一种基于纤维基体砂绳的涂附磨具、抛磨轮及其制法
【专利摘要】本发明公开了一种基于纤维基体砂绳的涂附磨具，由含有磨料的纤维基体扭制成砂绳并固化而成。本发明还公开了一种基于上述纤维基体砂绳（或含短切纤维的纤维基体砂绳）涂附磨具制成的抛磨轮。本发明的涂附磨具和抛磨轮充分利用了这种立体结构以及加工过程中的可控程度来实现不同使用环境和条件的分别对应，从而充分发挥磨料以及纤维的性能提高磨抛性能并降低使用成本。
【专利说明】一种基于纤维基体砂绳的涂附磨具、抛磨轮及其制法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种涂附磨具及其转换制品，特别是涉及用纤维基体的砂绳制成的涂附磨具和抛磨轮。
【背景技术】
[0002]当前制作的各种抛磨磨具主要有三个大类并存在以下缺陷:
①树脂砂轮——结构紧密、散热差、油压成型、组织致密所致。一般的树脂结合剂砂轮(固结磨具)主要是由磨料、树脂粘接剂经混合、模压成型、加热硬化而成，这类砂轮的使用存在着诸如需要大的切削力、工件发热严重等缺陷。大气孔砂轮(固结磨具)中的气孔一般是在硬化处理中将填充的能够在高于130度以上的温度下烧除(即碳化)的填充剂(如核桃壳、精萘等)烧掉而成。但天然纤维在这种工况下也会碳化从而失效。
[0003]②麻轮——抛光效率低，如(几层剑麻缝制在一起，只有端面参与抛光)。中国专利CN1238254A公开了一种剑麻纤维抛光轮，揭示其制备方法是:采用针刺机将剑麻短纤维制成毡状胚料，然后将2-4层剑麻毡状胚料经叠合、缝合成一种剑麻纤维抛光轮。用此种方法制备的剑麻纤维抛光轮存在以下的缺点:一、由于所使用的剑麻纤维长度只有4-12cm，因而抛光轮在使用过程中剑麻纤维容易脱落，使抛光轮的使用寿命缩短；二、因为针刺密度的限制，不能保证抛光轮的任何部位都能紧密结合，因而也会影响抛光轮的使用效果。
[0004]③尼龙轮——磨料利用率不高，由于尼龙的TG低发热会造成软化从而造成对磨料把持力下降，以致于磨料未充分参与抛光就脱落造成浪费；同时还有可能因发热发软而污染被磨工件表面。
[0005]中国专利CN200410029879.9揭示了 一种剑麻纤维抛光轮的制造方法，它是将切短的剑麻纤维、合成树脂和任选的其它植物和无机化合物均匀混合、干燥后，热压成型。这种方法生产的抛光轮由于是模压但没有带孔材料以致整个结构非常致密没有空隙，从而容易导致整个抛光过程中抛轮表面温度升高粘接剂失效表面发黑，原材料断裂脱落浪费；同时被磨工件也会表面温升大从而造成应力集中并有可能污染被磨工件表面。
【发明内容】
[0006]针对上述问题，本发明的目的在于提供一种基于纤维基体砂绳的涂附磨具。
[0007]本发明的上述目的是通过如下技术方案实现的:一种基于纤维基体砂绳的涂附磨具，由含有磨料的纤维基体扭制成砂绳并固化而成。
[0008]在本发明中，所述“纤维”是指天然纤维，即自然界原有的或经人工培植的植物上、人工饲养的动物上直接取得的纤维，包括但不限于植物纤维、动物纤维、矿物纤维。在本发明一个具体的实例中，所述的天然纤维选自种子纤维，如棉、木棉等；或者是叶纤维，如剑麻、蕉麻等；或是莖纤维，如芒麻、亚麻、大麻、黄麻等。在本发明另一个实例中，所述天然纤维选自毛和丝，例如绵羊毛、山羊毛、骆驼毛、兔毛、牦牛毛或桑蚕丝、柞蚕丝等。本发明中所述的天然纤维还可以是那些棉、麻、毛、丝的回收纤维。所述“纤维”还可以是人工纤维，包括但不限于尼龙纤维或玻璃纤维。在一个优选的实例中，本发明的纤维基体包括但不限于纸基，布基和无纺布基。
