拼合式金剛石砂輪及其制作工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種拼合式金剛石砂輪，包括夾緊于壓板和基板之間的磨環(huán)，磨環(huán)由若干個單齒拼合而成，各單齒與壓板和基板之間設(shè)有限制其徑向、軸向和周向自由度的防飛機構(gòu)；防飛機構(gòu)包括凸和凹槽配合的卡嵌結(jié)構(gòu)以及硬度和變形量適度的嵌入體，凸條和凹槽設(shè)置于各單齒與壓板或∕和基板之間，嵌入體擠壓變形于拼合磨環(huán)與壓板夾持面、或與基板夾持面、或與壓板和基板夾持面之間；本發(fā)明砂輪制作工藝的步驟為首先制造有等形磨耗結(jié)構(gòu)的各單齒，然后將各單齒拼合成磨環(huán)，最后將拼合磨環(huán)夾緊于壓板和基板之間，并設(shè)置防飛機構(gòu)限制單齒徑向、軸向和周向自由度。本發(fā)明將難以在整體磨環(huán)上加工的等形磨耗結(jié)構(gòu)，通過分解為單齒并拼合而方便實現(xiàn)。
【專利說明】拼合式金剛石砂輪及其制作工藝
(-)【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及金屬結(jié)合劑金剛石磨削工具，具體為一種拼合式金剛石砂輪及其制作工藝。
(二)【背景技術(shù)】:
[0002]目前金屬結(jié)合劑金剛石砂輪，一般采用粉末冶金燒結(jié)工藝制造金剛石工作環(huán)。常采用方式一:將金剛石工作環(huán)直接燒結(jié)到基體上。方式二:將燒結(jié)好的金剛石工作環(huán)通過機械或膠合等方式固結(jié)在基體上。方式三:對于一些間斷齒式的異形輪，通常則采用釬焊的方式，將金剛石齒焊接固結(jié)到鋼基體上。
[0003]為了提高金剛石砂輪加工時的效率水平以及被加工材料的表面光潔度，需要提高金剛石砂輪在工作過程中的排屑、冷卻能力，其有效的方式是采用斷續(xù)(沖擊)磨削功能來提高磨削效率，通常的做法是在金剛石工作環(huán)工作面上設(shè)置一些有利于排屑(容屑)、冷卻(容水)的槽、孔結(jié)構(gòu)，目前一般采用通過模具預(yù)置或后加工(如電火花)或采用單齒焊接的方式來實現(xiàn)。
[0004]由于金剛石工作環(huán)是采用粉末冶金的工藝制造，在高溫高壓的制造過程中，金屬粉體(結(jié)合劑)的流動性較差，如果模具結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，壓力傳遞就會受到影響，造成金剛石工作環(huán)的密實度不均勻而產(chǎn)生性能偏差。所以，現(xiàn)有技術(shù)的產(chǎn)品，通過模具預(yù)置實現(xiàn)所設(shè)置的槽、孔數(shù)量較少(例如，一般200mm直徑的砂輪，設(shè)置少于12個)，并且形狀簡單，作用十分有限；而采用后加工方式往往是將金剛石環(huán)的某些部分去除掉，去除掉的部分含有昂貴的金剛石無法回收(比如電火花方式)而造成浪費，并且由于有金剛石的存在，通常加工難度較大，造成成本增高；采用釬焊方式，焊接強度、安全性難以保證，并且不適合精細化加工。
[0005]特別是金剛石異形砂輪，如專利申請?zhí)枮?01210013303.8的《防失形異形砂輪》發(fā)明專利，由于磨面為異形(非平面)，且異形磨面上開設(shè)了凹口而成為不參與磨削的非實體加工區(qū)，磨面的剩余部位為參與磨削的實體加工區(qū)，且所述實體加工區(qū)于不同軸向位置上的圓周總線長對應(yīng)于被加工件同位置的加工余量，其對應(yīng)關(guān)系為正比例關(guān)系或近似正比例關(guān)系，從而形成異形磨面的等形磨耗結(jié)構(gòu)。由于這類異形砂輪的結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜，以上所描述的現(xiàn)有工藝技術(shù)難以制造。
