专利名称：一种高精密研磨涂附磨具及其生产工艺方法
技术领域：
本发明涉及机械精加工磨具技术，尤其是一种高精密研磨涂附磨具及其生产方法。㈡背景技术:随着我国工业的持续发展，产品质量的不断提高，工业企业、军工企业对精度的要求越来越高，而高精度研磨材料也是我国机械工业一直悬而未决的材料。发动机是汽车、飞机的心脏，为汽车、飞机提供动力，简单讲发动机就是一个能量转换机构，即将汽油、柴油或天然气的能量通过在密封的气缸内燃烧气体膨胀推动活塞做功而转变为机械能，这就是发动机最基本的原理。发动机的所有结构都是为能量转换服务的，现在的汽车发动机不仅注重动力的体现，更加注重能源消耗、尾气排放等与环境保护相关的方面。而汽车发动机能源浪费的主要原因是由于与发动机有关的曲轴、凸轮轴、活塞、气缸之间的摩擦阻力与静吸引力过大从而导致阻力增加、能量转换降低。而摩擦阻力的产生正是由于曲轴、凸轮轴研磨不够精密，静吸引力的产生则是由于气缸与活塞的研磨精度未达到最佳值从而在气缸、活塞与汽油之间产生一种阻碍活塞运动的力，漏气使能量转换降低。汽车发动机的凸轮轴具有复杂的曲面，对加工精度和表面粗糙度要求较高；凸轮升程误差±0.03mm,基图径向跳动0.02mm,凸轮表面粗糙度< 0.5 μ m。目前国内大部分凸轮轴生产企业仍然广泛使用机械靠模凸轮磨床仿形磨削凸轮轴，这样凸轮轴的轮廓精度直接受到磨床靠模样板制造精度的影响，靠磨削的多片凸轮样板很难保证它们的轮廓精度的一致性。在加工效率方面，我国工业应用的国产凸轮轴磨床难以满足汽车工业大规模生产对加工效率和加工精度的需要。对于涡轮风扇飞机发动机，涡扇叶片的平衡度对发动机的性能影响很大，如果涡扇的叶片重量、厚薄不一致的话就会引起涡扇叶片的喘振从而引起共振，为了避免此现象的产生，在涡扇叶片的研磨过程中就需要用高精密、高强度的研磨工具来加工。目前进行高精度研磨加工的工具主要是采用涂附磨具，而现有公知的涂附磨具最高精度通常只达到10 μ m级，这使零件的加工精度受到了严重的制约，也使产品的性能提高受到了制约。因此专用于汽车、飞机发动机的高精密研磨磨具的需要迫在眉睫。曰发明内容:本发明的目的就是要解决现有涂附磨具不能满足汽车、飞机发动机零部件高精密研磨加工的问题，提供一种高精密研磨涂附磨具及其生产方法。研究表明，涂附磨具的研磨精度决定于磨料的选用和磨料在磨具中的突出高度，磨料的粒度和硬度也是关键。因此本发明采用了特殊的生产工艺来选取磨料。本发明的具体方案是:高精密研磨涂附磨具，具有基材，基材表面上涂覆有底胶层，底胶层上面植有磨料层，并涂有复胶层，其特征是:磨料层厚度为20 μ m，磨料层突出复胶层的磨削工作部分为0.1-1 μ m,且底胶层的厚度为13 15 μ m,复胶层厚度为6 8 μ m。本发明磨具中所述磨料层中的磨料粒径为20μπι，莫氏硬度为9.7，显微硬度为7300 10000kg/mm2。本发明高精密研磨涂附磨具的工艺方法，其特征是:
(O磨料制备:选用莫氏硬度为9.7，显微硬度为7300 10000kg/mm2的磨料；首先采用筛分法选取粒径小于1400 μ m以下的磨料，再采用沉降管法选取粒径小于61 μ m以下的磨料，然后送入流化床气流粉碎机进行粉碎，粉碎后的磨料采用15%浓度的硫酸加热酸洗，加热温度控制在70 8 O °C，采用清水冲洗至中性，最后采用水洗沉降法分级，选取粒径为20 μ m的磨料,干燥成品。(2)磨具制造:将上述制备的磨料送入植砂机组在基材上涂底胶并且静电植砂，再经固化炉固化，通过胶槽涂复胶、并经固化、热气加湿、90度柔曲、45度柔曲、印刷、收卷，包装成品。本发明生产方法中，磨料制备的水洗沉降法分级工序中加入了重量百分比为1%-2%的烷基萘磺酸盐作为阴离子表面活性剂，和重量百分比为1.5%-3%的烷基酚聚氧乙烯醚为非离子活性剂，沉降时间1-2小时。本发明采用筛分法，沉降管法进行初分，并引入流化床气流粉碎工艺进行粉碎，再经酸洗和水洗沉降法最后分级，得到粒径为20 μ m左右的磨料，以确保高精度磨具材料的需要。本发明是将多种分级方法及先进的粉碎工艺进行有机综合。本发明中的流化床气流粉碎工艺属于磨料微粉破碎工艺一流化床气流粉碎工艺。气流粉碎属于无介质粉碎，它是以压缩空气为动力值，对粉碎物料施以驱动力，使之相互碰撞、摩擦、表面剥离而达到超细粉碎的目的。此方法几乎不引入外来介质，所以该方法粉碎的磨料纯度和均匀度都较高。本发明中的水洗沉降法，其原理为:同一比重的颗粒在水中的沉降速度因其粒径不同而又差异，颗粒大的沉降速度快，颗粒小的沉降速度慢，从而进行粒度分级。而颗粒在水中受到的力一般有三种:一是重力，二是水的浮力，三是水与颗粒之间的摩擦阻力，而摩擦阻力与颗粒的沉降速度、颗粒与介质的接触面积以及水的黏度有关。由于微粉粒度较细，磨料之间的接触面积较大，为了避免磨料发生团聚现象，在水洗时需要加入表面活性剂从而使磨料表面带有相同的电荷而相互排斥从而分散开来。本发明涂附磨具具有强度高、韧性好、自锐性好，研磨精度高等特点，本发明的磨削精度可达I μ m，最高可达0.1 μ m。本发明应用于汽车、飞机的零部件加工中，可大大提高加工精度，最终提高产品的工作性能，节约能源。本发明还可拓展用于航空航天、军工等高端产品零件的精密研磨加工。㈣
