一种金属超薄砂轮的绿色精密连续成型系统及工艺技术方案

本发明专利技术公开一种金属超薄砂轮的绿色精密连续成型系统及工艺，属于机械加工中的超硬材料及制品技术领域，所述系统的组成为：以砂轮坯料的出口为上游，所述系统从上游至下游依次包括固定成型对辊、精密调节对辊、第一橡胶脱模辊、真空吸附装置、套料切割装置、第二橡胶脱模辊、烘箱和存放柜，精密调节对辊由第一精密调节辊和第二精密调节辊组成，第一橡胶脱模辊和第二橡胶脱模辊上设有用于对砂轮坯料进行运输的环形脱模带，第一橡胶脱模辊和和第二精密调节辊相切，第二橡胶脱模辊位于烘箱的进口处。本发明专利技术实现了连续生产，减少了目前单片模压断续生产批次质量的差异，提高了生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种金属超薄砂轮的绿色精密连续成型系统及工艺
本专利技术属于机械加工中的超硬材料及制品领域，具体涉及一种金属超薄砂轮的绿色精密连续成型系统及工艺。
技术介绍
超薄砂轮主要用于光学、电子及光通讯等领域的滤光片、半导体芯片、光纤分路器、LED等关键零部件的精密切割加工，广泛用于芯片划片、封装切割、LED切割、光纤阵列开槽、陶瓷套管切断以及贵重材料的分割等工序。这些材料对切割精度及加工质量要求很高，对工件崩口、裂纹、划伤、毛刺、剥离等都有严格控制。超薄砂轮厚度最薄可达0.015mm，外径在50mm~125mm，径厚比高，切深为0.05mm~3mm，进给速度在0.05mm/s~300mm/s，切割转速在10000rpm/min~60000rpm/min，属于高速/超高速磨削范畴，超薄砂轮转速高、进给快、切缝窄、连续作业时间长。在高速强热-力耦合作用下，超薄砂轮两侧面金刚石、CBN以及SiC等磨料分布不对称，成分偏析，密度不均，精度过差等缺陷非常容易引起超薄砂轮应力分布不均，产生多阶不规则振动，进而导致高速运动精度低，加工质量不合格，产品废品率偏高。目前，超薄砂轮采用的成型工艺为松散粉体模压断续成型，其主要步骤为：配方设计→粉体混料→选取工装模具→设定压制参数→粉体摊料→单模压制→人工卸模。现有的成型工艺对人的经验依赖较强，产品稳定性差，粉尘大，生产效率低，生坯精度差，污染环境，属于断续成型。此外，传统成型工艺容易出现金刚石等磨料上浮、不同密度成分偏析、生坯上下密度不均、精度过差等缺陷，导致高速切割过程中加工的产品废品率偏高。随着全球工业4.0的持续推进，国家对环境保护的日益重视，光电等精密制造对加工质量及效率要求的不断提高，超薄砂轮新型成型工艺亟需研究提出。因此，提出一种连续制备、绿色环保及精密成型的砂轮制备工艺是适应国家工业发展的需要。
技术实现思路
本专利技术针对超薄砂轮目前成型工艺容易出现金刚石等磨料上浮、不同密度成分偏析、生坯上下密度不均以及精度过差等缺陷，开发一种金属超薄砂轮的绿色精密连续成型系统及工艺，该成型工艺成型精度高，绿色环保，且能够实现连续自动制造。本专利技术为实现上述目的，本专利技术提供的主要技术方案如下：一种金属超薄砂轮的绿色精密连续成型系统，以砂轮坯料的出口为上游，所述系统从上游至下游依次包括固定成型对辊、精密调节对辊、第一橡胶脱模辊、真空吸附装置、套料切割装置、第二橡胶脱模辊、烘箱和存放柜，精密调节对辊由第一精密调节辊和第二精密调节辊组成，第一橡胶脱模辊和第二橡胶脱模辊上设有用于对砂轮坯料进行运输的环形脱模带，第一橡胶脱模辊和和第二精密调节辊相切，第二橡胶脱模辊位于烘箱的进口处。进一步地，所述第二橡胶脱模辊和第一橡胶脱模辊之间的脱模带的下方设有刮料刀用于刮除砂轮坯料运输完成后脱模带上残留的砂轮坯料，刮料刀下方设有余料回收斗。进一步地，所述固定成型对辊之间的间距为1mm~2mm，第一精密调节辊和第二精密调节辊之间的间距为0.5mm~0.6mm，所述脱模带为帆布脱模带。