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CN105364731A - 一种重负荷砂轮及其加工方法 - Google Patents

一种重负荷砂轮及其加工方法 Download PDF

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CN105364731A CN201510632717.2A CN201510632717A CN105364731A CN 105364731 A CN105364731 A CN 105364731A CN 201510632717 A CN201510632717 A CN 201510632717A CN 105364731 A CN105364731 A CN 105364731A
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Abstract

本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种重负荷砂轮，并进一步公开了其加工方法。所述重负荷砂轮分为由不同原料制备而成的内层部分及外层部分，本发明通过精心筛选两部分的原料及配比，两种粒度砂结合Φ450以内为细粒度砂压制，可有效增强其强度。同时优选所述内层部分以C120#粒度砂为原料，细粒度砂与树脂胶结合后的回转强度要高于粗号粒度砂强度20％以上，并且该Φ450以内为非工作面，Φ450以外的部分为外层部分工作面，用来磨削钢板或圆钢毛坯。因此，本发明所述重负荷砂轮具有不易破碎、且磨削效率较高的优势。

Description

一种重负荷砂轮及其加工方法
技术领域
本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种重负荷砂轮，并进一步公开了其加工方法。
背景技术
砂轮是以磨料为主制造而成并应用在磨床上的重要切削工具，一般是用磨料和结合剂等制成的中央有通孔的圆形固结磨具。砂轮是磨具中用量最大、使用面最广的一种，使用时高速旋转，适于加工各种金属和非金属材料。在材料加工过程中，砂轮的选择合适与否，直接影响磨床的磨削性能和加工精度，因此砂轮是发挥磨床性能的一个重要因素。
板坯修磨机是冶金企业对不锈钢连铸坯进行表面加工的设备，经过砂轮对钢坯表面的磨削，去除氧化层和表面缺陷，是提高产品质量的重要手段之一。影响该工序成本的重要因素是金属去除率和磨削比：金属去除率用单位时间内磨掉的金属重量来评价，磨削比是指磨掉的金属重量与消耗的砂轮重量之比。根据磨削动力学原理，要达到大的金属去除率，主要的方法是提高砂轮的线速度和增大磨削压力。但是，提高磨削压力和砂轮线速度会影响砂轮使用寿命，因此，对于钢坯修磨作业中砂轮的选择具有关键的作用。
当前，钢材企业钢坯修磨作业使用的一般为普通砂轮，工人的劳动强度大，操作环境条件恶劣，影响工人的人身健康等，砂轮硬度均匀性、几何尺寸、精度差，很难达到80米/秒以上，不能适应自动化磨削和定时定量磨削，砂轮修整次数多，工序复杂。消耗大，其质量远远不能满足高端特钢企业需求，也不能适应钢铁行业等钢坯、钢材的磨削，国内部分厂家也做了一些改进，但效果不明显。其后，钢坯修磨作业一般发展为采用陶瓷结合剂砂轮和树脂结合剂砂轮处理，但是由于陶瓷结合剂砂轮回转强度、冲击强度都不如树脂结合剂砂轮高，故后来逐步由树脂结合剂砂轮代替了陶瓷结合剂砂轮。
重负荷砂轮即是在此目的下发展而来，其主要使用树脂结合剂，树脂重负荷的磨削效率居其它各种磨具之首。它主要用于钢铁工业中对钢锭、钢坯、钢板的修磨以及各种铸件的表面清理等。故又把这种砂轮称之为荒磨砂轮或磨钢坯砂轮，它的发展依赖于钢铁工业的发展，以及相应的高效磨床的发展。