[0009]在本发明中，“砂”意指磨料，所述磨料是指锐利、坚硬的，用以磨削较软的材料表面的材料。所述磨料可以是天然磨料，包括但不限于天然刚砂、天然刚玉、石榴石和天然金刚石等；也可以是人工磨料，包括但不限于棕刚玉磨料、白刚玉磨料、单晶刚玉磨料、黑碳化硅磨料、绿碳化硅磨料、立方碳化硅磨料、铈碳化硅磨料、碳化硼、人造金刚石和立方氮化硼等，以及陶瓷砂轮、树脂砂轮等的回收砂等。
[0010]在本发明中，上述纤维基体砂绳的涂附磨具可以通过如下方法制得:将半固化状态的砂布或砂纸大卷经分条扭制成纤维基体砂绳后固化而成，或将固化后砂布砂纸大卷经分条后扭制成的纤维基体砂绳。
[0011]上述纤维基体砂绳的涂附磨具还可以通过如下方法制得:将纤维基体(布或纸)进行分条，预处理，涂底胶，植砂，涂复胶，干燥，扭成纤维基体砂绳，固化而成。
[0012]上述纤维基体砂绳的涂附磨具还可以通过如下方法制得:将纤维基体(布或纸)进行分条，预处理，涂砂浆，干燥，扭成纤维基体砂绳，固化而成。
[0013]在本发明中，所述纤维基体砂绳的涂附磨具还可以通过如下方法制备:将上述方法制得到的纤维基体砂绳的二股或二股以上与短切纤维结合，扭制成含短切纤维的纤维基体砂绳，再经涂覆胶水，植砂，固化而成一种横向纤维基体砂绳。所述短切纤维穿过纤维基体砂绳中，形成如同试管刷的形状，短切纤维与纤维基体砂绳的角度可以是任意的，优选竖直穿过纤维基体砂绳。该短切纤维可以是与纤维基体砂绳中纤维相同材质，也可以是不同材质。
[0014]本发明的短切纤维是通过如下方法插入纤维基体砂绳中:二股或二股以上的纤维基体砂绳在合股之前的双捻之间排列有短切纤维，短切纤维与绳捻一起向右运动，移动到合股处短切纤维被拧在两股或多股之间，形成含短切纤维的纤维基体砂绳。排列的短切纤维越多，纤维基体砂绳中含的短切纤维就越多。
[0015]本发明的纤维基体砂绳中，纤维和磨料之间混合比例可以根据实际需要调节，改变纤维(体积比1%_99%)和磨料(体积比99%-1%)的混合比例，可获得不同的抛磨效果:在同一个抛磨轮中，纤维含量多而磨料含量就一定会减少，这时抛光效果好；纤维含量少而磨料含量就一定会增加，这时磨削效率高。采用纤维的好处在于，纤维在磨削的过程中不会发软发黑；同时纤维又能够作为加强筋增强结构强度。
[0016]在本发明的一个具体实例中，纤维的体积比为80-99%，磨料的体积比为1-20%，此时抛磨一体轮着重于抛光效果。在此范围内，纤维的体积比可以是80%、85%、90%、95%、99%等，磨料的体积比可以是1%、5%、8%、10%、15%、20%。
[0017]在本发明的另一个具体实例中，纤维的体积比为50-80%，磨料的体积比为20-50%,此时抛磨一体轮兼顾抛光和磨削效果，在此范围内，纤维的体积比可以是50%、55%、60%、65%、70%、75% 或 80% ;磨料的体积比可以是 20%、25%、30%、35%、40%、45% 或 50%。
[0018]在本发明的另一个具体实例中，纤维的体积比为20-50%，磨料的体积比为
50-80%,此时抛磨一体轮兼顾抛光和磨削效果。在此范围内，磨料的体积比可以是50%、55%、60%、65%、70%、75% 或 80% ;纤维的体积比可以是 20%、25%、30%、35%、40%、45% 或 50%。
[0019]在本发明的一个具体实例中，纤维的体积比为1_20%，磨料的体积比为80-99%，此时抛磨一体轮着重于磨削效果。在此范围内，磨料的体积比可以是80%、85%、90%、95%、99%等，纤维的体积比可以是1%、5%、8%、10%、15%、20%。
[0020]本发明的另一目的是提供一种基于上述纤维基体砂绳(或含短切纤维的纤维基体砂绳)涂附磨具制成的抛磨轮，所述抛磨轮由纤维基体砂绳(或含短切纤维的纤维基体砂绳)涂附磨具经胶水和/或底胶处理后，绕制并定型固化而成。
