树脂磨具用组团磨料、其制备方法及树脂磨具的制备方法技术

本发明专利技术提供一种树脂磨具用组团磨料，所述组团磨料由包括下列质量分数的原料制备而成：平均粒径为1～6微米的分散磨料25～45％，所述分散磨料为金刚石和/或白刚玉，平均粒径为3～30微米的酚醛树脂55～75％，所述原料经混匀、热固化成型、破碎和筛分后得到平均粒径为15～100微米的组团磨料。本发明专利技术还提供该组团磨料及其相应的树脂磨具的制备方法。本发明专利技术采用组团的方法，用酚醛树脂将单颗粒小粒径分散磨料组团成为大颗粒磨料团，用这种组团磨料制得的树脂磨具能同时具备切削效率高和加工后的工件表面质量优良的特点。

【技术实现步骤摘要】
树脂磨具用组团磨料、其制备方法及树脂磨具的制备方法
本专利技术涉及磨料磨具领域，特别涉及一种树脂磨具用组团磨料、其制备方法及相应的树脂磨具的制备方法。
技术介绍
目前金刚石和白刚玉等磨料的应用方法多为单颗粒磨料直接分散于树脂结合剂(如环氧树脂或酚醛树脂)中，在将二者配上一定的填料混匀和成型固化后即得树脂模具。在该树脂模具中一般使用两种不同粒径的磨料，如平均粒径为1～6微米的金刚石或白刚玉等小粒径分散磨料，以及平均粒径为15微米以上的金刚石或白刚玉等大粒径分散磨料。这两种不同粒径的分散磨料制备得到的树脂模具相应具有不同的优缺点。大粒径磨料制得的树脂磨具切削效率高，但加工后的工件表面质量差，粗糙度高，易出现深划伤；而小粒径磨料制得的树脂磨具加工后的工件表面质量好，粗糙度低，不易出现划伤，但切削效率低。用大粒径或小粒径磨料单颗直接分散应用只能单一满足对工件的切削效率或工件表面质量，而若使用居中粒径的磨料制备树脂模具，则其切削效率和工件表面质量二者都可能不理想。如专利申请CN201210151283.0提供一种球面光学元件加工用固结磨料研磨抛光垫，其特征是磨料和热固性树脂均匀混合，固化后形成球面固结磨料研磨抛光垫，它们的质量百分比为磨料∶树脂＝5％～50％∶50％～95％。磨料为金刚石、氧化硅、氧化铈、氧化铝、碳化硅、碳化硼、氧化锆中的一种或几种组合，磨料粒度为50纳米～100微米；热固性树脂为不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚丁二烯树脂中的一种或几种组合；球面为凸球面或凹球面，直径3.5～1000毫米，曲率半径2.5毫米～∞。固结磨料球面研磨抛光具有研磨抛光性能稳定，工艺简单、加工效率高、加工成本低，不会造成环境污染等特点。而专利申请CN201610168676.0提供一种纳米深度损伤层高效超精密磨削方法，属于脆性晶体超精密加工
其特征是砂轮由酚醛树脂作为结合剂，亚微米金刚石磨粒作为磨料，磨粒尺寸为300-980nm，氧化铈、氧化镁、氧化硅、氧化铝中的一种作为添加剂，添加剂的重量百分比<5％，碳酸钠和碳酸氢钠中的一种作为发泡剂，发泡剂的重量百分比<3％。结合剂、金刚石微粉、添加剂、发泡剂在常温下混合均匀，并压制成长方体，然后在180-250℃下热固化成型，热固化时间为1-3h。超精密磨削时主轴转速为2000-2400rpm，砂轮进给速率为3-15μm/min，工作台转速为80-200rpm，磨削液为去离子水。超精密磨削后工件达到亚纳米级表面粗糙度，纳米级损伤层深度。该专利技术的效果和益处是实现了纳米深度损伤层高效超精密磨削方法。显然上述专利申请中均不涉及同时考虑树脂模具的加工效率和加工出的工件表面质量的问题。因此，本领域需要一种新的树脂磨具用磨料及其制备方法，以解决现有技术中的树脂模具不能同时满足对工件的切削效率高和工件表面质量优的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种树脂磨具用组团磨料，所述组团磨料由包括下列质量分数的原料制备而成：平均粒径为1～6微米的分散磨料25～45％，所述分散磨料为金刚石和/或白刚玉，平均粒径为3～30微米的树脂55～75％，所述原料经混匀、热固化成型、破碎和筛分后得到平均粒径为15～100微米的组团磨料。本专利技术采用组团的方法，用树脂将单颗粒小粒径分散磨料组团成为大颗粒磨料团，用这种组团磨料制得的树脂磨具能同时具备切削效率高和加工后的工件表面质量优良的特点。本专利技术中，制备所述组团磨料的原料一般只包含分散磨料以及树脂这两种组分，专利技术人暂未发现其它对磨料的组团有帮助的物料，但本专利技术中并不排除可以使用少量的其它组分用于制备组团磨料。在一种具体的方式中，所述分散磨料为单晶金刚石和/或白刚玉，所述树脂为粉末状热固性树脂。在一种具体的实施方式中，所述原料中分散磨料共占28～42wt％，酚醛树脂占58～72wt％，优选所述树脂为酚醛树脂。在一种具体的实施方式中，所述分散磨料的平均粒径为1.5～5微米，所述组团磨料的平均粒径为15～80微米，优选18～60微米。