目前，国内生产的重负荷砂轮还处在初级阶段，技术上存在的问题是成品率低，使用时易破碎；存在的缺点是粉尘大污染作业环境而且磨削效率低。究其原因，重负荷砂轮的生产存在的问题和缺点主要是由于生产厂家的技术配方没有达到最理想状态，所有原材料也没有达到最理想；以及在成型压制和烧成硬化工艺上存在很多缺陷，并未达到理想的工艺状态所致。图1虽然给出了一种现有技术在中加强改进的重负荷砂轮的结构，即在中心位置加设铝环2、在工作层1内侧加设支撑部件3进行加强，但是整个砂轮的性能依然无法满足要求。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中重负荷砂轮存在成品率低、易破碎，并且磨削效率低的问题，进而提供一种重负荷砂轮，并进一步公开其加工方法。
为解决上述技术问题，本发明所述重负荷砂轮，所述砂轮的中心设有轴孔，所述重负荷砂轮由如下组分制备而成：C120#粒度砂10-15重量份、8#锆刚玉50-75重量份、12#锆刚玉20-35重量份、14#锆刚玉20-30重量份、24#锆刚玉6-10重量份、80#锆刚玉1-3重量份、缩丁醛0.2-0.5重量份、无碱短切玻璃纤维9-12.5重量份、新酚树脂9-13重量份、德国树脂PF065114-20重量份、糠醛0.4-0.6体积份、氟哌酸钾KEP24-6重量份、红辉石PYROX9-12重量份、冰晶石4-6重量份、重晶石2-4重量份；所述重量份与体积份的关系为kg/L的关系。
优选的，所述重负荷砂轮由如下组分制备而成：C120#粒度砂11.3重量份、8#锆刚玉60重量份、12#锆刚玉28重量份、14#锆刚玉26重量份、24#锆刚玉8重量份、80#锆刚玉2重量份、缩丁醛0.3kg、无碱短切玻璃纤维11重量份、新酚树脂10.8重量份、德国树脂PF065117.5重量份、糠醛0.5体积份、KEP24.7重量份、PYROX1.06重量份、冰晶石5重量份、重晶石3重量份。
更优的，所述重负荷砂轮分为由不同原料制备而成的内层部分及外层部分；其中，
所述内层部分由如下组分制备而成：C120#粒度砂10-15重量份、糠醛0.4-0.6体积份、缩丁醛0.2-0.5重量份、无碱短切玻璃纤维2-3.5重量份、新酚树脂3-4重量份、德国树脂PF06512-4重量份、KEP21-2重量份；
所述外层部分由如下组分制备而成：8#锆刚玉50-75重量份、12#锆刚玉20-35重量份、14#锆刚玉20-30重量份、24#锆刚玉6-10重量份、80#锆刚玉1-3重量份、无碱短切玻璃纤维7-9重量份、新酚树脂6-9重量份、德国树脂PF065112-16重量份、KEP23-4重量份、PYROX9-12重量份、冰晶石4-6重量份、重晶石2-4重量份。
最优的，所述重负荷砂轮中：
所述内层部分由如下组分制备而成：C120#粒度砂11.3重量份、糠醛0.5体积份、缩丁醛0.3重量份、无碱短切玻璃纤维2.8重量份、新酚树脂3.3重量份、德国树脂PF06513重量份、KEP21.5重量份；
所述外层部分由如下组分制备而成：8#锆刚玉60重量份、12#锆刚玉28重量份、14#锆刚玉26重量份、24#锆刚玉8重量份、80#锆刚玉2重量份、无碱短切玻璃纤维8.2重量份、新酚树脂7.5重量份、德国树脂PF065114.5重量份、KEP23.2重量份、PYROX10.6重量份、冰晶石5重量份、重晶石3重量份。
所述内层部分的外径尺寸不大于Φ450。
所述重负荷砂轮的所述内层部分与所述外层部分之间设置有外层支撑部件。
所述重负荷砂轮的所述内层部分之间设置有内层支撑部件。
所述支撑部件为钢圈。
本发明还公开了一种加工所述重负荷砂轮的方法，包括如下步骤：
(1)内层部分成型：按照选定的重量份数选取制备所述内层部分的各原料混匀，选定模具并投料，并在形成所述内层部件的过程中加设所述内层支撑部件，随后进行第一次压制，形成内层坯体；
