一种软弹性抛光磨具的制备工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及精密光整技术领域的抛光工具，特别是涉及一种软弹性抛光磨具，本 发明还涉及软弹抛光磨具的制备技术。
【背景技术】
[0002] 精密光整加工的机械式抛光主要以固结磨粒抛光、半固结磨粒抛光和游离磨粒 抛光等三种形式。固结磨粒抛光轮为弹性体，常用棉布、毛毡、皮革、纸和麻布等材料经缝 合或胶合而成，再用磨粒胶粘在柔软材料的抛光轮；半固结磨粒抛光轮与固结磨粒抛光轮 基本一致，只是磨粒用油脂涂敷在抛光轮上；游离磨粒抛光轮为液中抛光轮，多采用脱脂 木材和细毛毡制作，磨粒游离于抛光轮与抛光轮之间。因此，传统的抛光方法，磨粒与抛 光工具并非为一个有效的整体，加工过程磨粒与抛光工具难以完全贴合，导致接触区磨粒 受力不均影响加工表面质量。由此可见，如能使弹性体的抛光工具与磨料有机的结合将 是十分理想的选择方法，现有技术中已开始用树脂基磨具以减少砂轮的硬度，如【申请号】 CN201110076155. X发明专利《一种高性能绿色树脂基磨具及其制备方法》，该发明公开了一 种高性能绿色树脂基磨具，包括增强层和研磨层，其特征在于：所述研磨层由磨料、结合剂、 填料、颜料按重量比70-110 : 15-25 : 3-9 : 3-8制备而成，其中所磨料由棕刚玉、单刚玉 和陶瓷混合而成。该发明的高性能绿色树脂磨具磨削效率高、不伤工件等性能优良的绿色 磨具，但从理论的角度而言仅为砂轮的一种，只是硬度有所降低，与真正实现软弹性磨具抛 光还存在着较大差距；又如【申请号】CN102717341A发明专利就公开了一种树脂基软性成型 磨具及其抛光方法，其特征在于：各个材料由质量比为醋酸乙烯酯13. 6% -19. 4%，聚对苯 二甲基丁二醇酯17. 3% -22%，聚二甲基硅氧烷14. 4% -23. 3%，玻璃纤维1. 4% -4. 5%， 碳化硅26%-32%，增亮剂0-1. 2%，石蜡7%-11 %。该发明提出的一种高精度耐磨磨具， 采用醋酸乙烯酯及聚对苯二甲基丁二醇酯为结合剂的树脂基，并采用凹凸面拓印式制模法 实现。综上所述，各种发明专利中均未涉及以硅胶为结合剂的软弹性磨具与制备技术。
[0003] 为此，在精密光整加工中希望找到一种既可减少损耗，同时又能紧贴表面均匀加 工的抛光磨具，从而保证高质量的表面加工方法。要实现这些效果，采用软弹性软磨具抛光 将是切实有效的方法，而硅胶就是制作这种软弹性磨具理想的结合剂，具有耐高温、耐撕拉 及高弹性等特点，且与树脂材料具有极好的兼容性，本发明中溶入适量的热弹性好、粘结性 高的甲基苯基硅树脂，可将该结合剂的弹性、柔韧性、耐磨性发挥至极致。且硅胶和甲基苯 基硅树脂等为结合剂均为无毒、无味、无污染的物质，是良好的绿色环保材料。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供了一种软弹性磨具及其制备工艺，其特征在于按磨粒、结合 剂、填料等材料质量比：硅胶24% -35%，磨料（碳化硅、碳化硼或金刚石等）55% -66%， 甲基苯基硅树脂6 % -8%，环氧树脂增韧剂2 % -2. 5%，固化剂0.7 % -1.3%，增亮剂 0-0. 18%。依靠抛光磨具的软弹性体的特征，在精密光整加工中磨粒能均匀地分布于加工 表面，形成极佳的接触区域，从而保证良好的加工质量。