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图1是本发明涂附磨具的断面视图。图中:1-基材，2-底胶层，3-复胶层，4-磨料层。㈤具体实施方式
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参见图1，本发明涂附磨具具有基材1，基材(专用纸带或布带)表面上涂覆有底胶层2(可选用环氧树脂作底胶)，底胶层2上面植有磨料层4，并涂有复胶层3(可选用酚醛树脂做复胶)，特别是:磨料层4厚度为20 μ m,磨料层4突出复胶层3的磨削工作部分为0.1-1 μ m,具体为0.5 μ m，且底胶层2的厚度为13 15 μ m,具体为13.6 μ m,复胶层3厚度为6 8 μ m,具体为 6.8 μ m。本实施例中所述磨料层4中的磨料粒径为20 μ m，莫氏硬度为9.7，显微硬度为7300 10000kg/mm2。本实施例中所述的一种高精密研磨涂附磨具的工艺方法，其特征是:
(O磨料制备:选用莫氏硬度为9.7，显微硬度为7300 10000kg/mm2的磨料(如棕刚玉、锆刚玉，刚玉复合磨料等)；首先采用筛分法选取粒径小于1400 μ m以下的磨料，再采用沉降管法选取粒径小于61 μ m以下的磨料，然后送入流化床气流粉碎机进行粉碎，粉碎后的磨料采用15%浓度的硫酸加热酸洗，加热温度控制在70 8 O °C，采用清水冲洗至中性，最后采用水洗沉降法分级，选取粒径为20 μ m左右的磨料，干燥成品。(2)磨具制造:采用常规技术将上述制备的磨料送入植砂机组在基材上涂底胶层2并且静电植砂，再经固化炉固化，通过胶槽涂复胶层3、并经固化、热气加湿、90度柔曲、45度柔曲、印刷、收卷，包装成品。本实施例中在磨料制备的水洗沉降法分级工序中加入了重量百分比为1%_2%的烷基萘磺酸盐作为阴离子表面活性剂，和重量百分比为1.5%-3%的烷基酚聚氧乙烯醚为非离子活性剂，沉降时间1-2小时。
权利要求
1.一种高精密研磨涂附磨具，具有基材，基材表面上涂覆有底胶层，底胶层上面植有磨料层，并涂有复胶层，其特征是:磨料层厚度为20 μ m，磨料层突出复胶层的磨削工作部分为0.1-1 μ m,且底胶层的厚度为13 15 μ m,复胶层厚度为6 8 μ m。
2.根据权利要求1所述的一种高精密研磨涂附磨具，其特征是:所述磨料层中的磨料粒径为20 μ m,莫氏硬度为9.7,显微硬度为7300 10000kg/mm2。
3.生产权利要求1所述的一种高精密研磨涂附磨具的工艺方法，其特征是: (O磨料制备:选用莫氏硬度为9.7，显微硬度为7300 10000kg/mm2的磨料；首先采用筛分法选取粒径小于1400 μ m以下的磨料，再采用沉降管法选取粒径小于61 μ m以下的磨料，然后送入流化床气流粉碎机进行粉碎，粉碎后的磨料采用15%浓度的硫酸加热酸洗，加热温度控制在70 8 O °C，采用清水冲洗至中性，最后采用水洗沉降法分级，选取粒径为20 μ m的磨料,干燥成品； (2)磨具制造:将上述制备的磨料送入植砂机组在基材上涂底胶并且静电植砂，再经固化炉固化，通过胶槽涂复胶、并经固化、热气加湿、90度柔曲、45度柔曲、印刷、收卷，包装成品O
4.根据权利要求2所述生产高精密研磨涂附磨具的工艺方法，其特征是:在磨料制备的水洗沉降法分级工序中加入了重量百分比为1%_2%的烷基萘磺酸盐作为阴离子表面活性剂，和重量百分比为1.5%-3%的烷基酚聚氧乙烯醚为非离子活性剂，沉降时间1-2小时。
全文摘要
本发明涉及机械精加工磨具，是一种高精密研磨涂附磨具，它具有基材，基材表面上涂覆有底胶层，底胶层上面植有磨料层，并涂有复胶层，其特征是磨料层厚度为20μm，磨料层突出复胶层的磨削工作部分为0.1-1μm，且底胶层的厚度为13～15μm，复胶层厚度为6～8μm；本发明的生产工艺方法是首先采用特殊工艺选取粒径为20μm的高硬度磨料，再采用常规静电植砂工艺制造涂附磨具，本发明磨具具有强度高、韧性好、自锐性好，研磨精度高等特点，主要用于汽车、飞机及军工产品中的高精密研磨加工。
文档编号B24D3/28GK103072096SQ20111032941
公开日2013年5月1日 申请日期2011年10月26日 优先权日2011年10月26日
发明者詹学良 申请人:湖北天马研磨材料有限公司