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1、(10)申请公布号 CN 103551983 A (43)申请公布日 2014.02.05 CN 103551983 A (21)申请号 201310552623.5 (22)申请日 2013.11.08 B24D 13/14(2006.01) (71)申请人 谢泽 地址 621100 四川省绵阳市科创园区九洲大 道 100 号孵化大楼 (72)发明人 谢泽 (74)专利代理机构 成都九鼎天元知识产权代理 有限公司 51214 代理人 房云 (54) 发明名称 一种以磨料为基础并含有发泡剂的磨轮 (57) 摘要 本发明公开了一种以磨料为基础并含有发泡 剂的磨轮， 该磨轮由包括磨料、 发泡剂和粘。
2、结剂的 原料制成。通过调节所述磨料、 发泡剂的比例， 可 以控制磨轮的抛光效果和磨削效率。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 7 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书6页 附图7页 (10)申请公布号 CN 103551983 A CN 103551983 A 1/1 页 2 1. 一种以磨料为基础并含有发泡剂的磨轮， 其中所述磨轮由包括磨料、 发泡剂和粘接 剂等原料制成。 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。
3、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， 其中所述发泡剂为碳酸氢钠等。 4. 如权利要求 1 所述的磨轮， 其中所述发泡剂的加入量为磨料质量的 0.01%-10%。 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 盖。 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。 权 利 要 求 书 CN 103551983 A 2 1/6 页 3 。
4、一种以磨料为基础并含有发泡剂的磨轮 技术领域 0001 本发明涉及一种以磨料为基础并含有发泡剂的磨轮， 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。
5、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新的以磨料为基础并含有发泡剂 的磨轮。 0006 本发明的上述目的是通过如下技术方案实现的 ： 一种以磨料为基础并含有发泡剂 的磨轮， 其中所述磨轮的磨盘是由包含磨料、 发泡剂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、 。
6、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， 所述发泡剂是碳酸氢钠。 0009 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%。 0010 在本发明中， 发泡孔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。该磨轮通过发泡形成多闭孔结构并分散相关应力， 在不大幅降低结构强度 的基础上因为发泡对泡孔周围的粘接层会带来大量的微裂纹， 这些微裂。
7、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。 0011 在磨削中让泡孔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。 0012 本发明中， 按体积比设置的发泡孔带来的效果是泡孔的体积比越大， 磨抛效率越 高， 被磨工件和磨轮表面的温升越少。 说 明 书 CN 103551983 A 3 2/6 页 4 0013 发泡剂的加入量为磨料质量的 0.01%-10%， 可以是 1.1%、。
8、 2%、 2.5%、 3%、 3.5%、 4%、 4.5%、 5%、 6%、 8% 等。 0014 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牢固地结合在一起， 而发泡剂又 形成许多大小不一、 形状各异的发泡孔。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。 0015 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，。
9、 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。 附图说明 0016 图 1 为本发明的平面磨轮示意图。 0017 图 2 为本发明的圆周磨轮示意图。 0018 图 3 为本发明的磨轮的微观结构示意图。 0019 图 4 为本发明的另一种磨轮的微观结构示意图。 0020 图 5 为本发明的加热固化成形模具。 0021 图 6 为本发明的平面磨轮立体图。 0022 图 7 为本发明的平面磨轮断面示意图。 0023 图 8 为实施例 1 。
10、平面磨轮试样 1-3 中发泡剂加入量与磨削比、 磨削效率的关系。 0024 图 9 为实施例 1 平面磨轮试样 1-3 中发泡剂加入量与样件表面粗糙度的关系。 0025 图 10 为实施例 1 圆周磨轮试样 1-3 中发泡剂加入量与磨削比、 磨削效率的关系。 0026 图 11 为实施例 1 圆周磨轮试样 1-3 中发泡剂加入量与样件表面粗糙度的关系。 0027 图 12 为实施例 1 圆周磨轮试样 4-6 发泡剂加入量达到或超过临界值与磨削比、 磨 削效率的关系。 0028 图 13 为实施例 1 圆周磨轮试样 4-6 发泡剂加入量达到或超过临界值样件表面粗 糙度的关系。 0029 图 14。
11、 为制备磨轮的工艺流程图。 0030 图 15 为制备磨轮的另一种工艺流程图。 0031 图中， 1 为背盖、 2 为抛光盘、 3 为发泡孔、 4 为粘结剂和发泡剂、 5 为磨料、 6 为网格 剑麻布、 7 为磨料、 粘结剂和发泡剂混合物、 8 为金属型腔模具。 具体实施方式 0032 实施例 1（探索发泡剂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。 0033 配比 ： 说 明 书 CN 103551983 A 4 3/6 。
