专利名称：一种超硬涂附磨具、其制造方法以及专用拉毛设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种涂附磨具，具体涉及一种超硬涂附磨具、其制造方法以及专用拉毛设备。
背景技术：
近年来，随着人们生活水平的提高和生产科技的发展，宝玉石消费逐年走高，对光学玻璃、陶瓷等精密加工也提出了越来越严格的要求，对于这些珍贵且难于加工的硬脆材料，如果采用传统的振动筛磨抛光，存在效率低、加工质量差、容易损坏磨抛对象的不足；而采用金刚石固结磨具来加工，虽然大大提高了加工效率，但由于金刚石固结磨轮属刚性，在磨削加工过程中，存在着自锐性差、工件易崩边等问题，难于对光学玻璃、陶瓷、宝玉石等珍贵硬脆材料进行异形曲面加工。目前，市场上也有单层平面型树脂超硬涂附磨具的出现，如本申请人之前申请的公告号为CN201371422的实用新型专利，公开了一种金刚石磨轮，包括支撑轮及其上的磨削层，所述磨削层主要由金刚石砂带层和柔性过渡层组成。其中的砂带层即为该金刚石磨轮的工作层，由于其表面为平面结构，在磨削过程中与工件接触区域较大，参与磨削的磨粒数目较多，从而导致工件磨削区域表层形成局部高温，容易造成工件的热损伤，从而影响工件表面质量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种在使用过种中有利于磨屑和粉尘的排泄及散热，可有效防止工件热损伤的超硬涂附磨具。本发明还将提供这种磨具的制造方法以及在这种制造方法中采用的专用拉毛设备。为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案一种超硬涂附磨具，包括基材和设置于基材上表面的粘接层，在粘接层内粘接有超硬磨料，其中一部分超硬磨料全部沉没粘接于粘接层内部，另一部份超硬磨料露出部分体积于粘接层外，所述粘接层由设置于基材表面的过渡层和设置于过渡层表面的工作层组成，其中的工作层由间隔设置在过渡层表面上的若干个突起组成。将工作层设计为若干个突起间隔排列的结构，利用这些突起在磨具的表面形成“毛刺”，“毛刺”结构的工作层在磨削过程中与工件的接触面相对较小，不仅有利于磨削过程中产生的磨屑和粉尘的排泄及散热，从而减少对工件的热损伤，而且“毛刺”结构的工作层还更有利于对工件进行异形曲面的加工。上述技术方案中所述各突起等间距的设置于过渡层表面上，且各突起的高度相等。所述粘接层的高度可根据需要确定，一般为0. 2 1. 5mm。所述超硬涂附磨具优选还包括设置于基材下表面的浆料层。本发明所述的制造上述超硬涂附磨具的方法，包括以下步骤
1)将超硬磨料置于形成粘接层的粘合剂中混勻，其中，所述的粘合剂按重量百分比由以下组分组成环氧树脂50% 90%、氢化蓖麻油 5 % 30 %、有机膨润土 1 % 10 %和聚乙烯醇缩丁醛1 % 15 % ；粘合剂的粘度为6000 8000mPa · s ；所述粘合剂与超硬磨料的重量比为10 1 1 1 ；2)将混有超硬磨料的粘合剂涂覆于基材的上表面，形成粘接层；3)将涂覆粘合剂的基材置于拉毛成型设备上制作工作层和过渡层；4)将制作好过渡层和工作层的半成品卸下，对其进行固化、柔曲，进而制成不同的超硬涂附磨具产品。上述制造方法中，优选的在步骤1)之前还包括在基材的下表面制作浆料层的步骤，具体是将制备好的浆料直接涂覆于基材上即可，其中浆料的组成及配制按常规工艺进行，浆料层的涂覆厚度根据需要确定。所述的基材可以是棉布、聚酯纤维布或者无纺布等。对于粘合剂来说，如果配制好后由于放置过久使其粘度过大，可用无水乙醇或者二甲苯稀释至所要求的范围内。