專利名稱：內(nèi)冷式超硬材料砂輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于磨料磨具磨削技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種內(nèi)置冷卻流道的新型結(jié)構(gòu)超硬材料砂輪。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代磨加工過程中，人們都期望用較短的時(shí)間磨削出較多的工件，故此一些大切深、快進(jìn)給等磨削方式越來越多的出現(xiàn)在磨加工過程中，這類磨加工過程中參與磨削的磨粒數(shù)量隨著切深的增加而增加，而金屬切除率相應(yīng)得到提高，磨削力和磨削熱隨之增加。這些磨削方式中砂輪與工件表面接觸弧長，磨削液難以進(jìn)入磨削區(qū)影響著磨削冷卻的效果，工件易于燒傷，冷卻效果成為困擾這些高效磨削方式的推廣應(yīng)用的最大阻礙。目前常用超硬材料(金剛石或CBN)砂輪均采用外部冷卻方式，即在磨削過程中，將磨削液對準(zhǔn)磨削區(qū)外圍進(jìn)行噴射而對磨削過程中的砂輪和工件進(jìn)行冷卻保護(hù)，點(diǎn)磨削或較 短磨削接觸弧時(shí)外部冷卻可以達(dá)到需要的冷卻效果，但是在接觸弧長較大的磨削特征下，砂輪高速旋轉(zhuǎn)過程中大部分的磨削液都被砂輪或工件遮擋在磨削區(qū)以外，磨削液無法直接噴射到磨削區(qū)域內(nèi)，這樣造成工件燒傷、磨削效率降低等一系列的問題。尤其是在大切深快速進(jìn)給、大接觸弧長磨削過程中，常因冷卻不足而造成磨削區(qū)的局部高溫，使磨削過程中工件表面產(chǎn)生磨削燒傷和裂紋；超硬材料砂輪也可能發(fā)生磨削表面燒蝕，不但難以保證工件的加工質(zhì)量和精度，而且超硬材料砂輪表面結(jié)構(gòu)燒蝕后表面組織被破壞，表面磨料脫落嚴(yán)重，將極大的影響砂輪耐用度和使用壽命等磨削性能。較大接觸弧長磨削特征下要求超硬材料砂輪不但有出色的材料去除能力，同時(shí)要具備將磨加工過程中產(chǎn)生的磨削熱盡快從磨削區(qū)導(dǎo)出和吸收的特點(diǎn)。磨削過程中產(chǎn)生的大量磨削熱，會在磨削區(qū)的周圍形成一個(gè)高溫溫度場。據(jù)有關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，磨削區(qū)的瞬時(shí)溫度在400°C 800°C之間，常規(guī)的冷卻方法經(jīng)常出現(xiàn)因磨削液不能進(jìn)入磨削區(qū)而冷卻不充分，造成工件被磨削面出現(xiàn)磨削缺陷等質(zhì)量問題，產(chǎn)品達(dá)不到工藝要求的高精度和高表面質(zhì)量，為解決這類問題出現(xiàn)了很多種理論和熱改進(jìn)方法，如普通磨料砂輪設(shè)計(jì)制造特別疏松組織的砂輪，起到減少磨削熱，降低磨削溫度的作用，但此方法有如下缺陷I.磨削液的流量大小不易控制；2.由于氣孔數(shù)量少，體積小，冷卻效果不充分；3.氣孔的引入降低了砂輪的結(jié)合強(qiáng)度，在對砂輪耐磨性要求高的大切深快速進(jìn)給磨削中不宜采用。有的研制出在砂輪內(nèi)部帶通液孔的CBN砂輪，磨削液只通過主軸冷卻流道和對應(yīng)的砂輪冷卻流道進(jìn)入磨削區(qū)，這樣雖然保證了進(jìn)入磨削區(qū)的磨削液是連續(xù)的流狀，但由于通過砂輪內(nèi)部的磨削液較小，也不能夠達(dá)到良好的降溫效果，同時(shí)這種砂輪只能用在裝有特殊主軸的機(jī)床上，通用性不好。四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)“有關(guān)內(nèi)冷式砂輪的研究”只是從理論上研究和分析了內(nèi)冷式砂輪的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)，但是由于結(jié)構(gòu)太復(fù)雜，難以在實(shí)際生產(chǎn)中得到應(yīng)用
