專利名稱：磨料砂輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磨料砂輪，更嚴(yán)格地說，涉及帶有有機(jī)粘合劑的磨料砂輪，這種砂輪特別應(yīng)用于磨削刃，研磨，表面磨削，去毛刺，或更一般地說，用于通常不同類型的機(jī)械加工。
已知的磨料砂輪含有嵌入以有機(jī)樹脂(例如酚醛樹脂或聚亞酰胺樹脂類)為基礎(chǔ)的基體中的磨料顆粒。為了使這些砂輪有良好的機(jī)械性能，通常用玻璃纖維使基體增強(qiáng)。在磨削過程中，由于摩擦作用而使砂輪的加熱可能造成有機(jī)樹脂性能降低，有機(jī)樹脂(至少是表面上的)不再能夠把磨料顆粒保持住。因此，磨料砂輪的直徑就一點(diǎn)一點(diǎn)地減小，直到砂輪需要更換。
本發(fā)明的目的是使帶有有機(jī)粘合劑的磨料砂輪的壽命得到改善。
本發(fā)明的主題是一種包括嵌入有機(jī)粘合劑中的磨料顆粒的磨料砂輪，并且該砂輪另外包括金屬纖維形式的加強(qiáng)件。
考慮到其稍高的成本，可以與傳統(tǒng)的加強(qiáng)纖維(如玻璃纖維)一起使用金屬纖維。一方面，金屬加強(qiáng)纖維有利地替代玻璃纖維，并使在等價(jià)的纖維數(shù)量下顯著地改善機(jī)械性能；另一方面，這種類型的加強(qiáng)件是良好的導(dǎo)熱體，這就使得熱在整個(gè)砂輪的體積上很好地消散，因此減小了有機(jī)物質(zhì)降質(zhì)的危險(xiǎn)。另外更有利的是，金屬加強(qiáng)件的導(dǎo)電性質(zhì)使得可以利用無接觸性的傳感器對砂輪的磨損進(jìn)行檢查。
金屬纖維最好有下面的尺寸特點(diǎn)其長度為5至30毫米，最好為10至20毫米。最好把它們選擇為帶條的形式，具體地說，其寬度為0.5至7毫米，特別是由1到5毫米，而厚度為小于0.5毫米，特別是為約0.2至0.3毫米的量級。
最好，把這些金屬纖維選擇為金屬＂玻璃＂。這個(gè)詞表明其是以玻璃狀態(tài)固化的金屬材料，它可以通過被稱為超快驟冷的工藝過程專門地獲得。關(guān)于這種技術(shù)的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)可以特別是參考法國專利文件第FR-2,486,838號，對應(yīng)于美國專利文件第US-4,520,859號和第US-4,562,877。事實(shí)上，其包括將由一噴射孔出來的熔融金屬的射流進(jìn)行突然冷卻，在噴射孔的上面有一條以高速運(yùn)行的帶。在所述帶的面的相對著的一個(gè)表面，并在與金屬或合金或熔融金屬相接觸的區(qū)域附近至少有一個(gè)沉箱，它包括用于處于壓力下(最好處在低溫下)的流體的至少一個(gè)噴射孔，這樣，在沉箱與帶之間產(chǎn)生了一個(gè)流體軟墊，這使得帶在沉箱上沒有摩擦。當(dāng)熔融金屬或合金與帶接觸時(shí)，它受到被稱之為超快驟冷的作用，并被固化形成處于玻璃狀態(tài)的金屬絲帶。
這些玻璃狀的金屬帶條有相當(dāng)優(yōu)越的性質(zhì)它們有特別專門的可延展性和＂柔軟性＂，同時(shí)在機(jī)械上強(qiáng)度特別大。當(dāng)然，也可以采用任何其它可以得到這種金屬＂玻璃＂的驟冷工藝過程。
