一种研磨体及其制备方法和镶嵌有该研磨体的研磨盘、研磨垫与流程

1.本发明涉及研磨设备领域，特别是涉及一种研磨体及其制备方法及镶嵌有该研磨体的研磨盘、研磨垫。


背景技术：

2.传统研磨设备的研磨盘或研磨垫，其磨料的组分通常为单一的无机微粉磨料和固定型树脂的组合，并且采用涂覆方式在作用面上形成一层研磨体，在研磨的过程中，该研磨体层还存在消耗不平均和易阻塞的技术问题，由于研磨体消耗不平均，其会导致研磨体容易刮伤工件、研磨屑泥阻塞研磨盘的现象，为此研磨盘经常需要修整，降低了研磨盘的使用寿命，由于工艺繁琐复杂，降低生产效率，增加了生产的成本。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供了一种研磨体及其制备方法、及镶嵌有该研磨体的研磨盘、研磨垫，其解决现有技术中研磨体由于消耗不平均而导致存在易阻塞、易刮伤工件以及研磨盘经常修整的技术问题。
4.为实现上述目的，本发明提供了一种研磨体，主要由下述重量份数的组分分散在溶剂中，混合固化而成：
[0005][0006]
作为本发明的进一步改进，所述悬浮剂为硅酸盐或磷酸盐。
[0007]
作为本发明的进一步改进，所述消泡剂为固体碳氢化合物或固体二氧化硅。
[0008]
作为本发明的进一步改进，所述烷氧机化合物为甲基烷氧化合物或乙基烷氧化合物中的一种或两种。
[0009]
作为本发明的进一步改进，所述溶剂的用量为0～20重量份数，该溶剂为醇、醚、酯、酮和甲苯中的一种或两种以上。
[0010]
作为本发明的进一步改进，还包括10～30质量份数的填充剂，所述填充剂为氢氧化铝、膨润土、冰晶石或石灰。
[0011]
作为本发明的进一步改进，还包括0.5～5质量份数的玻璃表面催化剂或 2～6质量份数的金属表面催化剂。
[0012]
基于上述研磨体的制备方法，包括以下步骤：
[0013]
s1.制备研磨体混合物料：分别按质量份数，将固化型树脂、烷氧化合物、及消泡剂分散在溶剂中，混合并搅拌均匀，然后依次加入悬浮剂、无机微粉磨料、填充剂、及玻璃表面催化剂或金属表面催化剂，再次搅拌均匀后获得研磨体混合物料，将该研磨体混合物料倒入模具中；
[0014]
s2.抽真空，将步骤s1中装有研磨体混合物料的模具按下述方法进行抽真空：从常压抽真空到负一大气压，循环3～5次，再在负一个大气压下，保持1～2h；
[0015]
s3.固化，将步骤s2中经真空处理后的带有研磨体混合物料的模具放入烘箱中在下述条件下固化成型：在10min内将温度由室温升温到40℃，恒温 0.5～1h，再在15min内将温度由40℃升温到150℃，恒温0.5～3h，冷却，即固化完成。
[0016]
镶嵌有上述研磨体的研磨垫，包括一研磨盘本体，及至少一研磨体，该研磨体镶埋崁入该研磨盘本体内。
[0017]
作为本发明的进一步改进，所述研磨体镶埋崁入研磨盘本体内并在研磨盘本体的作用面上形成凸起作用部。
[0018]
镶嵌有上述研磨体的研磨垫，包括一研磨垫本体，及至少一研磨体，该研磨体镶埋崁入该研磨垫本体内，并且该研磨体在研磨垫的作用面上形成有凸起作用部。
[0019]
上述镶嵌有研磨体的研磨盘的制备方法，是将所述研磨体镶埋嵌入到研磨盘本体内，并与研磨盘本体固化或烧结而成。
[0020]
与现有技术相比，本发明提供的一种研磨体的有益效果在于：
[0021]