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡單的內(nèi)冷式超硬材料砂輪，在不改變砂輪原使用條件的前提下，解決大接觸弧長的磨削區(qū)熱量大、溫度高、冷卻不充分而造成各種問題。為了解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案一種內(nèi)冷式超硬材料砂輪，包括基體和磨料層兩大部分,所述的基體由主基體和基體蓋板連結(jié)組成,蓋板與主基體之間形成一個(gè)腔隙，主基體上設(shè)有砂輪安裝孔，基體蓋板設(shè)有蓋板孔，蓋板孔徑至少比砂輪安裝孔徑大15mm;磨料層由1(T20塊具有凹槽結(jié)構(gòu)的節(jié)塊構(gòu)成，且均勻分布在基體圓周上，各節(jié)塊之間設(shè)有的冷卻槽。所述的基體蓋板為一塊大孔、帶斜角的外凸板，基體蓋板與主基體配合形成一個(gè)口小、底大的錐臺形腔隙，基體和蓋板間還設(shè)有徑向流道和環(huán)形流道。所述的徑向流道的直徑為2 3mm，沿砂輪徑向均勻分布；環(huán)形流道是沿基體外緣分布，直徑為2 3mm的圓弧管。所述相鄰的節(jié)塊以搭接粘結(jié)方式或?qū)诱辰Y(jié)方式粘接，兩個(gè)相鄰磨料節(jié)塊之間的 基體上設(shè)置有凸臺。所述的基體為金屬基體。本實(shí)用新型磨削液通過砂輪基體內(nèi)部將磨削液噴射到磨削區(qū)以降低磨削區(qū)溫度，提高磨削效率和工件加工精度，保護(hù)超硬材料砂輪等作用。采用本實(shí)用新型在工件、機(jī)床、加工參數(shù)等加工條件均相同的情況下，可有效降低磨床加工負(fù)載約30%-50% ;在相同的磨削條件下，所加工刀具的表面粗糙度較應(yīng)用同規(guī)格無內(nèi)置冷卻流道砂輪可提高約1-2個(gè)等級，表面光潔度有所改善；磨削后的超硬材料砂輪表面出刃較好，出刃率約提高20% ;磨削過程中砂輪及工件表面溫度較低，磨削聲音清脆，機(jī)床實(shí)際使用功率低，可在較低額定功率機(jī)床上實(shí)現(xiàn)工件的深切快進(jìn)給磨削；在同等條件下，耐用度可提高約10%-20%。

圖I為本實(shí)用新型的主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例I :一種內(nèi)冷式超硬材料砂輪,包括金屬基體和磨料層I兩大部分,基體部分用于將砂輪安裝到機(jī)床主軸上和磨料層的固定，磨料層部分則在磨削過程中對工件進(jìn)行磨削?；w由主基體3和基體蓋板2連結(jié)組成，主基體起主要承載作用，基體蓋板起聚集磨削液和輔助承載作用；為保證砂輪基體強(qiáng)度，主基體厚度與普通砂輪基體厚度相當(dāng)或略小。砂輪的安裝孔位于主基體上，基體蓋板設(shè)有蓋板孔，為保證磨削液的澆入，蓋板孔徑至少比砂輪安裝孔徑大15mm?；w蓋板為一塊大孔、帶斜角的外凸板，基體蓋板2與主基體3配合形成一個(gè)口小、底大的錐臺形腔隙，基體2和蓋板3間還設(shè)有徑向流道6和環(huán)形流道8，徑向流道的直徑為2 3mm，沿砂輪徑向均勻分布，環(huán)形流道是沿基體外緣分布，直徑為2 3mm的圓弧管。磨料層I由1(T20塊具有凹槽結(jié)構(gòu)的節(jié)塊構(gòu)成，且均勻分布在基體圓周上，相鄰的節(jié)塊以搭接粘結(jié)方式或?qū)诱辰Y(jié)方式粘接，兩個(gè)相鄰磨料節(jié)塊之間的基體上設(shè)置有凸臺，以防止磨料節(jié)塊粘接時(shí)膠液流進(jìn)冷卻流道；各節(jié)塊之間設(shè)有2mnT5_的冷卻槽7,利于磨削液的流動(dòng)。在錐臺形腔隙內(nèi)形成了磨削液澆注區(qū)4、儲液區(qū)5和冷卻流道區(qū)等三大功能區(qū)。蓋板孔孔徑以內(nèi)的錐臺形腔隙為磨削液澆注區(qū)4，蓋板孔孔徑以外的錐臺形腔隙為儲液區(qū)5，冷卻流道區(qū)由徑向流道6和環(huán)形流道8組成。在砂輪磨削過程中，機(jī)床的一個(gè)磨削液噴頭對準(zhǔn)磨削液澆注區(qū)4噴射，使磨削液能夠進(jìn)入砂輪的基體內(nèi)，起到磨削液的引入作用。磨削液由磨削液澆注區(qū)4流入到基體內(nèi)后再濺射、收集到儲液區(qū)5，并在離心力的作用下在儲液區(qū)5集聚。由于機(jī)床的磨削液流量大，砂輪內(nèi)部流道流量小，因此由磨削液在儲液區(qū)5大量聚集，并在離心力作用下形成較大的壓力，推動(dòng)磨削液快速進(jìn)入冷卻流道區(qū)，冷卻流道區(qū)容納不下的磨削液則沿蓋板孔處溢出。由于磨削液具有良好的流動(dòng)性，磨削液在冷卻流道區(qū)呈均勻分布，不會形成磨削液的徑向局部聚集而影響砂輪的動(dòng)平衡。徑向流道為連通儲液區(qū)、環(huán)型流道和冷卻槽的直通管，主要起導(dǎo)流作用；環(huán)形流道起到砂輪層內(nèi)部冷卻、減少磨削熱向基體傳導(dǎo)的作用。