本发明涉及一种树脂砂轮及其制备方法，尤其涉及一种树脂粗磨砂轮及其制备方法，属于磨具加工技术领域。
背景技术：
砂轮是磨削加工中最主要的一类磨具，在磨料中加入结合剂，经混料、过筛、成型和硬化而制成。由于磨料、结合剂及制造工艺不同，砂轮的特性差别很大，因此对磨削的加工质量、生产率和经济性有着重要影响。树脂砂轮主要用于钢铁、轴承、铁道、车辆、造船、化工、仪表、航空航天、建材及其它机械加工工业。根据加工目的和用量不同，可以进行荒磨、粗磨、半精磨、精磨、细磨和高精度低粗糙度磨削。同时，可根据加工对象的不同，进行外圆磨削、内圆磨削、平面磨削、工具磨削、专用磨削、电焊磨削、珩磨、超精加工、研磨及抛光等。粗磨是指以高效切削大量多余材料为主要特征的磨削方法，荒磨则是许多种粗磨加工广泛使用的俗称。树脂粗磨砂轮可用于粗磨退火或不退火优质合金钢或不锈钢坯的精整加工；表面外观缺陷(焊缝、裂纹、氧化层等)的磨削加工；对铸件的浇口、冒口和坯缝进行磨削加工和一般性精整加工；对模锻、锻件的大毛刺或浇口整修后留下来的飞边，进行彻底的磨除；在焊接操作时，平整残留在焊件表面上的焊缝，倒圆磨削；磨除大型板材气割成圆形或其它复杂形状时，气割所产生的熔渣等。关于树脂粗磨砂轮及其制备方法，现有技术中已有报道，如中国发明专利(公开号：CN102814745A)涉及一种锆刚玉树脂砂轮及其制备方法，该树脂砂轮可以用于粗磨加工领域，主要由锆刚玉50-60份、棕刚玉5-10份、石榴石5-10份、酚醛树脂粉5-15份、酚醛树脂液2-6份、偏苯三酸三辛酯1-2份、蛭石5-10份、石膏粉5-10份、纳米钾长石粉2-5份、钨粉2-5份通过混料、过筛、压制成型、固化制成。该方法制备得到的树脂砂轮用于粗磨领域，虽然粘结性能好，磨料不易脱落，树脂砂轮的耐热性较好，刚性磨削形成的裂纹减少，但是该树脂砂轮耐磨性、强度、自锐性不够理想，透气性、韧性、安全性不高。
技术实现要素：
本发明针对现有技术中存在的上述问题，提供一种耐磨性好、强度高、自锐性良好，透气性、韧性、安全性较高的树脂粗磨砂轮。本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种树脂粗磨砂轮，包括磨削体和置于所述磨削体内部、以增强所述磨削体回转强度的加强网片，该磨削体由以下重量份数组分制成：磨料：115-150份，酚醛树脂液：5-15份，酚醛树脂粉：25-45份，填料：15-35份。相较于现有技术，本发明树脂粗磨砂轮选用锆刚玉、微晶刚玉为主要磨料，制备得到的砂轮强度高，耐磨性、自锐性好，在粗磨中，砂轮磨削效率高、粗糙度好、不易烧伤工件、且砂轮表面不易堵塞，还辅以少量石榴石磨料用于降低成本。在粘结剂方面，本发明选用树脂粘结剂，这类粘结剂强度大并富有弹性，不怕冲击，能在高速下工作，起摩擦抛光作用，适用于V>50m／s的高速磨削，但耐热性较差、易堵塞。因此，本发明加入填料冰晶石、黄铁矿、氧化铁、生石灰、萤石，用于适当弥补树脂粘结剂的不足之处，还提高了砂轮的强度、自锐性、散热排屑能力和硬化速度等。作为优选，所述磨削体由以下重量份数组分制成：磨料：120-140份酚醛树脂液：8-12份酚醛树脂粉：30-40份填料：20-30份。作为优选，所述磨削体磨料由以下重量份数组分制成：微晶刚玉：30-40份，锆刚玉：80-100份，石榴石：5-10份。微晶刚玉是棕刚玉的派生品种，其原料和冶炼工艺与棕刚玉类同，化学成分与棕刚玉基本一致。微晶刚玉是通过电弧炉冶炼好的刚玉溶液，采用急速冷却，使刚玉晶体尺寸较小，得到50-280μm的晶体。