一種磁場控制磨粒排布砂輪的生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及精密光整加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種磁場控制磨粒排布砂輪的生產(chǎn)方法，適用于微小非球面光學(xué)零部件及其模具的精密磨削加工。
【背景技術(shù)】
[0002]高精度光學(xué)系統(tǒng)中廣泛使用高質(zhì)量的非球面鏡。問題在于，這些光學(xué)零部件及其模具的加工和制造的要求非常高。在硬脆材料的微小非球面透鏡及其光學(xué)模具的制造技術(shù)中，最為有效的保持高形狀精度和高表面質(zhì)量創(chuàng)成的手段是采用微小直徑的微粉質(zhì)砂輪進(jìn)行斜軸透鏡納米磨削。為適應(yīng)微小非球面等微結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的磨削要求，微結(jié)構(gòu)斜軸鏡面磨削工藝對砂輪有以下要求:1)為獲得表面質(zhì)量均勻的超光滑表面，必須保證構(gòu)成砂輪磨料層的磨粒的粒徑均勻，且磨粒的分布也盡可能均勻；2)砂輪直徑必須足夠小，不易變形，其剛性必須滿足pv-100nm以下高面型精度的要求；3)必須采用微粉結(jié)構(gòu)從而可使被加工件達(dá)到納米級的表面粗糙度和低亞表面損傷。
[0003]而傳統(tǒng)的砂輪顯然存在一個(gè)缺陷，那就是構(gòu)成其磨料層的磨粒分布不均勻，由于這一缺陷造成了砂輪的磨料層表面粗糙度不均勻，從而無法獲得精確的磨削效果。因此，如何獲得磨料層磨粒有序分布的技術(shù)手段，是微細(xì)砂輪生產(chǎn)中必須考慮的問題。日本名古屋大學(xué)的梅原德次教授與中國西安交通大學(xué)的朱永生教授合作，共同研究開發(fā)出了一種固態(tài)磁性復(fù)合拋光體。這種拋光體實(shí)際上是一種可固化的磁流變液，它由磁性顆粒、磨粒以及高分子聚合物，如樹脂，按照一定比例混合而成。高溫狀態(tài)下該高分子聚合物融化，使得MAGIC(英文Magnetic Intelligent Compounds的縮寫，中文譯文為磁性智能復(fù)合材料)成為一種磁流體或磁流變液，這種磁流體或磁流變液在外加磁場的作用下經(jīng)冷卻固化即可作為研磨體或拋光體的材料。上述MAGIC磨石材料的制備過程是將攪拌均勻的MAGIC流體倒入所需要拋光的工件，然后外加固定磁場，在磁場的作用下冷卻形成MAGIC磨石。這種磨石可用于復(fù)雜型面及狹小型面的內(nèi)表面的機(jī)械化拋光，但是沒有利用旋轉(zhuǎn)磁場的控制。中國北京清華大學(xué)的王先奎教授針對其鏡面程度的表面粗糙度和高形狀精度的超精密鏡面磨削加工的要求，提出了采用電解調(diào)整后的樹脂-金屬復(fù)合結(jié)合劑金剛石微分砂輪的方法來解決這一問題。但他也僅僅只對直徑為0 200mm的SD1500(中文譯文為1500#人造金剛石)砂輪進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，沒有提出最終解決方案，更沒有針對直徑小于0 10_的砂輪提出解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種磁場控制磨粒排布砂輪的生產(chǎn)方法，使用這種方法能夠制造出其磨料層的磨粒粒徑均勻、磨粒分布均勻、小巧而不易變形的微粉級磁控金剛石砂輪。
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種磁場控制磨粒排布砂輪的生產(chǎn)方法，所述磁場控制排布砂輪的生產(chǎn)方法如下:
[0006](1)備料:依次按70?95:30?40:30?50重量比取用金剛石微粉磨粒、羥基鐵粉、樹脂混合并均勻攪拌得混合物備用；
[0007](2)加熱:將步驟(1)所得攪拌均勻的混合物進(jìn)行加熱處理，加熱溫度范圍為70°C?120°C，為防止氣泡產(chǎn)生，可添加消泡劑；
[0008](3)澆注:將步驟(2)所得經(jīng)過加熱處理的混合物澆注入預(yù)設(shè)之磁場控制磨粒排布砂輪模具內(nèi)，同時(shí)向模具內(nèi)澆注物施加通過固定磁體或速度可調(diào)的旋轉(zhuǎn)磁體獲得的磁場，或者施加電磁場，使模具內(nèi)澆注物的磁性物質(zhì)即上述羥基鐵粉在磁場作用下規(guī)則排列，進(jìn)而使得澆注物內(nèi)的金剛石微粉磨粒也規(guī)則排列，然后冷卻10?60min，待模具內(nèi)澆注物凝固成型即可脫模得成品。
