一種基于纖維基體砂繩的涂附磨具、拋磨輪及其制法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于纖維基體砂繩的涂附磨具，由含有磨料的纖維基體扭制成砂繩并固化而成。本發(fā)明還公開了一種基于上述纖維基體砂繩（或含短切纖維的纖維基體砂繩）涂附磨具制成的拋磨輪。本發(fā)明的涂附磨具和拋磨輪充分利用了這種立體結(jié)構(gòu)以及加工過程中的可控程度來實(shí)現(xiàn)不同使用環(huán)境和條件的分別對應(yīng)，從而充分發(fā)揮磨料以及纖維的性能提高磨拋性能并降低使用成本。
【專利說明】一種基于纖維基體砂繩的涂附磨具、拋磨輪及其制法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種涂附磨具及其轉(zhuǎn)換制品，特別是涉及用纖維基體的砂繩制成的涂附磨具和拋磨輪。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前制作的各種拋磨磨具主要有三個(gè)大類并存在以下缺陷:
①樹脂砂輪——結(jié)構(gòu)緊密、散熱差、油壓成型、組織致密所致。一般的樹脂結(jié)合劑砂輪(固結(jié)磨具)主要是由磨料、樹脂粘接劑經(jīng)混合、模壓成型、加熱硬化而成，這類砂輪的使用存在著諸如需要大的切削力、工件發(fā)熱嚴(yán)重等缺陷。大氣孔砂輪(固結(jié)磨具)中的氣孔一般是在硬化處理中將填充的能夠在高于130度以上的溫度下燒除(即碳化)的填充劑(如核桃殼、精萘等)燒掉而成。但天然纖維在這種工況下也會碳化從而失效。
[0003]②麻輪——拋光效率低，如(幾層劍麻縫制在一起，只有端面參與拋光)。中國專利CN1238254A公開了一種劍麻纖維拋光輪，揭示其制備方法是:采用針刺機(jī)將劍麻短纖維制成氈狀胚料，然后將2-4層劍麻氈狀胚料經(jīng)疊合、縫合成一種劍麻纖維拋光輪。用此種方法制備的劍麻纖維拋光輪存在以下的缺點(diǎn):一、由于所使用的劍麻纖維長度只有4-12cm，因而拋光輪在使用過程中劍麻纖維容易脫落，使拋光輪的使用壽命縮短；二、因?yàn)獒槾堂芏鹊南拗疲荒鼙ＷC拋光輪的任何部位都能緊密結(jié)合，因而也會影響拋光輪的使用效果。
[0004]③尼龍輪——磨料利用率不高，由于尼龍的TG低發(fā)熱會造成軟化從而造成對磨料把持力下降，以致于磨料未充分參與拋光就脫落造成浪費(fèi)；同時(shí)還有可能因發(fā)熱發(fā)軟而污染被磨工件表面。
[0005]中國專利CN200410029879.9揭示了 一種劍麻纖維拋光輪的制造方法，它是將切短的劍麻纖維、合成樹脂和任選的其它植物和無機(jī)化合物均勻混合、干燥后，熱壓成型。這種方法生產(chǎn)的拋光輪由于是模壓但沒有帶孔材料以致整個(gè)結(jié)構(gòu)非常致密沒有空隙，從而容易導(dǎo)致整個(gè)拋光過程中拋輪表面溫度升高粘接劑失效表面發(fā)黑，原材料斷裂脫落浪費(fèi)；同時(shí)被磨工件也會表面溫升大從而造成應(yīng)力集中并有可能污染被磨工件表面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于纖維基體砂繩的涂附磨具。
[0007]本發(fā)明的上述目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種基于纖維基體砂繩的涂附磨具，由含有磨料的纖維基體扭制成砂繩并固化而成。