在一种具体的实施方式中，所述树脂的平均粒径为所述分散磨料平均粒径的5倍以下，且所述组团磨料的平均粒径为所述分散磨料平均粒径的8倍以上，优选10倍以上。具体的，在所述分散磨料的粒径为1～2微米时所述组团磨料的平均粒径为15微米以上；所述分散磨料的粒径为大于2～5微米时，所述组团磨料的平均粒径为20微米以上。本专利技术中，当组团磨料的粒径过小时，起不到应有的组团效果。当组团磨料的粒径过大时，例如大于100微米，将对该树脂模具所加工的玻璃粗糙度产生不利影响。本专利技术中，所述酚醛树脂的粒径一般越小越好，且酚醛树脂的粒度分布越窄越好。但目前商购的酚醛树脂平均粒径一般在5微米以上。本专利技术还提供一种如上所述组团磨料的制备方法，所述方法包括如下步骤：A、混匀：将原料分散磨料和树脂搅拌均匀；B、热固化：将搅拌均匀的混合料倒入模具中并在120～250℃的温度下热固化得到成型磨料，热固化温度优选为140～210℃；C、破碎和筛分：将所述成型磨料破碎和筛分得到平均粒径为15～100微米的组团磨料。在一种具体的实施方式中，对所述成型磨料破碎的方法为使用球磨机球磨。在一种具体实施方式中，所述步骤A在V型高效混合机中进行。步骤B中的模具与步骤E中模具相同，所述模具为由许多边长3-5mm小方格组成的硅胶模具，且在装模之前将模具刷上脱模剂，步骤B中将硅胶模具用硅胶皮盖好，压上等面积、10mm厚的钢化玻璃板，置入烤炉中，加热烘烤固化。步骤C中，将步骤B固化好的方形颗粒从模具中脱出，装入行星式球磨机中研磨。步骤D中将研磨好的物料倒出，用振动筛筛分出目标粒径(如20～50微米)的组团磨料。在一种具体的实施方式中，步骤A中的原料混匀时间为1～2h，步骤B中热固化时间为2～3h，步骤C中研磨破碎时间为0.5～1h。本专利技术还提供一种树脂磨具的制备方法，包括先使用如上所述方法制备组团磨料，以及包括如下步骤：D、再混匀：取包括所述组团磨料、第二树脂以及填料的磨具原料搅拌均匀；E、再成型固化：将步骤D中的混匀物料倒入模具中，并在一定外加条件下使得该物料成型固化，即得到所述树脂磨具。所得成型固化后的树脂模具可以直接应用，用于研磨玻璃等工件。也可以将所得的树脂模具先经外形修整后再将其应用于玻璃等工件的研磨加工。本专利技术中，制备所述树脂磨具所用的填料例如包括硅酸钙、碳酸钙和氧化硅中的一种或多种。本专利技术步骤B中所用模具可以与步骤E中所用模具相同或不同，步骤E中所用的模具形状和结构由待加工的玻璃决定，而步骤B中的模具形状只需要起到承载步骤A得到的混合料并使其顺利进行热固化即可。优选步骤B中使用的模具为有利于下一步破碎成型磨料的模具。或优选步骤B中使用的模具与步骤E中使用的模具相同。本专利技术步骤D中的第二树脂可以与步骤A中的树脂相同或不同。步骤D中的第二树脂也可以是酚醛树脂或环氧树脂等常见的商购树脂。本专利技术步骤E中再成型固化可以是热固化或紫外光固化等方式，但更常使用的也是热固化。本专利技术中使用组团磨料制备树脂模具的方法解决了现有技术中使用分散磨料制备树脂模具时，其磨削效果和加工效率不能兼得的缺陷。本专利技术中使用组团磨料制备的树脂模具中的分散磨料的质量百分数一般保持不变，依然保持本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种树脂磨具用组团磨料，所述组团磨料由包括下列质量分数的原料制备而成：平均粒径为1～6微米的分散磨料25～45％，所述分散磨料为金刚石和/或白刚玉，平均粒径为3～30微米的树脂55～75％，所述原料经混匀、热固化成型、破碎和筛分后得到平均粒径为15～100微米的组团磨料。

【技术特征摘要】
1.一种树脂磨具用组团磨料，所述组团磨料由包括下列质量分数的原料制备而成：平均粒径为1～6微米的分散磨料25～45％，所述分散磨料为金刚石和/或白刚玉，平均粒径为3～30微米的树脂55～75％，所述原料经混匀、热固化成型、破碎和筛分后得到平均粒径为15～100微米的组团磨料。2.根据权利要求1所述组团磨料，其特征在于，所述原料中分散磨料共占28～42wt％，树脂占58～72wt％；优选所述树脂为酚醛树脂。3.根据权利要求1所述组团磨料，其特征在于，所述分散磨料的平均粒径为1.5～5微米，所述组团磨料的平均粒径为15～80微米，优选18～60微米。4.根据权利要求1～3中任意一项所述组团磨料，其特征在于，所述树脂的平均粒径为所述分散磨料平均粒径的5倍以下，且所述组团磨料的平均粒径为所述分散磨料平均粒径的8倍以上，优选10倍以上。5.一种如权利要求1～4中任意一项所述组团磨料的...

【专利技术属性】
技术研发人员：周群飞，饶桥兵，刘辉，
申请(专利权)人：蓝思科技长沙有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43