(三)
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)的局限性，本發(fā)明的目的是提出了一種結(jié)構(gòu)簡單、工藝合理、節(jié)省成本、高效安全的拼合式金剛石砂輪及其制作工藝。
[0007]能夠?qū)崿F(xiàn)上述目的的拼合式金剛石砂輪，包括夾緊于壓板和基板之間的磨環(huán)，與現(xiàn)有技術(shù)所不同的是所述磨環(huán)由若干個單齒拼合而成，所述單齒與壓板或/和基板之間設(shè)有限制單齒徑向、軸向和周向自由度的防飛機構(gòu)；所述防飛機構(gòu)包括至少一對凸條和凹槽配合的卡嵌結(jié)構(gòu)，所述凸條和凹槽設(shè)置于單齒與壓板、或與基板、或與壓板和基板之間，防飛機構(gòu)還包括設(shè)于拼合磨環(huán)與壓板夾持面、或與基板夾持面、或與壓板和基板夾持面之間、當受到擠壓時發(fā)生適當塑性變形的嵌入體，所述嵌入體的塑性變形方式為各單齒受力貼合或嵌入到嵌入體中和/或嵌入體填充進各單齒的拼合縫隙中而形成擋邊。
[0008]所謂適當塑性變形，是指嵌入體的硬度要適中，既不能太硬，也不能太軟。
[0009]如果嵌入體太硬則形變不夠，嵌入體被擠壓后難以形成與單齒端面之間的互嵌結(jié)構(gòu)，更難以嵌入到相鄰的單齒縫隙中而形成擋邊；如果嵌入體太軟則形變太大，形成的互嵌結(jié)構(gòu)及擋邊則剛性不足，在強力磨削的加工過程中不能有效控制單齒的自由度。
[0010]上述結(jié)構(gòu)中各單齒在徑向、軸向和圓周的自由度都被可靠限制，確保了使用中各單齒不會松動，保證由單齒拼合而成的磨環(huán)能夠正常工作，否則，這種拼合式金剛石砂輪將可能失效甚至帶來危險。
[0011]可根據(jù)砂輪在加工時的受力大小、各單齒的強度等因素選用不同軟硬度的非金屬體或金屬體來作為嵌入體。
[0012]所述非金屬體中，優(yōu)選采用塑料、或采用橡膠、或采用樹脂等有機材料制作的非金屬體。
[0013]所述金屬體中，優(yōu)選采用金屬片、或采用金屬環(huán)、或采用金屬線，所述金屬片、金屬環(huán)、或金屬線為鋁及合金鋁、銅及銅合金、鐵及鐵合金制作，也為其它具有等效作用、軟硬適度的金屬單質(zhì)或合金制作。
[0014]所述嵌入體的厚度選擇范圍在0.1mm?5mm之間，各單齒間的高低差越大，則嵌入
體厚度越大。
[0015]按常規(guī)，所述磨環(huán)的磨面上開設(shè)有容屑槽以及出水口。
[0016]對于異形面的磨削加工，所述磨面設(shè)為異形，所述容屑槽以及出水口作為不參與磨削的非實體加工區(qū)，而磨面的剩余部位為參與磨削的實體加工區(qū)，所述實體加工區(qū)于不同軸向位置上的圓周總線長對應(yīng)于被加工件同位置的加工余量，其對應(yīng)關(guān)系為正比例關(guān)系或近似正比例關(guān)系，從而形成異形磨面的等形磨耗結(jié)構(gòu)。
[0017]砂輪進一步的結(jié)構(gòu)設(shè)計是，所述壓板用緊固螺釘緊固于基板上，壓板的中心孔與基板的中心軸頸之間形成環(huán)形進水槽；所述容屑槽以及出水口形成于單齒之間，所述環(huán)形進水槽、壓板和基板之間形成的儲水腔以及出水口形成砂輪的冷卻水通道；具有這種結(jié)構(gòu)的砂輪具有內(nèi)冷卻功能，能夠在外冷式磨削機床上使用。
[0018]拼合式金剛石砂輪制作工藝，包括以下幾個步驟:
