一種粗金剛石砂輪的微磨粒出刃尖端修平修齊裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種粗金剛石砂輪的微磨粒出刃尖端修平修齊裝置，包括粒度為600～3000目的研磨圓盤、空氣軸，所述研磨圓盤裝在空氣軸上，所述空氣軸固定在數(shù)控機(jī)床的水平工作臺上，所述研磨圓盤為含鑄鐵微粉金剛石研磨圓盤，所述研磨圓盤的研磨表面均勻設(shè)置有與研磨圓盤旋轉(zhuǎn)軸線同心的圓形微結(jié)構(gòu)陣列。本實(shí)用新型通過控制研磨圓盤和金剛石砂輪的轉(zhuǎn)速來控制磨粒研磨時(shí)的相對速度方向，使得研磨時(shí)磨粒的磨削力方向在正交的兩個(gè)砂輪轉(zhuǎn)速方向90度范圍之內(nèi)變化，在金剛石磨粒結(jié)晶易破壞方向?qū)饎偸チ＜舛诉M(jìn)行修平修齊，保證研磨區(qū)域覆蓋整個(gè)金剛石砂輪工作表面。
【專利說明】
-種粗金剛石砂輪的微磨粒出刃尖端修平修齊裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及金剛石砂輪刀具修銳修齊領(lǐng)域，具體設(shè)及一種粗金剛石砂輪的微 磨粒出刃尖端修平修齊裝置，是一種粗金剛石砂輪鏡面磨削的微磨粒出刃尖端修平修齊的 精密控制技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] -般情況下，提高硬脆性材料加工表面質(zhì)量主要依賴于金剛石砂輪的精密鏡面磨 肖IJ。出廠砂輪在使用前要經(jīng)過修平修齊，得到非常鋒利并且突出的砂輪磨粒切削刃，但是磨 粒切削刃并不是整齊等高的，運(yùn)會(huì)導(dǎo)致磨削加工中加工表面質(zhì)量不一，磨粒脫落對加工表 面產(chǎn)生二次損傷，因此需要對磨粒切削刃進(jìn)行修齊。然而，將微磨粒切削刃從結(jié)合劑中修整 出來是很困難的，傳統(tǒng)機(jī)械修整效率低，非機(jī)械結(jié)束式的激光及化學(xué)腐蝕存在著精度低、成 本高、腐蝕液處理等問題。
[0003] 因此，制作微結(jié)構(gòu)陣列含鑄鐵微粉金剛石研磨圓盤對金剛石砂輪進(jìn)行修平修齊， 通過鐵粉與金剛石磨粒的化學(xué)反應(yīng)及受力方向的變化提高金剛石修平修齊的效率，且修整 工具上的微結(jié)構(gòu)陣列具有容屑散熱的作用，可W提高修整性能，進(jìn)而修整出可實(shí)現(xiàn)硬脆性 材料精密鏡面磨削的平整金剛石磨粒切削刃。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種粗金剛石砂輪的微磨粒出 刃尖端修平修齊裝置。本實(shí)用新型提供了使用含鑄鐵微粉金剛石的研磨圓盤正交研磨的方 式對目標(biāo)金剛石砂輪進(jìn)行修齊，主要解決的技術(shù)問題是研磨圓盤的參數(shù)選用和通過研磨方 式的設(shè)計(jì)和控制來保證研磨區(qū)域覆蓋整個(gè)金剛石砂輪的工作表面。
[0005] 本實(shí)用新型提供了一種粗金剛石砂輪的微磨粒出刃尖端修平修齊裝置，包括粒度 為600~3000目的研磨圓盤，空氣軸，所述研磨圓盤裝在空氣軸上，所述空氣軸固定在數(shù)控 機(jī)床的水平工作臺上，所述研磨圓盤為含鑄鐵微粉金剛石研磨圓盤，所述研磨圓盤的研磨 表面均勻設(shè)置有與研磨圓盤2旋轉(zhuǎn)軸線同屯、的圓形微結(jié)構(gòu)陣列。
[0006] 研磨圓盤上的微結(jié)構(gòu)陣列，一方面可W保證在研磨過程中研磨圓盤和金剛石砂輪 接觸點(diǎn)時(shí)刻發(fā)生變化，使得金剛石磨粒受到不同方向的磨削力，進(jìn)而使得金剛石砂輪金剛 石磨粒在結(jié)晶易磨損方向進(jìn)行修平修齊；另一方面，研磨圓盤上的微結(jié)構(gòu)陣列具有容屑散 熱的作用，防止研磨圓盤磨粒間隙阻塞，確保更好的修平修齊效果。
