粘結(jié)磨料制品及方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】粘結(jié)磨料制品及方法
【背景技術(shù)】
[0001] 粘結(jié)磨料制品具有通過(guò)粘結(jié)介質(zhì)而粘結(jié)在一起的磨料顆粒。對(duì)于高性能磨料制 品，諸如更快地研磨材料同時(shí)滿(mǎn)足緊密度容限而不損害工件的磨削輪的需求增加。
[0002] 諸如磨石、細(xì)磨石和磨輪的磨料制品可由固定安裝的電機(jī)諸如例如臺(tái)式研磨機(jī)驅(qū) 動(dòng)，或附接至手動(dòng)操作式便攜研磨機(jī)并由其驅(qū)動(dòng)。手動(dòng)操作式便攜研磨機(jī)通常相對(duì)于工件 表面W微小角度固定，并且可用于將例如焊道、飛翅、誘口和冒口從鑄件磨掉。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 與常規(guī)粘結(jié)圓盤(pán)相比，發(fā)現(xiàn)將磨削層設(shè)置在粘結(jié)磨料制品的表面處或粘結(jié)磨料制 品的內(nèi)部令人驚奇地提高切削和磨削性能。具體地，除其它優(yōu)點(diǎn)之外，總切削量令人驚奇地 增大。
[0004] 在一個(gè)方面，本公開(kāi)提供了一種粘結(jié)磨料制品，該粘結(jié)磨料制品包括基質(zhì)和磨削 層?；|(zhì)包含基質(zhì)磨料顆粒和基質(zhì)粘結(jié)劑。磨削層包含垂直取向的磨料顆粒和磨削層粘結(jié) 劑。磨削層設(shè)置在粘結(jié)磨料制品的外表面上或至少部分地設(shè)置在粘結(jié)磨料制品的內(nèi)部。
[000引在另一方面，本公開(kāi)提供了一種形成粘結(jié)磨料制品的方法。該方法包括將可垂直 取向的磨料顆粒分散在第一載體上，將磨削層粘結(jié)劑施加至第二載體，使磨削層粘結(jié)劑與 可垂直取向的磨料顆粒接觸；W及使磨削層粘結(jié)劑固化。
[0006] 在另一方面，本公開(kāi)提供了一種形成粘結(jié)磨料制品的方法，該方法包括將基質(zhì)混 合物施加至磨削層，該基質(zhì)混合物包含可固化的基質(zhì)粘結(jié)劑和基質(zhì)磨料制品，磨削層包含 垂直取向的磨削磨料顆粒;W及使基質(zhì)粘結(jié)劑固化。
【附圖說(shuō)明】
[0007] 在說(shuō)明書(shū)和附圖中重復(fù)使用的參考符號(hào)旨在表示本公開(kāi)相同或類(lèi)似的特征或元 件。
[0008] 圖IA為根據(jù)實(shí)施例的粘結(jié)磨料制品的示意性剖視圖。
[0009] 圖IB為根據(jù)實(shí)施例的粘結(jié)磨料制品的示意性剖視圖。
[0010] 圖2為根據(jù)實(shí)施例的粘結(jié)磨料制品的示意性剖視圖。
[0011] 圖3為根據(jù)實(shí)施例的粘結(jié)磨料制品的示意性剖視圖。
[0012] 圖4A為用于使磨料顆粒垂直取向的裝置的示意圖。
[0013] 圖4B為帶有垂直取向的磨料顆粒的磨料制品的示意性剖視圖。
[0014] 圖5A為帶有垂直取向的磨料顆粒的制品的示意性俯視圖。
[0015] 圖5B為根據(jù)實(shí)施例的形成粘結(jié)磨料制品的示意性方法。
[0016] 圖5C為根據(jù)實(shí)施例的粘結(jié)磨料制品的透視圖。
[0017] 圖5D為根據(jù)實(shí)施例的粘結(jié)磨料制品的透視圖。
[001引室義
[0019] 品文所用，詞語(yǔ)"包含"、"具有"和"包掠'的變型在法律上是等同的且是開(kāi)放式 的。因此，除了列舉的元件、功能、步驟或限制之外，還可存在其它未列舉的元件、功能、步驟 或限制。
[0020] "粘結(jié)磨料制品"是具有粘結(jié)磨具的磨料制品，包括但不限于磨削輪、磨削盤(pán)、磨削 圓筒或任何其它形式的磨料制品。
