[发明专利]具有多重化磨料颗粒结构的带涂层磨料制品及制备方法

说明书

本发明提供了一种方法，所述方法通常涉及分别用单个磨料颗粒填充生产工具中的腔体的步骤。将填充的生产工具与带树脂涂层的背衬对准，以将所述磨料颗粒传送至所述带树脂涂层的背衬。将所述磨料颗粒从所述腔体传送至所述带树脂涂层的背衬上，并从与所述带树脂涂层的背衬对准的位置移除所述生产工具。固化所述树脂层后，施加并固化复胶层，并且利用合适的转换设备将带涂层磨料制品转换为片材、盘或带。

技术领域

本公开广义地涉及磨料颗粒以及使用磨料颗粒制备各种磨料制品的方法。

背景技术

带涂层磨料制品通常通过将磨料颗粒滴涂或静电涂覆到带树脂涂层的背衬上而实现涂覆。在这两种方法中，静电涂覆通常为优选的，因为它为纵横比不为1的晶粒提供了一定程度的取向控制。一般来讲，磨料颗粒及其切削点的位置和取向对于决定磨料性能很重要。

发明内容

磨料制品中磨料颗粒相对于切削方向的取向很重要。切削效率和磨料颗粒碎裂机制随着磨料颗粒取向而变化。对于三角形磨料颗粒，为改善切削和破碎情况，一般优选磨料制品和/或工件的相对运动使得三角形的边缘而不是三角形的面参与切削运动。如果三角形的面暴露于切削方向上，通常三角形将会在靠近基部和磨削平面外碎裂，导致该特定三角形磨料颗粒无法再发挥研磨作用。

磨料制品中磨料颗粒的间距也很重要。常规方法诸如滴涂和静电沉积等提供了随机分布的间距和间隙，随机团聚通常导致其中两个或三个成型磨料颗粒最终在靠近成型磨料颗粒的顶端或上表面处彼此接触，其中所述成型磨料颗粒被布置为彼此呈随机角度。团块大致类似于由两个成型磨料颗粒向彼此倾斜而形成的锥体。随机团聚可导致切削性能较差，其原因包括：成型磨料颗粒相对于预期的相对运动未能很好地对准；这些区域内局部放大的磨损随磨料的使用而变平；以及在使用过程中由于相互机械增强作用的存在而导致团块中的成型磨料颗粒无法适当地碎裂和破碎。这导致晶粒钝化和磨平，相比于其中成型磨料颗粒具有更特定的图案和间距的带涂层磨料制品，通常覆以来自工件的金属导致不期望的热量积聚。

基于上述原因，期望拥有替代方法和设备以用于彼此接近的磨料颗粒(尤其是成型磨料颗粒)的定位和取向，同时避免静电和滴涂方法引起的聚集问题。

待审的PCT专利申请PCT/US2014/069726、PCT/US2014/071855和PCT/US2014/069680公开了制备磨料制品的方法、用于制备磨料制品的设备和用于磨料颗粒定位系统的生产工具，这些专利申请以引用方式并入本文。本发明提供了一种具有多个尺寸被设定为容纳单个成型磨料颗粒的腔体的生产工具，该生产工具用于将成型磨料颗粒精确定位、旋转取向并传送至带涂层背衬，从而形成工程化磨料层，其中针对特定的磨削应用，可预先确定和控制磨料层中的各个成型磨料颗粒的大部分、60％、70％、80％、90％或95％的X-Y间距和旋转取向。

发明人现已确定，当成型磨料颗粒的厚度减小至生产工具的腔体开口宽度的一半以下时，意外发现这使得两个、三个或甚至四个或更多个成型磨料颗粒能够填充到生产工具的每个腔体中，同时其取向的方式与之前使用的单个较大的成型磨料颗粒相同。在一定的磨削条件下，彼此接近且处于相同径向取向的两个或更多个成型磨料颗粒比具有相等的总体厚度的单个成型磨料颗粒提供了更优异的磨削效果，并且避免了上文所述的随机团聚问题。因此，本发明提供了一种具有多个尺寸被设定为容纳至少两个成型磨料颗粒的腔体的生产工具，该生产工具用于将成型磨料颗粒精确定位、旋转取向并传送至带涂层背衬，从而形成具有多重化磨料结构的工程化磨料层，其中针对特定的磨削应用，可预先确定和控制磨料层中的各个成型磨料颗粒的至少30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或95％的X-Y间距和旋转取向。