[0019]1、制造各單齒。
[0020]2、將若干個單齒拼合成磨環(huán)。
[0021]3、將拼合磨環(huán)夾緊于壓板和基板之間，其中各單齒與壓板或/和基板之間設(shè)置限制各單齒徑向、軸向和周向自由度的防飛機構(gòu)。
[0022]所述防飛機構(gòu)包括至少一對凸條和凹槽配合的卡嵌結(jié)構(gòu)以及硬度和變形量適度的嵌入體，所述凸條和凹槽設(shè)置于各單齒與壓板、或與基板、或與壓板和基板之間，所述嵌入體擠壓變形于拼合磨環(huán)與壓板夾持面、或與基板夾持面、或與壓板和基板夾持面之間；所述卡嵌結(jié)構(gòu)限制了各單齒的徑向自由度，而在擠夾力的作用下，嵌入體發(fā)生適度塑性變形，使高低不平的各單齒受力貼合或嵌入到嵌入體中，從而限制了各單齒的軸向自由度，與此同時嵌入體還填充進各單齒拼合縫的間隙中而形成擋邊，因此各單齒的周向自由度也受到限制。[0023]可根據(jù)砂輪在加工時的受力大小、各單齒的強度等因素選用不同軟硬度的非金屬體或金屬體來作為嵌入體。
[0024]所述非金屬體中，優(yōu)選采用塑料、或采用橡膠、或采用樹脂等有機材料制作的非金屬體。
[0025]所述金屬體中，優(yōu)選采用金屬片、或采用金屬環(huán)、或采用金屬線，所述金屬片、金屬環(huán)、或金屬線為鋁及合金鋁、銅及銅合金、鐵及鐵合金制作，也為其它具有等效作用、軟硬適度的金屬單質(zhì)或合金制作。
[0026]所述嵌入體厚度的選擇范圍在0.1mm?5mm之間，各單齒間的高低差越大，則嵌入
體厚度越大。
[0027]可采用粉末冶金燒結(jié)工藝制造單齒，由于粉末冶金壓制方向的局限性以及復(fù)雜模具對壓力傳遞的局限性被解除，因此單齒相對于整體磨環(huán)而言更容易制造出復(fù)雜的異形磨面形狀，從而能夠保證磨環(huán)等形磨耗的結(jié)構(gòu)。
[0028]進一步的設(shè)計，所述壓板用緊固螺釘緊固于基板上，壓板的中心孔與基板的中心軸頸之間形成環(huán)形進水槽；容屑槽以及出水口形成于相鄰單齒之間，所述環(huán)形進水槽、壓板和基板之間形成的儲水腔以及出水口形成砂輪的冷卻水通道。
[0029]本發(fā)明的優(yōu)點:
[0030]1、本發(fā)明拼合式金剛石砂輪及其制作工藝，將難以在整體磨環(huán)上加工的“等形磨耗結(jié)構(gòu)”，通過分解為單齒并拼合而方便實現(xiàn)。
[0031]2、本發(fā)明拼合式金剛石砂輪及其制作工藝，大大降低了模具的加工難度，節(jié)省了大量磨環(huán)的原材料。
[0032]3、本發(fā)明拼合式金剛石砂輪及其制作工藝有利于實施自動化大批量生產(chǎn)。
(四)【專利附圖】

【附圖說明】:
[0033]圖1為本發(fā)明一種實施方式的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖2為圖1實施方式的主視圖。
[0035]圖3為圖1、圖2中單齒的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖號標識:1、壓板；2、基板；2_1、中心軸頸；3、單齒；3_1、凸條；3_2、出水口 ；4、嵌入體；5、緊固螺釘；6、環(huán)形進水槽；7、儲水腔；8、支撐墊塊。
(五)【具體實施方式】:
[0037]下面結(jié)合一種實施方式及其附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步說明:
[0038]在本實施方案中，本發(fā)明拼合式金剛石砂輪是通過基體將具有等形磨耗結(jié)構(gòu)的磨環(huán)夾持固結(jié)成為異形砂輪，磨環(huán)的異形磨面上設(shè)置不參與磨削的容屑槽以及出水口 3-2作為即非實體加工區(qū)，而異形磨面的剩余部位為參與磨削的實體加工區(qū)，所述實體加工區(qū)于不同軸向位置上的圓周總線長對應(yīng)于被加工件同位置的加工余量，其對應(yīng)關(guān)系為正比例關(guān)系或近似正比例關(guān)系；所述基體由和環(huán)狀壓板I和基板2組裝而成，所述磨環(huán)由若干個單齒3拼合而成，拼合磨環(huán)置于基板2的圓周外緣，環(huán)狀壓板I置于基板2上均布的支撐墊塊8上，并通過對應(yīng)位置的緊固螺釘5將環(huán)狀壓板I緊固于基板2上，環(huán)狀壓板I將拼合磨環(huán)夾持固定于基板2上，環(huán)狀壓板I與基板2的中心軸頸2-1之間形成環(huán)形進水槽6，壓板I與基板2之間形成儲水腔7，如圖1、圖2所示。
[0039]為保證拼合磨環(huán)能夠正常工作,各單齒3在徑向方向、軸向方向和圓周方向的自由度都必須得到可靠限制，確保使用中各單齒3不會在離心力的作用下而松動，本發(fā)明異形砂輪中通過防飛結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對各單齒3的限制。
[0040]所述防飛結(jié)構(gòu)中采用卡嵌結(jié)構(gòu)限制各單齒3的徑向自由度；所述卡嵌結(jié)構(gòu)為在單齒3對應(yīng)于環(huán)狀壓板I和基板2的上、下側(cè)面上設(shè)置一條、兩條或多條凸條3-1，在環(huán)狀壓板I和基體2上的對應(yīng)位置上開設(shè)一條、兩條或多條凹槽，裝配時個單齒3的凸條3-1嵌入環(huán)狀壓板I和基體2的凹槽中，形成在徑向方向?qū)Ω鲉锡X3的自由度限制，如圖1、圖2、圖3所示。
[0041]所述防飛結(jié)構(gòu)中還采用硬度和變形量適度的金屬片作為嵌入體4限制各單齒3的軸向方向和圓周方向的自由度:所述金屬片擠壓變形于環(huán)狀壓板I和與拼合磨環(huán)的夾持面之間，在緊固螺釘5的鎖緊力作用下，通過環(huán)狀壓板I壓迫金屬片使其發(fā)生適量的塑性變形，用以填充高度略有差異的各單齒3與環(huán)狀壓板I夾持面間的空隙，使緊固力能夠經(jīng)金屬片作用在每個單齒3上，形成在軸向?qū)Ω鲉锡X3的夾持固結(jié)而將軸向和徑向自由度限制；與此同時，塑性變形的金屬片擠入各單齒3的拼合縫中填充間隙，形成了與各單齒3齒數(shù)等量的擋邊，并且，由于各單齒3由粉末冶金方式制造，每個單齒3因模具膨脹或磨損等因素造成變形而略有差異，高低不同的各單齒3嵌入金屬片的深度也不同，從而形成了金屬片對各單齒3在圓周方向的自由度限制，如圖2所示。
[0042]所述金屬片優(yōu)選鋁及鋁合金、銅及銅合金、鐵及鐵合金等具有一定強度的金屬或合金材料制作。
[0043]所述金屬片的軟硬度需要根據(jù)在砂輪加工時的受力大小、各單齒3的強度等因素來選擇。
[0044]所述金屬片的厚度在0.1mm?5mm之間選擇,各單齒3間的高低差越大,所用的金
屬片厚度越大。
[0045]所述嵌入體4也可采用硬度及變形量適度的非金屬體，如用塑料、或用橡膠、或用樹脂等有機材料制作的非金屬體。
[0046]對各單齒3三個方向自由度所采取的措施，其作用相互輔助、疊加，各單齒3固結(jié)強度可靠，確保了拼合磨環(huán)能夠在使用中正常工作。
[0047]各單齒3的中間部分為磨削實體，磨削實體兩側(cè)的空位為非實體加工區(qū)域，從而于各單齒3間形成了容屑槽以及出水口 3-2，所述環(huán)形進水槽6、儲水腔7以及出水口 3-2形成異形砂輪的冷卻水通道，如圖2、圖3所示。
[0048]本發(fā)明拼合式金剛石砂輪制作工藝包括以下幾個步驟:
[0049]1、制造前述的具有等形磨耗結(jié)構(gòu)的各單齒3。
[0050]2、將若干個單齒3拼合成磨環(huán)。
[0051]3、將拼合磨環(huán)夾緊于壓板I和基板2之間，其中各單齒3與壓板I或/和基板2之間設(shè)置限制各單齒3徑向、軸向和周向自由度的防飛機構(gòu)。
[0052]所述防飛機構(gòu)的設(shè)置方案如前所述。
[0053]以上描述僅為對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進一步詳細說明的具體個例，本發(fā)明并非限定于此；凡在本發(fā)明的公開的范圍之內(nèi)所做的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.拼合式金剛石砂輪，包括夾緊于壓板(I)和基板(2)之間的磨環(huán)，其特征在于:所述磨環(huán)由若干個單齒(3)拼合而成，所述單齒(3)與壓板(I)或/和基板(2)之間設(shè)有限制單齒(3 )徑向、軸向和周向自由度的防飛機構(gòu)；所述防飛機構(gòu)包括至少一對凸條(3-1)和凹槽配合的卡嵌結(jié)構(gòu)，所述凸條(3-1)和凹槽設(shè)置于單齒(3)與壓板(I)、或與基板(2)、或與壓板(I)和基板(2)之間，防飛機構(gòu)還包括設(shè)于拼合磨環(huán)與壓板(I)夾持面、或與基板(2)夾持面、或與壓板(I)和基板(2)夾持面之間、當受到擠壓時發(fā)生適當塑性變形的嵌入體(4)，所述嵌入體(4)的塑性變形方式為各單齒(3)受力貼合或嵌入到嵌入體(4)中和/或嵌入體(4)填充進各單齒(3)的拼合縫隙中而形成擋邊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拼合式金剛石砂輪，其特征在于:所述嵌入體(4)為非金屬體或金屬體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的拼合式金剛石砂輪，其特征在于:所述非金屬體為塑料、或為橡膠、或為樹脂制作。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的拼合式金剛石砂輪，其特征在于:所述金屬體為金屬片、或為金屬環(huán)、或為金屬線，所述金屬片、金屬環(huán)、或金屬線為鋁及合金鋁、銅及銅合金、鐵及鐵合金制作，也為其它具有等效作用、軟硬適度的金屬單質(zhì)或合金制作。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~4中任意一項所述的拼合式金剛石砂輪，其特征在于:所述嵌入體(4)的厚度為0.1mm~5_。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~4中任意一項所述的拼合式金剛石砂輪，其特征在于:所述磨環(huán)的磨面上開設(shè)容屑槽以及出水口(3-2)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的拼合式金剛石砂輪，其特征在于:所述磨面為異形，所述容屑槽以及出水口(3-2)作為不參與磨削的非實體加工區(qū)，而磨面的剩余部位為參與磨削的實體加工區(qū)，所述實體加工`區(qū)于不同軸向位置上的圓周總線長對應(yīng)于被加工件同位置的加工余量，其對應(yīng)關(guān)系為正比例關(guān)系或近似正比例關(guān)系，從而形成異形磨面的等形磨耗結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~4中任意一項所述的拼合式金剛石砂輪，其特征在于:所述壓板(I)用緊固螺釘(5)緊固于基板(2)上，壓板(I)的中心孔與基板(2)的中心軸頸(2 — I)之間形成環(huán)形進水槽(6);所述容屑槽以及出水口(3-2)形成于相鄰單齒(3)之間，所述環(huán)形進水槽(6)、壓板(I)和基板(2)之間形成的儲水腔(7)以及出水口(3-2)形成砂輪的冷卻水通道。
