本发明专利属于磨料磨具与磨削技术领域，尤其是一种具有均质微结构的树脂结合剂金刚石磨具的制备方法。
背景技术：
金刚石磨具具有磨削效率高、使用寿命长、加工工件精度高等优点，广泛应用于航空航天、模具制造、电子器件、光学材料、医疗器件等领域。目前，树脂结合剂金刚石磨具是金刚石磨具中使用量最大的，其与金属结合剂金刚石磨具和陶瓷结合剂金刚石磨具相比，具有硬化温度低、磨具锋利度高、被加工工件的表面光洁度高等优势。此外，其还具有生产周期短、生产设备简单且能耗少、成本低等优点。
树脂结合剂金刚石磨具的缺点是树脂结合剂对金刚石磨料的把持力很弱，耐水性较差，耐碱、耐热性差，出刃性差且修整修锐困难。
树脂结合剂金刚石磨具的结构主要包括磨料、结合剂、气孔和填料。其中，气孔是指磨具内磨料磨粒之间的间隙、磨料磨粒与树脂结合剂的孔隙或树脂结合剂之间的空隙，它不仅可以容屑、排屑，还可以暂时贮存冷却液和润滑剂，为获得高质量的加工表面和高的加工效率提供保证。
气孔在磨具中的分布形式有两种，一种主要分布于树脂结合剂中，在磨料磨粒之间形成结合剂桥，这种气孔在磨削过程中能够促进磨削；另一种是位于磨料磨粒之间，致使结合剂对磨粒把持力减弱，促进磨钝的磨粒能够及时脱落，保证磨具的锋利性。
树脂结合剂金刚石磨具的表面的气孔率很低甚至无气孔，在磨削难加工材料时，易出现工件烧伤、磨具堵塞、磨削效率低等现象。此时，如果人为地控制磨具中的气孔的数量和尺寸，这将对提高磨削生产效率及被加工表面质量都是非常有益的。
技术实现要素：
本发明的目的是：提供一种具有均匀气孔的树脂结合剂金刚石磨具的制备方法，实现通过调节和控制造孔剂的用量来控制磨具中的气孔，得到具有适宜气孔率的磨具，有利于磨具排屑、容屑，避免树脂磨具在研磨过程中出现堵塞现象。此外，本发明所制备的树脂结合剂金刚石磨具的把持力较高且能够长时间保持锋利性，有效提高磨具中磨粒的出刃效果，进而提高磨具的切削力并保证稳定性磨削。
为实现本发明之目的，采用以下技术方案予以实现：
a、树脂结合剂用表面活性剂进行处理。
b、金刚石磨料用表面活性剂处理。
c、将经过表面活性剂处理后的磨料与经过表面活性剂处理后的结合剂进行混合。
d、将玻璃空心微珠或陶瓷空心球用表面活性剂进行特殊化处理，使其表面均匀包覆一层粉煤灰。
e、将上述步骤c中已经混合均匀的料倒入步骤d中已经混合均匀的料中进行混合。
f、在上述步骤e中已经混合均匀的料中投入填料。
g、将上述步骤f中混合均匀的料按照模具的体积进行投料后进行装模并采用热压成型。
h、将上述热压成型后的试样再进行带模固化，即可得到具有均质微结构的树脂结合剂金刚石磨具。
以上技术方案中优选的，所述磨料为金刚石，粒径为0.5-40μm。
以上技术方案中优选的，所述结合剂为酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂、光固化树脂中的一种或多种，其粒径为1-80μm。
以上技术方案中优选的，所述填料为石棉纤维、石墨粉、铜粉、氧化铬、氧化锌、五氧化二钒、二硫化钼、冰晶石粉中的三种或多种。
以上技术方案中优选的，所述造孔剂为具有粉煤灰包覆层的玻璃空心微珠或具有粉煤灰包覆层的陶瓷空心球，粒径为3-5μm。
以上技术方案中优选的，所述表面活性剂为油酸、磺酸化蓖麻油、十二烷基硫酸钠、硅烷偶联剂中的两种或多种。
本发明的有益效果是：
1.磨具具有均质气孔，有利于磨具排屑、容屑，解决树脂结合剂金刚石磨具易烧伤工件的难题。
2.磨具的把持力较高且锋利度较好，磨具的磨削效率高。
3.磨具中磨粒具有较好的出刃效果，获得的加工表面精度较高。
具体实施方式