在本發(fā)明范圍內(nèi)所采用的金屬玻璃可以以AxB1-x類型的合金為基礎(chǔ)，其中A包括一種或多種過渡金屬(鐵，鉻，鎳，錳，鈷等)，而B包括一種或多種非金屬(磷，碳，硅，硼等)，其中x為A的原子分?jǐn)?shù)，其可以特別地是0.8的量級。金屬玻璃也可以是例如玻璃狀的生鐵。
通常采用的金屬纖維或帶條的體積比例為所制作的砂輪的總體積的1到4％。機(jī)械強(qiáng)度隨著所采用的纖維的數(shù)量而增加；然而，在把混合物加壓成型和使樹脂聚合之前，砂輪的體積也會增加，結(jié)果造成當(dāng)纖維或帶條超過一定體積時(shí)澆鑄和脫模操作可能變得非常困難。用大約代表所制作的砂輪的總體積的1.2到4％的纖維或帶條體積，且更為平常的，用砂輪總體積的2至3％的量級的纖維或帶條能得到非常滿意的結(jié)果。
制作按照本發(fā)明的砂輪所采用的有機(jī)粘合劑最好是以酚醛樹脂和/或聚亞酰胺樹脂為基礎(chǔ)的。以已知的方式嵌入這種粘合劑中的磨料顆粒最好由鋁型的陶瓷材料制成，它也可以包括少量的雜質(zhì)或＂摻雜物＂，特別是鋅、鐵類的金屬的痕跡量。
這些磨料顆粒最好相應(yīng)于砂輪的總體積的40到70％的體積，特別是所述體積的大約50到65％。實(shí)際上，顆粒的這一比例可以隨著砂輪所要求的研磨性能改變。
類似地，這些磨料顆粒為圓球或小棒形式的顆粒，其平均直徑(或長度)為0.1到3毫米，特別是大約1.5毫米。必須根據(jù)砂輪的用途(特別是所得到的工件的拋光程度)選定顆粒的尺寸。
本發(fā)明的目的、方法、其它細(xì)節(jié)和有利的特點(diǎn)由下面參考著附圖給出的描述看得更清楚，附圖示出

圖1是說明按照先有技術(shù)的砂輪和按照本發(fā)明的砂輪的機(jī)械性質(zhì)的比較曲線；和圖2是按照先有技術(shù)的砂輪和按照本發(fā)明的砂輪的熱傳導(dǎo)性的比較曲線。
把磨料的細(xì)粒與粘合劑(在現(xiàn)在的情況下為酚醛樹脂)和加強(qiáng)用的纖維或帶條揉和在一起而得到帶有有機(jī)粘合劑的磨料砂輪。加強(qiáng)用的纖維的分布應(yīng)該盡可能地均勻。當(dāng)把混合物制備好之后，對它稱重，并把它倒入加壓模具中。隨后，在加熱加壓的條件下獲得砂輪，再把它送入烘箱，在烘箱中在高至180℃量級的溫度下使樹脂聚合，平均聚合時(shí)間約為24至36小時(shí)。
所采用的加強(qiáng)用的纖維最好是薄的金屬玻璃帶條，這種帶條由在連續(xù)運(yùn)動(dòng)的冷基底物(通常為一個(gè)輪子)上澆鑄使其驟冷來獲得。在這種情況下，它們是通過超快驟冷獲得的無定形的鑄鐵帶條，類似于由上面提到的專利中所描述的過程可以得到的那些帶條。它們的長度約為15毫米，寬度約為2至3毫米，厚度為0.2至0.3毫米。
最好以所制作的砂輪的一個(gè)可變的體積百分?jǐn)?shù)的比例添加金屬帶條，此百分?jǐn)?shù)為1％至4％，如下面將詳細(xì)解釋的那樣。在固化之前混合物的體積會相當(dāng)大地膨脹，當(dāng)充滿模具時(shí)，在加壓操作之前，以及后來在脫模的過程中，這可能出現(xiàn)一些問題。這就是為什么最好把金屬帶條的體積限制在不多于4％。另外可以注意到的是，纖維的數(shù)量越少，制備均勻的混合物越容易。