本研磨体在无机微粉磨料和固化型树脂的基础上，增加了添加剂，其中添加剂包括悬浮剂、消泡剂和烷氧机化合物，本研磨体通过无机微粉磨料、固化型树脂、悬浮剂、消泡剂和烷氧机化合物混合均匀后固化或烧结而成，在研磨的过程中，该悬浮剂能够提高研磨体的切削力，解决研磨屑泥阻塞研磨盘的问题，而产生的气泡又可以被消泡剂抑制或消泡，烷氧化合物可增加无机微粉磨料与固化型树脂之间的结合力，提高研磨体的质量，另外，因为本研磨体能够微溶于冷却液水和乙二醇，所以其会自动平均掉落下来且消耗十分平均，不会阻塞研磨盘、不易刮伤工件，这样，研磨盘不需要经常修整，本发明提供的研磨体具有切削研磨效率高、加工件表面质量极佳以及大幅降低生产成本的优点。
[0022]
由于采用了上述技术方案的研磨体，该研磨体镶埋嵌入研磨盘和研磨垫内，其具有切削研磨效率高、加工件表面质量极佳，还不需要经常修整，大幅降低生产成本。
附图说明
[0023]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]
图1是本发明提供的镶嵌有研磨体的研磨盘结构示意图及研磨盘的内部结构示意图；
[0025]
图2是本发明提供的在研磨盘作用面具有凸起作用部的研磨盘结构示意图；
[0026]
图3是本发明的研磨盘研磨前后的研磨盘对比图；
[0027]
图4是传统研磨盘研磨前后的研磨盘对比图；
[0028]
图5本发明实施例中在作用面具有凸起作用部的研磨垫结构示意图；
[0029]
图6本使用发明实施例中镶嵌有研磨体的研磨盘的一研磨设备；
[0030]
图7本使用发明实施例中镶嵌有研磨体的研磨盘的另一研磨设备。
具体实施方式
[0031]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0032]
本发明提供了一种研磨体，主要由下述重量份数的组分分散在溶剂中，混合固化而成：
[0033][0034]
具体的，本发明的无机微粉磨料是由高硬度材料制成，该高硬度材料包括金刚石(多晶、一～三型类多晶、一～三型单晶)、碳化硼、碳化硅、氧化铝、氧化硅、氧化铈，根据加工工艺和研磨工件材质，可添加一种或两种以上混合使用，所述无机微粉磨料的粒径大小为0.5～200微米，粒径大小与工件加工精度有关，在粗加工中可以选用粒径大小偏上限的无机微粉磨料，而在精加工中则最好选用粒径大小偏下限的无机微粉磨料。
[0035]
本发明的研磨体在无机微粉磨料和固化型树脂的基础上，增加了添加剂，其中添加剂包括悬浮剂、消泡剂和烷氧机化合物，其中，悬浮剂为硅酸盐或磷酸盐，优选为锂镁硅酸盐、焦磷酸盐或氟镁硅酸盐，实验表明，悬浮剂硅酸盐可使比重为5g/cm3的粉体，静置悬浮6小时以上。在研磨的过程中，该悬浮剂能够提高研磨体的切削力，解决研磨屑泥阻塞研磨盘的问题；而研磨过程中产生的气泡又可以被消泡剂抑制或消泡，其中，消泡剂优选为固体碳氢化合物或固体二氧化硅；烷氧化合物可增加无机微粉磨料与固化型树脂之间的结合力，提高研磨体的质量，其中，烷氧化合物优选为甲基烷氧化合物或乙基烷氧化合物中的一种或两种。由于添加了上述的添加剂，本研磨体能够微溶于冷却液水和乙二醇，所以其会自动平均掉落下来且消耗十分平均，不会阻塞研磨盘、不易刮伤工件，而且陶瓷研磨盘不需要经常修整，本研磨体具有切削研磨效率高、加工件表面质量极佳、以及大幅降低生产成本的优点。