[0021]本发明的抛磨轮可以是各种结构形式，可选的包括平面抛磨轮、圆周抛磨轮、附柄轮等，其中平面抛磨轮、圆周抛磨轮任选地包含粘接在抛磨盘一面的背盖或端盖，所述背盖或端盖可以是玻纤盖、剑麻、金属等。在一个具体的实例中，所述抛磨轮可以是纤维基体砂绳涂附磨具切向缠绕成的抛磨轮、用纤维基体砂绳涂附磨具段制成的平面抛磨轮、用纤维基体砂绳涂附磨具绕制成的平面抛磨轮、用纤维基体砂绳涂附磨具段制成的立式打磨抛光磨轮、用纤维基体砂绳涂附磨具绕制的附柄抛磨轮等。
[0022]本发明中，所述底胶和胶水为下列材料中的一种或多种:脲醛及其改性树脂、酚醛及其改性树脂、环氧及其改性树脂、丙烯酸及改性树脂或无机粘结剂，用量为原料总质量的20-50%ο
[0023]本发明的抛磨轮也可以直接将纤维基体砂绳涂附磨具直接绕在绳桩上，用横向、纵向、斜向等多种绕法，最后加压固化，制备成平面抛磨轮、圆周抛磨轮或附柄轮。在一个具体实例中，绕好的纤维基体砂绳涂附磨具在120°C下烘烤4-6h压制成型。
[0024]本发明的有益效果在于:充分利用了这种立体结构以及加工过程中的可控程度来实现不同使用环境和条件的分别对应，从而充分发挥磨料以及纤维的性能提高磨抛性能并降低使用成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1为本发明的纤维基体砂绳涂附磨具。
[0026]图2为本发明的含短切纤维的纤维基体砂绳涂附磨具。
[0027]图3为本发明的含短切纤维的纤维基体砂绳制法原理图。
[0028]图4为本发明的纤维基体砂绳切向缠绕成的抛磨轮。
[0029]图5为本发明的用纤维基体砂绳段制成的打磨抛光平面磨盘。
[0030]图6为本发明的用纤维基体砂线绳绕制成的打磨抛光平面磨盘。
[0031]图7为本发明的用纤维基体砂线绳段制成的打磨抛光立式磨盘。
[0032]图8为本发明的用纤维基体砂线绳段制成的抛磨轮。
[0033]图9为本发明的用纤维基体砂线绳绕制的附柄抛磨轮。
[0034]图中，I为纤维基材；2为磨料；3为粘结剂；4为纤维基材砂绳；5为短切纤维；6为纤维基体砂绳涂附磨具；7为背盖；8为柄。
【具体实施方式】
[0035]实施例1
1、砂绳制作:
1.2砂浆浸扎:将已固化的砂布通过分切后拧制成绳子用配好的砂浆进行浸扎。(砂浆为:〈质量分数〉改性液态酚醛树脂液35%，磨料:45%，填料:15%，稀释剂:5%，砂浆固含量:75-77%，浆量为:每克剑麻纤维绳上0.7-0.8g);然后在80±2°C下烘烤60min。
[0036]1.3在浸扎好的剑麻纤维绳上滚涂一圈底胶(底胶为〈质量分数〉:改性液态酚醛树脂液65%，填料:35%，胶水固含量:75-77%，胶量为:每克剑麻纤维绳上0.7-0.8g);滚涂底胶后，用重力植砂的方式将砂滚植在剑麻纤维绳上(涂底胶后的剑麻纤维绳在砂流中滚动穿过，直到剑麻纤维绳上四周都均匀的植上砂，砂量控制在:每克剑麻纤维绳上3-4g);然后在80±2°C下烘烤60min ;然后用气压喷枪喷涂复胶:(复胶为〈质量分数〉:改性液态酚醛树脂液75%，填料:25%，胶量为:每克剑麻纤维绳上0.2-0.3g);然后在70±2°C下烘烤30min。
[0037]2、圆周磨轮的制作:(选直径2mm的剑麻绳)在1.3的基础上将制好的砂绳按制定好的路线缠绕在模具上，然后放入模腔，压制定型，在120°C下烘烤4-6h后，缓慢降至室温后出炉，卸模。
[0038]3、平面磨轮的制作:(选直径5mm的剑麻绳)在1.3的基础上120°C下烘烤4_6h固化后，经过切段后(将砂绳切成长3mm的砂段)，摆在模具上，盖上滴有内圆胶的托盖(可以是网盖、剑麻盖、胶盖)，穿杆加压后，带压固化后出炉卸模(在105°C下固化2h)。