[0007] 使用的金剛石研磨圓盤中含鑄鐵微粉，修平修齊過程中，鐵粉與金剛石磨粒發(fā)生 化學(xué)反應(yīng)，從而保證金剛石砂輪金剛石磨粒更容易被修平修齊。
[000引進(jìn)一步地，所述微結(jié)構(gòu)陣列的橫截面為銀齒形微溝槽，所述銀齒形微溝槽的夾角 為40~150度，深度為50微米~5毫米，相鄰銀齒形微溝槽間距為34.2微米~10毫米。
[0009]進(jìn)一步地，所述微結(jié)構(gòu)陣列的橫截面為曲面微溝槽，所述曲面微溝槽的曲面直徑 為200微米~5毫米，深度為50微米~5毫米，間距為173.2微米~5毫米。
[0010] 本方案因研磨圓盤具有微結(jié)構(gòu)陣列，研磨過程中，金剛石砂輪來回進(jìn)給使得接觸 點(diǎn)時(shí)刻變化，進(jìn)一步保證金剛石砂輪金剛石磨粒受到磨削力的大小和方向隨接觸點(diǎn)的變化 而變化，且研磨圓盤上的微結(jié)構(gòu)陣列具有容屑散熱的作用，進(jìn)一步提高修平修齊效果，另 夕h在研磨過程中，研磨圓盤中的鐵粉可W與金剛石砂輪中的金剛石磨粒發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，提 高修整效率。
[0011] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是提高了砂輪研磨修平修齊的穩(wěn)定性、 可控性和精確性。研磨圓盤與砂輪均采用數(shù)控方式，其轉(zhuǎn)速、進(jìn)給、切深均可W實(shí)現(xiàn)微米級 別控制，能夠獲得十分平整的修平修齊效果。修平修齊后的大顆粒金剛石砂輪可用于硬脆 材料的精密鏡面磨削加工，能夠獲得較高質(zhì)量光潔度的表面。
【附圖說明】
[0012] 圖1粗金剛石砂輪磨粒修平修齊示意圖。
[001引圖中所示為：1-金因陽砂輪;2-研磨圓盤;3-空氣軸;4-工作臺。
【具體實(shí)施方式】
[0014]為更好理解本實(shí)用新型，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明， 但是本實(shí)用新型要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例所表示的范圍。
[001引實(shí)施例一
[0016] 如圖1所示，一種粗金剛石砂輪的微磨粒出刃尖端修平修齊裝置，包括粒度為600 ~3000目的研磨圓盤2,空氣軸3,所述研磨圓盤2裝在空氣軸3上，所述空氣軸3固定在數(shù)控 機(jī)床的水平工作臺4上，所述研磨圓盤2為含鑄鐵微粉金剛石研磨圓盤，所述研磨圓盤2的研 磨表面均勻設(shè)置有與研磨圓盤2旋轉(zhuǎn)軸線同屯、的圓形微結(jié)構(gòu)陣列，所述微結(jié)構(gòu)陣列的橫截 面為銀齒形微溝槽，所述銀齒形微溝槽的夾角為60度，深度為700微米，相鄰銀齒形微溝槽 間距為808微米。
[0017] 研磨圓盤2上的微結(jié)構(gòu)陣列，一方面可W保證在研磨過程中研磨圓盤2和金剛石砂 輪1接觸點(diǎn)時(shí)刻發(fā)生變化，使得金剛石磨粒受到不同方向的磨削力，進(jìn)而使得金剛石砂輪1 金剛石磨粒在結(jié)晶易磨損方向進(jìn)行修平修齊;另一方面，研磨圓盤2上的微結(jié)構(gòu)陣列具有容 屑散熱的作用，防止研磨圓盤2磨粒間隙阻塞，確保更好的修平修齊效果。使用的研磨圓盤2 中含鑄鐵微粉，修平修齊過程中，鐵粉與金剛石磨粒發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而保證金剛石砂輪1 的金剛石磨粒更容易被修平修齊。