该发明结合以下具体实施例进行进一步描述：
实施例1：
a、酚醛树脂结合剂用硅烷偶联剂、十二烷基硫酸钠的混合溶液进行表面处理。
b、金刚石磨料用硅烷偶联剂、十二烷基硫酸钠的混合溶液进行表面处理。
c、将a中的结合剂与b中的金刚石磨料进行混合，时间为45-60min。
d、将玻璃空心微珠用表面活性剂进行特殊化处理，使其表面均匀包覆一层粉煤灰。
e、将上述步骤c中已经混合均匀的料倒入步骤d中已经混合均匀的料中进行混合。
f、在上述步骤e中已经混合均匀的料中投入石棉纤维、石墨粉、铜粉、氧化铬。
g、将上述步骤f中混合均匀的料按照模具的体积8*8*100mm3，成型密度为1.8g/cm3进行投料后进行装模并采用热压成型，即温度为180℃，首先预热3min，中间放气3-5次，每次放气时间为30-60s，加压过程采用多次加压。
h、将上述热压成型后的试样再进行带模固化，即升温速率均为4.5℃/min，首先从室温升温到90℃并保温1.5小时，然后升温到120℃并保温1.5小时，接着升温到140℃并保温1.5小时，接着升温到160℃并保温1.5小时，最后升温到180℃并保温1.5小时。经固化后即可得到具有均质微结构的酚醛树脂结合剂金刚石磨具。
实施例2：
a、酚醛树脂结合剂用硅烷偶联剂、十二烷基硫酸钠的混合溶液进行表面处理。
b、金刚石磨料用硅烷偶联剂、十二烷基硫酸钠的混合溶液进行表面处理。
c、将a中的结合剂与b中的金刚石磨料进行混合，时间为45-60min。
d、将玻璃空心微珠用表面活性剂进行特殊化处理，使其表面均匀包覆一层粉煤灰。
e、将上述步骤c中已经混合均匀的料倒入步骤d中已经混合均匀的料中进行混合。
f、在上述步骤e中已经混合均匀的料中投入石棉纤维、石墨粉、铜粉、氧化锌、五氧化二钒、二硫化钼。
g、将上述步骤f中混合均匀的料按照模具的体积8*8*100mm3，成型密度为1.8g/cm3进行投料后进行装模并采用热压成型，即温度为180℃，首先预热3min，中间放气3-5次，每次放气时间为30-60s，加压过程采用多次加压。
h、将上述热压成型后的试样再进行带模固化，即升温速率均为4.5℃/min，首先从室温升温到90℃并保温1.5小时，然后升温到120℃并保温1.5小时，接着升温到140℃并保温1.5小时，接着升温到160℃并保温1.5小时，最后升温到180℃并保温1.5小时。经固化后即可得到具有均质微结构的酚醛树脂结合剂金刚石磨具。
实施例3：
a、聚酰亚胺树脂结合剂用油酸、磺酸化蓖麻油、硅烷偶联剂的混合溶液进行表面处理。
b、金刚石磨料用油酸、硅烷偶联剂的混合溶液进行表面处理。
c、将a中的结合剂与b中的金刚石磨料进行混合，时间为45-60min。
d、将陶瓷空心球用表面活性剂进行特殊化处理，使其表面均匀包覆一层粉煤灰。
e、将上述步骤c中已经混合均匀的料倒入步骤d中已经混合均匀的料中进行混合。
f、在上述步骤e中已经混合均匀的料中投入石棉纤维、石墨粉、铜粉、氧化锌、五氧化二钒、二硫化钼。
g、将上述步骤f中混合均匀的料按照模具的体积8*8*100mm3，成型密度为2.0g/cm3进行投料后进行装模并采用热压成型，即温度为180℃，首先预热3min，中间放气3-5次，每次放气时间为30-60s，加压过程采用多次加压。
h、将上述热压成型后的试样再进行带模固化，即升温速率均为4.5℃/min，首先从室温升温到90℃并保温1.5小时，然后升温到120℃并保温1.5小时，接着升温到140℃并保温1.5小时，接着升温到160℃并保温1.5小时，最后升温到180℃并保温1.5小时。经固化后即可得到具有均质微结构的聚酰亚胺树脂结合剂金刚石磨具。