[0021] 盡管上述繪圖示出了本公開(kāi)的若干實(shí)施例，但如論述中指出，還可W想到其它的 實(shí)施例。附圖可能未按比例繪制。在所有附圖中，類(lèi)似的參考標(biāo)號(hào)可W用來(lái)表示類(lèi)似的部 件。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 現(xiàn)在參見(jiàn)圖1A，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示例性粘結(jié)磨料制品10具有基質(zhì)13和磨削層 16。基質(zhì)13具有兩個(gè)相對(duì)的主表面:第一主表面21和第二主表面23。磨削層16具有兩個(gè)相對(duì) 的面，磨削面19和背面17。磨削面19包括垂直取向的磨料顆粒18的遠(yuǎn)側(cè)末端并且根據(jù)所采 用的磨料顆?？蒞是不平的或起伏的。背面17為基本上平面的復(fù)制面，在一個(gè)實(shí)施例中為 施加垂直取向的磨料顆粒的平面支撐表面。在一個(gè)實(shí)施例中，磨削層16設(shè)置在第一主表面 21或第二主表面23上，由此使得背面17位于基質(zhì)13的近側(cè)并且磨削面19位于基質(zhì)13的遠(yuǎn) 側(cè)。
[0023] 基質(zhì)13包括基質(zhì)磨料顆粒12和基質(zhì)粘結(jié)劑14?；|(zhì)13的形狀可W像圓盤(pán)、輪、圓筒 或本領(lǐng)域中已知的任何其它合適的形狀?；|(zhì)13可具有開(kāi)口，該開(kāi)口包括中屯、開(kāi)口諸如中 屯、孔?；|(zhì)13可具有帶有中屯、孔的凹陷中屯、。基質(zhì)13可具有背襯，包括紙材、織物、或膜背 襯、或本領(lǐng)域中已知的或W下所述的任何其它背襯或它們的組合。
[0024] 基質(zhì)粘結(jié)劑14W固定構(gòu)型將基質(zhì)磨料顆粒12保持在基質(zhì)13內(nèi)并且為基質(zhì)13提供 剛性結(jié)構(gòu)。基質(zhì)粘結(jié)劑14可包含任何合適的有機(jī)粘結(jié)劑、樹(shù)脂粘結(jié)劑、金屬粘結(jié)劑、陶瓷粘 結(jié)劑或本領(lǐng)域中已知的任何其它粘結(jié)劑諸如W下所述的粘結(jié)劑或它們的組合。
[0025] 基質(zhì)磨料顆粒12可W是本領(lǐng)域中已知的任何磨料顆粒，包括常規(guī)粉碎的磨料顆 粒、成形磨料顆粒或W下所述的任何磨料顆?；蛩鼈兊慕M合?；|(zhì)磨料顆粒12可W無(wú)規(guī)分 散在基質(zhì)14內(nèi)，或者可W預(yù)定圖案分散在基質(zhì)14內(nèi)?；|(zhì)磨料顆粒12在基質(zhì)14內(nèi)可W是無(wú) 規(guī)取向的，或者可W預(yù)定取向在基質(zhì)14內(nèi)取向?；|(zhì)磨料顆粒12中的一些、全部可W基本上 類(lèi)似或平行的取向在基質(zhì)13內(nèi)取向或者均不W基本上類(lèi)似或平行的取向在基質(zhì)13內(nèi)取向。 基質(zhì)磨料顆粒12中的一些、全部可具有基本上相同的、類(lèi)似的或不同的尺寸或者均不具有 基本上相同的、類(lèi)似的或不同的尺寸?；|(zhì)磨料顆粒12中的一些、全部可具有基本上相同 的、類(lèi)似的或不同的形狀或者均不具有基本上相同的、類(lèi)似的或不同的形狀?；|(zhì)磨料顆粒 12可包含具有相同或不同化學(xué)組成的磨料顆粒，該磨料顆粒具有相同的、類(lèi)似的、相異的或 不同的化學(xué)和物理特性，諸如靜電吸引、硬度和斷裂初度。基質(zhì)磨料顆粒12中的一些、全部 可W完全浸入基質(zhì)14內(nèi)或者均不完全浸入基質(zhì)14內(nèi)?；|(zhì)磨料顆粒12中的一些、全部可W 不完全浸入基質(zhì)14內(nèi)?；|(zhì)磨料顆粒12研磨表面至不同的程度，諸如低磨損、中等磨損、高 磨損或任何其它已知的磨損程度，運(yùn)取決于諸如基質(zhì)磨料顆粒12的尺寸、幾何結(jié)構(gòu)、取向和 材料等因素W及諸如表面暴露至基質(zhì)13的壓力和速度等因素。
