一种陶瓷材料抛光用树脂橡胶复合结合剂砂轮的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于机械加工中的超硬材料及制品领域，具体涉及应用于精密陶瓷材料抛 光用树脂橡胶复合结合剂金刚石磨料砂轮及制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着电子行业发展，特别是电子通讯、LED、平板玻璃、蓝宝石等高精密加工行业的 迅速发展，精磨陶瓷材料的抛光加工应用日渐广泛。具体涉及蓝宝石晶圆抛光，蓝玻璃抛 光，碳化硅密封件、氧化锆等精密陶瓷材料的抛光加工。此类工件要求极高的加工精度和表 面质量，通过相应的高精度、高自动化的磨削设备，与加工材料匹配的先进磨削工艺，配合 相应的抛光用砂轮，来达到对于此类陶瓷材料的高效率，高表面质量，高精度抛光。随着各 生产厂家对于此类工件抛光越来越高的要求，国内外许多砂轮生产厂家把此类抛光砂轮列 入重点研究内容。
[0003] 精密陶瓷材料抛光加工领域，多采用超细普通碳化硅磨料抛光轮，氧化铈粉配合 抛光盘或者游离磨料进行抛光加工。由于上述加工手段存在抛光效率相对较低，抛光轮等 使用寿命相对较短，抛光质量逐渐不能够满足精密陶瓷的表面质量等问题，因此研究发明 一种新的高效率，高的加工精度的砂轮是本项发明的核心内容。
【发明内容】
[0004] 想要达到高精度高表面质量抛光，要求砂轮同时具有高的锋利度和一定的硬度和 弹性；高的锋利度能够使砂轮很好的去除精密陶瓷材料表面余量，砂轮具有一定的硬度能 够保持砂轮在磨削过程中保持相应的形状，满足工件平面度，圆柱度等高精度要求，砂轮的 弹性能够保证砂轮在抛光过程中，与工件接触受压时，磨具表面磨粒可以被压缩进入弹性 结合剂中，从而被磨工件表面留下较浅划痕，致使获得高表面质量的精密陶瓷。
[0005] 因此针对以上分析和存在的问题，本发明提供一种具有弹性的精密陶瓷材料抛光 砂轮的配方和成型工艺，制得的砂轮能够满足精密陶瓷材料的高精度，高表面质量的加工 要求。
[0006] 为达到以上目的，本发明采取以下技术方案： 一种陶瓷材料抛光用树脂橡胶复合结合剂砂轮，包括砂轮基体及粘结在基体外侧的磨 料层，所述基体为胶木基体；所述磨料层为复合结合剂与磨料混合后成型；复合结合剂由 聚乙烯醇缩丁醛树脂、天然橡胶、硫化剂、硫化促进剂与硫化活性剂组成；磨料由金刚石及 碳化硅组成；磨料层中各原料的体积份数比为：聚乙烯醇缩丁醛树脂15-40份、天然橡胶 10-20份、硫化剂2-6份、硫化促进剂3-6份、硫化活性剂1-4份、金刚石微粉18-40份、碳化 硅微粉10-20份。
[0007] 所述硫化剂为硫磺，粒径为50-120um。
[0008] 所述硫化促进剂由体积份数2-3份六次甲基四胺及1-3份氧化钙组成。
[0009] 所述硫化活性剂为硬脂酸锌。
[0010] 所述聚乙烯醇缩丁醛树脂粒径为60-80um，天然橡胶粒径为50-70um。
[0011] 所述金刚石微粉型号为PDM，粒径为M1/2或M2/4或M4/6,碳化硅微粉粒径为Wl 或WL5 或W2. 5。