为形成超硬涂附磨具有“毛刺”结构的工作层，上述制造方法中采用专用拉毛设备，该设备主要由一机架、安装于机架上的拉毛装置和用于承载涂覆了粘合剂的基材并带动拉毛装置转动进行拉毛的旋转承载装置组成，其中所述机架具有一底面、连接于底面上的前壁面和后壁面；所述旋转承载装置包括一转轴和电机，所述转轴上套装有塑料轮，该转轴的两端通过轴承分别安装于机架的前壁面和后壁面上，其中的一端与所述电机的输出轴连接；所述拉毛装置包括滚筒、包裹于滚筒柱面上的金属网以及调节滚筒与塑料轮之间距离的前、后调节装置，所述的前调节装置由安装于机架前壁面上的前滑块轴承、安装于前壁面远离塑料轮一端的侧面上的前定位块和穿过前定位块伸入前滑块轴承定位孔中的前定位螺栓组成；所述的后调节装置由安装于机架后壁面上的后滑块轴承、安装于后壁面远离塑料轮一端的侧面上的后定位块和穿过后定位块伸入后滑块轴承定位孔中的后定位螺栓组成；所述前滑块轴承上轴承孔的中心线与后滑块轴承上轴承孔的中心线以及所述转轴的中心线处于同一水平面上；所述滚筒的轴的两端分别安装于前滑块轴承的轴承孔和后滑块轴承的轴承孔中。上述专用拉毛设备中所述金属网网孔的孔径可根据需要形成的突起的大小确定，一般为30 100目。所述的转轴的一端上安装有从动皮带轮，该从动皮带轮与电机输出轴上安装的主动皮带轮通过皮带连接。所述的电机最好为无级调速电机，可以通过控制电机的转速以制作出不同高度的突起。与现有技术相比，本发明所述超硬涂附磨具具有以下特点1、将工作层设计为若干个间隔排列的突起结构，这些突起在磨具的表面形成“毛刺”，这种结构的工作层在磨削过程中不仅有利于磨削过程中产生的磨屑和粉尘的排泄及散热，从而减少对工件的热损伤，而且这种结构的工作层与工件的接触面要小于平面结构工作层的情况，不易形成局部高温，同样有利于减少工件热损伤的产生；此外，“毛刺”结构的工作层还更有利于对工件进行异形曲面的加工。2、由于工作层中突起的不连续性，从而增加磨具的柔软性，可有效防止磨具表面在磨削过程中产生开裂，进而提高工件的加工质量。3、在由若干突起构成的“毛刺”工作层被损耗的情况下，仍可将过渡层作为第二工作层进行使用，相当于增加了可用于磨削工件的工作层的厚度，进而提高了磨具的使用寿命。
图1为本发明所述专用拉毛设备一种实施方式的主视图；图2为图1的俯视图；图3为本发明所述超硬涂附磨具一种实施方式的纵向剖面图。图中标号为1机架；1-1前壁面；1-2底面；1-3后壁面；2前定位螺栓；3前定位块；4前滑块轴承；5塑料轮；6电机；7主动皮带轮；8后定位螺栓；9后定位块；10后滑块轴承；11从动皮带轮；12皮带；13滚筒；14金属网；15转轴；16轴承；17基材；18超硬磨料；19过渡层；20 工作层；20-1突起；21浆料层。
具体实施例方式图3为本发明所述超硬涂附磨具一种实施方式的纵向剖面图。在图3所示的实施方式中，本发明所述的超硬涂附磨具，包括基材17、设置于基材17下表面的浆料层21和设置于基材17上表面的粘接层，在粘接层内粘接有超硬磨料18，其中一部分超硬磨料18全部沉没粘接于粘接层内部，另一部份超硬磨料18露出部分体积于粘接层外，所述粘接层由设置于基材17表面的过渡层19和设置于过渡层19表面的工作层20组成，所述的工作层20 由间隔设置在过渡层19表面上的若干个突起20-1组成，其中所述各突起20-1等间距的设置于过渡层19表面上，且各突起20-1的高度相等。所述的基材17可以是棉布、聚酯纤维布或者无纺布等，本实施方式中选用是聚酯纤维布。所述粘接层的高度可根据需要确定，一般为0.2 1.5mm。所述的超硬磨料18 — 般为金刚石磨料。图1为制造具有由若干个间隔排列的突起20-1组成的工作层20的超硬涂附磨具所采用的专用拉毛设备的主视图，图2为图1的俯视图。结合图1和图2，所述的专用拉毛设备主要由一机架1、安装于机架1上的拉毛装置和用于承载涂覆了粘合剂的基材17并带动拉毛装置转动进行拉毛的旋转承载装置组成，其中所述机架1具有一底面1-2、连接于底面1-2上的前壁面1-1和后壁面1_3，该机架1的侧面呈“U”型；所述旋转承载装置包括一转轴15和电机6，所述转轴15上套装有塑料轮5(所述塑料轮5必须是硬质的，在电机6带动其转动时不产生变形)，该转轴15的两端通过轴承16 分别安装于机架1的前壁面1-1和后壁面1-3上，所述电机6安装于机架1的底面1-2上， 其中所述转轴15伸出后壁面1-3的一端上安装有从动皮带轮11，该从动皮带轮11与电机 6输出轴上安装的主动皮带轮7通过皮带12连接；