[0018] 或者，所述微結(jié)構(gòu)陣列的橫截面為曲面微溝槽，所述曲面微溝槽的曲面直徑為500 微米，深度為100微米，間距為400微米。
[0019] 所述金剛石砂輪1軸線方向和修整工具軸線方向垂直。所述研磨圓盤2沿自身軸線 作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，金剛石砂輪1沿自身軸線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)在研磨圓盤2表面作直線往復(fù)運(yùn) 動(dòng)。
[0020] 所述研磨圓盤2為含鑄鐵微粉金剛石研磨圓盤，金剛石砂輪1為粗金剛石砂輪，當(dāng) 金剛石砂輪1與研磨圓盤2接觸時(shí)，金剛石砂輪1中的金剛石磨粒與研磨圓盤2中的鐵粉發(fā)生 化學(xué)反應(yīng)，使得金剛石磨粒尖端腐蝕，形成金剛石砂輪切削刃，達(dá)到修平修齊的目的。
[0021] 所述研磨圓盤2和金剛石砂輪1采用正交接觸，隨著轉(zhuǎn)速比的變化，金剛石砂輪1磨 粒所受到的磨削力在90度范圍內(nèi)發(fā)生變化，使得磨粒在結(jié)晶易磨損方向發(fā)生磨損，使得磨 粒修平修齊效率更高。
[0022] 所述研磨圓盤2表面具有微結(jié)構(gòu)陣列，在研磨過程中金剛石砂輪1上的磨粒隨著與 微結(jié)構(gòu)陣列接觸點(diǎn)的不同，受到來自不同方向的沖擊力，進(jìn)一步提高金剛石砂輪1的修平修 齊效率，并且具有容屑散熱的作用，可W達(dá)到更好的修平修齊性能。
[0023] 在修平修整過程中，如果采用合適的轉(zhuǎn)速、進(jìn)給深度、進(jìn)給速度、軸向距離和合適 的微結(jié)構(gòu)陣列，可W有效地提高金剛石砂輪1的修平修齊效率。
[0024] 實(shí)施例二
[0025] 如圖1所示，本實(shí)施例采用正交研磨的方式，將研磨圓盤2安在工作臺上，旋轉(zhuǎn)軸為 Y軸，金剛石砂輪1旋轉(zhuǎn)軸為Z軸，金剛石砂輪1沿研磨圓盤2表面做來回進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)砂輪 的正交研磨修整修齊，具體過程為：
[0026] -種采用所述裝置的粗金剛石砂輪的微磨粒出刃尖端修平修齊方法，包括步驟：
[0027] 1)將粒度為46目的金剛石砂輪1(直徑135毫米，厚8毫米)安裝在空氣靜壓轉(zhuǎn)軸的 平面磨床(PSG52DX)的砂輪軸上，將裝有含鑄鐵微粉金剛石的研磨圓盤2(直徑160毫米，厚 度15毫米）的空氣軸3固定在磨床的水平工作臺4上，使金剛石砂輪1的軸線與研磨圓盤2相 互垂直；
[0028] 2)研磨圓盤2沿自身軸線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，金剛石砂輪1沿自身軸線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的同時(shí) 在研磨圓盤2表面作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)砂輪的正交研磨修整修齊，其中所述研磨圓盤2和 金剛石砂輪1的轉(zhuǎn)速關(guān)系滿足：
