一种具有自锐功能的平面磨盘填充体系

摘要

本发明公开了一种具有自锐功能的平面磨盘填充体系，原料包括环氧树脂、固化剂、微晶刚玉、三氧化二铬和无水乙醇。填充层中无机材料磨料具有微破碎功能，在磨削的过程中钝化时可以自动破碎产生新的磨削刃口，从而提高填充层的自锐性能。用于填充平面磨盘间隙时的制备工艺简单，原料无特殊要求，填充时流平性好，有利于填充物与磨块的接触；填充后的平面磨盘具有良好的散热能力，良好的强度和刚度，很好的解决了现有磨削过程中粘屑及工件烧伤的问题，提升修整间隔，从而提高磨削加工效率；适合于工业化生产与应用。

权利要求

1.一种具有自锐功能的平面磨盘填充体系，其特征在于，由以下体积百分比的原料组成： 环氧树脂40～70% 胺类固化剂4～7% 微晶刚玉15～40% 三氧化二铬1～10% 无水乙醇

5～15% 所述环氧树脂的环氧值为0.44～0.56； 所述微晶刚玉的粒径为20～80μm，形状为非等积形，长径比为1.5～2.0； 所述三氧化二铬的粒径为300目～700目。

2.根据权利要求1所述具有自锐功能的平面磨盘填充体系，其特征在于：所述环氧树脂为缩水甘油醚类环氧树脂。

3.根据权利要求1所述具有自锐功能的平面磨盘填充体系，其特征在于：所述固化剂为乙二胺。

4.根据权利要求1所述具有自锐功能的平面磨盘填充体系，其特征在于：所述环氧树脂的环氧值为0.55～0.56；所述微晶刚玉的粒径为30～40μm；所述三氧化二铬的粒径为400目～600目。

5.根据权利要求1所述具有自锐功能的平面磨盘填充体系，其特征在于：所述具有自锐功能的平面磨盘填充体系，由以下体积百分比的原料组成： 环氧树脂50～55% 胺类固化剂

4～6% 微晶刚玉28～33% 三氧化二铬2～4% 无水乙醇6～10%。

6.根据权利要求5所述具有自锐功能的平面磨盘填充体系，其特征在于：所述具有自锐功能的平面磨盘填充体系，由以下体积百分比的原料组成： 环氧树脂54% 胺类固化剂5% 微晶刚玉30% 三氧化二铬3% 无水乙醇8%。

7.权利要求1～6任意一项所述具有自锐功能的平面磨盘填充体系的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：依次将环氧树脂、微晶刚玉、三氧化二铬、无水乙醇置于混料器中，预混均匀后加入固化剂得到填充体系。

8.根据权利要求7所述具有自锐功能的平面磨盘填充体系的制备方法，其特征在于：加入固化剂时，边加入边搅拌，直至混合均匀。

9.权利要求1～6任意一项所述具有自锐功能的平面磨盘填充体系在制备平面磨盘磨块间隙填充物中的应用。

10.根据权利要求9所述应用，其特征在于，包括以下步骤：将具有自锐功能的平面磨盘填充体系倒入平面磨盘的磨块间隙中，刮匀；然后室温固化12～36小时，即得到平面磨盘磨块间隙填充物。

说明书

一种具有自锐功能的平面磨盘填充体系

技术领域

[0001] 本发明涉及磨盘填充体系，具体涉及一种具有自锐功能的平面磨盘填充体系，属于磨削部件制备技术领域。

背景技术

[0002] 随着科技的发展，数控超精密磨床、高速高精度曲轴磨床和凸轮轴磨床、各类高精高速专用磨床等，成为我国重点发展的领域之一，而加工效率的提高是数控磨床领域发展的重要方向，要求砂轮的切削力好，锋利；又要求砂轮的形状保持性好，能持续加工；同时要求砂轮能够耐高热、耐强力挤压。

[0003] 双端面磨床是一种高效率的平面加工机床，它在一次行程中能加工出两个具有尺寸精度高及表面粗糙度好的平行端面。机床自动化程度高，一般一小时能加工出数以千计的工件，在压缩机、轴承、磁性材料等行业中得到广泛的应用。双端面磨床可加工的工件尺寸一般是Ф10-150mm，厚度3-60mm。

[0004] 平面磨盘是双端面磨床的核心组件，直径一般在500-1200mm，根据所用结合剂的不同，双端磨盘可分为陶瓷结合剂、金属结合剂和树脂结合剂双端磨盘。陶瓷结合剂双端面磨盘一般都是采用小圆块或正六边形块磨块粘接在金属基体上面的方式制作而成，小磨块之间存在一定的间隙，如果用于加工小尺寸的工件（直径小于40mm），则磨块之间的间隙必须填充，如果不填充容易导致工件和磨块之间的碰撞。目前填充双端磨盘使用的材料一般都是纯环氧树脂，纯环氧树脂填充在一定程度上会降低磨盘的锋利性，使得磨盘的出刃性能不好，磨削加工效率不高，容易产生磨盘粘屑或者工件表面烧伤等表面损伤问题，影响工件的加工质量，磨盘的修整间隔也比较短，需要频繁修整磨盘。