所述拉毛装置包括滚筒13、包裹于滚筒13柱面上的金属网14以及调节滚筒13与塑料轮5之间距离的前、后调节装置，所述的前调节装置由安装于机架1前壁面1-1上的前滑块轴承4、安装于前壁面1-1远离塑料轮5 —端的侧面上的前定位块3和穿过前定位块3 伸入前滑块轴承4定位孔中的前定位螺栓2组成；所述的后调节装置由安装于机架1后壁面1-3上的后滑块轴承10、安装于后壁面1-3远离塑料轮5 —端的侧面上的后定位块9和穿过后定位块9伸入后滑块轴承10定位孔中的后定位螺栓8组成；所述前滑块轴承4上轴承孔的中心线与后滑块轴承10上轴承孔的中心线以及所述转轴15的中心线处于同一水平面上；所述滚筒13的轴的两端分别安装于前滑块轴承4的轴承孔和后滑块轴承10的轴承孔中。上述专用拉毛设备中，所述金属网14网孔的孔径可根据需要形成的突起20-1的大小确定，一般为30 100目，优选40 80目。所述的电机6最好为无级调速电机，可以通过控制电机6的转速以制作出不同高度的突起20-1，一般将转速控制在1 lOOr/min。本发明所述的制造上述超硬涂附磨具的方法，包括以下步骤1)在基材17的下表面制作浆料层21的步骤；选用厚度为0. 8mm聚酯纤维布为基材；采用水浴加热的方法将聚乙烯醇和轻质碳酸钙用水进行溶解，制成浆料；所述浆料的组成中各组分的重量比为聚乙烯醇轻质碳酸钙蒸馏水=37 18 1900；将制备好的浆料按常规方法涂覆于基材17的下表面，涂覆厚度根据需要确定，一般为0. 1 0. 3_。2)将超硬磨料18置于形成粘接层的粘合剂中混勻，其中，所述的粘合剂按重量百分比由以下组分组成环氧树脂78%、氢化蓖麻油5%、有机膨润土 5%和聚乙烯醇缩丁醛125% ；将上述各组分置于搅拌机中撑持20min，得到的粘合剂粘度为7000mPa · s ；取上述制得的粘合剂与金刚石磨料阳00目)按4 1的重量比混合均勻；3)将步骤幻制得的混有金刚石磨料的粘合剂用常规方法均勻涂覆于基材17的上表面，形成粘接层，所述粘接层的厚度为0. 4 0. 6mm ；4)将涂覆粘合剂的基材17以没有涂覆粘合剂的一面环绕于上述图2和3所示的专用拉毛设备的塑料轮5上，在基材17两端的接口处贴双面胶以固定，然后通过旋拧前定位螺栓2和后定位螺栓8来调节滚筒13与塑料轮5的距离(所述前定位螺栓2和后定位螺栓8的旋扭应保持同步，即在停止前定位螺栓2和后定位螺栓8的旋扭时，所述滚筒13 的轴应当与水平线垂直；此时分别扭紧前定位螺栓2和后定位螺栓8上的螺母以实现滚筒 13的定位)，使滚筒13上的金属网14与环绕于塑料轮5上的基材17上的粘接层表面相接触，启动电机6，控制转速为50r/min，由电机6带动转轴15上的塑料轮5转动，通过塑料轮 5的转动带动滚筒13及其上的金属网14转动，从而在粘接层上形成凹凸间隔的轨迹，其中凸出的部分即为突起20-1，轨迹上所有突起20-1的组合即为工作层20，所述轨迹中的凹面与基材17之间的部分即为过渡层19 ；幻将制作好过渡层19和工作层20的半成品卸下，先在常温下进行基本固化，保持表面各突起20-1的形状，然后在100°C温度下保持4h进行后固化；6)对完全固化后的涂附磨具进行柔取、分条、切割、磨边和对接，然后做成各种尺寸规格的金刚石砂带。 通过以上技术方法和设备制成的金刚石砂带，在磨削加工过程中加水进行冷却， 磨屑沿相邻两突起20-1之间形成的排屑槽冲掉，防止堵塞；冷却水亦降低了磨削工作层20 与工件之间的温度，有效的防止工件表面热损伤，得到好的工件表面质量；同时，所得金刚石砂带是一种具有磨削、研磨、抛光多种作用的产品，可以用于倒角、异形曲面加工，整个过程实现了无粉尘飞扬，达到了环保的要求。
权利要求
1.一种超硬涂附磨具，包括基材(17)和设置于基材(17)上表面的粘接层，在粘接层内粘接有超硬磨料(18)，其中一部分超硬磨料(18)全部沉没粘接于粘接层内部，另一部份超硬磨料(18)露出部分体积于粘接层外，其特征在于所述粘接层由设置于基材(17)表面的过渡层(19)和设置于过渡层(19)表面的工作层00)组成，其中的工作层00)由间隔设置在过渡层(19)表面上的若干个突起O0-1)组成。
2.根据权利要求1所述的超硬涂附磨具，其特征在于所述各突起O0-1)等间距的设置于过渡层(19)表面上，且各突起Q0-1)的高度相等。