[0008]在本發(fā)明中，所述“纖維”是指天然纖維，即自然界原有的或經(jīng)人工培植的植物上、人工飼養(yǎng)的動(dòng)物上直接取得的纖維，包括但不限于植物纖維、動(dòng)物纖維、礦物纖維。在本發(fā)明一個(gè)具體的實(shí)例中，所述的天然纖維選自種子纖維，如棉、木棉等；或者是葉纖維，如劍麻、蕉麻等；或是莖纖維，如芒麻、亞麻、大麻、黃麻等。在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)例中，所述天然纖維選自毛和絲，例如綿羊毛、山羊毛、駱駝毛、兔毛、牦牛毛或桑蠶絲、柞蠶絲等。本發(fā)明中所述的天然纖維還可以是那些棉、麻、毛、絲的回收纖維。所述“纖維”還可以是人工纖維，包括但不限于尼龍纖維或玻璃纖維。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)例中，本發(fā)明的纖維基體包括但不限于紙基，布基和無紡布基。
[0009]在本發(fā)明中，“砂”意指磨料，所述磨料是指銳利、堅(jiān)硬的，用以磨削較軟的材料表面的材料。所述磨料可以是天然磨料，包括但不限于天然剛砂、天然剛玉、石榴石和天然金剛石等；也可以是人工磨料，包括但不限于棕剛玉磨料、白剛玉磨料、單晶剛玉磨料、黑碳化硅磨料、綠碳化硅磨料、立方碳化硅磨料、鈰碳化硅磨料、碳化硼、人造金剛石和立方氮化硼等，以及陶瓷砂輪、樹脂砂輪等的回收砂等。
[0010]在本發(fā)明中，上述纖維基體砂繩的涂附磨具可以通過如下方法制得:將半固化狀態(tài)的砂布或砂紙大卷經(jīng)分條扭制成纖維基體砂繩后固化而成，或?qū)⒐袒笊安忌凹埓缶斫?jīng)分條后扭制成的纖維基體砂繩。
[0011]上述纖維基體砂繩的涂附磨具還可以通過如下方法制得:將纖維基體(布或紙)進(jìn)行分條，預(yù)處理，涂底膠，植砂，涂復(fù)膠，干燥，扭成纖維基體砂繩，固化而成。
[0012]上述纖維基體砂繩的涂附磨具還可以通過如下方法制得:將纖維基體(布或紙)進(jìn)行分條，預(yù)處理，涂砂漿，干燥，扭成纖維基體砂繩，固化而成。
[0013]在本發(fā)明中，所述纖維基體砂繩的涂附磨具還可以通過如下方法制備:將上述方法制得到的纖維基體砂繩的二股或二股以上與短切纖維結(jié)合，扭制成含短切纖維的纖維基體砂繩，再經(jīng)涂覆膠水，植砂，固化而成一種橫向纖維基體砂繩。所述短切纖維穿過纖維基體砂繩中，形成如同試管刷的形狀，短切纖維與纖維基體砂繩的角度可以是任意的，優(yōu)選豎直穿過纖維基體砂繩。該短切纖維可以是與纖維基體砂繩中纖維相同材質(zhì)，也可以是不同材質(zhì)。
[0014]本發(fā)明的短切纖維是通過如下方法插入纖維基體砂繩中:二股或二股以上的纖維基體砂繩在合股之前的雙捻之間排列有短切纖維，短切纖維與繩捻一起向右運(yùn)動(dòng)，移動(dòng)到合股處短切纖維被擰在兩股或多股之間，形成含短切纖維的纖維基體砂繩。排列的短切纖維越多，纖維基體砂繩中含的短切纖維就越多。
[0015]本發(fā)明的纖維基體砂繩中，纖維和磨料之間混合比例可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)，改變纖維(體積比1%_99%)和磨料(體積比99%-1%)的混合比例，可獲得不同的拋磨效果:在同一個(gè)拋磨輪中，纖維含量多而磨料含量就一定會減少，這時(shí)拋光效果好；纖維含量少而磨料含量就一定會增加，這時(shí)磨削效率高。采用纖維的好處在于，纖維在磨削的過程中不會發(fā)軟發(fā)黑；同時(shí)纖維又能夠作為加強(qiáng)筋增強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