利用上述系统进行金属超薄砂轮的绿色精密连续成型工艺，步骤如下：（1）混炼：将有机粘结剂加热搅拌至完全熔化后，加入金属超薄砂轮原料后在100~150℃搅拌30~90分钟，有机粘结剂和金属超薄砂轮原料的质量比为（1~3）:（7~9）；（2）预包：把混炼成熟的团料用连续的0.1mm~0.5mm厚的保护膜包裹好；（3）辊压：将预包好的成型团料经由输送带，依次通过固定成型对辊、精度调节对辊和第一橡胶脱模辊，其辊速为0.5m/min~3m/min，通过千分表液压控制调整精度调节对辊间距精度，最终辊压成0.5mm~0.6mm厚的带状生坯；（4）传输：带状生坯在经过第一橡胶脱模辊后贴覆在脱模带上，跟随脱模带传送至下一工序；（5）揭膜：辊压后的带状生坯通过脱模带进入冷冻揭膜区，该区温度为-5℃~5℃，通过吸附力为3N~5N的真空吸盘，吸附揭掉其表面预包工序中的保护膜；（6）揭膜后的带状生坯以0.5m/min~3m/min的速度进入分切区，通过套料切割装置获得符合要求尺寸的环状超薄砂轮生坯；（7）脱脂：分切后的环状超薄砂轮生坯通过脱模带送入烘箱进行脱脂，脱脂温度为120℃～400℃，脱脂时间为为10min～300min；（8）包装存放：将脱脂后且检验合格的生坯装入不锈钢盒，充入保护气，在温度15℃~30℃，湿度5%RH~10%RH，放入存放柜存放。优选地，所述有机粘结剂的组成为：低密度聚乙烯25wt%~35wt%、石蜡55wt%~65wt%和硬脂酸5wt%~15wt%。优选地，所述金属超薄砂轮原料组成为：铜粉70~80wt%、铁粉3~8wt%、锡粉5wt%~15wt%、钴粉3~8wt%、金刚石5wt%~6wt%，铜粉、铁粉、锡粉和钴粉的粒度500目以细，金刚石粒度为600目。优选地，所述金属超薄砂轮外径为58.3mm，内径为39.2mm，厚度为0.55mm本专利技术的积极有益效果：1、本专利技术应用于机械行业超硬磨具领域超薄砂轮的生坯精密成型，利用有机物和金刚石润湿性较好的特点，采用有机粘结剂把金刚石和金属结合剂粉体包裹成团辊压成型，克服了目前松散粉体模压成型金刚石容易上浮、不同密度成分容易偏析的缺点，有助于减少超薄砂轮高速甩尾、跳动，多阶不规则运动等不良现象，有助于提高超薄砂轮的高速运动精度和加工质量；2、本专利技术辊压间隙的调整采用千分表液压调整，辊压生坯精度可达±0.005mm，远高于目前松散粉体模压成型工艺精度（±0.03mm）；3、本专利技术实现了连续生产，减少了目前单片模压断续生产批次质量的差异，提高了生产效率。有机粘结剂可以有效包裹金刚石和结合剂粉体，避免了粉尘污染，有助于保护工人健康，实现绿色制造。同时分切后的剩余料坯可以回仓再次混炼，大大提高了材料利用率，节约了不可再生资源，是一种精密、连续，绿色，可持续发展的成型工艺。附图说明图1是为金属超薄砂轮的绿色精密连续成型系统的结构示意图；图中，1.预包好的坯料，2.固定成型对辊，31.第一精度调节辊，32.第二精度调节辊，41.第一橡胶脱模辊，42.第二橡胶脱模辊，5.帆布脱模带，6.真空吸附装置，7.套料切割装置，8.环状超薄砂轮生坯，9.刮料刀，10.余料回收斗，11.烘箱，12.存放柜；图2为本专利技术的工艺流程图；图3为实施例1脱脂后的砂轮生坯放大400倍的SEM图；图4为实施例1脱脂后的砂轮生坯放大3000倍的SEM图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例，对本专利技术做进一步的说明：实施例1一种金属超薄砂轮的绿色精密连续成型系统，如图1所示，以砂轮坯料的出口为上游，所述系统从上游至下游依次包括固定成型对辊2、精密调节对辊、第一橡胶脱模辊41、真空吸附装置6、套料切割装置7、第二橡胶脱模辊42、烘箱11和存放柜12，精密调节对辊由第一精密调节辊31和第二精密调节辊32本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属超薄砂轮的绿色精密连续成型系统，其特征在于，以砂轮坯料的出口为上游，所述系统从上游至下游依次包括固定成型对辊、精密调节对辊、第一橡胶脱模辊、真空吸附装置、套料切割装置、第二橡胶脱模辊、烘箱和存放柜，精密调节对辊由第一精密调节辊和第二精密调节辊组成，第一橡胶脱模辊和第二橡胶脱模辊上设有用于对砂轮坯料进行运输的环形脱模带，第一橡胶脱模辊和和第二精密调节辊相切，第二橡胶脱模辊位于烘箱的进口处。/n