[0005] 因此，很有必要开发新的填充体系，用以填充平面磨盘磨块之间的间隙，该填充体系需要具有优异的磨削性能，还要具有良好的粘接性，防止高速磨削过程中脱落，同时还需满足一定的耐热要求，避免高速磨削受热导致填充部位软化而发生粘屑等不良现象。

发明内容

[0006] 本发明的目的是提供一种用于填充平面磨盘磨块之间间隙的填充体系，其可提高平面磨盘填充层锋利性及具有自锐功能，使用此填充配方可以大幅提高需要填充的平面磨盘锋利性，减少磨削过程中粘屑及工件烧伤问题的发生，提升修整间隔，从而提高磨削加工效率。

[0007] 为达到上述目的，本发明具体的技术方案是：一种具有自锐功能的平面磨盘填充体系，由以下体积百分比的原料组成：

[0008] 环氧树脂         40～70%

[0009] 胺类固化剂       4～7%

[0010] 微晶刚玉         15～40%

[0011] 三氧化二铬       1～10%

[0012] 无水乙醇         5～15%

[0013] 所述环氧树脂的环氧值为0.44～0.56，优选为0.55～0.56；

[0014] 所述微晶刚玉的粒径为20～80μm，优选为30～40μm；形状为非等积形，长径比为1.5～2.0。

[0015] 本发明采用非等积形的微晶刚玉，其所有面的面积都不相同，并且限定长径比为1.5～2.0，应用于环氧树脂体系中，在树脂中分散均匀，浸润性佳，集聚现象极少，能够通过粒子表面效应促进树脂的固化，同时不会对树脂交联结构产生破坏，最大程度的提高树脂的固化性能，保证固化后的填充物热性能、力学性能、粘接性优异。更主要的是与填充体系中其他填料或者有机物协调，使各组分之间发挥界面效应，达到协同作用，避免某一组份不相容带来整体性能下降的缺陷。

[0016] 上述技术方案中，所述环氧树脂为缩水甘油醚类环氧树脂。树脂是填充体系性能的主要体现者，其不仅发挥自身的粘接、耐热、耐磨等基本性能，更主要的是协调体系中所有组分的相容性，本发明的树脂体系组成合理，环氧树脂的环氧值为0.44～0.56，优选为0.55～0.56，固化反应快与固化剂的交联密度高，有利于提高填充体系的固化性能，具有优良的耐热性和粘接性；通过采用合理环氧值与官能团的环氧树脂与固化剂、填料配合，避免了现有树脂体系固化后物质脆性大、附着力低的缺陷，也克服了现有环氧树脂与固化剂联合使用固化后耐磨性差、锋利性差的问题。

[0017] 上述技术方案中，所述三氧化二铬为磨料级氧化铬，粒径为300目～700目，优选400目～600目。三氧化二铬可以改善被磨削工件的表面光洁度，提升磨削质量；另外，还增加了树脂体系与填料的混匀性，有利于各组分均匀分布。

[0018] 优选的技术方案中，所述胺类固化剂为乙二胺。胺类固化剂为环氧树脂体系的常用固化剂，种类很多，其与环氧树脂组成的配方更是数不胜数，被应用于涂料、胶黏剂、复合板等方面，但是不同的组成、不同的官能团配比以及聚合物分子结构的选择都会对环氧-胺体系的固化效果产生影响，从而使得该类体系具有多种用途；本发明采用乙二胺与缩水甘油醚类环氧树脂组合，反应活性好、极性胺基的引入使得胺与环氧树脂的偶极-偶极相互作用增强，使得两者的相容性得到提高，采用环氧值为0.44～0.56，保证环氧树脂分子链上环氧基团的打开及与胺基的反应合理，使得环氧树脂扩链反应在室温即可进行，同时保证环氧树脂与胺固化交联效果好，以提高填充体系的耐热、耐磨性能，还避免了现有存在的容易快速形成粘稠物以及聚合过快而导致固化物性能差的缺陷。

[0019] 优选的技术方案中，所述具有自锐功能的平面磨盘填充体系，由以下体积百分比的原料组成：

[0020] 环氧树脂         50～55%

[0021] 胺类固化剂       4～6%

[0022] 微晶刚玉         28～33%

[0023] 三氧化二铬       2～4%

[0024] 无水乙醇         6～10%。

[0025] 进一步优选的技术方案中，所述具有自锐功能的平面磨盘填充体系，由以下体积百分比的原料组成：

[0026] 环氧树脂         54%

[0027] 胺类固化剂       5%

[0028] 微晶刚玉         30%

[0029] 三氧化二铬       3%

[0030] 无水乙醇         8%。

[0031] 本发明还公开了上述具有自锐功能的平面磨盘填充体系的制备方法，包括以下步骤：依次将环氧树脂、微晶刚玉、三氧化二铬、无水乙醇置入混料器中，预混均匀后加入固化剂得到具有自锐功能的平面磨盘填充体系。