[0036]
具体的，本发明的固化型树脂包括反应型树脂、及树脂固化剂，反应型树脂选自如芳香族环氧树脂，bisphenol f type epoxy、pu改良型环氧树脂、酚醛树脂、压克力树脂、聚酰亚胺树脂中的一种或两种以上，树脂固化剂选自酚醛树脂、聚酰胺、多胺聚酰胺、环状脂肪族胺、芳香族胺、酸酐树脂中的一种或两种以上，本领域技术人员均知晓，反应型树脂中具有可参与反应的活性官能团，固化剂能引发或参与上述活性官能团反应，反应型树脂中
与树脂固化剂按一定比例调配后，在固化条件下，当可反应的活性官能团全部反应完全后，反应型树脂由液态固结成固态，因此，固化型树脂可以作为粘结剂将分散其中的无机微粉磨料、及填充剂这些粉料粘连在一起，然后固化获得研磨体。
[0037]
相对的，本发明实施例中还以添加了硬度偏软的10～30重量份数的填充剂，该填充剂可以是氢氧化铝，也可以是油性、水性人工有机化学处理过的膨润土、冰晶石或石灰，在研磨或抛光的过程中，偏软的填充剂比较容易被磨耗，从而使得研磨过高硬度的工件时，填充剂首先被磨耗掉，然后高硬度无机微粉磨料会逐渐裸露出来，切削力呈线性增加，保证研磨体更容易平均掉落下来，提高加工件表面的加工质量。
[0038]
为了便于加工，还可以在上述基础上添加0～20重量份数的溶剂，所述溶剂为醇、醚、酯、酮和甲苯中的一种或两种以上，该溶剂可以溶解固化型树脂及添加剂，并具有调节粘度以获得更好的流动性的作用，便于后续的加工，还能间接调节固化型树脂的薄膜厚度。
[0039]
当加工件是玻璃、陶瓷或蓝宝石这样的材质时，在上述基础上，还包括 0.5～5重量份数的玻璃表面催化剂，所述玻璃表面催化剂优选为硼酸钠、氧化硼、氧化钠或氧化钾，这几种物质都可微溶于水性和乙二醇切削液，适用于本领域的加工作业。
[0040]
当加工件是金属材质时，还包括2～6重量份数的金属表面催化剂，所述金属表面催化剂优选为卤化盐，如可微溶于水性和乙二醇切削液的氯化铁或氯化铵固体微粉。
[0041]
另外，本发明提供的研磨体的外形形状为柱体、锥体或台体；具体的，如圆柱体、椭圆柱、三棱锥、四棱柱、五棱柱、六棱柱或多边形柱体等；更具体的，如图2、图5、图6和图7所示，所示研磨体具有3d柱体状x-y-z 轴(如圆柱体、陀圆体、三角锥体、四方体、五方体、六方体、多方体)，镶埋嵌入在树脂研磨垫内，所述研磨体的作用面的面积大小为0.1～1000mm2，研磨体作用面的面积大小应根据研磨体的数量，及加工精度等具体要求而定，这样可以满足不同加工要求，适用范围广。
[0042]
基于上述研磨体的制备方法，包括以下步骤：
[0043]
s1.制备混合物料：按质量份数，将固化型树脂、烷氧化合物、及消泡剂分散在溶剂中，混合并搅拌均匀，然后依次加入的悬浮剂、无机微粉磨料、填充剂、及玻璃表面催化剂或金属表面催化剂，再次搅拌均匀后获得混合物料，将该混合物料倒入模具中；
[0044]
s2.抽真空，将步骤s1中装有混合物料的模具按下述方法进行抽真空：从常压抽真空到负一大气压，循环3～5次，再在负一个大气压下，保持1～2h；
[0045]
s3.固化，将步骤s2中经真空处理后的带有混合物料的模具放入烘箱中在下述条件下固化成型：在10min内将温度由室温升温到40℃，恒温0.5～1h，再在15min内将温度由40℃升温到150℃，恒温0.5～3h，冷却，即固化完成。