[0009]本發(fā)明的有益效果是，使用這種方法生產(chǎn)的磁場控制磨粒排布砂輪產(chǎn)品，其磨料層的磨粒粒徑均勻、磨粒分布亦均勻，且體形小巧而不易變形，在超精密磨削加工時(shí)可以使被磨削表面質(zhì)量均勻，由于成本降低而質(zhì)量提高故同時(shí)也是一種符合綠色環(huán)保要求的加工工藝。
【具體實(shí)施方式】
[0010]實(shí)施例1
[0011](1)、取金剛石微粉磨粒70克、羥基鐵粉30克、樹脂30克混合并均勻攪拌；
[0012](2)、將步驟(1)所得混合物進(jìn)行加熱處理，溫度范圍為70°C?120°C，為防止氣泡產(chǎn)生，加熱處理時(shí)加入消泡劑5克；
[0013](3)、將步驟(2)所得混合物澆注入預(yù)設(shè)之磁場控制磨粒排布砂輪模具內(nèi)，同時(shí)向模具內(nèi)澆注物施加通過固定磁體或速度可調(diào)的旋轉(zhuǎn)磁體獲得的磁場，使模具內(nèi)澆注物的上述羥基鐵粉在磁場作用下規(guī)則排列，使?jié)沧⑽飪?nèi)的金剛石微粉磨粒也規(guī)則排列，然后冷卻10?60min，待模具內(nèi)澆注物凝固成型脫模得成品。
[0014]實(shí)施例2
[0015](1)、取金剛石微粉磨粒95克，羥基鐵粉40克、樹脂50克混合并均勻攪拌；
[0016](2)、將步驟(1)所得混合物進(jìn)行加熱處理，溫度范圍為70°C?120°C ；
[0017](3)、將步驟(2)所得混合物澆注入預(yù)設(shè)之磁場控制磨粒排布砂輪模具內(nèi)，同時(shí)向模具內(nèi)澆注物施加電磁場，使模具內(nèi)澆注物的上述羥基鐵粉在磁場作用下規(guī)則排列，使?jié)沧⑽飪?nèi)的金剛石微粉磨粒也規(guī)則排列，然后冷卻10?60min，待模具內(nèi)澆注物凝固成型脫模得成品。
[0018]本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，凡與上述實(shí)施例結(jié)構(gòu)相同，或者采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均屬于本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種磁場控制磨粒排布砂輪的生產(chǎn)方法，該方法采用如下原料和工藝步驟: (1)備料:依次按70?95:30?40:30?50重量比取用金剛石微粉磨粒、羥基鐵粉、樹脂混合并均勻攪拌得混合物備用； (2)加熱:將步驟(1)所得混合物進(jìn)行加熱處理，加熱溫度范圍為70°C?120°C，加消泡劑； (3)澆注:將步驟(2)所得混合物澆注入預(yù)設(shè)磁場控制磨粒排布砂輪模具內(nèi)，同時(shí)向模具內(nèi)澆注物施加通過固定磁體或速度可調(diào)的旋轉(zhuǎn)磁體獲得的磁場，或施加電磁場，使所述的模具內(nèi)澆注物羥基鐵粉在磁場作用下規(guī)則排列，使所述的澆注物內(nèi)的金剛石微粉磨粒也規(guī)則排列，冷卻10?60min，脫模得成品。
【專利摘要】一種磁場控制磨粒排布砂輪的生產(chǎn)方法，該方法采用如下原料和工藝步驟：(1)依次按70～95：30～40：30～50重量比取用金剛石微粉磨粒、羥基鐵粉、樹脂混合攪拌；(2)加熱處理，溫度范圍為70℃～120℃；(3)注入磁場控制磨粒排布砂輪模具，施加電磁場，使?jié)沧⑽锏牧u基鐵粉與金剛石微粉磨粒規(guī)則排列，冷卻，脫模得成品。使用這種方法生產(chǎn)的磁場控制磨粒排布砂輪產(chǎn)品，其磨料層的磨粒粒徑均勻、磨粒分布亦均勻，且體形小巧不易變形，超精密磨削加工時(shí)可使被表面質(zhì)量均勻，成本降低而質(zhì)量提高，是一種符合綠色環(huán)保要求的加工工藝。
【IPC分類】B24D18/00
【公開號】CN105269475
【申請?zhí)枴緾N201410321654
【發(fā)明人】尹韶輝, 陳逢軍, 卿宏軍
【申請人】常州湖南大學(xué)機(jī)械裝備研究院
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2014年7月7日