[0032] 上述技术方案中，加入固化剂时，边加入边搅拌，直至混合均匀。

[0033] 上述填充体系组成合理，无机物均匀分散在有机体系中，被树脂均匀浸润，避免无机物集聚带来的应力缺陷；树脂填充性、流平性好，固化性能好，不会产生固化收缩，有效保证填充体系与平面磨盘磨块界面的接触面积，提升界面效应，增加填充物与磨块的粘接效果；固化温度低、时间短，而且固化程度高；具有微破碎功能，无机填料在磨削的过程中钝化时可以自动破碎产生新的磨削刃口，可以大幅提升磨盘填充层的自锐性能，保证磨盘填充层锋利性及加工工件质量。因此本发明还公开了上述具有自锐功能的平面磨盘填充体系在制备平面磨盘磨块间隙填充物中的应用，将具有自锐功能的平面磨盘填充体系倒入平面磨盘的磨块间隙中，刮匀；然后于室温固化12～36小时，即完成平面磨盘磨块间隙的填充。本发明的填充体系固化后牢固的粘接在平面磨盘磨块之间，形成平面磨盘磨块间隙填充物，有效的填充磨块之间的间隙，大幅提高需要填充的平面磨盘锋利性，减少磨削过程中粘屑及工件烧伤问题的发生，提升修整间隔，从而提高磨削加工效率。

[0034] 上述技术方案中，用刮料片将填充体系刮匀。

[0035] 由于上述方案的应用，本发明与现有技术相比具有以下优点：

[0036] 1、本发明首次公开了一种具有自锐功能的平面磨盘填充体系，组成合理，有机无机相相容性佳；既提升了平面磨盘的锋利性好，自锐性好的特性，又具有粘接性好、耐磨性好、耐热性好的优点，符合双端面磨床平面磨盘的使用要求。

[0037] 2、本发明首次公开的填充体系作为平面磨盘磨块填充材料应用时，固化温度低，一般室温固化即可，固化时间短，过夜放置即完成固化；特别是固化后固化程度高，体系中高分子链缠结密度高，交联点分布均匀，保证了填充物的耐热性、耐磨性；克服了现有填充物容易粘屑、导致工件表面烧伤的缺陷。

[0038] 3、本发明公开的填充体系有机组分配置合理，除了保证树脂与固化剂的反应性之外，有机物的官能团比如环氧基团、氨基基团能够与体系内无机材料发生界面效果，避免有机无机杂化材料常规的界面缺陷，提供强韧性和耐热性，亚甲基链赋予柔软性，醚键赋予耐化学药品性，羟基赋予反应性和粘接性；同时体系中的反应官能团能与平面磨盘磨块表面羟基等会产生较强的化学作用力，保证了填充体系的粘接性，克服了现有填充物在高速磨削过程中易脱落的缺陷。

[0039] 4、本发明公开的填充体系中无机材料能均匀分散在有机体系中，无集聚现象，避免了由于缺陷点的存在而导致的体系整体性能下降的问题；具有微破碎功能，无机填料在磨削的过程中钝化时可以自动破碎产生新的磨削刃口，可以大幅提升磨盘填充层的自锐性能，保证磨盘填充层锋利性及加工工件质量；克服了现有填充物降低平面磨盘锋利性的缺陷。

[0040] 5、本发明所公开的填充体系中的三氧化二铬可以改善被磨削工件的表面光洁度，提升磨削质量；另外，还增加了树脂体系与填料的混匀性，有利于各组分均匀分布。

[0041] 6、本发明所公开的填充体系用于填充平面磨盘间隙时的制备工艺简单，原料无特殊要求，填充时流平性好、固化收缩率小，有利于填充物与磨块的接触；填充后的平面磨盘具有良好的散热能力，良好的强度和刚度，很好的解决了现有磨削过程中粘屑及工件烧伤的问题，提升修整间隔，从而提高磨削加工效率；适合于工业化生产与应用。