磨粒由微细结晶聚合而成，韧性好，其强度较棕刚玉高，而且磨粒的自锐性能良好。适用于磨削不锈钢、碳素钢、轴承钢、球墨铸铁等材料，还可以用于重负荷磨削。表1微晶刚玉化学成分(JB／T7987-1999)锆刚玉是氧化铝和氧化锆的复合氧化物。它是以铝矾土(或铝氧粉)、锆英砂、无烟煤和铁屑为原料，在电弧炉内经2000℃以上高温熔炼，熔液经急冷，破碎制粒而成，是α-Al2O3和Al2O3-ZrO2的共晶体化合物。这种磨料呈灰白色，韧性大、强度高、耐磨性好。在钢材的粗磨、荒磨及重负荷磨削中，锆刚玉表现出磨削效率高、粗糙度好、不易烧伤工件、砂轮表面不易堵塞等优点，适用于重负荷磨削、耐热合金钢、钴合金和奥氏体不锈钢的磨削。表2锆刚玉化学成分(JB／T1189-1992)化学成分AL2O3ZRO2TIO2含量／％>68.020.0～30.0<3.0石榴石价格便宜，可代替部分微晶刚玉和锆刚玉磨料以节省成本。表3石榴石磨料的化学成分(JB／T8337-1996)化学成分SIO2AL2O3FEO含量／％34.0～43.018.0～28.025.0～36.5作为优选，所述磨削体粘结剂由以下重量份数组分制成：酚醛树脂液5-15份，酚醛树脂粉25-45份。砂轮的强度、硬度、抗冲击性、耐热性及抗烧蚀能力主要取决于粘结剂的性能。树脂粘结剂强度大并富有弹性，不怕冲击，能在高速下工作，有摩擦抛光作用，但耐热性较差，易堵塞。树脂粘结剂适用于V>50m／s的高速磨削。其中酚醛树脂作为树脂中的一种，具有优异的黏附性能、耐热性能，独特的抗烧蚀性能、阻燃性能，而且原材料易得，价格便宜，是砂轮行业首选材料。作为优选，所述磨削体填料由以下重量份数组分制成：黄铁矿：9-21份，冰晶石：1-3份，氧化铁：1-3份，生石灰：1-3份，萤石：3-5份。冰晶石(Na3AlF6)，比重为2.95-3.01，冰晶石熔点较低，在磨削过程中磨削热的作用下，促使磨粒容易脱落，增强自锐性，防止砂轮堵塞，提高砂轮强度。另外，熔化了的冰晶石在磨削过程中可以起润滑作用；而且它析出氟，有利于钢材磨削。在热压成型的高密度粗磨粒砂轮中，黄铁矿的粒度约为F60，这样的尺寸是处于磨料尺寸和树脂微粉尺寸之间的。在粗的磨料中使用粗粒度的黄铁矿，能够容纳大量的填料。天然冰晶石和黄铁矿的混合物是一种优良的填料，用此填料制备高强度粗磨砂轮，不需要金属润滑剂，就可以使砂轮运转过程中致使钢熔化或至少软化，从而使粗磨过程更容易进行。氧化铁(Fe2O3)，比重为5.2，氧化铁不仅具有补强作用，提高磨具的耐热性，还具有染色作用。冰晶石和氧化铁的加入，在一定程度上弥补了砂轮使用树脂粘结剂造成的耐热性较差、易堵塞的不足。生石灰(CaO)，具有促进树脂硬化的作用。萤石(CaF2)，比重为3.01-3.25，在磨削热作用下可以分解，增加磨具的自锐性，减少烧伤，提高磨削效率。作为优选，还可以加入0.5-2份萘粒、塑料颗粒、空心氧化铝中的一种或多种，这类填料能使磨具中生成气孔，在磨削时起散热排屑作用。本发明另一个目的在于提供该树脂粗磨砂轮的制备方法，包括如下步骤：S1、配料：称取原料，所述原料及其重量份数为：磨料：115-150份，酚醛树脂液：5-15份，酚醛树脂粉：25-45份，填料：15-35份；S2、混料：先将磨料放入酚醛树脂液中浸润，然后将填料与浸润后的磨料均匀混合，最后加入酚醛树脂粉；S3、过筛：将混料得到的原料颗粒通过12-36目筛孔筛选1-2次，通过筛子的颗粒即作为用于成型的成型料；S4、成型：称取合适重量的成型料，将其放入成型模具中摊平，并在成型料中放入加强网片使所述加强网片水平地完全埋入所述成型料中，压制成型得到砂轮坯，成型料即固化形成磨削体；S5、硬化：将所述砂轮坯在烘箱中烘干，且烘箱内的温度自室温梯度升温至180-190℃后保温4-5小时然后冷却至室温，即得到树脂粗磨砂轮成品；S6、检验合格的树脂粗磨砂轮成品进行包装、入库。