[发明专利]一种防堵塞的立体结构型磨具及其制备方法

说明书

技术领域

一种防堵塞的立体结构型磨具及其制备方法，属于磨具制造技术领域。

背景技术

传统的磨料制品包含许多粘合在一起或涂附在背衬上磨料颗粒，例如：树脂粘合砂轮、砂纸、砂布。这些磨料制品用来对工件进行研磨和精加工已有一百多年。一直令磨料工业烦恼的一个问题是切割速率（在给定的时间间隔内去除的工件材料的量）与磨料制品的有效寿命成反比，工业上所希望于磨料制品是较高的切削速率，长的有效寿命，并能在被研磨的工件上给出比较精细光滑的表面光洁度。

由外界硬质颗粒或硬表面的微峰在摩擦副对偶表面相对运动过程中引起表面擦伤与表面材料脱落的现象，称为磨粒磨损。现有的磨粒支撑磨具后，在打磨过程中，现有的磨粒开始时表面较粗糙，打磨效果较好，但随着打磨时间的延长，现有磨粒表面粗糙度下降，现有磨粒表面变得越来越光滑，造成磨具的打磨效果快速降低。现有磨粒在打磨过程中温度过高，致使被打磨的工件（金属）表面温度过高，工件被打磨部位表面大面积发热变红，打磨结束后，冷却了被打磨部位易发黑变暗，失去了工件原有的明亮色泽。现有磨粒在打磨过程中工件磨削颗粒温度较高，且细小、易飘飞，最终附着在磨粒间隙中，造成磨具堵塞，影响打磨效果。现有的磨具还存在单元结构之间容屑过多排不出去，单元结构上容易粘附磨屑（如不锈钢铁屑），导致磨削力下降的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种切削率高、耐磨寿命长、磨屑及时脱落、自动排除的防堵塞的立体结构型磨具及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该防堵塞的立体结构型磨具，包括磨具基材和磨具基材上的磨料层，其特征在于：所述的磨料层由网状分布的排屑通道分割为交错排布的多个六边形大单元结构；排屑通道的宽度为200μm ~450μm，大单元结构上密布有微齿状单元，微齿状单元的间距为80μm ~120μm。

首先，本发明的磨具上大单元结构选定为六边形，以使相交的排屑通道间夹角在120o，同时大单元结构的内角也在120o，此角度下便于磨屑从排屑通道排出，不会受到明显的阻碍，不会在打磨过程中导致排屑通道堵塞，保证磨屑顺利排出，大单元结构以此角度在打磨件表面滑动，前进过程中从一个角处形成向两边的分力，能将少阻力，提高打磨效率，同时产生推力将磨屑推出，其它形状的大单元结构则不存在该角度该突出的效果，无法在各方向形成适当的推力，而流畅的排出磨屑，导致排屑通道容易堵塞，丧失防堵功能。每个大单元结构之间存在200μm~450μm距离，实验验证200μm~450μm距离既保证整体表面光洁度，不会产生暗纹、微划痕的情况下，又能保证容满磨屑后，通过微型排屑通道，把磨屑及时、有效的排泄出去。排屑通道过宽，则大单元结构的边沿会在打磨件表面形成明显地划痕，排屑通道过窄，则磨屑排泄受阻，无法及时排出。每个大单元结构中的微齿状单元之间间距为80~120μm。经测试证明，这样既保证磨削时的表面光洁度，又保证微齿状单元粘结牢固。

所述的磨料层包括自下而上依次涂覆的预处理胶层、树脂胶层和多烷氧基硅氧基改性树脂磨料粘接层，多烷氧基硅氧基改性树脂磨料粘接层为多烷氧基硅氧基改性树脂与磨料的均匀混合涂层。预处理胶层和树脂胶层能够保证磨料粘接强度的同时，形成厚度缓冲，保证磨料层的微齿状单元顶端保持统一高度。

微齿状单元为磨粒在裹覆胶料时冷压后形成的等高的具有磨削能力的突出颗粒。

所述的预处理胶层的材质为PU树脂、PVA或PVA甲醛树脂，所述的树脂胶层的材质为脲醛树脂、环氧树脂、酚醛树脂、PU树脂、PP树脂或PVC树脂。

所述的多烷氧基硅氧基改性树脂磨料粘接层中还均匀混有沸石粉和铝离子配位聚合物。

所述的沸石粉为ZSM-5型沸石、H-ZSM-5沸石或H-Y沸石；所述的铝离子配位聚合物为芳香多酸或芳香多碱与铝离子自组装而成的配位聚合物。

本发明中的磨料利用磨具领域的常规磨料即可实现，如天然刚玉、金刚砂、石榴石、燧石、浮石、滑石或矽石。

一种上述防堵塞的立体结构型磨具的制备方法，具体步骤为：

1）涂胶：在磨具基材上先后涂覆预处理胶层和树脂涂层；

2）混料：先用溶剂将多烷氧脂肪基硅氧基改性树脂充分溶解，再按质量比多烷氧脂肪基硅氧基改性树脂：磨料=1:1.5~3混入磨料，搅拌20~30min，采用等梯次温场环境，从25℃逐渐加热至55℃，使得混合物充分反应得到混料；