[0005] 优选的，软弹性的抛光磨具，其特征在于结合剂为硅胶和甲基苯基硅树脂，按总质 量比为硅胶24% -35%，甲基苯基硅树脂6% -8%。
[0006] 优选的，软弹性抛光磨具的备工艺，按上述质量比：先将硅胶、甲基苯基硅树脂、环 氧树脂增韧剂与增亮剂等混合物，并加热；再将磨粒、固化剂倒入粘结剂混合物中进行混合 均匀，充分搅拌；模腔涂上脱模剂，将磨料填满模腔中适当加压，并振动排气；压制成型的 模具在空气中固再放入烘焙箱内加温硬化，保温后随炉冷却至室温脱模。
[0007] 优选的，软弹性抛光磨具的制备工艺，结合剂混合加热温度60-70°C，并保温 15min ；
[0008] 优选的，软弹性抛光磨具的制备工艺，成型压力为0. 1-0. 3MPa。
[0009] 优选的，软弹性抛光磨具的制作工艺硬化温度及保温时间为：加热温度至120°c， 保温4-5小时。
[0010] 为达到上述效果，力求制备方法简单，性价比高，本发明控制制备工艺参数在允许 的误差范围内。
【附图说明】
[0011] 图1软弹性磨具结构图。
[0012] 本发明的软弹性磨具由刀杆1和软弹性磨头2组成，且为有同心度要求的回转体， 抛光磨头为含磨料的软弹性体，磨料与结合剂之间呈均匀分布，刀杆由机床连接尺寸确定， 软磨头形状依据加工件需要确定，适用于平面、曲面、内孔及内端面等加工。
[0013] 图2软弹性磨具组织分布图
[0014] 1、图形中白点为80#黑色碳化硅磨粒，2、软弹性磨具基体（包括硅胶、甲基苯基硅 树脂的结构剂、增韧剂、固化剂及增亮剂等）。由图2可清晰地观察到磨粒均匀地分布于软 弹性磨具的基体中。
[0015] 具体分析过程
[0016] 为更好地使抛光磨具达到软弹性体的性能,实现高质量的光整加工精度,依据加 工件的材料、硬度、表面几何特征等因素，软弹性抛光磨具按磨料的质量比例分为低密度、 中密度及高密度的软弹性抛光磨具。
[0017] 优选的质量百分比确定如下成分实施例1 :
[0018] 硅胶36. 3% ; 150#碳化硅（SiC) 53. 5% ;甲基苯基硅树脂6. 9% ;环氧树脂增韧剂 2. 2% ;固化剂1% ;增亮剂0. 10%。
[0019] 以该比例混合的方法，碳化硅（SiC)的磨粒在磨具分布磨料相对较小，但制备而 成磨头极富有弹性，受力后弹性变形能力强，特别适合于内孔、内端面及较复杂的曲面加 工。
[0020] 优选的质量百分比确定如下成分，实施例2 :
[0021] 硅胶30. 6% ; 150#碳化硅（SiC) 59. 3% ;甲基苯基硅树脂6. 8% ;环氧树脂增韧剂 2. 2% ;固化剂1% ;增亮剂0. 1%。
[0022] 该比例混合的方法，碳化硅（SiC)的磨粒在磨具分布磨料相对较多，但制备而成 磨头富有弹性，受力后弹性变形能力中等，适合于内孔、平面及一般曲面加工。
[0023] 优选的质量百分比确定如下成分，实施例3 :
[0024] 硅胶24. 7% ;150#碳化硅（SiC)65. 4% ;甲基苯基硅树脂6. 7% ;环氧树脂增韧剂 2. 3% ;固化剂0. 8% ;增亮剂0. 1%。
[0025] 该比例混合的方法，碳化硅（SiC)的磨粒在磨具分布磨料相对密度较大，受力后 弹性变形能力虽然有所减弱，但仍具有一般抛光磨具难以达到的软弹性，加工过程也不会 损伤工件，由于精密光整加工中参与磨粒多，加工效率高，适合于平面、内孔及形状较为简 单的曲面加工。
