一种磁场控制磨粒排布砂轮的生产方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及精密光整加工技术领域，尤其是一种磁场控制磨粒排布砂轮的生产方法，适用于微小非球面光学零部件及其模具的精密磨削加工。
【背景技术】
[0002]高精度光学系统中广泛使用高质量的非球面镜。问题在于，这些光学零部件及其模具的加工和制造的要求非常高。在硬脆材料的微小非球面透镜及其光学模具的制造技术中，最为有效的保持高形状精度和高表面质量创成的手段是采用微小直径的微粉质砂轮进行斜轴透镜纳米磨削。为适应微小非球面等微结构产品的磨削要求，微结构斜轴镜面磨削工艺对砂轮有以下要求:1)为获得表面质量均匀的超光滑表面，必须保证构成砂轮磨料层的磨粒的粒径均匀，且磨粒的分布也尽可能均匀；2)砂轮直径必须足够小，不易变形，其刚性必须满足pv-100nm以下高面型精度的要求；3)必须采用微粉结构从而可使被加工件达到纳米级的表面粗糙度和低亚表面损伤。
[0003]而传统的砂轮显然存在一个缺陷，那就是构成其磨料层的磨粒分布不均匀，由于这一缺陷造成了砂轮的磨料层表面粗糙度不均匀，从而无法获得精确的磨削效果。因此，如何获得磨料层磨粒有序分布的技术手段，是微细砂轮生产中必须考虑的问题。日本名古屋大学的梅原德次教授与中国西安交通大学的朱永生教授合作，共同研究开发出了一种固态磁性复合抛光体。这种抛光体实际上是一种可固化的磁流变液，它由磁性颗粒、磨粒以及高分子聚合物，如树脂，按照一定比例混合而成。高温状态下该高分子聚合物融化，使得MAGIC(英文Magnetic Intelligent Compounds的缩写，中文译文为磁性智能复合材料)成为一种磁流体或磁流变液，这种磁流体或磁流变液在外加磁场的作用下经冷却固化即可作为研磨体或抛光体的材料。上述MAGIC磨石材料的制备过程是将搅拌均匀的MAGIC流体倒入所需要抛光的工件，然后外加固定磁场，在磁场的作用下冷却形成MAGIC磨石。这种磨石可用于复杂型面及狭小型面的内表面的机械化抛光，但是没有利用旋转磁场的控制。中国北京清华大学的王先奎教授针对其镜面程度的表面粗糙度和高形状精度的超精密镜面磨削加工的要求，提出了采用电解调整后的树脂-金属复合结合剂金刚石微分砂轮的方法来解决这一问题。但他也仅仅只对直径为0 200mm的SD1500(中文译文为1500#人造金刚石)砂轮进行了实验，没有提出最终解决方案，更没有针对直径小于0 10_的砂轮提出解决方案。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺陷，提供一种磁场控制磨粒排布砂轮的生产方法，使用这种方法能够制造出其磨料层的磨粒粒径均匀、磨粒分布均匀、小巧而不易变形的微粉级磁控金刚石砂轮。
[0005]本发明的目的在于提供一种磁场控制磨粒排布砂轮的生产方法，所述磁场控制排布砂轮的生产方法如下:
[0006](1)备料:依次按70?95:30?40:30?50重量比取用金刚石微粉磨粒、羟基铁粉、树脂混合并均匀搅拌得混合物备用；
[0007](2)加热:将步骤(1)所得搅拌均匀的混合物进行加热处理，加热温度范围为70°C?120°C，为防止气泡产生，可添加消泡剂；
[0008](3)浇注:将步骤(2)所得经过加热处理的混合物浇注入预设之磁场控制磨粒排布砂轮模具内，同时向模具内浇注物施加通过固定磁体或速度可调的旋转磁体获得的磁场，或者施加电磁场，使模具内浇注物的磁性物质即上述羟基铁粉在磁场作用下规则排列，进而使得浇注物内的金刚石微粉磨粒也规则排列，然后冷却10?60min，待模具内浇注物凝固成型即可脱模得成品。
[0009]本发明的有益效果是，使用这种方法生产的磁场控制磨粒排布砂轮产品，其磨料层的磨粒粒径均匀、磨粒分布亦均匀，且体形小巧而不易变形，在超精密磨削加工时可以使被磨削表面质量均匀，由于成本降低而质量提高故同时也是一种符合绿色环保要求的加工工艺。
【具体实施方式】
[0010]实施例1
[0011](1)、取金刚石微粉磨粒70克、羟基铁粉30克、树脂30克混合并均匀搅拌；
[0012](2)、将步骤(1)所得混合物进行加热处理，温度范围为70°C?120°C，为防止气泡产生，加热处理时加入消泡剂5克；
[0013](3)、将步骤(2)所得混合物浇注入预设之磁场控制磨粒排布砂轮模具内，同时向模具内浇注物施加通过固定磁体或速度可调的旋转磁体获得的磁场，使模具内浇注物的上述羟基铁粉在磁场作用下规则排列，使浇注物内的金刚石微粉磨粒也规则排列，然后冷却10?60min，待模具内浇注物凝固成型脱模得成品。
[0014]实施例2
[0015](1)、取金刚石微粉磨粒95克，羟基铁粉40克、树脂50克混合并均匀搅拌；
[0016](2)、将步骤(1)所得混合物进行加热处理，温度范围为70°C?120°C ；
[0017](3)、将步骤(2)所得混合物浇注入预设之磁场控制磨粒排布砂轮模具内，同时向模具内浇注物施加电磁场，使模具内浇注物的上述羟基铁粉在磁场作用下规则排列，使浇注物内的金刚石微粉磨粒也规则排列，然后冷却10?60min，待模具内浇注物凝固成型脱模得成品。
[0018]本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，凡与上述实施例结构相同，或者采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均属于本发明要求的保护范围。
【主权项】
1.一种磁场控制磨粒排布砂轮的生产方法，该方法采用如下原料和工艺步骤: (1)备料:依次按70?95:30?40:30?50重量比取用金刚石微粉磨粒、羟基铁粉、树脂混合并均匀搅拌得混合物备用； (2)加热:将步骤(1)所得混合物进行加热处理，加热温度范围为70°C?120°C，加消泡剂； (3)浇注:将步骤(2)所得混合物浇注入预设磁场控制磨粒排布砂轮模具内，同时向模具内浇注物施加通过固定磁体或速度可调的旋转磁体获得的磁场，或施加电磁场，使所述的模具内浇注物羟基铁粉在磁场作用下规则排列，使所述的浇注物内的金刚石微粉磨粒也规则排列，冷却10?60min，脱模得成品。
【专利摘要】一种磁场控制磨粒排布砂轮的生产方法，该方法采用如下原料和工艺步骤：(1)依次按70～95：30～40：30～50重量比取用金刚石微粉磨粒、羟基铁粉、树脂混合搅拌；(2)加热处理，温度范围为70℃～120℃；(3)注入磁场控制磨粒排布砂轮模具，施加电磁场，使浇注物的羟基铁粉与金刚石微粉磨粒规则排列，冷却，脱模得成品。使用这种方法生产的磁场控制磨粒排布砂轮产品，其磨料层的磨粒粒径均匀、磨粒分布亦均匀，且体形小巧不易变形，超精密磨削加工时可使被表面质量均匀，成本降低而质量提高，是一种符合绿色环保要求的加工工艺。
【IPC分类】B24D18/00
【公开号】CN105269475
【申请号】CN201410321654
【发明人】尹韶辉, 陈逢军, 卿宏军
【申请人】常州湖南大学机械装备研究院
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2014年7月7日