[0031] 其中，金剛石砂輪1的直徑為化、轉(zhuǎn)速為化、速度為VI、研磨圓盤2的直徑為化、厚度 為d、轉(zhuǎn)速為化、速度為V2，根據(jù)矢量疊加原理，切削點(diǎn)的實(shí)際速度為V，Θ為V和V2之間的夾角 且位于Vi和V2所正交的90度范圍之內(nèi)，本方案通過設(shè)定研磨圓盤和金剛石砂輪的轉(zhuǎn)速關(guān)系， 來控制磨粒切削速度的方向，使得磨粒受力在一定范圍內(nèi)變化，從而保證修整區(qū)域覆蓋整 個(gè)金剛石砂輪的工作區(qū)域，本實(shí)施例的金剛石砂輪1和研磨圓盤2接觸修整過程中，金剛石 砂輪1轉(zhuǎn)速化=3000;r/min，進(jìn)給速度vf = 3000mm/min，進(jìn)給深度a = Ιμηι，砂輪軸向移動(dòng)間距 為1mm;研磨圓盤2的粒度為600目，研磨圓盤2的轉(zhuǎn)速化=30化/min;所述微結(jié)構(gòu)陣列的橫截 面為銀齒形微溝槽，所述銀齒形微溝槽的夾角為60度，深度為700微米，相鄰銀齒形微溝槽 間距為808微米，銀齒形微溝槽一方面可W使得金剛石磨粒多個(gè)方向和研磨圓盤2接觸，使 得金剛石磨粒受到來自不同方向的磨削力，提高修平修齊效率;另一方面，銀齒形微溝槽可 W起到容屑散熱性能，提高修平修齊性能。
[0032] 如果采用W上修平修齊參數(shù)，可W提高砂輪修平修齊效率和效果，金剛石磨?？?W修平修齊得到整齊的切削刃，可用于硬脆性材料的精密鏡面磨削。
[0033] 實(shí)施例Ξ
[0034] 如圖1所示，本實(shí)施例采用正交研磨的方式，將研磨圓盤2安在工作臺上，旋轉(zhuǎn)軸為 Y軸，金剛石砂輪1旋轉(zhuǎn)軸為Z軸，金剛石砂輪1沿研磨圓盤2表面做來回進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)砂輪 的正交研磨修整修齊，具體過程為：
[0035] -種采用所述裝置的粗金剛石砂輪的微磨粒出刃尖端修平修齊方法，包括步驟：
[0036] 1)將粒度為120目的金剛石砂輪1(直徑150毫米，厚5毫米）安裝在CNC數(shù)控磨床 (SMART-B818)的砂輪軸上，將裝有含鑄鐵微粉金剛石的研磨圓盤2(直徑100毫米，厚度10毫 米)的空氣軸3固定在磨床的水平工作臺4上，使金剛石砂輪1的軸線與研磨圓盤2相互垂直；
[0037] 2)研磨圓盤2沿自身軸線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，金剛石砂輪1沿自身軸線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的同時(shí) 在研磨圓盤2表面作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)砂輪的正交研磨修整修齊，其中所述研磨圓盤2和 金剛石砂輪1的轉(zhuǎn)速關(guān)系滿足：
[0040] 其中，金剛石砂輪1的直徑為Di、轉(zhuǎn)速為Ni、速度為VI、研磨圓盤2的直徑為〇2、厚度 為d、轉(zhuǎn)速為化、速度為V2，根據(jù)矢量疊加原理，切削點(diǎn)的實(shí)際速度為V，Θ為V和V2之間的夾角 且位于Vi和V2所正交的90度范圍之內(nèi)，本方案通過設(shè)定研磨圓盤和金剛石砂輪的轉(zhuǎn)速關(guān)系， 來控制磨粒切削速度的方向，使得磨粒受力在一定范圍內(nèi)變化，從而保證修整區(qū)域覆蓋整 個(gè)金剛石砂輪的工作區(qū)域，本實(shí)施例的金剛石砂輪1和研磨圓盤2接觸修整過程中，金剛石 砂輪1的轉(zhuǎn)速化=2500r/min，進(jìn)給速度vf = 2500mm/min，進(jìn)給深度a = 5皿，砂輪軸向移動(dòng)間 距為1.5mm;研磨圓盤2的粒度為3000目，研磨圓盤2的轉(zhuǎn)速化=40化/min;所述微結(jié)構(gòu)陣列 的橫截面為曲面微溝槽，所述曲面微溝槽的曲面直徑為500微米，深度為100微米，間距為 400微米，所述曲面微溝槽一方面可W使得金剛石磨粒多個(gè)方向和研磨圓盤2接觸，使得金 剛石磨粒受到來自不同方向的磨削力，提高修平修齊效率;另一方面，曲面微溝槽可W起到 容屑散熱性能，提高修平修齊性能。