[0026] 磨削層16包含垂直取向的磨料顆粒18,該垂直取向的磨料顆粒18通過(guò)磨削層粘結(jié) 劑20W垂直取向的構(gòu)型粘結(jié)并保持。在一個(gè)實(shí)施例中，磨削層16還包含非垂直取向的磨料 顆粒。在一個(gè)實(shí)施例中，磨削層16具有小于基質(zhì)13的厚度的厚度。在一個(gè)實(shí)施例中，磨削層 16具有基質(zhì)13的厚度的95 %、或90 %、或85 %、或80 %、或75 %、或70 %、或65 %或60 %或 55%或50%或小于100%但大于0%的任何其它百分比的厚度。在另一個(gè)實(shí)施例中，磨削層 粘結(jié)劑20足夠厚W便所有垂直取向的顆粒浸入磨削層16內(nèi)。在另一個(gè)實(shí)施例中，磨削層粘 結(jié)劑20具有小于垂直取向的顆粒18的高度的厚度，由此使得該垂直取向的顆粒18從磨削層 粘結(jié)劑20的暴露表面至少部分地突出。
[0027] 磨削層16可任選地通過(guò)粘合劑來(lái)粘結(jié)到基質(zhì)13。磨削層16可任選地通過(guò)磨削層粘 結(jié)劑20來(lái)粘結(jié)到基質(zhì)13。磨削層16可任選地通過(guò)另外的粘結(jié)劑層來(lái)粘結(jié)到基質(zhì)13,該粘結(jié) 劑層包含本領(lǐng)域中已知的任何合適的粘結(jié)劑，包括W下所述的任何一種或多種合適的粘結(jié) 劑，包括有機(jī)粘結(jié)劑、樹(shù)脂粘結(jié)劑、金屬粘結(jié)劑或陶瓷粘結(jié)劑。
[0028] 磨削層粘結(jié)劑20W固定構(gòu)型將垂直取向的磨料顆粒18保持在磨削層16內(nèi)。磨削層 粘結(jié)劑20可包含任何合適的有機(jī)粘結(jié)劑、樹(shù)脂粘結(jié)劑、金屬粘結(jié)劑、陶瓷粘結(jié)劑或本領(lǐng)域中 已知的任何其它粘結(jié)劑諸如W下所述的粘結(jié)劑或在底膠層中所使用的那些或它們的組合。 可通過(guò)將可固化磨削層前體涂布至基質(zhì)13的主表面上來(lái)形成磨削層粘結(jié)劑20。磨削層前體 是指施加至基質(zhì)13的可涂覆型材料，該可涂覆型材料可例如通過(guò)固化來(lái)硬化W形成磨削層 16。還可通過(guò)將磨削層前體涂布在可用來(lái)組裝磨削層16的任何其它合適的保持表面上來(lái)形 成磨削層粘結(jié)劑20。該磨削層前體或磨削層粘結(jié)劑20可W包含例如膠水、酪醒樹(shù)脂、氨基塑 料樹(shù)脂、脈醒樹(shù)脂、=聚氯胺-甲醒樹(shù)脂、聚氨醋樹(shù)脂、可自由基聚合的多官能（甲基)丙締酸 醋(例如具有側(cè)鏈a，e-不飽和基團(tuán)的氨基塑料樹(shù)脂、丙締酸醋化聚氨醋、丙締酸醋化環(huán)氧樹(shù) 月旨、丙締酸醋化異氯脈酸醋）、環(huán)氧樹(shù)脂(包括雙-馬來(lái)酷亞胺和巧-改性的環(huán)氧樹(shù)脂）、異氯 脈酸醋樹(shù)脂、W及W下所述的任何粘結(jié)劑或它們的混合物。
[0029] 垂直取向的磨料顆粒18是具有相對(duì)于磨削層16垂直取向的預(yù)定軸線(xiàn)的磨料顆粒。 該預(yù)定軸線(xiàn)可W是穿過(guò)制品的任何幾何軸線(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施例中，該預(yù)定軸線(xiàn)是穿過(guò)垂直取 向的磨料顆粒18中的每個(gè)的最長(zhǎng)軸線(xiàn)。在另一個(gè)實(shí)施例中，該預(yù)定軸線(xiàn)是穿過(guò)垂直取向的 磨料顆粒18中的每個(gè)的最短軸線(xiàn)。在另一個(gè)實(shí)施例中，該預(yù)定軸線(xiàn)是穿過(guò)垂直取向的磨料 顆粒18中的每個(gè)的尖銳研磨頂點(diǎn)的軸線(xiàn)。在另一個(gè)實(shí)施例中，該預(yù)定軸線(xiàn)穿過(guò)垂直取向的 磨料顆粒18中的每個(gè)的質(zhì)屯、。在其它實(shí)施例中，該預(yù)定軸線(xiàn)是任何其它幾何軸線(xiàn)。
[0030] 垂直取向的磨料顆粒18包括具有預(yù)定軸線(xiàn)的顆粒，該預(yù)定軸線(xiàn)可具有相對(duì)于磨削 層16不限于30°至90°范圍內(nèi)的任何合適的角度。例如在一個(gè)實(shí)施例中，該預(yù)定軸線(xiàn)與磨削 層16基本上正交。基本上垂直或正交的預(yù)定軸線(xiàn)具有相對(duì)于磨削層16接近90°或是在預(yù)定 公差內(nèi)的直角的角度。在另一個(gè)實(shí)施例中，該預(yù)定軸線(xiàn)具有小于90°的非垂直的角度，例如 不限于30°至89°范圍內(nèi)的任何角度。
