一种大直径切割砂轮及其加工方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种大型切割砂轮，并进一步公开了其 加工方法。
【背景技术】
[0002] 砂轮是以磨料为主制造而成并应用在磨床上的重要切削工具，一般是用磨料和结 合剂等制成的中央有通孔的圆形固结磨具。砂轮是磨具中用量最大、使用面最广的一种，使 用时高速旋转，适于加工各种金属和非金属材料。在材料加工过程中，砂轮的选择合适与 否，直接影响磨床的磨削性能和加工精度，因此砂轮是发挥磨床性能的一个重要因素。
[0003] 砂轮的种类繁多，通常按所用磨料不同，分为普通磨料（刚玉和碳化硅等）砂轮和 超硬磨料（金刚石和立方氮化硼）砂轮两类。不同砂轮可分别对工件的外圆、内圆、平面和 各种型面等进行粗磨、半精磨和精磨，以及切断和开槽等。按各种形状、尺寸、磨料、粒度、硬 度、组织和结合剂等进行不同的组合，砂轮的品种规格多达20万个左右。砂轮的尺寸范围 很大，如用于磨零件内孔和牙齿的电镀金属结合剂超硬磨料砂轮，最小外径为0. 5毫米；用 于大型曲轴磨削的陶瓷结合剂普通磨料砂轮，最大外径为2000毫米；用于半导体材料如硅 片等的切断和开槽的电镀金属结合剂金刚石超薄砂轮，最薄为〇. 03毫米；用于无心磨削的 陶瓷结合剂砂轮，整体最厚可达600毫米。并且由于砂轮的磨料、结合剂材料以及砂轮的制 造工艺不同，各种砂轮就具有不同的工作性能。每一种砂轮根据其本身的特性，都具有一定 的适用范围，因此，磨削加工时，必须根据具体情况选用合适的砂轮，否则会因砂轮选择不 当而直接影响加工精度、表面粗糙度及生产效率。因此，工件的材料、硬度，磨削用量和精度 要求，磨削方式、砂轮速度，磨削接触面积以及磨削方式的激烈程度等因素，都是决定如何 选择砂轮规格的主要因素。
[0004] 现如今，我国钢厂使用的大型切割砂轮一般都是从国外进口，我国产品很少且不 达标。该种大直径切割砂轮使用中技术要求很高，线速度要求达到100m/ S。目前国内的产 品很难达到此要求，生产出的产品一是回转强度不达标，二是切割钢材时不耐用，三是使用 中产品跳动性大，均无法大规模应用。
[0005] 中国专利CN103406837A公开了一种纤维增强树脂切割砂轮，其以20#白刚玉、24# 棕刚玉、30#锆刚玉、绿碳化硅、树脂液、酚醛树脂粉、碳酸钙、冰晶石、硫化铁、炭黑为原料， 经混料、网片过胶、叠加压制成型、烘干获得成品。该纤维增强树脂切割砂轮，具有切磨快、 散热快、切磨过程始终保持端面锋利、成本低的优点。但是，对于大直径切割砂轮而言，其依 然无法达到对于线速度等性能的要求。
【发明内容】
[0006] 为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中国产大直径切割砂轮无法满足 生产性能要求的问题，进而提供一种性能良好的大型切割砂轮，并进一步公开其加工方法。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明所述的大直径切割砂轮，所述砂轮的中心设有轴孔， 所述切割砂轮由如下重量份的组分制备而成：
[0008] 16#锆刚玉30-45重量份、20#锆刚玉30-40重量份、36#锆刚玉10-20重量份、46# 错刚玉5-15重量份、酸醛树脂4-10重量份、新酸树脂2-6重量份、树脂液5-10重量份、娃灰 石2_8重量份、重晶石0. 5_3重量份、硫精矿粉5_10重量份、水滑石1_5重量份、石墨0. 5_2 重量份。
[0009] 优选的，所述切割砂轮由如下重量份的组分制备而成：
[0010] 16#锆刚玉38重量份、20#锆刚玉35重量份、36#锆刚玉15重量份、46#锆刚玉10 重量份、酸醛树脂6重量份、新酸树脂4. 2重量份、树脂液7. 5重量份、娃灰石5重量份、重 晶石1. 5重量份、硫精矿粉7重量份、水滑石3重量份、石墨1. 2重量份。
[0011] 所述树脂液是由苯酚、甲醛及催化剂组成。
[0012] 所述催化剂优选Ba(OH) · 8H20,并优选所述催化剂、苯酚与甲醛的分子比例为 1 ： 1 ： 1〇
[0013] 本发明所述使用的树脂液外观呈棕红色透明液体，无机械杂质，pH值为7. 5~ 8.5，粘度（25°〇为800~900111?&，8，固体含量在70%~80%之间，其水份含量彡8%，游 离酚含量<8%，与水溶解性约1 : 1。
[0014] 所述砂轮的内部和/或上、下表面设置有尚强度玻璃纤维网布。
[0015] 所述砂轮内部设置有三层高强度玻璃纤维网布，且所述砂轮的上、下表面均设置 有高强度玻璃纤维网布。
[0016] 所述砂轮的中心轴孔处的轴向厚度小于所述砂轮最外端的轴向厚度差为l_2mm。
