磁场辅助成型磨石的制备方法技术

一种磁场辅助成型磨石的制备方法，包括以下步骤：第一，将体积百分比为１２．５％～５０％的磁性颗粒、体积百分比为１２．５％～５０％非磁性磨粒以及体积百分比为３３％～６０％粘结剂置入容器中混合并充分搅拌；第二，将搅拌均匀的混合料注入非导磁性模具中，并对模具施加振动；第三，在保持振动搅拌的情况下，对该混合形成的混合料缓慢施加磁场至５０～５００ｍＴ并保持恒定不变；第四，去除振动，保持外加磁场强度恒定直到磁场辅助成型磨石固化成型；第五，去除磁场，脱模，取出磁场辅助成型磨石并修整飞边、毛刺，具有工艺简单，成本低，抛光效率高，抛光效果好的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于研磨抛光材料制备领域，具体涉及一种基于外加磁场与振动搅拌的磁场辅助成型磨石的制备方法。
技术介绍
随着现代工业技术的高度发展，制造技术已经成为一个国家经济发展的重要指 标，而精密和超精密制造技术又是当前各个发达国家重点发展的核心技术之一，是一个国 家重要的经济和技术实力的体现。作为获取高表面光洁度以及高形状精度的重要加工手 段，抛光和研磨技术在现代精密和超精密制造技术中占有重要地位。由于抛光能改善材料 表面的耐腐蚀性，耐磨性以及获得特殊性能，在电子设备、精密机械、仪器仪表、光学元件、 医疗器械、模具等领域应用广泛。如在军事领域、航空航天领域、医疗器械、民用光电产品中 广泛使用的高精度的非球面镜，基本都是依靠抛光来修正其形状误差和提高表面光洁度； 现代工业中大量使用的模具的表面光整加工也只能依靠研磨抛光来完成。然而，对于诸如 非球面光学元件这种具有复杂几何形状的工件或者模具这种精加工空间狭小的工件，其抛 光加工目前主要还是依靠手工完成，加工效率低且对工人技术的依赖程度强，不能满足成 批生产的需要。以模具行业为例，截至2003年，我国模具工业总产值已经达到360多亿人 民币，而模具加工中手工抛光约占总加工时间30% ，如果能实现机械化快速抛光，将产生巨 大的经济效益。因此，研究和开发新的抛光研磨技术，实现诸如模具、非球面光学元件之类 的复杂型面的高精度机械化抛光，对提高我国精密和超精密加工水平具有重要的意义。 现有的磁场辅助抛光技术，由于抛光体是柔性的，可用于各种复杂内外型面的高 精度抛光。如磁流体或磁流变液抛光、磁性研磨，均属于游离磨料加工。现有磁性游离磨料 研磨抛光存在的问题是磁性游离磨粒在抛光过程中，其运动速度、轨迹、抛光载荷等都无 法有效控制，利用外加磁场产生的磁力作为磁性磨料抛光的驱动力，具有加工效率低、抛光 时间长并会造成一定程度环境污染的缺点。 相比于磁场辅助抛光技术，磁场辅助成型磨石由于颗粒与基体粘结，基体材料可 产生比磁场力更大的剪切作用力，因而抛光效率更高，试验证明抛光可获得优于传统的磁 场辅助抛光方法的表面质量。磁场辅助成型磨石的抛光效率与抛光质量与该混合体中的颗 粒分布均匀性有着密切的联系。而在磁场辅助成型磨石的制备过程中仅仅依靠外加磁场的 作用控制颗粒分布的均匀性的方法存在一定的局限性。传统的磁场辅助成型磨石制备方法 是将磁性颗粒、磨粒和粘结剂的混合液注入模具后，直接施加外部磁场，由于粘结剂固化过 程中热胀冷縮的关系，磁场辅助成型磨石固结成型后局部易出现较大縮孔等缺陷，导致成 型磨石质量降低。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种磁场辅助成型磨石的 制备方法，可替代通用的磨削抛光用磨石，提高加工的效率与表面加工质量；实现各种异型曲面、复杂曲面以及其他传统方法无法精加工的零件表面的精密研磨抛光；提高磁场辅助 成型磨石制备过程中颗粒分布的均匀性，从而提高磁场辅助成型磨石的抛光效率和改善其 抛光质量；减小磁场辅助成型磨石成型过程中由于热胀冷縮而形成的较大縮孔等缺陷，使 颗粒分布更加均匀；具有制备工艺简单，生产成本低，抛光效率高，抛光效果好，易于实现大 批量生产和小批量单个制造的特点。 为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是一种磁场辅助成型磨石的制备方 法，包括以下步骤 第一，将体积百分比为12. 5% 50%的粒度为80 500目的磁性颗粒、体积百分 比为12. 5% 50%粒度为80 500目的非磁性磨粒以及体积百分比为33% 60%粘结 剂置入容器中混合并充分搅拌； 第二，将搅拌均匀的混合料注入非导磁性模具中，并对模具施加振动， 第三，在保持振动搅拌的情况下，对该混合形成的混合料以0.417mT/s 4. 