9.拼合式金剛石異形砂輪制作工藝，其特征在于包括以下幾個步驟: ①、制造各單齒(3)； ②、將若干個單齒(3)拼合成磨環(huán)； ③、將拼合磨環(huán)夾緊于壓板(I)和基板(2)之間，其中各單齒(3)與壓板(I)或/和基板(2)之間設(shè)置限制單齒(3)徑向、軸向和周向自由度的防飛機構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的拼合式金剛石砂輪制作工藝，其特征在于:所述防飛機構(gòu)包括至少一對凸條(3-1)和凹槽配合的卡嵌結(jié)構(gòu)和具有一定硬度和變形量的嵌入體(4)，所述凸條(3-1)和凹槽設(shè)置于各單齒(3)與壓板(I)、或與基板(2)、或與壓板(I)和基板(2)之間，所述嵌入體(4)擠壓變形于拼合磨環(huán)與壓板(I)夾持面、或與基板(2)夾持面、或與壓板(I)和基板(2)夾持面之間；所述卡嵌結(jié)構(gòu)限制了各單齒(3)的徑向自由度，而在擠壓力的作用下，嵌入體(4)發(fā)生適度塑性變形，使高低不平的各單齒(3)受力貼合或嵌入到嵌入體(4)中，從而限制了各單齒(3)的軸向自由度，與此同時嵌入體(4)還填充進各單齒(3)拼合縫的間隙中而形成擋邊，因此各單齒(3)的周向自由度也受到限制。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的拼合式金剛石異形砂輪制作工藝，其特征在于:所述嵌入體(4)為非金屬體或為金屬體。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的拼合式金剛石砂輪制作工藝，其特征在于:所述非金屬體為塑料、或為橡膠、或為樹脂制作。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的拼合式金剛石異形砂輪制作工藝，其特征在于:所述金屬體為金屬片、或為金屬環(huán)、或為金屬線，所述金屬片、金屬環(huán)、或金屬線為鋁及合金鋁、銅及銅合金、鐵及鐵合金制作，也為其它具有等效作用、軟硬適度的金屬單質(zhì)或合金制作。
14.根據(jù)權(quán)利要求10~13中任意一項所述的拼合式金剛石砂輪制作工藝，其特征在于:所述嵌入體(4)的厚度為0.1mm~5mm。
15.根據(jù)權(quán)利要求10~13中任意一項所述的拼合式金剛石砂輪制作工藝，其特征在于:所述各單齒(3)具有如權(quán)利要求7所述的等形磨耗結(jié)構(gòu)。
16.根據(jù)權(quán)利要求10~13中任意一項所述的拼合式金剛石砂輪制作工藝，其特征在于:所述壓板(I)用緊固螺釘(5)緊固于基板(2)上，壓板(I)的中心孔與基板(2)的中心軸頸(2 — I)之間形成環(huán)形進水槽(6);容屑槽以及出水口(3-2)形成于相鄰單齒(3)之間，所述環(huán)形進水槽(6)、壓板(I)和基板(2)之間形成的儲水腔(7)以及出水口(3-2)形成砂輪的冷卻水通道。
【文檔編號】B24D7/18GK103659626SQ201310469420
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月14日
【發(fā)明者】宋京新, 蔡元沛, 宿恒, 郭新玲, 龍慧玲, 梁安寧 申請人:桂林創(chuàng)源金剛石有限公司