(2)在所述内层坯体上部加设所述外层支撑部件；
(3)外层部分成型：按照选定的重量份数选取制备所述外层部分的各原料混匀，并在所述内层坯体外侧进行投料，随后进行压制，即得。
所述步骤(1)中，形成所述内层部分的物料采用分次投料的方式：将所述混合后的物料分成若干份分次投料，并在每份物料投料后加设所述内层支撑部件。
所述步骤(1)和/或所述步骤(3)中，所述压制步骤的条件为：采用先放气后固化的热压工艺流程。
本发明所述重负荷砂轮采用内、外层部分分别加工的方式，精心筛选两部分的原料及配比，两种粒度砂结合Φ450以内为细粒度砂压制，目的是增加砂轮整体回转强度，防止其在使用中破碎。并优选所述内层部分以C120#粒度砂为原料，细粒度砂与树脂胶结合后的回转强度要高于粗号粒度砂强度20％以上，并且该内层部分作为非工作面，其尺寸限定在不大于Φ450的范围内，而Φ450以外的部分则为外层部分工作面，用来磨削钢板或圆钢毛坯。为了将强度标准提的更高，在非工作面内镶入若干钢圈，目的也是提高回转强度，以绝对保证产品在使用中不破碎。因此，本发明所述重负荷砂轮具有不易破碎、且磨削效率较高的优势。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中，
图1为现有技术中重负荷砂轮的结构示意图；
图2为本发明所述重负荷砂轮的结构示意图；
图3为本发明所述加工重负荷砂轮的工艺流程图；
图中附图标记表示为：1-工作层，2-铝环，3-支撑部件，4-轴孔，5-内层部分，6-外层部分，7-钢圈。
具体实施方式
如图2所示，本发明所述的重负荷砂轮，其中心处设有轴孔4，所述重负荷砂轮分为由不同原料制备而成的内层部分5及外层部分6，所述内层部分作为非工作面，其外径不超过Φ450，而所述内层部分外侧的大于Φ450的部分则为所述外层部分，其作为工作面使用。如图所示的结构中，所述砂轮的内层部分之间设置有多层钢圈7作为内层支撑部件，而所述内层部分与所述外层部分之间也设置有钢圈作为外层支撑部件。下述实施例分别给出了适于制备本发明所述重负荷砂轮的内层部分和外层部分的配方。
如图3所示的工艺流程图给出了制备所述重负荷砂轮的具体步骤：
(1)内层部分成型：按照选定的重量份数选取制备所述内层部分的各原料混匀，并将所述原料均分为四份；选定所需模具后，进行第一次投料，刮平后加设钢圈作为所述内层支撑部件；并随后进行第二次投料，刮平后加设钢圈作为所述内层支撑部件；再进行第三次投料，随后加设钢圈作为所述内层支撑部件，再进行第四次投料，然后进行第一次压制，所述压制操作以覆盖支撑部件的均匀为宜，形成内层坯体；
(2)在所述内层坯体上部加设所述钢圈不能作为所述外层支撑部件；
(3)外层部分成型：按照选定的重量份数选取制备所述外层部分的各原料混匀，并在所述内层坯体外侧进行一次性投料，随后进行第二次压制，所述压制操作以保证其坯体固定形状为宜，最后将坯体进行第三次压制，采用先放气后固化的热压工艺流程即得。
本发明制备所述重负荷砂轮的重点在于对内层部分和外层部分制备原料的选择，其工艺仅为一般常规工艺，在上述生产工艺中，所述压制的步骤仅为一般常规操作步骤，在各个压制步骤的目的下，本领域技术人员可以适当调节压制的条件，均可以实现本发明的目的及技术效果。
下述各实施例中所述的重负荷砂轮的加工均按照前述方法步骤进行。
实施例1
本实施例所述重负荷砂轮分为由不同原料制备而成的内层部分及外层部分，其中：
所述内层部分由如下组分制备而成：C120#粒度砂10kg、糠醛0.6L、缩丁醛0.2-0.5重量份kg、无碱短切玻璃纤维3.5kg、新酚树脂3kg、德国树脂PF06514kg、KEP21kg；
所述外层部分由如下组分制备而成：8#锆刚玉50kg、12#锆刚玉35kg、14#锆刚玉20kg、24#锆刚玉10kg、80#锆刚玉1kg、无碱短切玻璃纤维9kg、新酚树脂6jg、德国树脂PF065116kg、KEP23kg、PYROX12kg、冰晶石4kg、重晶石4kg。