作为优选，步骤S4成型过程中，所述加强网片为玻璃纤维片、碳纤维片、竹纤维片中的一种或多种，所述加强网片是由加强布两面涂覆酚醛树脂后以7-8m／min速度送入120-130℃烘箱中烘烤1-10分钟制得的。加强网片中的玻璃纤维片、碳纤维片、竹纤维片是一种柔性材料，不涂覆酚醛树脂不能和砂轮直接结合。在加强网片两面涂覆酚醛树脂后并以7-8m／min速度送入120-130℃烘箱中烘烤1-10分钟，使加强网片变硬、粘结强度好。在砂轮中使用加强网片，使砂轮在砂磨过程中较易脱砂，提高砂磨速度，而且增加了砂轮砂磨过程中的透气性，增加了砂轮体韧性，避免砂轮破碎伤人。作为优选，步骤S4成型过程中，所述成型料的重量为多个砂轮所需成型料的重量，用于成型一个砂轮的成型料铺满摊平后盖上隔网，再放入成型另一个砂轮的成型料，从而依靠隔网将不同砂轮的成型料完全隔开，每个砂轮的成型料中都埋入有加强网片。作为优选，所述树脂粗磨砂轮为平形砂轮、钹形砂轮、双凹面砂轮、双斜边砂轮、筒形砂轮、碟形砂轮、碗形砂轮。不同形状的树脂粗磨砂轮可用于不同领域不同形状的材料的砂磨。作为优选，步骤S5烘干过程中，所述梯度升温是自室温升至80℃时每提高10℃保温2-3小时，100℃升至110℃后保温3-4小时，120℃升至180-190℃时每提高10℃保温2-3小时。酚醛树脂制品硬化温度一般在185℃左右，升温过程中安排2-4小时左右保温时间，以利于挥发物排出，固结成具有一定强度、硬度和耐热性的磨具。本发明具有以下优点：1.本发明制备的树脂粗磨砂轮强度高，耐磨性、自锐性良好。2.本发明树脂粗磨砂轮在砂磨过程中，砂轮磨削效率高、粗糙度好、不易烧伤工件、且砂轮表面不易堵塞。3.本发明树脂粗磨砂轮砂磨速度快、透气性好、韧性好、安全性高。附图说明图1为本发明树脂粗磨砂轮的生产工艺流程图。具体实施方式以下是本发明的具体实施例并结合附图说明，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。实施例1：如图1所示，首先称取微晶刚玉30份，锆刚玉80份，石榴石5份，酚醛树脂液5份，酚醛树脂粉25份，黄铁矿9份，冰晶石1份，氧化铁1份，生石灰1份，萤石3份，萘粒0.5份。然后，将微晶刚玉、锆刚玉和石榴石等磨料放入到酚醛树脂液中浸润，搅拌充分，使磨料的颗粒表面充分地粘附着酚醛树脂液。浸润充分后，将酚醛树脂粉、生石灰粉、黄铁矿粉、氧化铁粉、冰晶石、萤石和萘粒、塑料颗粒、空心氧化铝与磨料混合，同时继续搅拌，直至各种原料充分混合均匀。将混合后的原料颗粒通过12-36目筛孔筛选1次，通过筛子的颗粒作为用于成型的成型料。称取制作三个树脂砂轮所需的成型料，也可以每填铺完一个再称取另一个砂轮所需的成型料。先将半个树脂砂轮所需的成型料倒入成型机的成型模具中，摊开并用刮尺等工具刮平，随后在成型料上盖上玻璃纤维加强网片，再放入另外半个树脂砂轮所需的成型料，同样摊开刮平，这样一个树脂砂轮所需的所有原材料均放置完成。在这个已完成的砂轮原材料上盖上模板，最后将整个模具送入成型机内采用低温热压成型压制，低温热压温度控制在80℃，压紧压平后即将模具倒置于玻璃板上进行脱模压制成砂轮坯。