TW201347921A

TW201347921A - 自潤性砂輪

Info

Publication number: TW201347921A
Application number: TW101117982A
Authority: TW
Inventors: I-Chiao Lin; Chien-Min Sung
Original assignee: Ritedia Corp
Priority date: 2012-05-21
Filing date: 2012-05-21
Publication date: 2013-12-01
Also published as: CN103419142A

Abstract

本發明係有關於一種自潤性砂輪，包括：有一基材、一結合劑、一磨料及一添加劑，其中，該基材之含量至少佔總重量之55重量百分比，而該結合劑、該磨料及該添加劑之含量小於總重量之45重量百分比。因此，本發明自潤性砂輪可藉由混入添加劑以提供砂輪與工件之間的潤滑效果，並提升工件之表面平坦度。

Description

自潤性砂輪

本發明係關於一種自潤性砂輪，尤指一種適用於研磨玻璃切割面之自潤性砂輪。

一般砂輪係利用磨料和結合劑混合經壓坯、乾燥、焙燒而製成的，疏鬆的盤狀、輪狀等各種形狀的磨具。一般常見砂輪係用磨料和結合劑樹脂等製成的中央有通孔的圓形固結磨具，在使用時產生高速旋轉，可對金屬或非金屬工件的外圓、內圓、平面和各種型面等進行粗磨、半精磨和精磨以及開槽和切斷等。

大陸公開專利第CN 102059659號已揭露一種樹酯立方氮化硼(cBN)端面磨砂輪磨料層配方體系，在該前案的樹酯立方氮化硼砂輪配方中填加了石墨、冰晶石、二氧化矽，並且除去的三氧化鉻，其結合劑仍然使用酚醛樹脂，因而提供了高硬度、高韌性及磨粒附著力高之砂輪。然而，該前案並未提升砂輪之潤滑效果，因此在砂輪研磨工件時，在砂輪與工件間強烈的摩擦作用力將導致工件表面與砂輪發生高溫黏附，而引起工件磨削燒傷；此外，磨削產生的高溫也容易使立方氮化硼磨粒易受到熱損傷，進而使得研磨鈍化加速、損耗大及使用壽命縮短的情況出現。

因此，目前急需發展出一種自潤性砂輪，除可以改善砂輪與工件間的摩擦阻力，更可以解決工件在研磨過程中造成之表面缺陷，進而提升砂輪加工之表面平坦度與精度。

本發明之主要目的係在提供一種自潤性砂輪，俾能藉由混入添加劑，從而提升砂輪與工件之間的潤滑行為，以有效降低磨削溫度，避免研磨砂輪及工件受到熱損傷，進而提升加工品質。

為達成上述目的，本發明提供一種自潤性砂輪，包含：一基材、一結合劑、一磨料及一添加劑所組成，其中，基材之含量至少佔總重量之55 wt%(重量百分比)，而結合劑、磨料及添加劑之含量小於總重量之45 wt%。

於本發明中，基材可為陶瓷材料、有機材料、或金屬材料；其中，陶瓷材料可為氧化鋁、碳化矽、氮化鋁或其混合；另外，有機材料可為酚醛樹脂、環氧樹脂、聚酯樹脂、聚醯胺樹脂、聚亞醯胺樹脂、聚碳酸樹脂、聚苯乙烯樹脂或其混合；以上所述之基材之材料之選擇，其由精度要求與磨料種類來決定，而本發明並不侷限於此。

於本發明中，結合劑可為酚醛樹脂、環氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚乙烯醇樹脂或其混合；其中，在砂輪燒結成型之過程中，尤其是陶瓷基材或金屬基材之砂輪，其可藉由混入適量的結合劑，使砂輪燒結更緻密，避免研磨內部或表面形成孔隙而影響砂輪整體強度與研磨精度。

於本發明中，磨料可為碳化矽、立方氮化硼(cBN)或其混合，以增強其硬度；並且，磨料可佔總重量之5 wt%至40 wt%；此外，磨料粒徑範圍可為1微米至300微米，需視工件之強度與表面粗糙度而決定，本發明並未侷限於此。