[0016]在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)例中，纖維的體積比為80-99%，磨料的體積比為1-20%，此時(shí)拋磨一體輪著重于拋光效果。在此范圍內(nèi)，纖維的體積比可以是80%、85%、90%、95%、99%等，磨料的體積比可以是1%、5%、8%、10%、15%、20%。
[0017]在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)例中，纖維的體積比為50-80%，磨料的體積比為20-50%,此時(shí)拋磨一體輪兼顧拋光和磨削效果，在此范圍內(nèi)，纖維的體積比可以是50%、55%、60%、65%、70%、75% 或 80% ;磨料的體積比可以是 20%、25%、30%、35%、40%、45% 或 50%。
[0018]在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)例中，纖維的體積比為20-50%，磨料的體積比為
50-80%,此時(shí)拋磨一體輪兼顧拋光和磨削效果。在此范圍內(nèi)，磨料的體積比可以是50%、55%、60%、65%、70%、75% 或 80% ;纖維的體積比可以是 20%、25%、30%、35%、40%、45% 或 50%。
[0019]在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)例中，纖維的體積比為1_20%，磨料的體積比為80-99%，此時(shí)拋磨一體輪著重于磨削效果。在此范圍內(nèi)，磨料的體積比可以是80%、85%、90%、95%、99%等，纖維的體積比可以是1%、5%、8%、10%、15%、20%。
[0020]本發(fā)明的另一目的是提供一種基于上述纖維基體砂繩(或含短切纖維的纖維基體砂繩)涂附磨具制成的拋磨輪，所述拋磨輪由纖維基體砂繩(或含短切纖維的纖維基體砂繩)涂附磨具經(jīng)膠水和/或底膠處理后，繞制并定型固化而成。
[0021]本發(fā)明的拋磨輪可以是各種結(jié)構(gòu)形式，可選的包括平面拋磨輪、圓周拋磨輪、附柄輪等，其中平面拋磨輪、圓周拋磨輪任選地包含粘接在拋磨盤一面的背蓋或端蓋，所述背蓋或端蓋可以是玻纖蓋、劍麻、金屬等。在一個(gè)具體的實(shí)例中，所述拋磨輪可以是纖維基體砂繩涂附磨具切向纏繞成的拋磨輪、用纖維基體砂繩涂附磨具段制成的平面拋磨輪、用纖維基體砂繩涂附磨具繞制成的平面拋磨輪、用纖維基體砂繩涂附磨具段制成的立式打磨拋光磨輪、用纖維基體砂繩涂附磨具繞制的附柄拋磨輪等。
[0022]本發(fā)明中，所述底膠和膠水為下列材料中的一種或多種:脲醛及其改性樹脂、酚醛及其改性樹脂、環(huán)氧及其改性樹脂、丙烯酸及改性樹脂或無機(jī)粘結(jié)劑，用量為原料總質(zhì)量的20-50%ο
[0023]本發(fā)明的拋磨輪也可以直接將纖維基體砂繩涂附磨具直接繞在繩樁上，用橫向、縱向、斜向等多種繞法，最后加壓固化，制備成平面拋磨輪、圓周拋磨輪或附柄輪。在一個(gè)具體實(shí)例中，繞好的纖維基體砂繩涂附磨具在120°C下烘烤4-6h壓制成型。
[0024]本發(fā)明的有益效果在于:充分利用了這種立體結(jié)構(gòu)以及加工過程中的可控程度來實(shí)現(xiàn)不同使用環(huán)境和條件的分別對應(yīng)，從而充分發(fā)揮磨料以及纖維的性能提高磨拋性能并降低使用成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明的纖維基體砂繩涂附磨具。