[0026] 上述实施例中制备出的产品性能测试如下表1所示：
[0027] 表1软弹性磨具弹性刚度测定
[0028]
[0029] 从表中1的试验数据可见，采用本发明的技术方案制备的抛光磨具具有良好的软 弹性，卓越的精密光整加工的性能。
[0030] 以上所述仅为本发明专利的具体实施例，但本发明创造的技术特征并不局限于 此，任何本领域的技术人员在本发明创造的领域内，所作的成分、工艺、参数变化或修饰所 获得的软弹性抛光磨具皆涵盖在本发明的专利范围之中。
【主权项】
1. 一种软弹性抛光工具的制备工艺，其特征在于按磨粒、结合剂、填料等材料按质量 配比：硅胶24% -35%，磨料（碳化硅、碳化硼或金刚石等）55% -66%，甲基苯基硅树脂 6% -8%，环氧树脂增韧剂2% -2. 5%，固化剂0. 7% -1. 3%，增亮剂0-0. 18%，空气中室温 固化2小时，120°C硬化处理4-5小时。2. 如权利要求1所述的软弹性磨具，其特征主要由刀杆和软弹性磨头组成，且要求两 者具有同心度要求的回转体，刀杆由机床连接尺寸确定，软磨头形状依据加工件需要确定， 适用于平面、曲面、内孔及内端面等加工。3. 如权利要求1所述的软弹性抛光磨具的制备工艺，其特征在于结合剂为硅胶和甲基 苯基硅树脂，按总质量比为硅胶24% -35%，甲基苯基硅树脂6% -8%。4. 如权利要求1所述的软弹性抛光磨具的制备工艺，其特征在于：将硅胶24% -35%， 甲基苯基硅树脂6 % -8 %，环氧树脂增韧剂2 % -2. 5 %与增亮剂0-0. 18 %等均匀混合，并加 热温度60-70°C，并保温15min使混合物受热均匀。5. 如权利要求4的结合剂与磨料混合，再将磨粒55 % -66%，固化剂0. 7% -1. 3 %与结 合剂进行混合，并充分搅拌。6. 如权利要求1所述的制备工艺进行成型制备，模腔内涂上脱模剂，将磨料填满模腔 中,适当加压,成型压力为〇. 1-0. 3MPa，并振荡排气。7. 如权利要求1所述的制备工艺，将压制成型的模具在空气中固化2小时。8. 如权利要求1和7所述的制备工艺，再将固化后的磨具放入烘焙箱内加温硬化，硬化 温度120°C，保温时间4-5小时，最终保温后随炉冷却至室温后进行脱模。
【专利摘要】本发明公开了一种软弹性抛光磨具的制备工艺，其成分组成主要以硅胶和甲基苯基硅树脂为结合剂的软弹性抛光磨具，该抛光磨具主要用于精密光整加工，在精密光整加工中始终能与加工表面保持紧密贴合，实现表面均匀性、高质量加工。其特征在于各个材料组成按质量配比：硅胶24％-35％，磨料(碳化硅、碳化硼或金刚石等)55％-66％，甲基苯基硅树脂6％-8％，环氧树脂增韧剂2％-2.5％，固化剂0.7％-1.3％，增亮剂0-0.18％。将磨料与结合剂经机械搅拌均匀混合而成，室温固化2小时及120℃硬化处理4-5小时。本发明所制备的抛光磨具为一种含磨料的软弹性体，柔韧性好，适应性强，加工效率高且不损伤工件，是一种性能优良的绿色抛光工具。
【IPC分类】B24D3/02, B24D18/00
【公开号】CN105081996
【申请号】CN201410222077
【发明人】丁金福, 李凝, 沙昊, 刘润之, 张克华
【申请人】浙江师范大学
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年5月21日