於本發明中，添加劑可為六方氮化硼(hBN)、冰晶石、銅粉、二氧化矽粉末、聚氨酯(polyurethane,PU)、石墨或其混合；因此，可藉由調整添加劑成分之重量百分比含料，使得砂輪具有不同的耐磨性、自潤性或韌性等性質。

於本發明中，六方氮化硼之粒徑範圍可為1微米至100微米，可配合砂輪與工件組成成份而決定；此外，六方氮化硼佔總重量之0.5 wt%至10 wt%；因此，砂輪用於精磨工件時，尤其是研磨硬脆材料(如：玻璃之磨邊，陶瓷等)，其砂輪與工件間之機械滑擦和擠壓作用會使得六方氮化硼釋放成膜，從而提升砂輪與工件之間的潤滑行為，可有效降低磨削溫度；此外，在本發明中，六方氮化硼可具有不同的粒徑或濃度分佈，以調整砂輪表面的自潤性；再者，六方氮化硼可為經過各種表面處理之改質型六方氮化硼，例如，化學改質、熱處理、或電漿處理等方式，以調整六方氮化朋與砂輪基材之結合強度。

於本發明中，冰晶石可佔總重量之0.5 wt%至15 wt%，其可調整研磨砂輪之韌性。

於本發明中，銅粉可佔總重量之0.5 wt%至10 wt%，而二氧化矽粉末可佔總重量之0.5 wt%至15 wt%，其可提升研磨砂輪之耐磨性，並增加磨料與基材間的附著強度。

於本發明中，聚氨酯可佔總重量之0.5 wt%至10 wt%，使砂輪在研磨過程中可以形成孔洞，以產生更快的移除速率；此外，該石墨可佔總重量之0.5 wt%至10 wt%，以調整研磨砂輪之自銳性；是此，因聚氨酯與石墨具有兩種不同磨擦侵蝕抵抗能力，故可藉由調整單一含量或兩者間比例，使砂輪在研磨過程中其表面會產生選擇性地侵蝕，並留下有效的孔洞來達成散熱及排屑之功能。

以下係藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟習此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地了解本發明之其他優點與功效。本發明亦可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。

本發明之自潤性砂輪可根據砂輪的平坦度及精度之需求，並按照以下步驟製造而成：(1)提供適當含量之磨料、添加劑、結合劑及基材；(2)將磨料、添加劑、結合劑及基材混合攪拌均勻；(3)壓製形成砂輪毛胚；(4)對砂輪毛胚進行燒結成型，其中，加熱爐之燒結溫度及時間係根據基材之硬化溫度而決定，一般而言，陶瓷材料之硬化溫度介於800℃至1200℃，金屬材料之硬化溫度介於1200℃至1500℃，樹脂材料之硬化溫度介於150℃至400 ℃；(5)待砂輪完全硬化成型後，再進行焠火回溫，即完成砂輪成品之製備。

實施例一

本發明一較佳實施例之自潤性砂輪，可用於已切割玻璃之研磨拋光，其包括：60 wt%之酚醛樹脂為基材，30 wt%之碳化矽(粒徑30微米至60微米)為磨料，7 wt%之六方氮化硼及3 wt%之冰晶石為添加劑；之後，將配方混合，再利用機械設備持續攪拌10分鐘直至均勻以製作砂輪毛胚；之後，將砂輪毛胚放置加熱爐中，在加熱溫度200℃下，持續該溫度60分鐘至90分鐘進行真空燒結，使得基材、磨料及添加劑硬化成型，最後，進行焠火回溫，並從加熱爐取出成型砂輪；在此實施例中，由於砂輪內含有六方氮化硼成份，故在玻璃研磨過程中，可提供砂輪表面具有更佳的潤滑性，以避免被研磨玻璃因摩擦作用力或高溫而造成平坦度不佳之缺點。