[0046]
上述研磨体的制备方法中，在混合时，控制各组分的添加次序有利于无机研磨微粉、及填料均匀分散在固化型树脂中，获得均质的研磨体混合物料；通过抽真空排除研磨体混合料中的空气，各组分结合更紧密，减少研磨体成型后的缺陷；通过控制固化的温度和时间，保证固化型树脂充分反应而具有优异的性能，最终得到性能优良的研磨体成品。
[0047]
基于上述原理，本发明提供具体实施例进行说明：
[0048]
实施例1
[0049]
本发明实施例1的研磨体，主要用于加工玻璃、陶瓷或蓝宝石件，该研磨体主要由下述重量份数的组分固化而成：金刚石、碳化硼、碳化硅混合而成的无机微粉磨料85份、氢
氧化铝30份、固化型树脂3份、锂镁硅酸盐6 份、固体二氧化硅1份、甲基烷氧化合物1份、硼酸钠0.5份，其中，本实施例中的固化型树脂包括由芳香族环氧树脂、bisphenol f type epoxy和pu改良型环氧树脂混合而成的反应型树脂，及由环状脂肪族胺和芳香族胺混合而成的树脂固化剂。
[0050]
本发明实施例1中，基于上述研磨体的制备方法，包括以下步骤：
[0051]
s1.制备研磨体混合物料：分别按质量份数，将由芳香族环氧树脂、 bisphenol f type epoxy和pu改良型环氧树脂混合而成的反应型树脂，及由环状脂肪族胺和芳香族胺混合而成的树脂固化剂，甲基烷氧化合物，固体二氧化硅混合并搅拌均匀，然后依次加入锂镁硅酸盐、无机微粉磨料、氢氧化铝、及硼酸钠，再次搅拌均匀后获得研磨体混合物料，将该研磨体混合物料倒入模具中；
[0052]
s2.抽真空，将步骤s1中装有研磨体混合物料的模具按下述方法进行抽真空：从常压抽真空到负一大气压，循环3次，再在负一个大气压下，保持 2h；
[0053]
s3.固化，将步骤s2中经真空处理后的带有研磨体混合物料的模具放入烘箱中在下述条件下固化成型：在10min内将温度由室温升温到40℃，恒温 0.5h，再在15min内将温度由40℃升温到150℃，恒温3h，冷却，即固化完成得到研磨体。
[0054]
实施例2
[0055]
本发明实施例2的研磨体，主要用于加工加工玻璃、陶瓷或蓝宝石件，该研磨体主要由下述重量份数的组分固化而成：氧化铝、氧化硅、氧化铈混合而成的无机微粉磨料95份、膨润土10份、固化型树脂8份、氟镁硅酸盐 5份、固体碳氢化合物0.5份、乙基烷氧化合物2份、氧化钾5份、酮与甲苯的混合溶剂20份，其中，本实施例的固化型树脂主要是压克力树脂、及酸酐树脂的混合物。
[0056]
本发明实施例2中，基于上述研磨体的制备方法，包括以下步骤：
[0057]
s1.制备研磨体混合物料：分别按质量份数，将压克力树脂、及酸酐树脂的混合物，乙基烷氧化合物，及固体碳氢化合物分散在酮与甲苯的混合溶剂中，混合并搅拌均匀，然后依次加入氟镁硅酸盐，由氧化铝、氧化硅、氧化铈混合而成的无机微粉磨料，膨润土，及氧化钾，再次搅拌均匀后获得研磨体混合物料，将该研磨体混合物料倒入模具中；
[0058]
s2.抽真空，将步骤s1中装有研磨体混合物料的模具按下述方法进行抽真空：从常压抽真空到负一大气压，循环5次，再在负一个大气压下，保持 1h；
[0059]
s3.固化，将步骤s2中经真空处理后的带有研磨体混合物料的模具放入烘箱中在下述条件下固化成型：在10min内将温度由室温升温到40℃，恒温 1h，再在15min内将温度由40℃升温到150℃，恒温0.5h，冷却，即固化完成。