将这些独立的砂轮坯用隔网和铝板隔开，送入烘箱中硬化，烘箱内的温度自室温梯度上升，至80℃时，每提高10℃保温2小时，100℃升至110℃后保温3小时，120℃升至180℃时每提高10℃保温2小时，至180℃后保温4小时，然后空冷至室温。取出，即得到平形树脂粗磨砂轮成品。检验合格的平形树脂粗磨砂轮成品进行包装、入库。实施例2：如图1所示，首先称取微晶刚玉35份，锆刚玉90份，石榴石8份，酚醛树脂液10份，酚醛树脂粉30份，黄铁矿15份，冰晶石2份，氧化铁2份，生石灰2份，萤石4份，塑料颗粒1份。然后，将微晶刚玉、锆刚玉和石榴石等磨料放入到酚醛树脂液中浸润，搅拌充分，使磨料的颗粒表面充分地粘附着酚醛树脂液。浸润充分后，将酚醛树脂粉、生石灰粉、黄铁矿粉、氧化铁粉、冰晶石、萤石和萘粒、塑料颗粒、空心氧化铝与磨料混合，同时继续搅拌，直至各种原料充分混合均匀。将混合后的原料颗粒通过12-36目筛孔筛选1次，通过筛子的颗粒作为用于成型的成型料。称取制作三个树脂砂轮所需的成型料，也可以每填铺完一个再称取另一个砂轮所需的成型料。先将半个树脂砂轮所需的成型料倒入成型机的成型模具中，摊开并用刮尺等工具刮平，随后在成型料上盖上玻璃纤维加强网片，再放入另外半个树脂砂轮所需的成型料，同样摊开刮平，这样一个树脂砂轮所需的所有原材料均放置完成。在这个已完成的砂轮原材料上盖上模板，最后将整个模具送入成型机内采用低温热压成型压制，低温热压温度控制在85℃，压紧压平后即将模具倒置于玻璃板上进行脱模压制成砂轮坯。将砂轮胚体用同砂轮坯体相同形状的铝板隔开，铝板的上、下表面具有与双凹面砂轮的下、上表面相同的曲面形状，将这些独立的砂轮坯用隔网和铝板隔开，送入烘箱中硬化，烘箱内的温度自室温梯度上升，至80℃时，每提高10℃保温2.5小时，100℃升至110℃后保温3.5小时，120℃升至185℃时每提高10℃保温2.5小时，至185℃后保温4.5小时，然后空冷至室温。取出，即得到双凹面树脂粗磨砂轮成品。检验合格的双凹面树脂粗磨砂轮成品进行包装、入库。实施例3：如图1所示，首先称取微晶刚玉40份，锆刚玉100份，石榴石10份，酚醛树脂液15份，酚醛树脂粉45份，黄铁矿21份，冰晶石3份，氧化铁3份，生石灰3份，萤石5份，空心氧化铝2份。然后，将微晶刚玉、锆刚玉和石榴石等磨料放入到酚醛树脂液中浸润，搅拌充分，使磨料的颗粒表面充分地粘附着酚醛树脂液。浸润充分后，将酚醛树脂粉、生石灰粉、黄铁矿粉、氧化铁粉、冰晶石、萤石和萘粒、塑料颗粒、空心氧化铝与磨料混合，同时继续搅拌，直至各种原料充分混合均匀。将混合后的原料颗粒通过12-36目筛孔筛选2次，通过筛子的颗粒作为用于成型的成型料。称取制作三个树脂砂轮所需的成型料，也可以每填铺完一个再称取另一个砂轮所需的成型料。先将半个树脂砂轮所需的成型料倒入成型机的成型模具中，摊开并用刮尺等工具刮平，随后在成型料上盖上玻璃纤维加强网片，再放入另外半个树脂砂轮所需的成型料，同样摊开刮平，这样一个树脂砂轮所需的所有原材料均放置完成。在这个已完成的砂轮原材料上盖上模板，最后将整个模具送入成型机内采用低温热压成型压制，低温热压温度控制在90℃，压紧压平后即将模具倒置于玻璃板上进行脱模压制成砂轮坯。将砂轮胚体用同砂轮坯体相同形状的铝板隔开，铝板的上、下表面具有与钹形砂轮的下、上表面相同的曲面形状，将这些独立的砂轮坯用隔网和铝板隔开，送入烘箱中硬化，烘箱内的温度自室温梯度上升，至80℃时，每提高10℃保温3小时，100℃升至110℃后保温4小时，120℃升至190℃时每提高10℃保温3小时，至190℃后保温5小时，然后空冷至室温。取出，即得到钹形树脂粗磨砂轮成品。检验合格的钹形树脂粗磨砂轮成品进行包装、入库。