實施例二

本發明另一較佳實施例之自潤性砂輪，可用於金屬模具之研磨拋光，其包括：55 wt%之氧化鋁及碳化矽混合粉末為基材，15 wt%之立方氮化硼(粒徑40微米)為磨料，2 wt%之丙烯酸樹脂為結合劑，及各種添加劑成份，例如，8 wt%之六方氮化硼(粒徑為9微米)、5 wt%之石墨、10 wt%之聚氨酯及5 wt%之二氧化矽粉末；之後，將配方混合，再利用機械設備持續攪拌10分鐘直至均勻以製作砂輪毛胚；之後，將砂輪毛胚放置加熱爐中，在加熱溫度1050℃下，持續該溫度60分鐘進行真空燒結，使得基材、磨料及添加劑硬化成型，最後，進行焠火回溫，並從加熱爐取出成型砂輪在此實施例中，由於砂輪內含有六方氮化硼及聚氨酯等添加劑，故在玻璃研磨過程中，可提供砂輪表面具有更佳的潤滑性及排屑能力，以避免被研磨玻璃因摩擦作用力或高溫而造成平坦度不佳之缺點，並同時提升研磨效果。

實施例三

本發明又另一較佳實施例之自潤性砂輪，其組成內容及含量與第一實施例大致相同，除了所用之六方氮化硼可透過化學改質處理之改質型六方氮化硼，使六方氮化硼添加劑與酚醛樹脂基材具有更佳的均勻分散及結合強度，進而提供砂輪表面具有更佳的潤滑性，並使被研磨玻璃具有更佳之表面平坦度。在此實施例中，六方氮化硼之表面改質係將六方氮化硼浸泡於高溫(約80℃至120℃)強酸溶液(硫酸、硝酸、鹽酸或氫氟酸)中，並持續攪拌24至48小時，使其形成表面含有烷氧或環氧基團之改質型六方氮化硼。另一方面，在此實施例中，更可以視需要而進一步調整六方氮化硼的粒徑與濃度(分佈均勻度)的變化，並未侷限於此。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

Claims

一種自潤性砂輪，而該研磨砂輪之材料包含有一基材、一結合劑、一磨料及一添加劑組成，其中，該基材之含量至少佔總重量之55 wt%，而該結合劑、該磨料及該添加劑之含量小於總重量之45 wt%。
如申請專利範圍第1項所述之自潤性砂輪，其中，該基材之材料係為陶瓷材料、有機材料、或金屬材料。
如申請專利範圍第2項所述之自潤性砂輪，其中，該陶瓷材料為氧化鋁、碳化矽、氮化鋁或其混合。
如申請專利範圍第2項所述之自潤性砂輪，其中，該有機材料為酚醛樹脂、環氧樹脂、聚酯樹脂、聚醯胺樹脂、聚亞醯胺樹脂、聚碳酸樹脂、聚苯乙烯樹脂或其混合。
如申請專利範圍第1項所述之自潤性砂輪，其中，該結合劑為酚醛樹脂、環氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚乙烯醇樹脂或其混合。
如申請專利範圍第1項所述之自潤性砂輪，其中，該磨料為碳化矽、立方氮化硼或其混合。
如申請專利範圍第6項所述之自潤性砂輪，其中，該磨料佔總重量之5 wt%至40 wt%。
如申請專利範圍第1項所述之自潤性砂輪，其中，該磨料粒徑範圍為1微米至300微米。
如申請專利範圍第1項所述之自潤性砂輪，其中，該添加劑為六方氮化硼、冰晶石、銅粉、二氧化矽粉末、聚氨酯、石墨或其混合。
如申請專利範圍第9項所述之自潤性砂輪，其中，該六方氮化硼之粒徑範圍為1微米至100微米。
如申請專利範圍第9項所述之自潤性砂輪，其中，該六方氮化硼佔總重量之0.5 wt%至10 wt%。
如申請專利範圍第9項所述之自潤性砂輪，其中，該六方氮化硼係為不同粒徑或濃度之分佈。
如申請專利範圍第9項所述之自潤性砂輪，其中，該六方氮化硼係為經過表面處理之改質型六方氮化硼。
如申請專利範圍第9項所述之自潤性砂輪，其中，該冰晶石佔總重量之0.5 wt%至15 wt%。
如申請專利範圍第9項所述之自潤性砂輪，其中，該銅粉佔總重量之0.5 wt%至10 wt%。
如申請專利範圍第9項所述之自潤性砂輪，其中，該二氧化矽粉末佔總重量之0.5 wt%至15 wt%。
如申請專利範圍第9項所述之自潤性砂輪，其中，該聚氨酯佔總重量之0.5 wt%至10 wt%。
如申請專利範圍第9項所述之自潤性砂輪，其中，該石墨佔總重量之0.5 wt%至10 wt%。