[0060]
实施例3
[0061]
本发明实施例3的研磨体，主要用于加工金属件，该研磨体主要由下述重量份数的组分固化而成：多晶金刚石90份，石灰20份，固化型树脂6份，焦磷酸盐2份，固体二氧化硅0.1份、甲基烷氧化合物和乙基烷氧化合物的混合物3份、氯化铁2份、及醇、醚和酯的混合溶剂15份，其中，本实施例的固化型树脂主要是由酚醛树脂、聚酰亚胺树脂混合而成的反应型树脂，以酸酐树脂为树脂固化剂的混合物。
[0062]
本发明实施例3中，基于上述研磨体的制备方法，包括以下步骤：
[0063]
s1.制备研磨体混合物料：分别按质量份数，将由酚醛树脂、聚酰亚胺树脂混合而
成的反应型树脂及以酸酐树脂为树脂固化剂混合而成的固化型树脂混合物，甲基烷氧化合物和乙基烷氧化合物的混合物，及固体二氧化硅，分散在醇、醚和酯的混合溶剂中，混合并搅拌均匀，然后依次加入焦磷酸盐，多晶金刚石无机微粉磨料，石灰，及氯化铁，再次搅拌均匀后获得研磨体混合物料，将该研磨体混合物料倒入模具中；
[0064]
s2.抽真空，将步骤s1中装有研磨体混合物料的模具按下述方法进行抽真空：从常压抽真空到负一大气压，循环4次，再在负一个大气压下，保持 1.5h；
[0065]
s3.固化，将步骤s2中经真空处理后的带有研磨体混合物料的模具放入烘箱中在下述条件下固化成型：在10min内将温度由室温升温到40℃，恒温 1h，再在15min内将温度由40℃升温到150℃，恒温2h，冷却，即固化完成。
[0066]
实施例4
[0067]
本发明实施例4的研磨体，主要用于加工金属件，该研磨体主要由下述重量份数的组分固化而成：一～三型单晶90份，石灰20份，固化型树脂6 份，焦磷酸盐2份，固体二氧化硅0.1份、甲基烷氧化合物和乙基烷氧化合物的混合物3份、氯化铵6份、及醇、醚、酯、酮和甲苯的混合溶剂5份，其中，本实施例的固化型树脂主要是由酚醛树脂、聚酰亚胺树脂混合而成的反应型树脂，以酸酐树脂为树脂固化剂的混合物。
[0068]
本发明实施例4中，基于上述研磨体的制备方法，包括以下步骤：
[0069]
s1.制备研磨体混合物料：分别按质量份数，将由酚醛树脂、聚酰亚胺树脂混合而成的反应型树脂及以酸酐树脂为树脂固化剂混合而成的固化型树脂混合物，甲基烷氧化合物和乙基烷氧化合物的混合物，及固体二氧化硅，分散在醇、醚、酯、酮和甲苯的混合溶剂中，混合并搅拌均匀，然后依次加入焦磷酸盐，多晶金刚石无机微粉磨料，石灰，及氯化铁，再次搅拌均匀后获得研磨体混合物料，将该研磨体混合物料倒入模具中；
[0070]
s2.抽真空，将步骤s1中装有研磨体混合物料的模具按下述方法进行抽真空：从常压抽真空到负一大气压，循环4次，再在负一个大气压下，保持 1.5h；
[0071]
s3.固化，将步骤s2中经真空处理后的带有研磨体混合物料的模具放入烘箱中在下述条件下固化成型：在10min内将温度由室温升温到40℃，恒温 1h，再在15min内将温度由40℃升温到150℃，恒温2h，冷却，即固化完成。
[0072]
参照附图1～4所示，本发明还公开了镶嵌有上述实施例1～4的研磨体的研磨盘，包括一研磨盘本体1，及至少一研磨体2，该研磨体1镶埋崁入该研磨盘本体1内。
[0073]
所述研磨体2镶埋崁入研磨盘本体1内并在研磨盘本体1的作用面上形成凸起作用部21。
