入直径为10mm的圆柱形模具中，待其凝固成型后取出。
对比例4
先将体积百分比为50％的120目的棱形Al₂O₃白刚玉与体积百分比为50％的环氧树脂粘结剂；然后，将棱形Al₂O₃白刚玉与环氧树脂粘结剂进行均匀搅拌至白刚玉均被完全湿润，将搅拌均匀的混合料注入直径为10mm的圆柱形模具中，待其凝固成型后取出。
测试
将实施例及对比例制备而成的磨具，装夹在自制具有直线往复运动的旋转抛光研磨机上，采用的抛光研磨参数为直线往复运动速度为0.014m/s，旋转转速为1400r/min，施加载荷为20N，抛光研磨时间为20min，在黄铜试片上试验，加工完后取出试片清洗、烘干，分别测量铜片去除量及加工后的表面粗糙度Ra。
表1测试结果对比