另外，從本發(fā)明的觀點(diǎn)看來，此外，強(qiáng)調(diào)這樣一點(diǎn)是重要的，加壓操作和帶條呈有足夠高的長/寬比的長且平的形狀使這些帶條有利于在與砂輪的軸線垂直的平面中更好的準(zhǔn)直。當(dāng)砂輪在其切削邊緣工作時(shí)，這樣所造成的加強(qiáng)纖維的徑向的排列促使熱量朝向砂輪的中心部分的傳遞，結(jié)果使得熱量在整個(gè)砂輪上耗散。
在現(xiàn)在的情況下，磨料顆粒由鋁制成，顆粒的形狀為平均直徑約為1.5毫米，并且以相應(yīng)于大約砂輪的總體積的62％的數(shù)量結(jié)合到粘合劑中。
從其機(jī)械性能和其熱行為的角度對按照本發(fā)明的砂輪進(jìn)行了測試，把結(jié)果與同樣尺寸和相同成份(除了加強(qiáng)用的纖維的性質(zhì)不同，并且，它們的數(shù)量可能不同之外)的參考砂輪作比較。這些參考砂輪包括4％體積的所謂加強(qiáng)用的玻璃纖維。
所測試的砂輪的形狀為圓環(huán)形，其外徑為610毫米，內(nèi)徑為203毫米，高度為76毫米。以通常為60與80米/秒之間的邊緣速度使用這種類型的砂輪；然而，作為一種安全的標(biāo)準(zhǔn)，希望其高于150米/秒的破裂速度。參考砂輪在5380轉(zhuǎn)/分(即171米/秒)速度下破裂。按照本發(fā)明的帶有2％的金屬纖維的砂輪在5000轉(zhuǎn)/分(即160米/秒)下破裂。按照本發(fā)明的帶有4％的金屬纖維的砂輪承受住了5400轉(zhuǎn)/分的旋轉(zhuǎn)而沒有明顯的損壞。
按照本發(fā)明的砂輪的極好的機(jī)械性能也可以由下面的破壞試驗(yàn)非常清楚地看出把一個(gè)直徑26毫米，高度20毫米的實(shí)心圓柱形砂輪在其切割邊緣夾緊在兩個(gè)鉗口之間，把此二鉗口夾緊，直到砂輪破壞。所得到的破壞似乎是類似于拉伸破壞的一種破壞，因此，對磨料砂輪的實(shí)際性能是非常有意義的。對一系列8個(gè)試驗(yàn)件(對每個(gè)系列由1到8任意編號)測量的破壞時(shí)的壓力值示于圖1。第一系列對應(yīng)于參考組份的試件，即帶有4％的玻璃纖維的一個(gè)加強(qiáng)件。另兩個(gè)系列(標(biāo)號為試驗(yàn)No.1或試驗(yàn)No.2)相應(yīng)于按照本發(fā)明的組份，即在試驗(yàn)No.1的情況下為1.41％體積的金屬帶條，而在試驗(yàn)No.2的情況下為4％體積的金屬帶條。相對于參考砂輪的平均增大值在試驗(yàn)No.1的情況下為8％。在試驗(yàn)No.2的情況下為24％。
此外，把一第一控制桿(其組份相應(yīng)于參考砂輪)和一第二控制桿(其組份相應(yīng)于試驗(yàn)No.1的砂輪)置于加熱到大約170℃的兩塊加壓臺板之間來檢驗(yàn)砂輪的熱性能。借助于兩個(gè)熱電偶每分鐘測量桿的溫度。在圖2中示出所測到的值(圓點(diǎn)相應(yīng)于參考桿的溫度，方塊相應(yīng)于試驗(yàn)No.1)。在大約一刻鐘的時(shí)間之后，在對應(yīng)于按照本發(fā)明的桿的情況下，桿的溫度穩(wěn)定在約55-56℃的值。因此，對應(yīng)于按照本發(fā)明的砂輪的桿明顯地比對應(yīng)于參考砂輪的桿被加熱得高，這表明它失去了它的絕熱性能的一大部分。另外，有圖2可以看出，按照本發(fā)明的桿的溫度的上升稍微快一些，這更是特別有利的。這樣，清楚地證明了帶條的金屬特性的效果。