[0041] 如果采用W上修平修齊參數(shù)，可W提高砂輪修平修齊效率和效果，金剛石磨粒可 W修平修齊得到整齊的切削刃，可用于硬脆性材料的精密鏡面磨削。
[0042] 實(shí)施例一和實(shí)施例二提供的微磨粒出刃尖端修平修齊方法通過控制化和化的大 小，使得切削點(diǎn)的實(shí)際速度為V的方向角Θ在0到90度范圍內(nèi)波動(dòng)變化，一方面保證砂輪的磨 粒尖端受到各個(gè)方向的切削力，使得磨粒沿著金剛石結(jié)晶易磨損方向進(jìn)行修齊，達(dá)到更好 的修平修齊的效果。另一方面，Vi和V2的變化，可W避免研磨區(qū)域的周期性重復(fù)，可W避免重 復(fù)的研磨圓盤2的某一區(qū)域，降低研磨圓盤2的磨損，可W保證研磨區(qū)域覆蓋砂輪的整個(gè)工 作區(qū)域。因研磨圓盤2具有微結(jié)構(gòu)陣列，研磨過程中，金剛石砂輪來回進(jìn)給使得接觸點(diǎn)時(shí)刻 變化，進(jìn)一步保證金剛石砂輪1的金剛石磨粒受到磨削力的大小和方向隨接觸點(diǎn)的變化而 變化，且研磨圓盤2上的微結(jié)構(gòu)陣列具有容屑散熱的作用，進(jìn)一步提高修平修齊效果。
[0043] 本實(shí)用新型的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非是 對本實(shí)用新型的實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ) 上還可W做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。運(yùn)里無需也無法對所有的實(shí)施方式予W窮舉。 凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí) 用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種粗金剛石砂輪的微磨粒出刃尖端修平修齊裝置，其特征在于:包括粒度為600~ 3000目的研磨圓盤(2)，空氣軸（3)，所述研磨圓盤(2)裝在空氣軸（3)上，所述空氣軸（3)固 定在數(shù)控機(jī)床的水平工作臺（4)上，所述研磨圓盤(2)為含鑄鐵微粉金剛石研磨圓盤，所述 研磨圓盤(2)的研磨表面均勻設(shè)置有與研磨圓盤(2)旋轉(zhuǎn)軸線同心的圓形微結(jié)構(gòu)陣列。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的粗金剛石砂輪的微磨粒出刃尖端修平修齊裝置，其特征在于： 所述微結(jié)構(gòu)陣列的橫截面為鋸齒形微溝槽，所述鋸齒形微溝槽的夾角為40~150度，深度為 50微米~5毫米，相鄰鋸齒形微溝槽間距為34.2微米~10毫米。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的粗金剛石砂輪的微磨粒出刃尖端修平修齊裝置，其特征在于： 所述微結(jié)構(gòu)陣列的橫截面為曲面微溝槽，所述曲面微溝槽的曲面直徑為200微米~5毫米，深 度為50微米~5毫米，間距為173.2微米~5毫米。
【文檔編號】B24B53/053GK205614488SQ201521130969
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年12月28日
【發(fā)明人】謝晉, 程劍, 廖雋穎, 劉繼楠
【申請人】華南理工大學(xué)