[0074]
本发明还公开了镶嵌有上述实施例1～4研磨体的研磨垫，包括一研磨垫本体，及至少一研磨体，该研磨体镶埋崁入该研磨垫本体内，并且该研磨体在研磨垫的作用面上形成有凸起作用部。
[0075]
本发明上述实施例镶嵌有研磨体的研磨盘的制备方法，是将所述研磨体 2镶埋嵌入到研磨盘本体1内，并与研磨盘本体1固化或烧结而成，具体的，如图2、图6和图7所示，将不同高硬度磨料和陶瓷材料混合烧结为2d平面层x-y轴方式的研磨盘体1，研磨体2为不均匀方式分布在研磨层中。或者是不同高硬度磨料是和树脂材料混合固化为2d平面层x-y轴方式的研磨盘体 1，研磨体为不均匀方式分布在整颗研磨体2颗粒的研磨层中。
[0076]
本发明提供的镶嵌有研磨体的研磨盘的其中一种制备方法如下：
[0077]
s1、将固化型树脂或固化型树脂与陶瓷粉末的混合物，经过热压机在下述条件下压合形成研磨盘本体1：温度为20～250℃，压力为5～150kg/cm2，依各种液态、固态树脂特性，和加工工艺条件做温度和压力的调整；成型后，再按照研磨体2的形状要求，利用精雕cnc在研磨盘本体的作用面上精雕出至少一个以上的孔洞，孔洞数量视研磨盘的规格需求而定，然后将按上述研磨体2的制备方法配置研磨体混合物料，并将该研磨体混合物料注入到孔洞内，使研磨体混合物料的一部分能够镶埋崁入到研磨盘本体的孔洞内，形成半成品；
[0078]
s2、将步骤s1中的半成品放进烤箱内烘烤固化，固化条件按研磨体制备方法中的固化条件进行，形成成品研磨盘。
[0079]
s3、由于成品制造过程中，会呈现凹凸不平的问题，可利用砂轮初步修整盘面，使研磨体、研磨盘本体的端面相齐平，从而得到较好的平整度，即得到镶嵌有研磨体的研磨盘。
[0080]
在上述步骤s1中，还可通过在研磨体作用面上沿孔洞边缘围设模具，再将研磨体混合物料注入孔洞中，使研磨体混合物料的一部分能够镶埋崁入到研磨盘本体的孔洞内，另一部分研磨体混合物料注入围设在孔洞上方的模腔中，最后通过修整，即得到研磨体镶埋崁入研磨盘本体内并在研磨盘本体的作用面上形成凸起作用部21的产品。
[0081]
本发明提供的镶嵌有研磨体的研磨盘的另一种制备方法如下：将至少一个研磨体2固定于模具中，向模具中注入用于制备研磨盘本体1的研磨盘混合物料，该研磨盘混合物料的注入量应使研磨体至少一部分被镶埋嵌入研磨盘混合物料中，然后，按生产工艺对模具中的研磨盘混合物料进行压合，再烧结成型，经过抛光处理后，获得镶嵌有研磨体的研磨盘成品。
[0082]
本发明提供的镶嵌有研磨体的研磨垫的制备方法也可以依照上述镶嵌有研磨体的研磨盘的任一制备方法制作。
[0083]
如图3所示，在进行研磨时，本发明的镶嵌有研磨体的研磨盘在研磨前后研磨体2消耗十分平均，研磨盘不易堵塞，还不易刮伤工件。
[0084]
如图4所示，为传统研磨盘，该研磨盘在研磨过程中，研磨体层3的无机研磨微粉4消耗不平均，研磨盘易堵塞，且易刮伤工件。
[0085]
综上所述，由于采用了本发明实施例的研磨体，因此研磨盘、研磨垫不阻塞、不需要经常修盘，其具有切削研磨效率高、加工件表面质量极佳、研磨良率高、节省后制程的工序与工时，大幅降低生产成本的优点。
[0086]
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。