還有，在按照本發(fā)明的砂輪中金屬的數(shù)量足夠地大，以使得可以靠無接觸傳感器進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，這可以使例如系統(tǒng)地檢查砂輪的外徑的大小，從而檢查其磨損的情況。
最后，強(qiáng)調(diào)這樣一點(diǎn)是重要的，即按照本發(fā)明的砂輪不僅在機(jī)械上更堅(jiān)固耐用，而且使得它可以提高所磨削的工件的機(jī)械加工質(zhì)量按照本發(fā)明的砂輪使得熱更快地被排除，這防止了被磨削的工件變黑，或由于過度地加熱而被＂燒焦＂。
權(quán)利要求
1.一種包括嵌入到有機(jī)粘合劑中的磨料顆粒的磨料砂輪，其特征在于，它也包括金屬纖維形式的一個(gè)加強(qiáng)件。
2.按照權(quán)利要求1所述的砂輪，其特征在于，金屬纖維的長度為5至30毫米，最好為10至20毫米。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的砂輪，其特征在于，金屬纖維的形式為帶條。
4.按照權(quán)利要求3所述的砂輪，其特征在于，金屬帶條的厚度為小于0.5毫米，特別是在0.2與0.3毫米之間。
5.按照權(quán)利要求3或4所述的砂輪，其特征在于，金屬帶條的寬度為0.5至7毫米之間，特別是由1到5毫米。
6.按照上述權(quán)利要求之一所述的砂輪，其特征在于，金屬纖維由金屬＂玻璃＂制成，這種金屬“玻璃”特別是通過把熔融的金屬噴射在連續(xù)運(yùn)動(dòng)的基底物上使之超快驟冷所得到的。
7.按照上述權(quán)利要求之一所述的砂輪，其特征在于，金屬纖維是以無定形生鐵為基礎(chǔ)的。
8.按照上述權(quán)利要求之一所述的砂輪，其特征在于，以砂輪的總體積的1到4％的體積比例添加金屬纖維，特別是以所述體積的2到3％添加。
9.按照上述權(quán)利要求之一所述的砂輪，其特征在于，有機(jī)粘合劑是以酚醛樹脂和/或聚亞酰胺樹脂為基礎(chǔ)的。
10.按照上述權(quán)利要求之一所述的砂輪，其特征在于，磨料顆粒由鋁型的陶瓷制成，可以選擇性地帶有鋅、鐵類金屬的痕跡量。
11.按照上述權(quán)利要求之一所述的砂輪，其特征在于，磨料顆粒相應(yīng)于砂輪的總體積的40到70％的體積，特別是所述體積的大約50到65％。
12.按照上述權(quán)利要求之一所述的砂輪，其特征在于，磨料顆粒為圓球或小桿形式的顆粒，其平均直徑為0.1到3毫米，特別是大約1.5毫米。
13.按照上述權(quán)利要求之一所述的砂輪，其特征在于，加強(qiáng)用的金屬纖維最好在垂直于砂輪軸線的平面中準(zhǔn)直。
全文摘要
一種帶有有機(jī)粘合劑的磨料砂輪，它包括金屬纖維形式的一個(gè)加強(qiáng)件。最好，這些纖維為“玻璃狀”的金屬帶條的形式；本發(fā)明的砂輪具有更為優(yōu)越的耐用性及有更高的導(dǎo)熱性。
文檔編號B24D3/02GK1126964SQ9519029
公開日1996年7月17日 申請日期1995年4月11日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月12日
發(fā)明者B·布發(fā)特, P·米歇列蒂, M·布斯凱 申請人:諾頓有限公司