3.根据权利要求1或2所述的超硬涂附磨具，其特征在于所述粘接层的高度为0.2 1. 5mm0
4.根据权利要求3所述的超硬涂附磨具，其特征在于所述超硬涂附磨具还包括设置于基材(17)下表面的浆料层01)。
5.一种制造权利要求1所述超硬涂附磨具的方法，其特征在于包括以下步骤1)将超硬磨料(18)置于形成粘接层的粘合剂中混勻，其中，所述的粘合剂按重量百分比由以下组分组成环氧树脂50% 90%、氢化蓖麻油 5 % 30 %、有机膨润土 1 % 10 %和聚乙烯醇缩丁醛1 % 15 % ；粘合剂的粘度为6000 8000mPa · s ；所述粘合剂与超硬磨料(18)的重量比为10 1 1 1 ；2)将混有超硬磨料(18)的粘合剂涂覆于基材(17)的上表面，形成粘接层；3)将涂覆粘合剂的基材(17)置于拉毛成型设备上制作工作层00)和过渡层(19)；4)将制作好工作层00)和过渡层(19)的半成品卸下，对其进行固化、柔曲，进而制成不同的超硬涂附磨具产品。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于在步骤1)之前还包括在基材(17)下表面制作浆料层的步骤。
7.实现权利要求5所述制造超硬涂附磨具方法中的专用拉毛设备，主要由一机架(1)、 安装于机架(1)上的拉毛装置和用于承载涂覆了粘合剂的基材(17)并带动拉毛装置转动进行拉毛的旋转承载装置组成，其特征在于所述机架(1)具有一底面(1-2)、连接于底面 (1-2)上的前壁面(1-1)和后壁面(1-3)，所述旋转承载装置包括一转轴(1 和电机(6)， 所述转轴15上套装有塑料轮(5)，该转轴(1 的两端通过轴承(16)分别安装于机架(1) 的前壁面(1-1)和后壁面(1-3)上，其中的一端与所述电机(6)的输出轴连接；所述拉毛装置包括滚筒(13)、包裹于滚筒(1 柱面上的金属网(14)以及调节滚筒 (13)与塑料轮(5)之间距离的前、后调节装置，所述的前调节装置由安装于机架(1)前壁面(1-1)上的前滑块轴承G)、安装于前壁面(1-1)远离塑料轮(5) —端的侧面上的前定位块( 和穿过前定位块( 伸入前滑块轴承(4)定位孔中的前定位螺栓( 组成；所述的后调节装置由安装于机架(1)后壁面(1-3)上的后滑块轴承(10)、安装于后壁面(1-3)远离塑料轮( 一端的侧面上的后定位块(9)和穿过后定位块(9)伸入后滑块轴承(10)定位孔中的后定位螺栓(8)组成；所述前滑块轴承(4)上轴承孔的中心线与后滑块轴承(10) 上轴承孔的中心线以及所述转轴(15)的中心线处于同一水平面上；所述滚筒(13)的轴的两端分别安装于前滑块轴承的轴承孔和后滑块轴承(10)的轴承孔中。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于金属网(14)网孔的孔径为30 100目。
9.根据权利要求7所述的设备，其特征在于所述的转轴(1 的一端上安装有从动皮带轮(11)，该从动皮带轮(11)与电机(6)输出轴上安装的主动皮带轮(7)通过皮带(12)连接。
10.根据权利要求7所述的设备，其特征在于所述的电机(6)为无级调速电机。
全文摘要
本发明公开了一种超硬涂附磨具、其制造方法以及专用拉毛设备。所述超硬涂附磨具，包括基材和设置于基材上表面的粘接层，在粘接层内粘接有超硬磨料，其中一部分超硬磨料全部沉没粘接于粘接层内部，另一部份超硬磨料露出部分体积于粘接层外，所述粘接层由设置于基材表面的过渡层和设置于过渡层表面的工作层组成，其中的工作层由间隔设置在过渡层表面上的若干个突起组成。为了制得该超硬涂附磨具，先在基材上涂覆含有起硬磨料的粘合剂以形成粘接层，然后将其置于主要由一机架、安装于机架上的拉毛装置和旋转承载装置组成的拉毛成型设备上制作工作层和过渡层，再进行后序处理得到超硬涂附磨具产品。
文档编号B24B7/10GK102259310SQ201110236048
公开日2011年11月30日 申请日期2011年8月17日 优先权日2011年8月17日
发明者刘志环, 周卫宁, 李宏伟, 王进保, 肖乐银, 谢志刚, 陈超 申请人:桂林矿产地质研究院