实施例2
本实施例所述重负荷砂轮分为由不同原料制备而成的内层部分及外层部分，其中：
所述内层部分由如下组分制备而成：C120#粒度砂15kg、糠醛0.4L、缩丁醛0.5kg、无碱短切玻璃纤维2kg、新酚树脂4kg、德国树脂PF06512kg、KEP22kg；
所述外层部分由如下组分制备而成：8#锆刚玉75kg、12#锆刚玉20kg、14#锆刚玉30kg、24#锆刚玉6kg、80#锆刚玉3kg、无碱短切玻璃纤维7kg、新酚树脂9kg、德国树脂PF065112kg、KEP24kg、PYROX9kg、冰晶石6kg、重晶石2kg。
实施例3
本实施例所述重负荷砂轮分为由不同原料制备而成的内层部分及外层部分，其中：
所述内层部分由如下组分制备而成：C120#粒度砂11.3kg、糠醛0.5L、缩丁醛0.3kg、无碱短切玻璃纤维2.8kg、新酚树脂3.3kg、德国树脂PF06513kg、KEP21.5kg；
所述外层部分由如下组分制备而成：8#锆刚玉60kg、12#锆刚玉28kg、14#锆刚玉26kg、24#锆刚玉8kg、80#锆刚玉2kg、无碱短切玻璃纤维8.2kg、新酚树脂7.5kg、德国树脂PF065114.5kg、KEP23.2kg、PYROX10.6kg、冰晶石5kg、重晶石3kg。
实施例4
本实施例所述重负荷砂轮分为由不同原料制备而成的内层部分及外层部分，其中：
所述内层部分由如下组分制备而成：C120#粒度砂10.6kg、糠醛0.55L、缩丁醛0.25kg、无碱短切玻璃纤维3.1kg、新酚树脂3.1kg、德国树脂PF06513.5kg、KEP21.3kg；
所述外层部分由如下组分制备而成：8#锆刚玉55kg、12#锆刚玉30kg、14#锆刚玉23kg、24#锆刚玉9kg、80#锆刚玉1.5kg、无碱短切玻璃纤维8.6kg、新酚树脂6.8kg、德国树脂PF065115.5kg、KEP23.1kg、PYROX11.2kg、冰晶石4.5kg、重晶石3.5kg。
实施例5
本实施例所述重负荷砂轮分为由不同原料制备而成的内层部分及外层部分，其中：
所述内层部分由如下组分制备而成：C120#粒度砂13.3kg、糠醛0.45L、缩丁醛0.4kg、无碱短切玻璃纤维2.4kg、新酚树脂3.6kg、德国树脂PF06512.5kg、KEP21.8kg；
所述外层部分由如下组分制备而成：8#锆刚玉65kg、12#锆刚玉24kg、14#锆刚玉28kg、24#锆刚玉7kg、80#锆刚玉2.5kg、无碱短切玻璃纤维7.5kg、新酚树脂8.2kg、德国树脂PF065113.5kg、KEP23.6kg、PYROX9.6kg、冰晶石5.5kg、重晶石2.5kg。
对上述实施例1中制备得到的重负荷砂轮产品与现有使用的进口产品的性能进行对比评价，其对比结果见下表。其中，序号1产品为进口产品，2号产品为本发明实施例1制得的产品，试验设备为进口MJ915型磨削机，压力为1T，转数为1680转/分，试验材料为Φ500圆钢、凸凹度0.5-0.7mm。
表1磨削性能测试对比数据
由上述数据对比可看出，在相同条件下，本发明生产的产品的耐用度相对进口趋于相近，磨削比相对增加，也体现出本发明的优势，可进一步替代进口，实现国产化。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种重负荷砂轮，所述砂轮的中心设有轴孔，其特征在于，所述重负荷砂轮由如下组分制备而成：C120#粒度砂10-15重量份、8#锆刚玉50-75重量份、12#锆刚玉20-35重量份、14#锆刚玉20-30重量份、24#锆刚玉6-10重量份、80#锆刚玉1-3重量份、缩丁醛0.2-0.5重量份、无碱短切玻璃纤维9-12.5重量份、新酚树脂9-13重量份、德国树脂PF065114-20重量份、糠醛0.4-0.6体积份、氟哌酸钾KEP24-6重量份、红辉石PYROX9-12重量份、冰晶石4-6重量份、重晶石2-4重量份；所述重量份与体积份的关系为kg/L的关系。