附图说明

[0042] 图1是实施例一与对比例一加工出的工件对比图；

[0043] 图2是实施例二与对比例二磨削后（修整前）填充层对比图。

具体实施方式

[0044] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

[0045] 实施例一

[0046] 一种具有自锐功能的平面磨盘填充体系，由以下体积百分比的原料组成：

[0047] 环氧树脂E54      54%

[0048] 乙二胺           5%

[0049] 微晶刚玉         30%

[0050] 三氧化二铬       3%

[0051] 无水乙醇         8%

[0052] 上述微晶刚玉的粒径为30～40μm；形状为非等积形，长径比为1.5～2.0；三氧化二铬的粒径为70～90μm。

[0053] 上述填充体系用于平面磨盘的填充，步骤如下：

[0054] 第一步、混料，按上述体积百分比依次将环氧树脂、微晶刚玉、三氧化二铬、无水乙醇置于玻璃器皿中，预混均匀后缓慢加入固化剂乙二胺，边加边搅拌，直至混合均匀；

[0055] 第二步、浇铸，将混合好的平面磨盘填充体系倒入磨盘（Ф720陶瓷CBN）的缝隙中，用刮料片将填充料刮匀；

[0056] 第三步、固化，室温固化36小时。

[0057] 使用上述平面磨盘填充体系制备的Ф720陶瓷CBN平面磨盘加工压缩机滑片性能数据见表1。

[0058] 实施例二

[0059] 一种具有自锐功能的平面磨盘填充体系，由以下体积百分比的原料组成：

[0060] 环氧树脂E51      50%

[0061] 乙二胺       6%

[0062] 微晶刚玉         28%

[0063] 三氧化二铬       4%

[0064] 无水乙醇         10%

[0065] 所述微晶刚玉的粒径为30～40μm；形状为非等积形，长径比为1.5～2.0；三氧化二铬的粒径为70～90μm。

[0066] 按实施例一的方法，使用上述填充体系室温固化24小时制备Ф1020陶瓷金刚石平面磨盘，加工硬质合金刀粒性能见表1。

[0067] 实施例三

[0068] 一种具有自锐功能的平面磨盘填充体系，由以下体积百分比的原料组成：

[0069] 环氧树脂E44      40%

[0070] 乙二胺           4%

[0071] 微晶刚玉      40%

[0072] 三氧化二铬       10%

[0073] 无水乙醇         6%

[0074] 所述微晶刚玉的粒径为20～80μm；形状为非等积形，长径比为1.5～2.0三氧化二铬的粒径为70～90μm。

[0075] 按实施例一的方法，使用上述填充体系室温固化12小时制备Ф840陶瓷金刚石平面磨盘，加工硬质合金刀粒性能见表1。

[0076] 实施例四

[0077] 一种具有自锐功能的平面磨盘填充体系，由以下体积百分比的原料组成：

[0078] 环氧树脂F51      70%

[0079] 乙二胺           7%

[0080] 微晶刚玉      15%

[0081] 三氧化二铬       1%

[0082] 无水乙醇         7%

[0083] 所述微晶刚玉的粒径为20～80μm；形状为非等积形，长径比为1.5～2.0；三氧化二铬的粒径为50～100μm。

[0084] 按实施例一的方法，使用上述填充体系室温固化24小时制备Ф700陶瓷金刚石平面磨盘，加工压缩机隔板（HT250）性能见表1。

[0085] 对比例一

[0086] 平面磨盘填充体系由体积百分比为1∶0.11的环氧树脂E54与乙二胺组成，按实施例一的方法，使用上述填充体系室温固化36小时制备Ф1020陶瓷金刚石平面磨盘，加工硬质合金刀粒性能见表1。

[0087] 对比例二

[0088] 平面磨盘填充体系由体积百分比为1∶0.1∶0.8∶0.2的环氧树脂E20、乙二胺、微晶刚玉以及无水乙醇组成，按实施例一的方法，使用上述填充体系室温固化36小时制备Ф700陶瓷金刚石平面磨盘，加工压缩机隔板（HT250）性能见表1。

[0089] 表1 实施例以及对比例性能数据

[0090]  加工时间 修整频率 磨削压力 烧伤情况
对比例一 120-150s <10盘/修 0.5MPa 工件烧伤
对比例二 110-130s 15盘/修 0.45MPa 部分工件烧伤
实施例一 60-90s 50-70盘/修 0.3MPa 无烧伤
实施例二 70-95s 50-60盘/修 0.3MPa 无烧伤
实施例三 85-100s 30-40盘/修 0.25MPa 无烧伤
实施例四 80-95s 40-50盘/修 0.4MPa 无烧伤

[0091] 测试上述复合体系膜附着力，实施例全部为5B，对比例为4B。

[0092] 测试上述固化物的热变形温度，实施例一至四、对比例一、二固化物的热变形温度为210℃、204℃、207℃、201℃、206℃、154℃、168℃。

[0093] 附图1是实施例一与对比例一加工出的工件对比图，可以看出，实施例一填充体系制备的磨盘加工的工件无烧伤，对比例一工件有烧伤。

[0094] 附图2是实施例二与对比例二磨削后（修整前）填充层对比图，可以看出，实施例二填充层无粘屑，对比例二填充层有粘屑。