167mT/s的速度施加磁场2分钟至50 500mT并保持恒定不变； 第四，振动5 10分钟后去除振动，保持外加磁场强度恒定直到上述混合料固化 成型； 第五，去除磁场，取出磁场辅助成型磨石即可脱模，并修整飞边、毛剌。 上述磁场辅助成型磨石可在工件中浇铸成型。未固化前为混合料，固化后成为与工件被加工面相匹配的固体磨石。 上述磁场辅助成型磨石在固化过程中施加振动搅拌，其施加方式可以为机械振动 搅拌或超声波振动搅拌法；机械振动搅拌，其振动频率为2 200Hz，振幅为1 10mm ;超声 波振动搅拌，其频率为1 200KHz，输出功率为20 1000w。 上述磁场辅助成型磨石在固化过程中施加外加磁场，其施加方式可以为电磁式或 永磁式或者电磁与永磁混合施加方式。 上述磁场辅助成型磨石中磁性颗粒为软磁性颗粒。 上述磁场辅助成型磨石中磁性颗粒为羟基铁粉、还原铁粉其中之一种或两种的混 合物，当为两种混合物时，其体积比为任意比。 上述磁场辅助成型磨石中的非磁性颗粒为金刚石、金刚砂、刚玉、陶瓷粉中之一种 两种以上的混合物，当为两种以上的混合物时，其体积比为任意比。 上述磁场辅助成型磨石中粘结剂为以丙烯酸酯、环氧树脂为主体的慢干型粘合剂，如慢干型AB胶，环氧树脂AB胶。其主要用途是使颗粒悬浮于粘结剂中却又不影响颗粒的流动性，固结后又要具有较强的结合力，并且能够满足抛光研磨的要求。 本专利技术的有益效果由于磁场辅助成型磨石在固化以前，颗粒在粘结剂中处于游离状态，可将其注入任意形状任意尺寸的模具空腔中凝固成型，故而磁场辅助成型磨石可应用于复杂型面的抛光。由于磨石在第二步和第三步的制备过程中，微小的振动可以促使游离的磁性颗粒和磨粒形成更规则的排布，并且增加磁性颗粒和磨粒的流动性能，从而使磨石成型后颗粒分布状况更加均匀。磁场辅助成型磨石抛光实验表明，本专利技术方法制备所得磁场辅助成型磨石比传统的方法制备所得磨石的材料去除率高，表面质量好。 本专利技术制备而成的磁场辅助成型磨石，装夹于通用抛光研磨设备上，可实现对机械零件的平面、内外圆表面、复杂曲面、异型曲面的精密抛光研磨加工，加工后零件表面粗糙度Ra值可达O. lum以下。具体实施例 实施例1 —种，包括以下步骤 第一，按体积量取体积百分比为18.8%的120目的羟基铁粉、体积百分比为 31. 2%的120目的金刚砂与体积百分比为50%的环氧树脂粘结剂； 第二，将羟基铁粉和金刚砂混料搅拌均匀，再与环氧树脂粘结剂进行均匀搅拌至 羟基铁粉和金刚砂均被完全湿润，将搅拌均匀的混合料注入直径为10mm的塑料圆柱形模 具中，注入完后封闭注入口，在模具外侧施加频率为10Hz，振幅为5mm的机械振动； 第三，在保持振动搅拌的情况下，在模具外侧利用电磁场对该混合形成的混合料 以0. 667mT/s的速度施加磁场2分钟直到80mT并保持恒定不变； 第四，待外加磁场恒定2分钟后去除机械振动，保持80mT外加磁场固化24小时， 磁场辅助成型磨石固化成型； 第五，去除磁场，取出磁场辅助成型磨石即可脱模，并修整飞边、毛剌。 实施例2 —种，包括以下步骤 第一，按体积量取体积百分比为12.5%的120目的羟基铁粉、体积百分比为 37. 5%的120目的刚玉与体积百分比为50%的环氧树脂粘结剂； 第二，将羟基铁粉和刚玉混料搅拌均匀，再与环氧树脂粘结剂进行均匀搅拌至羟 基铁粉和刚玉均被完全湿润，将搅拌均匀的混合料注入直径为10mm的塑料圆柱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁场辅助成型磨石的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：第一，将体积百分比为１２．５％～５０％的粒度为８０～５００目的磁性颗粒、体积百分比为１２．５％～５０％粒度为８０～５００目的非磁性磨粒以及体积百分比为３３％～６０％粘结剂置入容器中混合并充分搅拌；第二，将搅拌均匀的混合料注入非导磁性模具中，并对模具施加振动，第三，在保持振动搅拌的情况下，对该混合形成的混合料以０．４１７ｍＴ／ｓ～４．１６７ｍＴ／ｓ的速度施加磁场２分钟至５０～５００ｍＴ并保持恒定不变；第四，振动５～１０分钟后去除振动，保持外加磁场强度恒定直到上述混合料固化成型；第五，去除磁场，取出磁场辅助成型磨石即可脱模，并修整飞边、毛刺。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱永生，钟伟，张征凯，曹玉新，张优云，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]