【技术特征摘要】
1.一种金属超薄砂轮的绿色精密连续成型系统，其特征在于，以砂轮坯料的出口为上游，所述系统从上游至下游依次包括固定成型对辊、精密调节对辊、第一橡胶脱模辊、真空吸附装置、套料切割装置、第二橡胶脱模辊、烘箱和存放柜，精密调节对辊由第一精密调节辊和第二精密调节辊组成，第一橡胶脱模辊和第二橡胶脱模辊上设有用于对砂轮坯料进行运输的环形脱模带，第一橡胶脱模辊和和第二精密调节辊相切，第二橡胶脱模辊位于烘箱的进口处。


2.根据权利要求1所述金属超薄砂轮的绿色精密连续成型系统，其特征在于，所述第二橡胶脱模辊和第一橡胶脱模辊之间的脱模带的下方设有刮料刀用于刮除砂轮坯料运输完成后脱模带上残留的砂轮坯料，刮料刀下方设有余料回收斗。


3.根据权利要求1所述金属超薄砂轮的绿色精密连续成型系统，其特征在于，所述固定成型对辊之间的间距为1mm~2mm，第一精密调节辊和第二精密调节辊之间的间距为0.5mm~0.6mm。


4.利用权利要求1至3任一所述的系统进行金属超薄砂轮的绿色精密连续成型工艺，其特征在于，步骤如下：
（1）混炼：将有机粘结剂加热搅拌至完全熔化后，加入金属超薄砂轮原料后在100~150℃搅拌30~90分钟，有机粘结剂和金属超薄砂轮原料的质量比为（1~3）:（7~9）；
（2）预包：把混炼成熟的团料用连续的0.1mm~0.5mm厚的保护膜包裹好；
（3）辊压：将预包好的成型团料经由输送带，依次通过固定成型对辊、精度调节对辊和第一橡胶脱模辊，其辊速为0.5m/min~3m/min，通过千分表液压控制调整精度调节...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎克楠，冯圆茹，陈锋，陈恩厚，赵赋，邴建立，王冻冻，王兵，
申请(专利权)人：郑州磨料磨具磨削研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41