[0026]圖2為本發(fā)明的含短切纖維的纖維基體砂繩涂附磨具。
[0027]圖3為本發(fā)明的含短切纖維的纖維基體砂繩制法原理圖。
[0028]圖4為本發(fā)明的纖維基體砂繩切向纏繞成的拋磨輪。
[0029]圖5為本發(fā)明的用纖維基體砂繩段制成的打磨拋光平面磨盤。
[0030]圖6為本發(fā)明的用纖維基體砂線繩繞制成的打磨拋光平面磨盤。
[0031]圖7為本發(fā)明的用纖維基體砂線繩段制成的打磨拋光立式磨盤。
[0032]圖8為本發(fā)明的用纖維基體砂線繩段制成的拋磨輪。
[0033]圖9為本發(fā)明的用纖維基體砂線繩繞制的附柄拋磨輪。
[0034]圖中，I為纖維基材；2為磨料；3為粘結(jié)劑；4為纖維基材砂繩；5為短切纖維；6為纖維基體砂繩涂附磨具；7為背蓋；8為柄。
【具體實(shí)施方式】
[0035]實(shí)施例1
1、砂繩制作:
1.2砂漿浸扎:將已固化的砂布通過分切后擰制成繩子用配好的砂漿進(jìn)行浸扎。(砂漿為:〈質(zhì)量分?jǐn)?shù)〉改性液態(tài)酚醛樹脂液35%，磨料:45%，填料:15%，稀釋劑:5%，砂漿固含量:75-77%，漿量為:每克劍麻纖維繩上0.7-0.8g);然后在80±2°C下烘烤60min。
[0036]1.3在浸扎好的劍麻纖維繩上滾涂一圈底膠(底膠為〈質(zhì)量分?jǐn)?shù)〉:改性液態(tài)酚醛樹脂液65%，填料:35%，膠水固含量:75-77%，膠量為:每克劍麻纖維繩上0.7-0.8g);滾涂底膠后，用重力植砂的方式將砂滾植在劍麻纖維繩上(涂底膠后的劍麻纖維繩在砂流中滾動(dòng)穿過，直到劍麻纖維繩上四周都均勻的植上砂，砂量控制在:每克劍麻纖維繩上3-4g);然后在80±2°C下烘烤60min ;然后用氣壓噴槍噴涂復(fù)膠:(復(fù)膠為〈質(zhì)量分?jǐn)?shù)〉:改性液態(tài)酚醛樹脂液75%，填料:25%，膠量為:每克劍麻纖維繩上0.2-0.3g);然后在70±2°C下烘烤30min。
[0037]2、圓周磨輪的制作:(選直徑2mm的劍麻繩)在1.3的基礎(chǔ)上將制好的砂繩按制定好的路線纏繞在模具上，然后放入模腔，壓制定型，在120°C下烘烤4-6h后，緩慢降至室溫后出爐，卸模。
[0038]3、平面磨輪的制作:(選直徑5mm的劍麻繩)在1.3的基礎(chǔ)上120°C下烘烤4_6h固化后，經(jīng)過切段后(將砂繩切成長3mm的砂段)，擺在模具上，蓋上滴有內(nèi)圓膠的托蓋(可以是網(wǎng)蓋、劍麻蓋、膠蓋)，穿桿加壓后，帶壓固化后出爐卸模(在105°C下固化2h)。
[0039]4、本試驗(yàn)制作式樣為:平面拋磨的平面磨輪:外直徑為4英寸(101.6-103mm)，內(nèi)徑為55mm,孔徑為16mm,厚度6_8mm)；
圓周拋磨的圓周磨輪:外直徑為10.6英寸(270mm)孔徑為32mm,厚度30mm)；
檢測與測試數(shù)據(jù)對比:
1、測試方法說明:本磨削檢測材質(zhì)為:平面拋磨的平面磨輪:45#鋼板(長200mm*寬100mm*厚*10mm);圓 周拋磨的圓周磨輪:45#鋼棒(長200mm*直徑*50mm)，分別在相同的磨削條件下(磨削材質(zhì)、拋磨輪承受壓力，及轉(zhuǎn)動(dòng)線速度(平面磨輪:60m/s,圓周磨輪:40m/s)均相同。
[0040]2、各指標(biāo)計(jì)算方法說明:
2.1磨削效率:指材料磨除量除以磨削加工時(shí)間，單位g/min。
[0041]2.2磨削比:樣件的材料磨除量與拋磨輪磨損量之比。
[0042]2.3表面粗糙度:是指加工表面具有的較小間距和微小峰谷不平度，單位um。表面粗糙度越小，則表面越光滑。用雙管光切顯微鏡測定。
[0043]總磨削測試時(shí)間為30min，每IOmin為一段，分三段收集數(shù)據(jù)，求算術(shù)平均值。
[0044]表1
【權(quán)利要求】
1.一種基于纖維基體砂繩的涂附磨具，由含有磨料的纖維基體扭制成纖維基體砂繩，并固化而成。
2.如權(quán)利要求1所述的涂附磨具，所述纖維選自棉，木棉，劍麻，蕉麻，苧麻，亞麻，大麻，黃麻，綿羊毛，山羊毛，駱駝毛，兔毛，牦牛毛，桑蠶絲，柞蠶絲，棉、麻、毛、絲的回收纖維，尼龍纖維或玻璃纖維。
3.如權(quán)利要求1或2所述的涂附磨具，所述磨料選自天然剛砂、天然剛玉、石榴石、天然金剛石、棕剛玉磨料、白剛玉磨料、單晶剛玉磨料、黑碳化硅磨料、綠碳化硅磨料、立方碳化硅磨料、鈰碳化硅磨料、碳化硼、人造金剛石、立方氮化硼或陶瓷砂輪、樹脂砂輪的回收砂。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的涂附磨具，其中所述纖維基體砂繩還含有穿過其中的短切纖維。
5.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的涂附磨具，所述涂附磨具中纖維的體積比為80-99%，磨料的體積比為1-20% ;或纖維的體積比為50-80%，磨料的體積比為20-50% ;或纖維的體積比為20-50%，磨料的體積比為50-80% ;或纖維的體積比為1_20%，磨料的體積比為80_99%。
6.權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述涂附磨具的制備方法，包括: 將半固化狀態(tài)的砂布或砂紙大卷經(jīng)分條扭制成纖維基體砂繩后固化而成，或?qū)⒐袒笊安蓟蛏凹埓缶斫?jīng)分條后扭制成的纖維基體砂繩后固化而成； 或 將纖維基體(布或紙)進(jìn)行分條，預(yù)處理，涂底膠，植砂，涂復(fù)膠，干燥，扭成纖維基體砂繩，固化而成； 或 將纖維基體(布或紙)進(jìn)行分條，預(yù)處理，涂砂漿，干燥，扭成纖維基體砂繩，固化而成。
7.如權(quán)利要求4所述涂附磨具的制備方法，包括: 將纖維基體砂繩的二股或二股以上與短切纖維結(jié)合，扭制成含短切纖維的纖維基體砂繩，再經(jīng)涂覆膠水，植砂，固化而成橫向纖維基體砂繩涂附磨具。
8.一種基于權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述纖維基體砂繩涂附磨具制成的拋磨輪，所述拋磨輪由纖維基體砂繩涂附磨具經(jīng)膠水和/或底膠處理后，繞制并定型固化而成。
9.如權(quán)利要求8所述的拋磨輪，所述拋磨輪為平面拋磨輪、圓周拋磨輪或附柄輪。
10.如權(quán)利要求8所述的拋磨輪，所述膠水和/或底膠為下列材料中的一種或多種:脲醛及其改性樹脂、酚醛及其改性樹脂、環(huán)氧及其改性樹脂、丙烯酸及改性樹脂或無機(jī)粘結(jié)齊U，用量為原料總質(zhì)量的20-50%。
【文檔編號】B24D18/00GK103846825SQ201410081279
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月7日
【發(fā)明者】謝澤 申請人:謝澤