[0039]4、本试验制作式样为:平面抛磨的平面磨轮:外直径为4英寸(101.6-103mm)，内径为55mm,孔径为16mm,厚度6_8mm)；
圆周抛磨的圆周磨轮:外直径为10.6英寸(270mm)孔径为32mm,厚度30mm)；
检测与测试数据对比:
1、测试方法说明:本磨削检测材质为:平面抛磨的平面磨轮:45#钢板(长200mm*宽100mm*厚*10mm);圆 周抛磨的圆周磨轮:45#钢棒(长200mm*直径*50mm)，分别在相同的磨削条件下(磨削材质、抛磨轮承受压力，及转动线速度(平面磨轮:60m/s,圆周磨轮:40m/s)均相同。
[0040]2、各指标计算方法说明:
2.1磨削效率:指材料磨除量除以磨削加工时间，单位g/min。
[0041]2.2磨削比:样件的材料磨除量与抛磨轮磨损量之比。
[0042]2.3表面粗糙度:是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷不平度，单位um。表面粗糙度越小，则表面越光滑。用双管光切显微镜测定。
[0043]总磨削测试时间为30min，每IOmin为一段，分三段收集数据，求算术平均值。
[0044]表1
【权利要求】
1.一种基于纤维基体砂绳的涂附磨具，由含有磨料的纤维基体扭制成纤维基体砂绳，并固化而成。
2.如权利要求1所述的涂附磨具，所述纤维选自棉，木棉，剑麻，蕉麻，苎麻，亚麻，大麻，黄麻，绵羊毛，山羊毛，骆驼毛，兔毛，牦牛毛，桑蚕丝，柞蚕丝，棉、麻、毛、丝的回收纤维，尼龙纤维或玻璃纤维。
3.如权利要求1或2所述的涂附磨具，所述磨料选自天然刚砂、天然刚玉、石榴石、天然金刚石、棕刚玉磨料、白刚玉磨料、单晶刚玉磨料、黑碳化硅磨料、绿碳化硅磨料、立方碳化硅磨料、铈碳化硅磨料、碳化硼、人造金刚石、立方氮化硼或陶瓷砂轮、树脂砂轮的回收砂。
4.如权利要求1-3任一项所述的涂附磨具，其中所述纤维基体砂绳还含有穿过其中的短切纤维。
5.如权利要求1-4任一项所述的涂附磨具，所述涂附磨具中纤维的体积比为80-99%，磨料的体积比为1-20% ;或纤维的体积比为50-80%，磨料的体积比为20-50% ;或纤维的体积比为20-50%，磨料的体积比为50-80% ;或纤维的体积比为1_20%，磨料的体积比为80_99%。
6.权利要求1-5任一项所述涂附磨具的制备方法，包括: 将半固化状态的砂布或砂纸大卷经分条扭制成纤维基体砂绳后固化而成，或将固化后砂布或砂纸大卷经分条后扭制成的纤维基体砂绳后固化而成； 或 将纤维基体(布或纸)进行分条，预处理，涂底胶，植砂，涂复胶，干燥，扭成纤维基体砂绳，固化而成； 或 将纤维基体(布或纸)进行分条，预处理，涂砂浆，干燥，扭成纤维基体砂绳，固化而成。
7.如权利要求4所述涂附磨具的制备方法，包括: 将纤维基体砂绳的二股或二股以上与短切纤维结合，扭制成含短切纤维的纤维基体砂绳，再经涂覆胶水，植砂，固化而成横向纤维基体砂绳涂附磨具。
8.一种基于权利要求1-5任一项所述纤维基体砂绳涂附磨具制成的抛磨轮，所述抛磨轮由纤维基体砂绳涂附磨具经胶水和/或底胶处理后，绕制并定型固化而成。
9.如权利要求8所述的抛磨轮，所述抛磨轮为平面抛磨轮、圆周抛磨轮或附柄轮。
10.如权利要求8所述的抛磨轮，所述胶水和/或底胶为下列材料中的一种或多种:脲醛及其改性树脂、酚醛及其改性树脂、环氧及其改性树脂、丙烯酸及改性树脂或无机粘结齐U，用量为原料总质量的20-50%。
【文档编号】B24D18/00GK103846825SQ201410081279
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2014年3月7日 优先权日:2014年3月7日
【发明者】谢泽 申请人:谢泽