实施例4：
a、光固化树脂结合剂用硅烷偶联剂、磺酸化蓖麻油的混合溶液进行表面处理。
b、金刚石磨料用硅烷偶联剂、磺酸化蓖麻油的混合溶液进行表面处理。
c、将a中的结合剂与b中的金刚石磨料进行混合，时间为45-60min。
d、将陶瓷空心球用表面活性剂进行特殊化处理，使其表面均匀包覆一层粉煤灰。
e、将上述步骤c中已经混合均匀的料倒入步骤d中已经混合均匀的料中进行混合。
f、在上述步骤e中已经混合均匀的料中投入石棉纤维、石墨粉、铜粉、氧化锌、五氧化二钒、二硫化钼。
g、将上述步骤f中混合均匀的料按照模具的体积8*8*100mm3，成型密度为2.1g/cm3进行投料后进行装模并采用热压成型，即温度为180℃，首先预热3min，中间放气3-5次，每次放气时间为30-60s，加压过程采用多次加压。
h、将上述热压成型后的试样再进行带模固化，即升温速率均为4.5℃/min，首先从室温升温到90℃并保温1.5小时，然后升温到120℃并保温1.5小时，接着升温到140℃并保温1.5小时，接着升温到160℃并保温1.5小时，最后升温到180℃并保温1.5小时。经固化后即可得到具有均质微结构的光固化树脂结合剂金刚石磨具。
实施例5：
a、光固化树脂结合剂用油酸、磺酸化蓖麻油、硅烷偶联剂的混合溶液进行表面处理。
b、金刚石磨料用油酸、硅烷偶联剂的混合溶液进行表面处理。
c、将a中的结合剂与b中的金刚石磨料进行混合，时间为45-60min。
d、将陶瓷空心球用表面活性剂进行特殊化处理，使其表面均匀包覆一层粉煤灰。
e、将上述步骤c中已经混合均匀的料倒入步骤d中已经混合均匀的料中进行混合。
f、在上述步骤e中已经混合均匀的料中投入石棉纤维、石墨粉、铜粉、氧化锌、五氧化二钒、二硫化钼。
g、将上述步骤f中混合均匀的料按照模具的体积8*8*100mm3，成型密度为2.2g/cm3进行投料后进行装模并采用热压成型，即温度为180℃，首先预热3min，中间放气3-5次，每次放气时间为30-60s，加压过程采用多次加压。
h、将上述热压成型后的试样再进行带模固化，即升温速率均为4.5℃/min，首先从室温升温到90℃并保温1.5小时，然后升温到120℃并保温1.5小时，接着升温到140℃并保温1.5小时，接着升温到160℃并保温1.5小时，最后升温到180℃并保温1.5小时。经固化后即可得到具有均质微结构的光固化树脂结合剂金刚石磨具。
实施例6：
a、酚醛树脂结合剂用油酸、磺酸化蓖麻油、硅烷偶联剂的混合溶液进行表面处理。
b、金刚石磨料用油酸、硅烷偶联剂的混合溶液进行表面处理。
c、将a中的结合剂与b中的金刚石磨料进行混合，时间为45-60min。
d、将玻璃微珠用表面活性剂进行特殊化处理，使其表面均匀包覆一层粉煤灰。
e、将上述步骤c中已经混合均匀的料倒入步骤d中已经混合均匀的料中进行混合。
f、在上述步骤e中已经混合均匀的料中投入石棉纤维、石墨粉、铜粉、氧化锌、五氧化二钒、二硫化钼、冰晶石粉。
g、将上述步骤f中混合均匀的料按照模具的体积8*8*100mm3，成型密度为2.3g/cm3进行投料后进行装模并采用热压成型，即温度为180℃，首先预热3min，中间放气3-5次，每次放气时间为30-60s，加压过程采用多次加压。
h、将上述热压成型后的试样再进行带模固化，即升温速率均为4.5℃/min，首先从室温升温到90℃并保温1.5小时，然后升温到120℃并保温1.5小时，接着升温到140℃并保温1.5小时，接着升温到160℃并保温1.5小时，最后升温到180℃并保温1.5小时。经固化后即可得到具有均质微结构的酚醛树脂结合剂金刚石磨具。