2.根据权利要求1所述的重负荷砂轮，其特征在于，所述重负荷砂轮由如下组分制备而成：C120#粒度砂11.3重量份、8#锆刚玉60重量份、12#锆刚玉28重量份、14#锆刚玉26重量份、24#锆刚玉8重量份、80#锆刚玉2重量份、缩丁醛0.3kg、无碱短切玻璃纤维11重量份、新酚树脂10.8重量份、德国树脂17.5重量份、糠醛0.5体积份、氟哌酸钾KEP24.7重量份、红辉石PYROX1.06重量份、冰晶石5重量份、重晶石3重量份。
3.根据权利要求1或2所述的重负荷砂轮，其特征在于，所述重负荷砂轮分为由不同原料制备而成的内层部分及外层部分；其中，
所述内层部分由如下组分制备而成：C120#粒度砂10-15重量份、糠醛0.4-0.6体积份、缩丁醛0.2-0.5重量份、无碱短切玻璃纤维2-3.5重量份、新酚树脂3-4重量份、德国树脂2-4重量份、氟哌酸钾KEP21-2重量份；
所述外层部分由如下组分制备而成：8#锆刚玉50-75重量份、12#锆刚玉20-35重量份、14#锆刚玉20-30重量份、24#锆刚玉6-10重量份、80#锆刚玉1-3重量份、无碱短切玻璃纤维7-9重量份、新酚树脂6-9重量份、德国树脂12-16重量份、氟哌酸钾KEP23-4重量份、红辉石PYROX9-12重量份、冰晶石4-6重量份、重晶石2-4重量份。
4.根据权利要求3所述的重负荷砂轮，其特征在于，所述重负荷砂轮中：
所述内层部分由如下组分制备而成：C120#粒度砂11.3重量份、糠醛0.5体积份、缩丁醛0.3重量份、无碱短切玻璃纤维2.8重量份、新酚树脂3.3重量份、德国树脂3重量份、氟哌酸钾KEP21.5重量份；
所述外层部分由如下组分制备而成：8#锆刚玉60重量份、12#锆刚玉28重量份、14#锆刚玉26重量份、24#锆刚玉8重量份、80#锆刚玉2重量份、无碱短切玻璃纤维8.2重量份、新酚树脂7.5重量份、德国树脂14.5重量份、氟哌酸钾KEP23.2重量份、红辉石PYROX10.6重量份、冰晶石5重量份、重晶石3重量份。
5.根据权利要求1-4任一所述的重负荷砂轮，其特征在于，所述内层部分的外径尺寸不大于Φ450。
6.根据权利要求5所述的重负荷砂轮，其特征在于，所述重负荷砂轮的所述内层部分与所述外层部分之间设置有外层支撑部件。
7.根据权利要求6所述的重负荷砂轮，其特征在于，所述重负荷砂轮的所述内层部分之间设置有内层支撑部件。
8.一种加工权利要求1-7任一所述重负荷砂轮的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)内层部分成型：按照选定的重量份数选取制备所述内层部分的各原料混匀，选定模具并投料，并在形成所述内层部件的过程中加设所述内层支撑部件，随后进行第一次压制，形成内层坯体；
(2)在所述内层坯体上部加设所述外层支撑部件；
(3)外层部分成型：按照选定的重量份数选取制备所述外层部分的各原料混匀，并在所述内层坯体外侧进行投料，随后进行压制，即得。
9.根据权利要求8所述的加工所述重负荷砂轮的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，形成所述内层部分的物料采用分次投料的方式：将所述混合后的物料分成若干份分次投料，并在每份物料投料后加设所述内层支撑部件。
10.根据权利要求8或9所述的加工所述重负荷砂轮的方法，其特征在于，所述步骤(1)和/或所述步骤(3)中，所述压制步骤的条件为：采用先放气后固化的热压工艺流程。
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