[0017] 本发明还提供了制备上述大直径切割砂轮的方法，包括如下步骤：
[0018] (1)混料：按照选定的重量份数取所述16#锆刚玉、20#锆刚玉、36#锆刚玉以及 46#锆刚玉混匀，并加入所述树脂液混匀，备用；
[0019] 按照选定的重量份数取所述硅灰石、重晶石、硫精矿粉、水滑石、石墨、酚醛树脂和 新酚树脂混匀，备用；
[0020] 将上述混匀后的物料混合并困料，得到成型料待用；
[0021] (2)成型：将上述步骤⑴中得到的成型料分次向选定的模具中投料，并调整模压 参数；并在每次投料前置入所述纤维网布，直至投料完成，随后置入外部纤维网布，并进行 模压压制；
[0022] (3)硬化：将压制后的产品出模，并进行硬化处理，即得。
[0023] 所述步骤⑶中，所述硬化步骤的操作温度为100-175Γ梯度升温硬化。
[0024] 最优的，所述硬化步骤的具有程序为：在lh内，由室温升温至100°C，并于100°C 保温硬化5h ;随后在lh内升温至105°C，并于105°C保温硬化3h ;随后在1. 5h内升温至 120°C，并于120°C保温硬化4h ;随后在3h内升温至135°C，并于135°C保温硬化6h ;随后在 0. 5h内升温至140°C，并于140°C保温硬化1. 5h ;随后在lh内升温至150°C，并于150°C保温 硬化2h ;随后在0. 5h内升温至160°C，并于160°C保温硬化lh ;随后在lh内升温至175°C， 并于175°C保温硬化6h。
[0025] 本发明所述大直径切割砂轮，通过对砂轮制备配方的精心筛选以及材料配比的优 化，所生产的大型切割砂轮回转强度高，使用时不易破碎，磨削效率高，使用中产品跳动性 小。本发明所述切割砂轮由于采用了整形锆刚玉砂使大型切割砂轮的磨削效率提高了 20% 以上；并且由于采用了新酚树脂、高强度玻璃纤维网布使大型切割砂轮的强度大大提高完 全可满足各大钢厂的使用。由于产品采用中心孔部位比最外端厚度薄1_的成型方案，即 产品从外到内有一定的锥度，使得产品在使用中跳动大大降低。本发明所述切割砂轮经过 大型钢厂的试验，各项技术指标达到了国外同类产品的技术指标。
【附图说明】
[0026] 为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合 附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
[0027] 图1为本发明所述大直径切割砂轮的结构剖面图；
[0028] 图2为本发明所述大直径切割砂轮的串装结构示意图；
[0029] 图3为本发明所述加工方法中所述混料步骤的流程图；
[0030] 图4为本发明所述加工方法中所述成型步骤的流程图；
[0031] 图中附图标记表示为：1_镶孔件，2-商标处，3-外部增强网布，4-内部增强网布， 6_防型隔板，7-产品坯体，8-穿杆，9-锁紧帽，10-弹簧。
【具体实施方式】
[0032] 如图1所示，本发明所述的大直径切割砂轮，其中心处设有轴孔，并设有镶孔件1， 所述砂轮的内部设有高强度玻璃纤维网布作为内部增强网布4,其外部设有高强度玻璃纤 维网布作为外部增强网布2,并设置有贴商标处2。如图1所示的结构中，所述砂轮内部设 置有三层高强度玻璃纤维网布，且所述砂轮的上表面均设置有高强度玻璃纤维网布，整个 砂轮共计设置有4层高强度玻璃纤维网布。并且所述砂轮的中心轴孔处的轴向厚度小于所 述砂轮最外端的轴向厚度差为l_2mm，最优为1mm，即产品从外到内有一定的锥度，使得产 品在使用中跳动大大降低。下述实施例分别给出了适于制各本发明所述大直径切割砂轮的 配方。
[0033] 如图3、4所示工艺流程图给出了制备所述大直径砂轮的制备工艺，具体包括：
[0034] ⑴混料：根据所需粒度及数量，选取所述16#锆刚玉、20#锆刚玉、36#锆刚玉以 及46#锆刚玉等磨料，将磨料倒入1号锅中，搅拌30秒，以获得均匀混合料混匀，并加入所 述树脂液混匀搅拌4分钟（也可以根据树脂粘度调整搅拌时间），在需要的情况下，加入辉 石，并搅拌1分钟，备用；
[0035] 在1号锅进行混合时，准备好2号锅加入选定的重量份数取所述硅灰石、重晶石、 硫精矿粉、水滑石、石墨、酚醛树脂和新酚树脂等粉状物，并搅拌1分钟，使其均匀，备用；
[0036] 将1号锅中物料倒入2号锅进行搅拌，过程中根据需要加入0. 1-0. 2%的稳定剂 K，直到混合料均匀、松散，包裹完全后，倒出混合料，困料待用；
[0037] (2)成型：首先，根据所制作的产品按规格准备好模具，并保证模具的精度符合 制作要求，然后用锁紧件固定好模具，调整好刮板的斜度、角度及上下高度，保证其运动自 如；
[0038] 其次，调整好压机的压力表、加热装置，以达到所需的压制压力、压制温度，并调整 称量的