[0012] 如上所述的陶瓷材料抛光用树脂橡胶复合结合剂砂轮的制备方法，包括以下步 骤： 1) 将金刚石微粉磨料和碳化硅微粉磨料按照配方份额称料后，震荡均匀，得到混合磨 料； 2) 称取磨料层中的其他各种原料，放入三维混料机中混合30-60min; 3) 将步骤1和2所得料混合均匀，过120-200目筛得到所需成型料； 4) 将步骤3所得成型料投入模具型腔，在热压机上分四段压制成环或块状砂轮磨料 层，具体压制工艺为：一段温度为75-85°C、压力为0. 8-1. 2MPa，加压时间为0. 5-1. 5min;二 段温度为95-105°C、压力为2. 5-3. 5MPa，加压时间为L5-2. 5min;三段温度为115-125°C、 压力为4. 5-5. 5MPa，加压时间为I. 5-2. 5min;四段温度为120-130°C、压力为5. 5-6. 5MPa， 加压时间为12-18min; 5) 将步骤4得到的砂轮磨料层用环氧树脂胶和金属胶粘接在胶木基体上，即得到砂轮 成品。
[0013] 步骤5)中环氧树脂胶和金属胶的质量比为2:1。
[0014] 本发明的有益效果： 1、本发明树脂橡胶复合结合剂砂轮，结合剂采用聚乙烯醇缩丁醛树脂和天然橡胶，结 合剂较普通树脂结合剂具有弹性，抛光性能好；较橡胶结合剂机械强度高，锋利性好。此复 合结合剂砂轮，常温下有明显的柔顺性和弹性，抛光过程中发热，更加柔软，达到较好的抛 光效果。
[0015] 2、所述砂轮在配方上通过树脂结合剂和橡胶结合剂的优化配比选取，并通过运用 改进后的树脂结合剂砂轮成型工艺设计，避免了橡胶结合剂砂轮切胶、塑练，后处理等复杂 的成型工艺，能够生产稳定的复合结合剂砂轮。
[0016] 3、所述砂轮采用胶木基体，其较铝基体和钢基体具有一定弹性，与具有一定弹性 的砂轮层形成很好的砂轮统一体，在抛光陶瓷工件时柔韧，且可以满足高速抛光，最大安全 抛光速度可达80m/s。
【附图说明】
[0017] 图1是本发明砂轮的结构示意图。
【具体实施方式】
[0018] 实施例1 本发明陶瓷材料抛光用树脂橡胶复合结合剂砂轮，包括砂轮基体1及粘结在基体外侧 的磨料层2 ;所述基体为胶木基体；所述磨料层为复合结合剂与磨料混合后成型；复合结合 剂由聚乙烯醇缩丁醛树脂、天然橡胶、硫化剂、硫化促进剂与硫化活性剂组成；磨料由金刚 石及碳化硅组成；磨料层中各原料的体积份数比为：聚乙烯醇缩丁醛树脂15-40份、天然橡 胶10-20份、硫化剂2-6份、硫化促进剂3-6份、硫化活性剂1-4份、金刚石微粉18-40份、 碳化硅微粉10-20份。
[0019] 胶木基体具有一定的强度和弹性，一方面牢固的承载砂轮层，一方面与机床主轴 安装固定，从而能够保证砂轮在15m/s至80m/s的转速下对精密陶瓷进行抛光加工。金刚 石微粉型号PDM，粒径为M1/2或M2/4或M4/6,碳化硅微粉粒径为Wl或WL5或W2. 5。金 刚石微粉和碳化硅微粉作为此抛光砂轮的主要磨料和辅助磨料。金刚石和碳化硅的硬度大 于大多数陶瓷材料的硬度，因此此砂轮普遍适用于对于氧化铝陶瓷，氧化锆精密陶瓷，石英 玻璃等的抛光。复合结合剂中PVP(聚乙稀醇缩丁醛）树脂粒径为60-80um，天然橡胶粒径 为50-70um，其中添加硫磺作为硫化剂，六次甲基四胺作为主硫化促进剂，氧化钙作为副硫 化促进剂，在磨料层中六次甲基四胺体积份数2-3份、氧化钙为1-3份，硬脂酸锌作为硫化 活性剂，硫磺粒径为50-120um，六次甲基四胺、氧化钙与硬脂酸锌均为分析纯。
[0020] 本发明陶瓷材料抛光用树脂橡胶复合结合剂砂轮的制备方法，包括以下步骤； 1) 将金刚石微粉磨料和碳化硅微粉磨料按照配方份额称料后，放入玻璃瓶中震荡2分 钟，震荡均匀，得到混合磨料； 2) 称取