12、页 5 0034 1 试样制作 1、 试样制作 1.1混料 ： 按配方1中各式样配方中比例， 依次称取天然纤维， (如制作平面抛光的平面 抛光轮则用细号， 制作圆周抛光的圆周抛光轮则用粗号 )， 在搅拌状态下加入发泡剂， 确保 搅拌均匀 ； 最后在搅拌状态下加入改性液态酚醛树脂， 搅拌均匀。整过混料过程， 定要确保 混料均匀 （不能出现结块、 结团现象） 。 0035 1.2 压制与固化 ： 按成形密度 0.6-0.7g/cm3， 根据所做抛磨轮体积大小， 来计算称 料。将称量好的料均匀的平摊在模腔内 （如制作平面抛光轮， 则先将托盖装入模腔， 然后将 料均匀的摊在托盖上 ； 如制作圆周抛光轮。
13、， 则先将料的一半均匀的摊在模腔内， 再加入剑麻 或玻纤网格布， 然后将剩余的另一半料均匀的摊在剑麻或玻纤网格布上） 。装模完成后， 用 油压机进行第一次加压压制成型。 然后卸压， 在80下烘烤2h后， 进行第二次加压压制后， 在120下烘烤4-6h后 （平面抛光轮固化4h， 圆周抛光轮固化6h） ， 缓慢降至室温后出炉， 卸 模。 0036 1.3 本试验制作式样为 ： 平面抛光轮 ： 外直径为 4 英寸 （101.6-103mm） ， 内径为 55mm， 孔径为 16mm， 厚度 6-8mm） ； 圆周抛光轮 : 外直径为 10.6 英寸 （270mm） 孔径为 32mm， 厚度 30mm。
14、） ； 检测与测试数据对比 ： 1、 测试方法说明 ： 本磨削检测材质为 : 平面抛磨的平面抛光轮 :45# 钢板 ( 长 200mm* 宽100mm*厚*10mm) ； 圆周抛光轮:45#钢棒(长200mm*直径*50mm),分别在相同的磨削条 件下(磨削材质、 抛磨轮承受压力,及转动线速度(平面抛光轮:60m/s,圆周抛光轮:40m/ s) 均相同。 0037 2、 各指标计算方法说明 ： 2.1 磨削效率 ： 指材料磨除量除以磨削加工时间， 单位 g/min。 0038 2.2 磨削比 ： 样件的材料磨除量与抛磨轮磨损量之比。 0039 2.3表面粗糙度 ： 是指加工表面具有的较小间距和。
15、微小峰谷不平度， 单位um。 表面 粗糙度越小， 则表面越光滑。用双管光切显微镜测定。 说 明 书 CN 103551983 A 5 4/6 页 6 0040 总磨削测试时间为 30min， 每 10min 为一段， 分三段收集数据， 求算术平均值。 0041 3、 数据收集 3.1 用配方 1 做用于平面抛磨的平面磨轮 （试样 1， 试样 2， 试样 3 与常规同粒号 60# （普 通刚玉） 4 英寸平面轮对比 ： 注 ： 发泡剂质量比 ( 与磨料比较 ) 为 ： 试样 1 ： 1% 试样 2 ： 2% 试样 3 ： 3%。 0042 表 1 0043 平面磨料试样1-3中发泡剂加入量与磨削。
16、比、 磨削效率的关系如图8所示 ； 平面磨 料试样 1-3 中发泡剂加入量与样件表面粗糙度的关系如图 9 所示。 0044 3.2 用配方 1 做用于圆周抛磨的圆周磨轮 （试样 1， 试样 2， 试样 3） 与常规同粒号 60#（普通刚玉） 10.6 英寸千页轮对比 ： 表 2 0045 圆周磨轮试样 1-3 中发泡剂加入量与磨削比、 磨削效率的关系如图 10 所示 ； 圆周 磨轮试样 1-3 中发泡剂加入量与样件表面粗糙度的关系如图 11 所示。 0046 3.3 将发泡剂质量比提高为 ： 试样 4 ： 4% 试样 5 ： 6% 试样 6 ： 8%，（在粘结剂的量恒定 情况下） 探索发泡剂质。
17、与质量比达到或超过临界值时， 轮子的抛磨效果， 本试验将试样 4、 5、 6 做成圆周磨轮 , 来测试对比。 0047 表 3 说 明 书 CN 103551983 A 6 5/6 页 7 0048 圆周磨轮试样 4-6 发泡剂加入量达到或超过临界值与磨削比、 磨削效率的关系如 图12所示 ； 圆周磨轮试样4-6发泡剂加入量达到或超过临界值样件表面粗糙度的关系如图 13 所示。 0049 3.4 平面磨轮式样 3， 圆周磨轮试样 3 与同规格角磨片、 树脂砂轮磨削指标对比 ： 表 4 平面抛光 / 抛磨 0050 表 5 圆周抛光 / 抛磨 0051 试验小结 ： 1、 通过实施方案 1 配方。
18、 1) 试样测试数据分析得 : 在同一轮子中， 磨料一定的情况下， 随着发泡剂质量比提高,轮子的抛光性能,磨削性 能均有提高 （但注意 ： 根据 3.3 试验数据发现 , 当发泡剂质量比达到临界值或超过临界值 时， 磨削性能将变低， 发泡剂的用量要根据所选发泡剂的种类、 规格、 以及被磨削材质对轮 子的抛光性能、 磨削性能的要求来综合考虑） ； 同时可以调节用磨料种类与粒号来满足不同 说 明 书 CN 103551983 A 7 6/6 页 8 被磨削材质对轮子的抛光性能、 磨削性能的要求。 0052 2、 通过实施方案 1 试样测试数据与常规同粒号 （普通刚玉） 轮子测试数据和 3.4 测 。
19、试数据综合分析得 : 用此方法制作的平面抛磨的平面磨轮， 圆周抛磨的圆周磨轮， 在抛光 性能、 磨削性能上均提高 20%-30% 以上， 通过调整发泡剂加入量及用磨料种类与粒号 （及将 轮子组织中的磨料、 粘结剂、 发泡剂调到合适的比例） ， 均可满足不同被磨削材质对轮子的 抛光性能、 磨削性能的要求。 说 明 书 CN 103551983 A 8 1/7 页 9 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103551983 A 9 2/7 页 10 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103551983 A 10 3/7 页 11 图 6 图 7 图 8 说 明 书 附 图 CN 103551983 A 11 4/7 页 12 图 9 图 10 说 明 书 附 图 CN 103551983 A 12 5/7 页 13 图 11 图 12 说 明 书 附 图 CN 103551983 A 13 6/7 页 14 图 13 图 14 说 明 书 附 图 CN 103551983 A 14 7/7 页 15 图 15 说 明 书 附 图 CN 103551983 A 15 。