[0031] 在一個(gè)實(shí)施例中，垂直取向的磨料顆粒18包括具有至少一個(gè)相對(duì)于磨削層升高的 頂點(diǎn)的磨料顆粒，垂直取向的磨料顆粒18包括磨料顆粒。在另一個(gè)實(shí)施例中，垂直取向的磨 料顆粒18包括具有至少一個(gè)從磨削層16突出的頂點(diǎn)的磨料顆粒。頂點(diǎn)是諸如磨料顆粒的頂 端、端部、點(diǎn)、突出部或任何其它幾何頂點(diǎn)的任何幾何頂點(diǎn)。
[0032] 在一個(gè)實(shí)施例中，磨削層16中的所有磨料顆粒是垂直取向的磨料顆粒18。在另一 個(gè)實(shí)施例中，磨削層中的磨料顆粒的至少10重量％是垂直取向的磨料顆粒18。在另一個(gè)實(shí) 施例中，磨料顆粒的至少20重量％、或至少30重量％、或至少40重量％、或至少50重量％、或 至少60重量％、或至少70重量％、或至少80重量％、或至少90重量％是垂直取向的磨料顆 粒。在其它實(shí)施例中，磨削層中的磨料顆粒包含10重量％至100重量％范圍內(nèi)的任何量的垂 直取向的磨料顆粒18。
[0033] 垂直取向的顆粒18可包括成形磨料顆?；蛐纬傻哪チ项w粒。在一個(gè)實(shí)施例中，成 形磨料顆粒具有多邊形面和多邊形基部。在另一個(gè)實(shí)施例中，成形磨料顆粒具有=角形面 和梯形基部。在其它實(shí)施例中，垂直取向的磨料顆粒18包含本領(lǐng)域中已知的其它磨料顆粒， 包括常規(guī)粉碎磨料顆粒、成形磨料顆?；騑下所述的任何磨料顆?；蛩鼈兊慕M合，該磨料 顆粒設(shè)置在磨削層16中使得該顆粒的預(yù)定軸線(xiàn)是垂直取向的。在一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)定軸線(xiàn) 垂直于=角形成形磨料顆粒的一側(cè)并且延伸穿過(guò)=角形成形磨料顆粒的相對(duì)頂點(diǎn)或頂端， 使得垂直取向的磨料顆粒如圖IA所示的布置。
[0034] 磨料顆粒可包括如美國(guó)專(zhuān)利8,034,137中所公開(kāi)的成形的破碎磨料顆粒;如美國(guó) 專(zhuān)利8，123,828中所公開(kāi)的磨料碎片、具有開(kāi)口的成形磨料顆?；虻文チ项w粒;如美國(guó)專(zhuān) 利8，142,891中所公開(kāi)的具有凹面的碟形磨料顆粒;如美國(guó)專(zhuān)利8，142,532中所公開(kāi)的具有 開(kāi)口的成形磨料顆粒;如已公布的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)2010/0146867中所公開(kāi)的具有凹槽的成形 磨料顆粒;如美國(guó)專(zhuān)利8,142,531中所公開(kāi)的具有傾斜側(cè)壁的成形磨料顆粒;如已公布的美 國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)2010/0319269中所公開(kāi)的具有低圓度因子的成形磨料顆粒;如P.C.T.申請(qǐng)PCT/ US2010/057713中所公開(kāi)的兩端變細(xì)的成形磨料顆粒；W及如已公布的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)2011/ 0146509中所公開(kāi)的成形磨料顆粒。
[0035] 垂直取向的磨料顆粒18可W無(wú)規(guī)分散在磨削層16上，或者可W預(yù)定圖案分散在磨 削層16上。垂直取向的顆粒18可W不同取向定向在磨削層16上，使得即使垂直取向的顆粒 18中的每個(gè)是基本上垂直取向的，垂直取向的顆粒18中的每個(gè)也具有不同的取向。垂直取 向的磨料顆粒16中的一些、全部可W基本上類(lèi)似的取向或平行的取向在磨削層16上取向或 者均不W基本上類(lèi)似的取向或平行的取向在磨削層16上