实施例4：如图1所示，首先称取微晶刚玉36份，锆刚玉94份，石榴石5份，酚醛树脂液10份，酚醛树脂粉30份，黄铁矿15份，冰晶石3份，氧化铁2份，生石灰3份，萤石4份，塑料颗粒1份。然后，将微晶刚玉、锆刚玉和石榴石等磨料放入到酚醛树脂液中浸润，搅拌充分，使磨料的颗粒表面充分地粘附着酚醛树脂液。浸润充分后，将酚醛树脂粉、生石灰粉、黄铁矿粉、氧化铁粉、冰晶石、萤石和萘粒、塑料颗粒、空心氧化铝与磨料混合，同时继续搅拌，直至各种原料充分混合均匀。将混合后的原料颗粒通过12-36目筛孔筛选2次，通过筛子的颗粒作为用于成型的成型料。称取制作三个树脂砂轮所需的成型料，也可以每填铺完一个再称取另一个砂轮所需的成型料。先将半个树脂砂轮所需的成型料倒入成型机的成型模具中，摊开并用刮尺等工具刮平，随后在成型料上盖上玻璃纤维加强网片，再放入另外半个树脂砂轮所需的成型料，同样摊开刮平，这样一个树脂砂轮所需的所有原材料均放置完成。在这个已完成的砂轮原材料上盖上模板，最后将整个模具送入成型机内采用低温热压成型压制，低温热压温度控制在90℃，压紧压平后即将模具倒置于玻璃板上进行脱模压制成砂轮坯。将砂轮胚体用同砂轮坯体相同形状的铝板隔开，铝板的上、下表面具有与碟形砂轮的下、上表面相同的曲面形状，将这些独立的砂轮坯用隔网和铝板隔开，送入烘箱中硬化，烘箱内的温度自室温梯度上升，至80℃时，每提高10℃保温3小时，100℃升至110℃后保温4小时，120℃升至190℃时每提高10℃保温3小时，至190℃后保温5小时，然后空冷至室温。取出，即得到碟形树脂粗磨砂轮成品。检验合格的碟形树脂粗磨砂轮成品进行包装、入库。实施例5：如图1所示，首先称取微晶刚玉35份，锆刚玉95份，石榴石8份，酚醛树脂液12份，酚醛树脂粉35份，黄铁矿16份，冰晶石2份，氧化铁3份，生石灰2份，萤石4份，空心氧化铝1.5份。然后，将微晶刚玉、锆刚玉和石榴石等磨料放入到酚醛树脂液中浸润，搅拌充分，使磨料的颗粒表面充分地粘附着酚醛树脂液。浸润充分后，将酚醛树脂粉、生石灰粉、黄铁矿粉、氧化铁粉、冰晶石、萤石和萘粒、塑料颗粒、空心氧化铝与磨料混合，同时继续搅拌，直至各种原料充分混合均匀。将混合后的原料颗粒通过12-36目筛孔筛选2次，通过筛子的颗粒作为用于成型的成型料。称取制作三个树脂砂轮所需的成型料，也可以每填铺完一个再称取另一个砂轮所需的成型料。先将半个树脂砂轮所需的成型料倒入成型机的成型模具中，摊开并用刮尺等工具刮平，随后在成型料上盖上玻璃纤维加强网片，再放入另外半个树脂砂轮所需的成型料，同样摊开刮平，这样一个树脂砂轮所需的所有原材料均放置完成。在这个已完成的砂轮原材料上盖上模板，最后将整个模具送入成型机内采用低温热压成型压制，低温热压温度控制在88℃，压紧压平后即将模具倒置于玻璃板上进行脱模压制成砂轮坯。将砂轮胚体用同砂轮坯体相同形状的铝板隔开，铝板的上、下表面具有与碗形砂轮的下、上表面相同的曲面形状，将这些独立的砂轮坯用隔网和铝板隔开，送入烘箱中硬化，烘箱内的温度自室温梯度上升，至80℃时，每提高10℃保温3小时，100℃升至110℃后保温4小时，120℃升至190℃时每提高10℃保温3小时，至190℃后保温4.5小时，然后空冷至室温。取出，即得到碗形树脂粗磨砂轮成品。检验合格的碗形树脂粗磨砂轮成品进行包装、入库。分别将上述实施例1-5制备得到的树脂粗磨砂轮进行磨削测试，测试结果如表1所示。表1实施例1-5树脂粗磨砂轮磨削测试结果本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。