為將流道中的磨削液引入工件磨削接觸區(qū)，節(jié)塊間留有2 3_的間隙，形成磨料層冷卻槽7，既可實(shí)現(xiàn)磨削液對磨削過程中高溫工件表面的冷卻，又可容納磨削過程中產(chǎn)升的磨屑，有助于工件表面光潔度的改善，并避免了整環(huán)磨料層結(jié)構(gòu)的冷卻槽加工難題及整體成型過程中環(huán)型流道和徑向流道造成的堵塞。實(shí)施例2 :按照本實(shí)用新型技術(shù)方案，設(shè)計(jì)并制造了數(shù)控磨床磨削硬質(zhì)合金銑刀的內(nèi)冷式超硬材料砂輪，砂輪各項(xiàng)制造參數(shù)如下砂輪規(guī)格14A1 125*15*31. 75*10 D64BlOO ;主基體規(guī)格O 105*12. 5 (厚度>0 31. 75 ;徑向流道數(shù)量直徑為0 2. 5mm的冷卻流道10個(gè)；環(huán)形流道數(shù)量2mm*2mm環(huán)形冷卻流道I個(gè)；金剛石結(jié)塊數(shù)量10個(gè),金剛石結(jié)塊間距2_ ;按照此參數(shù)結(jié)合制造工藝制作砂輪I片，在以下磨削條件下應(yīng)用。磨削條件及結(jié)果如下磨床型號WALTER HE POWER ;銑刀規(guī)格012*50 (刃長)*90 (總長)三刃統(tǒng)刀；使用速度3000rpm,約合19. 6m/s ;進(jìn)給速率120mm/min ;單次切深
3.5mm (整槽深度)；開槽時(shí)間4分鐘；應(yīng)用結(jié)果與普通砂輪相比，單次切深從2mm提高到3. 5mm，提高了 75% ;進(jìn)給速率從80mm/min提高到120mm/min,提高近50% ;開槽時(shí)間從8分鐘縮短到4分鐘,縮短到原來的一半；磨削效率較同類IAl砂輪提高I倍，同時(shí)磨削出來的刀具前刀面光滑，紋路細(xì)膩，亮度有所提高；整批刀具磨制完成后廢品率降低約8%，在相同磨削工件和磨削參數(shù)條件下機(jī)床負(fù)載降低30%，磨制的刀具成品未見磨削裂紋和燒傷現(xiàn)象；磨削完成后砂輪表面完整，未見粘屑現(xiàn)象。其他同實(shí)施例I。權(quán)利要求1.一種內(nèi)冷式超硬材料砂輪，包括基體和磨料層兩大部分，其特征是所述的基體由主基體和基體蓋板連結(jié)組成，蓋板與主基體之間形成一個(gè)腔隙，主基體上設(shè)有砂輪安裝孔，基體蓋板設(shè)有蓋板孔，蓋板孔徑至少比砂輪安裝孔徑大15mm ;磨料層由1(T20塊具有凹槽結(jié)構(gòu)的節(jié)塊構(gòu)成，且均勻分布在基體圓周上，各節(jié)塊之間設(shè)有2mnT5mm的冷卻槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)冷式超硬材料砂輪,其特征是所述的基體蓋板為一塊大孔、帶斜角的外凸板，基體蓋板與主基體配合形成一個(gè)口小、底大的錐臺形腔隙，基體和蓋板間還設(shè)有徑向流道和環(huán)形流道。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)冷式超硬材料砂輪，其特征是所述的徑向流道的直徑為2 3mm，沿砂輪徑向均勻分布；環(huán)形流道是沿基體外緣分布，直徑為2 3mm的圓弧管。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)冷式超硬材料砂輪，其特征是所述相鄰的節(jié)塊以搭接粘結(jié)方式或?qū)诱辰Y(jié)方式粘接，兩個(gè)相鄰磨料節(jié)塊之間的基體上設(shè)置有凸臺。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)冷式超硬材料砂輪，其特征是所述的基體為金屬基體。
專利摘要一種內(nèi)冷式超硬材料砂輪，包括基體和磨料層兩大部分，所述的基體由主基體和基體蓋板連結(jié)組成，蓋板與主基體之間形成一個(gè)腔隙，主基體上設(shè)有砂輪安裝孔，基體蓋板設(shè)有蓋板孔，蓋板孔徑至少比砂輪安裝孔徑大15mm；磨料層由10~20塊具有凹槽結(jié)構(gòu)的節(jié)塊構(gòu)成，且均勻分布在基體圓周上，各節(jié)塊之間設(shè)有2mm~5mm的冷卻槽。本實(shí)用新型磨削液通過砂輪基體內(nèi)部將磨削液噴射到磨削區(qū)以降低磨削區(qū)溫度，提高磨削效率和工件加工精度，保護(hù)超硬材料砂輪等作用。
文檔編號B24D3/06GK202528071SQ20122013595
公開日2012年11月14日 申請日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者丁春生, 丁玉龍, 劉權(quán)威, 趙延軍 申請人:鄭州三磨超硬材料有限公司, 鄭州磨料磨具磨削研究所